产品结构设计注意事项
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产品结构设计注意事项范文第1篇
【关键词】薄壁铸钢件；铸造工艺；裂纹；顺序凝固
0 前言
以我公司生产实际中的几种典型薄壁卷筒铸钢件产品为例，重点阐述薄壁卷筒铸钢件工艺思路和方法，以及对生产过程中常见问题及原因分析。具体解决措施归纳总结如下。
1 薄壁卷筒铸钢件铸造工艺的一般思路
1.1 产品结构及技术条件分析
通常产品零件设计图纸的结构往往与我们希望适合铸造产品结构存在一些矛盾。尤其对于薄壁卷筒铸钢件来说，其产品结构设计如果对铸造工艺不合理，我们可能会花费很多精力和想很多办法去解决由于结构不合理产生的铸造缺陷，往往这些问题最终得不到彻底的解决。我认为，对于薄壁卷筒铸钢的生产，前期的产品结构分析是很重要的，铸造工作者在不影响产品最终使用和其结构强度的情况下，是可以适当与设计者沟通，提出一些结构上的改进和建议。对于薄壁铸钢件来说，其产品结构及技术条件分析一般应着重注意如下一些方面：
1）产品结构尽量避免十字交叉热节和多方向板状结构相交且不容易得到铸件补缩的热节出现，筋板以“T”字交接为宜；
2）产品相邻厚薄悬殊不能太大，厚薄交接应逐渐过渡，不能急剧过渡；
3）对于铸件内腔尺寸过大，而且砂芯不能很好固定的情况，要适当考虑开设工艺孔，这样便于操作，也便于后工序的清砂。
4）产品材质方面，对于薄壁铸钢件来说，最好以中低碳钢和低合金钢为宜，因为这些材质相对来说流动性较好，裂纹倾向小。对于材质裂纹倾向大及合金含量高的的材质产品薄壁产品，要慎重开发，否则前功尽弃。
1.2 分型面的选择、砂芯的设计及型砂的选择薄壁铸钢件多以箱体结构、管状筒体结构居多
为满足其使用强度，往往在这些产品内腔或外型上设计有较多的加强筋板，这就使多数产品在生产时主要以砂芯组合方法生产方式居多，合理的分型方法和砂芯设计对保证产品尺寸和减少裂纹的产生有着重要的作用。一般来说，对于薄壁铸钢件，其分型方法根据不同产品结构而定，但其砂型和砂芯的设计以及型砂的选择要注意如下几方面：
1）砂型、芯设计时要充分考虑其退让性，要尽可能减少铸件收缩阻力，以减少裂纹和变形的产生。对于内腔较大的砂芯可在内腔设计稻草、泡沫等等退让物，也可以做成空心结构。
2）砂型、芯的设计要充分考虑排气措施，特别是被钢水包住的箱体结构内腔砂芯，由于薄壁件产品凝固速度快，型内气体很难在短时间内排出箱外，型芯排气通道一定要保证畅通，从多方向引气。
3）砂芯结构设计要便于操作，尺寸较大的砂芯可分半，分芯面可开设排气道。
4）砂种的选择，我厂铸钢件生产用砂主要以水玻璃石英砂、石灰石砂、树脂砂，铬铁矿砂和覆膜砂为主，也可以结合各种砂的优缺点混合使用。
1.3 浇冒口的设计
铸钢件由于本身的材质决定了其浇注过程流动性差，浇注过程充型困难，其壁厚较薄，凝固过程散热较快，凝固速度比一般的铸钢件快很多，凝固过程不但要满足顺序凝固的原则，而且还要兼顾同时凝固原则，要保证其内在质量，其特殊性决定了浇冒口的设计必须要合理，同时，薄壁件浇注系统设计也十分重要，合理的浇注系统有助于防止裂纹产生、提高产品浇注质量，一般浇冒口的设计除遵循常规的设计原则外，还要注意如下注意事项：
1）冒口尺寸设计要合理，一般满足铸件模数即可，冒口过大，其凝固过程相对缓慢，使冒口附件区域所受到的凝固收缩拉应力较大，铸件容易出现热裂纹。
2）冒口设计位置一般都分布在铸件壁厚相对较厚的部位和筋板交接部位，冒口位置尽量使整个铸件收缩应力分布基本均匀，相邻冒口设计要避免发生收缩应力不一致以造成铸件拉裂。
3）冒口补缩距离比一般铸件的补缩距离远很多，通常可以达到壁厚的10～15倍，壁厚越薄，由于其凝固速度更快，铸件基本趋向同时凝固，这时补缩距离更远。
4）内浇口的开设应注意避开热节集中部位，避免直对铸件壁厚入水，进水口的位置以侧注或底注为宜，设计时可以考虑在浇口处设置冒口，内浇口从冒口进入，再进入铸件，这样可防止浇注冲砂，对浇口位进行有效补缩，防止缩松和裂纹的产生。例如，我公司生产的DQL8030.35斗轮堆取料机中，变幅机构卷筒，设计材料ZG35，该产品尺寸从Φ760×22，长度1200，主要壁厚为，22～30mm为主，浇注系统设计在下部边冒口，浇注质量一直很稳定，加工后砂气孔很少，内浇口位置也没有出现裂纹、缩松缺陷。
5）浇注系统设计应从直浇口到横浇口再到内浇口层层开放，但不适宜太开放，要适当考虑增加一些充型压力，以防止浇不足。
6）对于浇注高度较高，壁厚较薄，为实现铸件的顺序凝固和冒口的有效补缩，可考虑设计阶梯浇注系统，提高顶层冒口高度温度，达到补缩效果。
1.4 冷铁及拉筋的设计
薄壁卷筒铸钢件由于工艺热节分散且数量较多等特点，要靠设计冒口去对每个热节进行补缩是很困难的。因此，与一般铸钢件相比，薄壁铸钢件其裂纹倾向大很多，这些裂纹主要是由于凝固过程铸件收缩不一致，凝固速度不一致，使铸件的一些弧立热节位呈现出缩裂和拉裂，要防止和消除这些裂纹的产生，内外冷铁和筋条设计是必要的有效手段。
1.5 其它一些相关参数的设计
1）伸尺：一般铸钢件的伸尺都是2%，对于收缩过程受阻薄壁铸钢件，其伸尺往往达不到2%，特别是多方向都受阻碍收缩的“口”形状铸件，尺寸偏大的产品工艺缩尺往往在1.5%左右较适宜，对于一些开口铸件，除工艺上设计拉筋之外，同时还要考虑增加一些工艺补正量或调整工艺尺寸去满足缩尺的需求。
2）浇注温度和速度：对于该类型产品浇注过程的控制是很重要，要引起高度重视，浇温和浇速要控制适当，浇温过高或过快，型腔内气体很难排出，浇注过程容易出现发滚，且热裂倾向较大，浇温低或浇速慢，容易出现浇不足、冷隔和产生缩孔，对于薄壁铸钢件浇注温度要比一般铸钢件高一些，浇温在1570～1580℃较适宜，浇速稍快一些，开浇后浇口全开，浇注后期要稍收水，点浇至满，防止浇注过程假满。
2 结论
薄壁卷筒铸钢件的生产过程，是一个系统复杂的工程，铸造工艺设计不仅要注重补缩系统的分析，更要注重充型过程的分析与控制。凝固顺序的控制措施要在满足顺序凝固的同时，更要兼顾同时凝固原则。铸造工艺设计时要做到策划细致周密，各项工艺措施准确到位，重点要放在防止热裂纹的产生和浇注系统的策划这两个环节中。
【参考文献】
产品结构设计注意事项范文第2篇
关键词：煤矿；机电设备；安全；使用；维修
煤炭行业属于高危行业，煤矿井下生产作业环境又非常特殊，对矿用机电设备也提出了更高要求，不仅要具备可靠的使用性能，还必须具备完善的安全性能。为了有效降低机电设备运行事故的发生，需要从设备的安全准入，设备的安装与验收，在线设备的运行、维护、维修以及技术改造等方面强化管理，真正将煤矿机电设备管理形成了全面的监管监察流程。另一方面，加强煤矿机电设备安全使用的管理，提高机电设备的故障检测和维修技能，对煤矿机电设备运行具有十分重要的意义。
1 煤矿机电设备安全使用的要点
为了保证煤矿机电设备安全运用，应从以下几个方面做好工作：一要重点做好煤矿机电设备现场管理工作，针对机电设备的开关管理、设备完好程度的标准要求、皮带机保护和绞车使用的注意事项、井下安全设施的管理和维护、电缆吊挂标准以及技术资料的规范要求等进行了逐一细化，做到实实在在的严、细、实管理和强化落实。深入开展机电设备隐患排查治理活动。二要狠抓煤矿重点设备安全检测检验工作，规范煤矿重点设备的安全检测检验行为，提高安全检测检验工作质量。三要认真做好机电职工技能培训工作，切实提高机电职工的业务素质，保证矿井安全高效生产。四是要做好机电重大事故预防，不断完善《机电事故应急预案》，对机电事故采取分级管理和快速处置。同时针对重要机电设备，在24小时重点监测的基础上，提前做好临近寿命期设备的统计和摸排工作，对于能够延长服役时间的设备，统一列入重点监控范围，确保设备的高效运转；同时，针对影响主运输、通风、采掘等系统的重要备品备件，定期安排专人与区队核实型号及数量，保证设备出现故障时第一时间进行处置和恢复正常运行。
2 煤矿机电设备故障原因分析
2.1 煤矿机电设备故障类型
（1）退化型故障：主要是由机电设备部件出现老化、磨损、变质、剥落等导致的故障。（2）损坏型故障：主要是由断裂、开裂、点蚀、烧蚀、变形、拉伤、龟裂、压痕等导致的故障。（3）失调型故障：这类故障多因机电设备出现间隙过大或过小、压力过高或过低、行程失调、互相干涉等导致的。（4）松脱型故障：是机电设备部件脱落、松动、丢失等导致的。（5）性能衰退或功能失效型故障模式：一般是由于部分性能衰退、功能失效、过热等导致的故障。（6）堵塞与渗漏型故障：这类故障多因堵塞、漏水、漏气、渗油等导致。
2.2 故障原因分析及其步骤
2.2.1 在进行故障原因分析时，应不仅仅是查找到故障部位，分析故障的原因，对故障的性质进行判别，更重的是针对故障发生的机理，有针对性地采取相应措施，防止类似故障的重复发生。在分析故障后，确定故障发生的真正原因，通过从机电设备的设计、加工制造、安装、运行、使用保养等多方面采取科学措施，进一步提高机电设备运行的可靠性。
2.2.2 在对故障设备进行分析时，一般采用从故障现象，分析其产生的故障机理和原因，有的因为受到设备现场的限制，观察到的故障现象不是一定系统的。不同层次的产品结构，其故障有一定的相互关系。如离心泵不吸水，可能是泵本向轴部件或者轴套表面出现损坏等。也可能是因为离心泵填料过热造成的。
2.2.3 故障分析的过程，涉及的范围和学科比较广，可以说是一门综合性十分强的技术，涉及到系统分析、结构分析、测试分析等，这方面就涉及到断裂、疲劳、腐蚀、磨损等，综合而言，对煤矿机电设备的故障分析步骤如下：
（1）现场调查。这方面包括对故障发生的环境、时间、故障顺序等背景数据进行调查，对故障件的设计图样、验收报告、历史故障记录、维修记录、操作记录等进行收集和归纳，对故障件做初步的检查、鉴别等。
（2）对故障原因和故障机理进行分析、确认。这方面主要是对故障件进行性能试验、对出断裂的部位进行检查分析等，必要的情况下，要对故障设备进行强度、疲劳、断裂力学分析及计算等，从而可以确定故障的原因和故障机理，为下一步故障排除提供依据。
（3）结论分析。在对机电设备故障分析过程中，应对其分析过程中所取获取的相关信息（如调查记录、测试数据等）的全部资料进行归纳，从设计、材料、制造、使用、环境影响等多个方面进行归纳、分析和判断，从而得到一个明确、科学的结论报告，为下一步对机电设备运行、维修、经验交流提供依据。
3 煤矿主要机电设备故障诊断
3.1 主抽风机故障诊断
主抽风机是维持煤矿正常生的主要设备之一，对于保障煤矿工作人员身体健康和生产安全，有至关重要的影响。在主抽风机故障中，最常见的是电机故障。当电机出现温度升高，电流过大时，一般产生原因主要有：（1）冷却空气量供应不足，导致出现短路吸风或者流动空气温度升，导致风流过大。（2）联轴器连接不正，皮圈过紧，或间隙不匀。（3）过负荷或电源单相断电或者线路电压过高或过低。
（4）闸间短路及电机不清洁。（5）电动机容量与通风机容量不匹配。当风机出现接地或者跳闸，则多是因为电动机绝缘层损坏导致的。当风机出现冒火或短路，电刷跳动故障时，通常情况下，在集电环和电刷部位会发现有冒火的现象，在集电环间会有跨越电弧的产生。
产生的主要原因有：（1）电刷压力过低，截面太小，有污。（2）转子和启动电阻匹配不好。（3）集电环不圆，环上铜、石墨粉末太多等。通过对其故障分析，并进行相关的检测工作，可以提高故障诊断的准确性，提高设备维修效率。
3.2 提升机的故障诊断
提升机是煤矿生产系统中的重要机电设备之一，在生产过程中，对于原煤和矸石运输、设备运输、人员提升、材料运送等都具有P键的作用。提升机主要有三部分组成：控制系统、制动系统、系统。当提升机出现故障时，其对煤矿生产的影响范转较广。对于提升机的故障诊断，主要通过传感器状态对其过运行和控制系统进行故障分析，再通过控制系统的频谱进行分析，从而来判断故障部位是不是在控制系统。这方面主要先通过故障定位，然后通过传感器信息融合技术，提取和分析传感器中的有效信息，来提高提升机故障诊断的效率。
4 结束语
为了保证煤矿生产的安全运行，就必须重视煤矿机电设备的安全使用和故障维修工作，通过规范设备使用操作，强化日常设备维护，科学合理的维修才能保证煤矿机电设备能够处于良好的运行状态。相关机电技术人员也要正确认识故障维修的重要性，对故障发生的机理全面把握，在机电设备发生故障后，应从结构设计、材料选择、制造加工、装配调整、使用保养等方面分析和改进，防止相同的故障重复发生。
参考文献
[1]季广成.煤矿机电设备操作规范的执行流程[J].煤矿生产，2010（8）. [2]靳树轩.煤矿机电设备故障诊断技术探讨[J].能源与节能，2015（01）.
产品结构设计注意事项范文第3篇
【文章编号】0450-9889（2016）05C-0175-02
实训教学对职业教育而言是非常重要的一个环节，而实训基地是职业教育实训教学的一个重要载体。在经历了十来年的基础建设之后，高职教育实训基地无论是规模还是设备数量都有了很大的提升，但在经历了数量上的蓬勃发展后，高职院校实训基地的建设不再以兴建场馆、增加设备数量为主要特征，如何规范实训基地的运营，营造实训基地生产、服务、管理的企业化实训环境，把企业车间的生产管理、工程案例、责任理念和职业经验引入学校教学，在基地运营中培育学生良好职业道德，养成质量及服务意识等内涵建设才是关键。
一、高职院校实训基地内涵建设中引入“6S”管理模式的意义
“6S”现场管理是国际上先进的现场管理工具和现场管理方法之一，是品质文化、人的现场管理能力提升的基础，是投资少、原理简单的管理模式。它由起源于20世纪50年代的日本“5S”现场管理发展而来。“5S”是指整理（SEIRI）、整顿（SEITON）、清扫（SEISO）、清洁（SEIKETSU）、素养（SHITSUKE）。以丰田公司为代表的日本企业推行“5S”现场管理取得了成功，20世纪90年代传入我国，以海尔为代表的一些企业又增加了一个项目――安全（SECURITY），就变成了“6S”现场管理。通过“6S”管理模式，可以规范现场作业，减少很多不必要的空间的占用，减少浪费，提高商品效率和工作效率，从而可以促使产品质量提高，企业竞争力提升。
通过引入“6S”管理模式，可以促使实训基地的物品摆放有序，标识清楚明朗，学生再也不用费时费力去寻找工量具，从而可以提高学习效率；通过经常性的清扫、检查，不断净化工作环境，可以避免污物损坏机器，维持设备正常运行，大大降低设备的报修率，有效控制生产、实训运行成本，使得产品质量有保障，从而能够改善学校实训基地的形象。而且通过引入和实施“6S”现场管理，学生不但可以更好地学到专业技术，还能学会“6S”管理方法，形成严格遵守现场管理制度的良好习惯，提高职业素养，为今后找工作增加筹码。
二、高职院校实训基地内涵建设中“6S”管理模式的实施
高职院校实训基地内涵建设主要包括管理制度文化建设、生产环境文化建设、专业技术文化建设等方面内容。本文主要以现代制造技术中心为例，阐述在这些方面的建设中如何实施“6S”管理模式。
（一）管理制度文化建设
管理体系对一个企业影响深远，是企业文化的核心，所以实训基地也应按照ISO标准、“6S”管理制度进行质量管理、现场管理体系建设，并形成制度文件。制度文化有利于明确基地职能，培育学生良好职业道德，养成质量及服务意识。因此，在建设过程中，我们对现代制造技术中心现有的规章制度、运行机构和机制进行了认真梳理，修订了校企共建实训基地的实施细则、技术规程，制定和完善了实训基地和实训教学过程的“6S”管理方案、实训基地“6S”管理的实施细则、学生行为“6S”标准、实习岗位职责、质量标准、设施设备维护保养制度等文件，使安全生产教育制度化。
（二）生产环境文化建设
1.功能区域划分。现代制造技术中心拥有数控车床、数控铣床、加工中心、数控系统原理机、快速成型机、线切割机、电火花机、注塑机、搭载式光学照相系统单臂三维测量机等国内外先进水平的现代制造及培训设备近60台，用于CAD/CAM的计算机120多台，设备种类较齐全。从实用性及模拟生产环境的角度出发，设备的陈列、环境的布置尽量模仿企业的布局，分有数控车、数控铣、加工中心、电加工实训及CAD/CAM实训等十大功能区。其中数控加工区，从下料到加工、检测、装配、调试，工艺流程十分清晰，因此设备按工艺流程布局；数控维修实训区，则按检测、维修、装调等技术模块布局。特色鲜明的布局可以引导学生明确学习阶梯，易于了解掌握工作流程，吸引学生追求高技能。
2.实训场所现场管理。对实训场所的现场管理主要按照以下步骤进行：第一，对实训车间进行整理，按要求区分有用与无用物品，清除闲置物品，从而减少场地、物品的浪费。第二，对整理出来的有用物品进行分类，按方便取用的原则进行摆放，为工作场所的所有物品提供特定位置，在相应位置做出标识，做到“一物一位，物归其位”，规范基地管理，减少寻找物件的时间及因错误使用部件、工具造成的产品质量问题。第三，通过每天清扫及时发现问题，如设备和仪器、仪表等物是否积尘过多，是否有油、液泄漏现象等问题，以便查明原因及时对问题加以修正，降低故障发生率，同时也是对设备和仪器、仪表等物进行维护保养的过程。第四，通过设定标准保持清洁并定期分层检查、监督，维持整理、整顿、清扫所创造的优良工作环境。第五，通过严格执行“整理、整顿、清扫、清洁”标准，使学生养成自觉遵守实训场所规章制度的良好习惯，从而提高其职业道德水平及素养。第六，通过以上步骤，即“5S”管理，使实训基地管理标准化、规范化，从而实现第六个“S”――Security，即安全生产。通过“6S”现场管理，也就是通过安全生产、提高产品质量和生产效率，最终实现生产（实训）成本最小化的目的。
3.可视化管理。可视化管理又称作目视管理，主要是对实训场所内的工具、物品等，通过定位、划线、挂牌等方法实现管理的可视化，起提醒、警示作用。通过建立技术产品陈列展柜，并标注有关的结构、技术原理、加工方法、技术发明人等说明，将技术流程、技术思想、技术人物典型事迹等图文并茂、直观地展示出来，便于理解产品结构设计、制造流程；将实训的关键项目、工艺、生产过程用图文的形式呈现出来，使学生对每天的工作任务及实训流程、方法、注意事项等有一个清晰的了解，成为学生求知的参考。此外，还通过用表格或图片的形式表达基地内各种设备的技术参数、功能特点等，使学生在学习操作设备之余，对设备结构、类型、功能、特点有更全面和深入的认识，提高学习效率，不需要额外花时间就能有效拓宽知识面，激发学生探索研究的欲望。
（三）专业技术文化建设
专业技术文化建设是实训基地内涵建设之根本，所有的一切最终目的都是为了培养学生具备高技能、良好的职业素养。我们在实训内容的安排上强调结合工程实际，选用典型工作案例为教学内容的蓝本，注重教学内容与工作任务相结合，实训作品与生产产品相结合，传统工艺与新技术、新工艺相结合，以便学生能将所学知识真正应用于解决工程实际问题，减小学校所教与企业所用的差距。在实训教学形式上，采用一体化项目教学，在“所需”与“够用”之间找到平衡点。参照企业生产管理模式，师生按企业车间岗位扮演不同角色，如担任一线操作工、工艺员、质检员、工段长、技术主管、车间主任等，实行上下班考勤制度。强调动手能力训练与职业习惯、工作作风培养相结合，实训教学与职业技能培训、职业资格考证相结合，入厂教育与生产（实训）全过程管理相结合。此外，实训考核评价体系成为学习企业考核管理模式，考查的不仅是专业技能，还有职业意识与职业道德等。
