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1、XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司消除LZ900鋁合金車輪鑄件內部縮松項目XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司1 1 項目背景2 2 系統工況與問題3 3 問題分析與方案4 4 方案落實與評價5 5 項目成果目目 錄錄XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司一、項目背景一、項目背景 20162016年公司為印度現代生產的一款年公司為印度現代生產的一款 車輪產品不良率高達車輪產品不良率高達31.5%31.5%，存在極，存在極 大的成本浪費與交付風險；大的成本浪費與交付風險；LZ900-1660 主要問題為車輪法蘭及輪輻部位縮松2、主要問題為車輪法蘭及輪輻部位縮松 級別超標；級別超標；公司成立攻關小組并立項，計劃期初公司成立攻關小組并立項，計劃期初 將不良率控制在將不良率控制在10%10%以內。以內。XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司二、系統工況與問題二、系統工況與問題p 技術系統lLZ900鑄造模具系統p 系統工作對象l模腔內鋁液p 系統功能l鑄造+鋁液+合格鑄件p 系統較為理想結果IFRl鑄件無缺陷XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司p初步思路或類似問題的解決方案及存在的缺陷縮縮松松易易發發生生處處 通過調整鑄造工藝，重新規劃通過調整鑄造工藝，重新規劃鑄造鋁液的溫度、3、模具冷卻系統鑄造鋁液的溫度、模具冷卻系統布局及模具冷卻參數進行解決。布局及模具冷卻參數進行解決。初步解決方案初步解決方案 存在缺陷存在缺陷 法蘭處縮松消失，但在輪輻法蘭處縮松消失，但在輪輻R R角等其它部位出現縮松。角等其它部位出現縮松。二、系統工況與問題二、系統工況與問題p 主要缺陷主要缺陷 系統不穩定，易在車系統不穩定，易在車輪法蘭部位產生縮松。輪法蘭部位產生縮松。縮松導致產品報廢占縮松導致產品報廢占總報廢的總報廢的93%93%。XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司三、問題分析與方案三、問題分析與方案p功能建模p造成鑄件內部縮松的主要問題點：模具澆口尺寸小，導致澆道4、處鋁液先凝固堵塞補縮通道；模具冷卻機構布置不合理，導致冒口先冷。模具澆口處散熱快，導致此處溫度低；XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司澆口部位溫度不足，應提升此處溫度p原因分析的關鍵問題與方案此處加加熱絲方案一：澆口部位加裝加熱裝置 模具澆口杯部位加裝加熱環，對澆口杯進行間歇式循環加熱。有效避免此處溫度低的問題，可消除此處因溫度低而導致該處鋁液先凝固的問題，同時也保留了澆口杯的功能。XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司p技術矛盾 由原因分析可見，對澆道周圍厚大法蘭的冷卻影響到了澆道的溫度，導致澆道鋁液先凝固從而堵塞補縮通道，這是造成澆道與澆道上部5、交匯處縮松的原因之一。1st step:確立問題入手點確立問題入手點：以澆道處冷卻量過度導致澆道鋁液凝固堵塞補縮通道入手解決問題。2nd step:初步改進方法：初步改進方法：通過減小澆道處冷卻介質流量與作用時間，提升澆口位置的溫度。但這樣會導致生產效率的降低。3rd：確立矛盾：確立矛盾：改善的參數：溫度溫度；惡化的參數：生產效率生產效率XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司If:降低冒口風流量Then:澆道的溫度會提升But:模具系統的生產效率會降低查詢到的創新原理如下：查詢到的創新原理如下：1515，動態性原理；，動態性原理；2828，機械系統代替原理；，機械系統代替6、原理；3535，物理或化學參數改變原理，物理或化學參數改變原理p技術矛盾技術矛盾的描述：XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司方案2 運用動態性原理改變澆口位置底部澆鑄改為雙邊澆澆道 運用動態性原理中第二條，運用動態性原理中第二條，“分割分割物體，使其各部分可以改變相對位置物體，使其各部分可以改變相對位置”。修改模具方案將澆道從車輪中心上抽取出來，移動到輪輞部位，且采用對稱的兩個澆道，從而避免澆道上部的冷卻與從而避免澆道上部的冷卻與澆道的冷卻發生矛盾。澆道的冷卻發生矛盾。方案3 運用改變化學或物理 參數原理保持澆口溫度 運用物理或化學參數改變原理中運用物理或化學參數改變原7、理中第四條，第四條，“改變溫度改變溫度”。在澆口周圍。在澆口周圍設置封閉的油加熱環套，外置接口通設置封閉的油加熱環套，外置接口通過管路與過管路與模溫機模溫機連接。模溫機保持恒連接。模溫機保持恒溫油在管路中循環，從而用以保證澆溫油在管路中循環，從而用以保證澆道處的溫度。道處的溫度。XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司p物理矛盾Step 1：技術系統的因果軸分析技術系統的因果軸分析仍以澆道的冷卻為入手點解決問題Step 2：從因果軸定義技術矛盾從因果軸定義技術矛盾 生產效率生產效率+，澆道鋁液補縮澆道鋁液補縮-；澆道鋁液補縮澆道鋁液補縮+，生產效率生產效率-；If加大冒口風8、的冷卻量加大冒口風的冷卻量減少冒口風的冷卻量減少冒口風的冷卻量Then提高生產的效率提高生產的效率澆道鋁液對模腔鋁液的補縮會改善澆道鋁液對模腔鋁液的補縮會改善But澆道鋁液對模腔鋁液的補縮不足澆道鋁液對模腔鋁液的補縮不足生產效率會降低生產效率會降低Step 3：提取物理矛盾提取物理矛盾冒口風的冒口風的冷卻量冷卻量 在這對技術矛盾中找到一個參數，及其相反在這對技術矛盾中找到一個參數，及其相反的兩個要求，既需要冒口風大；又需要冒口風小。的兩個要求，既需要冒口風大；又需要冒口風小。Step 4：定義理想狀態定義理想狀態 提取技術系統在每個參數狀態的優點，提出技提取技術系統在每個參數狀態的優點，提出技9、術系統的理想狀態術系統的理想狀態XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司p物理矛盾Step1:定義物理矛盾定義物理矛盾 參數參數：冷卻量冷卻量 要求要求1：低低 要求要求2：高高Step2:如果想實現技術系統的理想狀如果想實現技術系統的理想狀 態，這個參數的不同要求應該態，這個參數的不同要求應該在什么空間得以實現？在什么空間得以實現？空間空間1：澆道上部澆道上部 空間空間2：澆道澆道Step3:以上兩個空間區域是否交叉？以上兩個空間區域是否交叉？否，可以應用空間分離否，可以應用空間分離方案4 運用分割原理 在底模澆道周圍添加保溫棉在底模澆道周圍添加保溫棉，將其與法蘭部將其與10、法蘭部位隔離開來，防止冒口風在冷卻法蘭部位時澆道位隔離開來，防止冒口風在冷卻法蘭部位時澆道溫度散失太快。溫度散失太快。采用空間分離可用到的創新原理有：采用空間分離可用到的創新原理有：1.分割原理；40.復合材料原理底模底模澆口澆口套周套周圍加圍加保溫保溫棉棉XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司方案5 運用分割原理邊模與上模加裝高效水冷系統 在邊模及上模采用高效水冷系統，使得鑄件的輪輞及法蘭部位先于澆口部位快速冷卻，待澆口凝固時法蘭部位已先完成補縮凝固。方案6 運用復合材料原理 澆口套采用鐵質內腔真空澆口套采用鐵質內腔真空澆口套，內腔真空結構有效避免了熱傳導作用，從而使澆11、道鋁液不受冒口風的影響而過早凝固，有效保持對后端凝固過程中的補縮。XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司p 知識庫查詢類比Step1:定義查詢知識點定義查詢知識點 鑄造澆口保溫Step2:查詢知識庫獲取查詢知識庫獲取方案啟發點方案啟發點 提升澆口套周圍的保溫性能Step3:形成方案形成方案可利用保溫性能更好的澆口套或有利于澆口保溫的生產方式，保持澆口周圍的溫度。方案7 用新材料制作新型保溫澆口套Step4:方案圖通過專利檢索進行通過專利檢索進行關鍵詞：關鍵詞：鑄造澆口保溫專利號：專利號：CN 202741711 UCN 202741711 U標標 題：題：低壓鑄造模具澆口12、保溫套低壓鑄造模具澆口保溫套原原 理：一種低壓鑄造模具澆口保溫套，包理：一種低壓鑄造模具澆口保溫套，包括外殼體和內膽；外殼體為中空圓括外殼體和內膽；外殼體為中空圓柱狀金屬外殼體，內膽設在所述外柱狀金屬外殼體，內膽設在所述外殼體內，所述內膽為氮化硅保溫套。殼體內，所述內膽為氮化硅保溫套。啟啟 示：可以借鑒此專利結構與材料的澆口示：可以借鑒此專利結構與材料的澆口套，設計適合套，設計適合LZ900產品的澆口套，產品的澆口套，提高產品澆口的保溫性。提高產品澆口的保溫性。氮化硅保溫套內膽，保氮化硅保溫套內膽，保溫效果好，不但結構簡溫效果好，不但結構簡單，而且節能環保。單，而且節能環保。XXXXXXXX汽13、車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司p 知識庫查詢類比通過專利檢索進行關鍵詞：鑄造澆口保溫專利號：CN 104493135 A標 題：一種低壓鑄造用澆口保溫裝置原 理：當本發明通過盆狀澆口罩將升液管充分融入了整個保溫爐爐膛的高溫環境之中，利用爐膛內的氣氛溫度保證了升液管內的溫度達到工藝要求，解決了壓鑄過程中該部位的凝固順序問題，達到了良好的對產品的補縮要求。去去除除吸吸液液管管方案8 將升液管與模具澆口直接對接 將保溫爐升液管與模具底板直接對接，減少采用中間吸液管所帶來的溫度損失，提高模具澆口周圍溫度，保證補縮特性。XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司p 物場分析14、由因果分析得出問題點：由因果分析得出問題點：p澆口直徑不足導致澆道鋁液蓄熱不足，澆口直徑不足導致澆道鋁液蓄熱不足，從而導致澆道鋁液先凝固無法補縮中心從而導致澆道鋁液先凝固無法補縮中心法蘭。法蘭。分析標準解：分析標準解：2.1.1 2.1.1 鏈式物場模型鏈式物場模型 分析資源：分析資源：系系 統統 內：冒口風冷卻澆道內：冒口風冷卻澆道 澆澆 道：傳遞冷卻量給澆道鋁液道：傳遞冷卻量給澆道鋁液 能能 量：冷卻量量：冷卻量 超系統資源：時間、冷卻量超系統資源：時間、冷卻量 利用標準解中的利用標準解中的S2.2.1，引入，引入S3使得溫度場更使得溫度場更可控。可控。引入澆口處溫度自動反饋控制系統引入澆15、口處溫度自動反饋控制系統。XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司方案9 引入澆口處溫度自動反饋控制系統方案形成方案形成上模與邊模采用環形水槽，對模具內鑄件進行快速冷卻加裝測溫電偶，測試澆口溫度。加裝測溫電偶，測試澆口溫度。冷卻控制方式采用溫度控制 在模具的澆口處加裝測溫熱電偶，并與鑄造機的冷卻控制模式相連接，將冒口的冷卻由原來的時間控制改為溫度控制，即低于設置溫度就停止冷卻。產生的次生問題結合方案5，由調整邊模與上模的冷卻量來解決。XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司新建評價新建評價日期：日期：20162016年年9 9月月2020日日評價執行人：16、新專家評價執行人：新專家項次項次備選方案備選方案成本成本復雜度復雜度可操作性可操作性方案評價方案評價1方案1 模具澆口套部位增加加熱裝置中中等強良2方案2 運用動態性原理改變澆道的位置高復雜中儲備3方案3 運用物理或化學參數改變原理采用模溫機穩定澆口部位溫度高復雜中儲備4 4方案方案4 4 運用分割原理在底模澆口部位加保溫棉運用分割原理在底模澆口部位加保溫棉低低簡單簡單強強優優5方案5 運用分割原理在邊模與上模引入高效水冷系統中中等中良6方案6 運用復合材料原理采用鐵鍍陶瓷內腔真空澆口套高復雜中儲備7 7方案方案7 7 用新材料制作新型保溫澆口套用新材料制作新型保溫澆口套低低簡單簡單強強優優817、方案8 去除吸液管將升液管與模具底板直接對接中中等中良9方案9 引入澆口處溫度自動反饋控制系統中中等中良四、方案評價與落實四、方案評價與落實p實施規劃l2016.9.21-2016.9.282016.9.21-2016.9.28實施方案實施方案4 4；l2016.9.21-2016.10.212016.9.21-2016.10.21與發明人探討及制作方案與發明人探討及制作方案7 7樣機；樣機；l2016.10.21-2016.11.5 2016.10.21-2016.11.5 新型保溫澆口套驗證；新型保溫澆口套驗證；XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司五、項目成果五、項18、目成果p專利專利l申請專利一項，專利號申請專利一項，專利號XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX；p樣機樣機p驗證驗證l已研制出陶瓷保溫澆口套樣件；已研制出陶瓷保溫澆口套樣件；l經驗證產品縮松不良問題基本得到遏經驗證產品縮松不良問題基本得到遏制，產品不良率從制，產品不良率從35.1%35.1%下降到下降到10.2%10.2%p經濟效益經濟效益l按月供貨按月供貨3 3萬只計算，每年可節約萬只計算，每年可節約3232萬元萬元產品不良所產生的成本浪費；產品不良所產生的成本浪費；p生產效益生產效益l提高制造設備的有效利用率，提高產出提高制造設備的有效利用率，提高產出率，以更低的投入保證產出最大化。率，以更低的投入保證產出最大化。p社會效益社會效益l可提供去除一種對于小澆口產品縮松問題的可提供去除一種對于小澆口產品縮松問題的解決思路，在業內具有推廣與示范意義解決思路，在業內具有推廣與示范意義。XXXXXXXX汽車零部件制造有限公司汽車零部件制造有限公司