汽车柔性零件（精选四篇）
汽车柔性零件 篇1
在汽车制造业, 许多生产厂家从事汽车盘类零件的生产与销售, 从汽车发动机、传动装置、冷却器、轮毂及制动器, 处处可见这些尺寸与形状各异的汽车盘类零件, 见图1。
某汽车零部件制造企业主要生产与主机配套的多种系列的汽车底盘零部件, 如汽车轮毂、轴颈和副车架等。现面临搬迁异地重新建厂, 扩大生产规模, 拟提出新生产车间搬迁改造方案, 实现快速响应市场、提高生产效率。企业现有的汽车零部件生产车间主要存在以下弊端。
(1) 生产线布局不合理, 物流时间长, 生产效率低
现有的生产车间布置采用传统的机群式。以典型产品汽车轮毂为例, 其主要机加工流程所必须的数控车床、钻床、磨床、拉床等都按各自分类安装在同一个工区, 形成所谓的同种机群。这种机床布置的特点是容易调整机床设备与人员, 但物流有迂回, 生产周期长, 管理效率低, 不利于成组加工。
由于机械加工车间都采用同种机床组成单元的机群式机床布置, 一个零件加工往往要通过若干个机群式工段, 跨越若干个车间, 运行路线往返曲折。零件在车间等待和运输时间占整个生产周期的绝大部分, 物流时间长, 物流产生乱流, 质量有问题时不易追溯。同时, 设备周边也需留出很多空地存放在制品, 单位面积产量低, 从而导致生产效率低。
(2) 加工设备选型不合理, 设备负荷率低, 使用效率不高
加工车间全部采用数控机床, 拥有相当数量的加工中心, 有些带有自动上下料装置。但在考察中发现厂方并没有利用这些先进的带物流的设备来组成自动流水线;同时还存在着数控加工中心 (MC) 选型不合理, 许多使用功能过剩, 浪费严重。
(3) 工人的等待时间和多余动作多
工人在操作机器时等待时间多, 尽管有些已采用一人二机, 但等待现象还是较明显, 造成等待时间的浪费。工人在上下料操作时动作幅度过大, 不符合动作经济原则, 造成动作浪费。
从历史角度观察, 19世纪初到20世纪中叶, 这些汽车零部件采用组合机床自动线进行大批量生产。随着竞争加剧, 汽车产品更新换代周期由几十年缩短到4年, 组合机床自动线缺乏柔性而无法适应。20世纪80年代, 美国汽车巨人福特与机床巨人INGERSOLL合作, 研制了集高柔性、高效率于一身的数控机床 (加工中心机床) , 采用由数控机床组成的柔性自动生产线进行生产。
2 汽车盘类零部件柔性精益生产线设备布局的目标与要求
(1) 目标
按照精益生产的思想, 系统进行价值流分析, 消除生产过程中的不增值环节, 优化厂房、设备和人员等配置, 尽力实现一个流生产。具体包括:符合工艺过程的需要、最有效地利用空间、物料搬运费用最少、保持生产与安排的柔性、高效与安全的作业环境等。
(2) 基本要素
为了提出新生产车间搬迁改造方案, 必须明确以下基本要素。
a.明确未来3～5年以及中长期的汽车零部件产能目标, 以构建新厂房的整体布局方案。
b.为了快速响应市场, 需要明确汽车零部件的品种、数量, 并进行产品产量分析, 以规划厂房的基础资源。包括:物料 (原材料、毛坯、半成品等) 、设备 (机器、生产线) 、能源 (电能、燃料) 及其他 (土地、厂房、工具等) 。
c.根据汽车零部件的品种、数量与产能目标, 制定生产车间的制造模式, 规划车间级制造系统的物料流、信息流与能量流, 见图2。
3 汽车零部件生产流水线的历史回顾与发展趋势
20世纪初, 福特生产模式倡导“规模化生产”自动流水线;20世纪中期, 丰田公司生产方式倡导“零缺陷”、“准时化生产”、“零库存”等管理目标;20世纪末, 日本尼桑提出了大规模“模块化定制”的战略, 其汽车制造的远景规模是5个“A”, 即任何批量 (Anyvolume) 、任何时间 (A n y t i m e) 、任何人 (A n y b o d y) 、任何地点 (A n y w h e r e) 和任何车 (Anything) 。
当前, 汽车零部件生产车间的可能流水线布局有以下4种方案。
(1) 传统组合/专用机床自动线TL (Transfer Line)
TL是由组合/专用机床 (special purpose machine/Transfer machine) 组成的自动生产线。其最大优点是:高生产效率——几十甚至上百把刀同时加工, 其效率是任何其他类型生产线无法比拟的;低价格——特别是我国, 组合专机价格甚至低于批量生产的通用数控机床。我国汽车行业从诞生至20世纪90年代初期, 一直沿用TL。目前, 我国轿车行业生产大多不采用TL。但在国外大量生产稳定产品的生产线中, TL仍是最佳选择。
流水线 (包括T L, F T L, AFTL) 工艺特点是工序分散型, 原则上每台机床只执行一道工序, 工件在全线“流完”, 才完成全部加工, 设备排列为串联式。优点是效率高——工序分散, 等价于单件多工序同时加工。即每一生产节拍 (以分钟计算) 都会生产出一个零件, 目前是大批量生产的唯一方式。缺点是投资大, 并且全线机床不能独立工作, 一台机床故障, 生产线全线停产;柔性差, 一旦产品变型和更换品种即基本无法使用。
(2) 高速柔性生产线F T L (Flexible Transfer Line)
为了解决产品的变型生产和便于更换品种, 柔性生产技术被引进了汽车生产。20世纪90年代出现了高转速、高快移速度、高加速度、快速换刀的高速加工中心的高速柔性生产线。其突出特点是在一定程度上克服了高柔性和低效率的矛盾。这种生产线不仅可加工同样产品范围内的零件, 而且可加工变型产品、换代产品及新产品, 真正具备了柔性的意义。目前是我国轿车企业的热点生产线。缺点是投资较大, 效率受局限。
(3) 可重构制造系统R M S (Reconfigurable Manufacturing Systems)
可重构制造系统着眼于发展制造系统的结构快速调整能力, 原理是通过对制造系统中机床配置的调整和机床功能模块的增减, 迅速构成适应新产品生产或生产批量变化的市场环境。为此研制了可重构机床RMT (Reconfigurable Machine Tools) 。RMT由标准化的模块组成, 其与传统模块化机床 (如组合机床) 的本质性区别是使用时的可重构性。RMS的结构和布局可依需要在用户现场快速重组。
RMT的应用基础之一是柔性夹具。柔性夹具系统可以快速地更换以生产不同的产品, 从而减少更换的时间和成本。它是一个带有电控永磁台面的夹具, 上面集成了夹紧、支撑、定位元件。用调节器把这些元件准确地固定在棘爪上来组成特定夹具。在几分钟内即可把一种夹具配置变为另一种配置。
美国国家研究委员会1998年将可重构制造系统列为未来20年制造业必须优先解决的十大关键技术之首。目前, RMS在国际上是热门话题, 我国也已列入科技发展计划。RMS还有一些关键技术有待突破, 即RMT机床重构后的精度和可靠性。
(4) 市场响应型自独立制造系统MSM (Market Responsive Selfcontained Manufacturing)
市场响应型自独立制造系统简称MSM, 其实质是“单台套件生产”, 即可以应对各种不同零件加工的通用性模块生产方案。MSM生产线工艺特点是工序集中型, 一台机床“独立”完成全部加工, 在生产批量加大时增加机床, 并配备物料存储和传送装置。设备排列特点是并联式, 一台机床故障, 生产线照常运行。因此, MSM生产线的特点是“双柔性”, 其效率不高。
为提高效率和缓解一台机床故障对生产线的影响, 目前国外已经有汽车零部件制造厂应用并、串联混合式。
4 若干设备布局方案比较
汽车零部件生产流水线布局初步方案取决于许多因素, 如汽车零部件的品种、产能、生产节拍等。针对某汽车零部件制造企业的现有产品结构中, 汽车轮毂等盘类零件的多品种、变批量生产为例, 特提出下列若干方案供选择。
(1) 方案1——高效专用机床柔性生产线
汽车轮毂高效专用机床柔性生产线的生产车间布局见图3。该车间按零件外圆面的最大直径划分为若干个轮毂和轴颈加工单元, 每个单元包括了若干台数控机床、加工中心和物料存储及输送设备, 可生产多种工艺相似的汽车轮毂和轴颈, 具有较大的柔性和较高的设备利用率。其特点如下。
a.它是由高效数控专用机床组成的柔性生产线。高效数控专用机床属于“精益机床 (l e a n machine) ”——去除冗余功能, 具有高效率和极强针对性的特点。
现代轿车流水生产线的工艺装备, 已经进入柔性化时代, 由数控机床和智能工具组成。对机床主要要求是:高速度、高精度、高精度保持性——高机床工程能力指数 (Cm/Cmk值) , 高可靠性等。
b.信息系统:基于成组技术 (GT) , 安排生产流程, 组织生产。包括生产线控制、刀具更换、工装及附具更换、工件调度、自动编程、自动监控、自动补偿、工件质量自动检测、刀具磨损或破损后的自动更换及自动报警等。最新要求具有CAD/CAM、远程生产线管理和维护、故障诊断和自动修复等功能。
c.物流系统:由原材料处理、存储、上下料装置、机床间工件传输装置组成。
在单台数控机床配备工件库或原材料库和自动上下料装置 (含机械手、机器人) 的条件下, 即在物料存储与传送及自动控制集成的条件下, 构成柔性制造单元 (FMC) 。在多台数控机床配备自动上下料与物料存储和传送及与生产计划调度用计算机集成的条件下, 构成柔性制造系统 (FMS) 。在不含计划调度系统和工件单向流动时, 组成柔性生产线。
d.成组技术 (GT) 的应用。
为了提高零件通过其生产过程的速度和通畅性, 拟采用成组技术设计机床单元, 对该车间生产系统进行改造。GT在机械工业的多品种、中小批量生产中, 可以提高企业的生产和管理效率。
GT以相似性为基础, 把相同或相似的零件, 用分类统计的方法把它们归并为“族”, 而同一族的零件又可以用相同的设计和加工方法完成, 从而扩大了批量。另外, 工人重复加工同类零件, 提高了装夹、测量、加工的熟练程度, 从而提高了劳动生产率。
e.体现工序相对分散, 生产效率高, 但柔性相对较弱。
在机床单元的设计中, 首先要根据零件的整体形状特征以及加工方法, 对零件进行分类和分组, 由此初步确定相应的零件组, 作为设计和分析机床单元的初始依据。根据厂方提供的各种不同规格的汽车轮毂和前轮轴颈的图纸和生产流程, 可对这两类回转体类零件进一步按零件外圆面的最大直径划分为若干组, 以适应日趋增长的多品种小批量需求。
对于机床单元的规模大小, 可根据经验来决定。单元内的工人和机床应保持一定的负荷率, 机床台数和工人人数应便于单元组长直接观察和进行作业调度。另外, 尽量避免单元内的零件组进行跨单元的协作生产。
考虑到该厂生产的汽车轮毂和前轮轴颈品种相对稳定, 与主机配套的系列规格较多, 且零件工艺路线已经标准化, 单元内机床的布置可采用直线型排列 (此时组内零件均作单向而无倒流的移动, 但允许跳跃式前进) , 再配以传送带, 将该厂现有的带上下料装置的设备连接起来, 可大大缩短零件在车间的等待和运输时间。
(2) 方案2——混合型可重构机床柔性生产线
汽车轮毂混合型可重构机床柔性生产线见图4, 其生产线工艺特点如下。
a.工序集中型。它是由多功能的数控加工中心组成, 一台机床“独立”完成全部加工, 在生产批量加大时增加机床, 并配备物料存储和传送装置。
b.柔性夹具。通过快速更换柔性夹具, 适应生产不同系列与型号的产品。
c.设备排列特点是并联与串联相结合的混合式, 一台机床故障, 生产线照常运行。
(3) 方案3——市场响应型自独立制造系统
汽车轮毂市场响应型自独立制造系统采用双主轴、双刀塔多轴数控车铣中心。该机床带有C、Y轴和动力刀头。配备自动上下料装置 (含机械手) , 并在物料存储与传送及其自动控制集成的条件下, 构成柔性制造单元。这类设备可满足轴类汽车零件“一次装夹完全加工——one on down”需要。
市场响应型自独立制造系统的实质是“单台套件生产”——可以应对各种不同零件加工的通用性模块生产方案。MSM生产线工艺特点是工序集中型, 一台机床“独立”完成全部加工, 在生产批量加大时增加机床, 并配备物料存储和传送装置。设备排列特点是并联式, 一台机床故障, 生产线照常运行。因此, 该MSM生产线的突出特点是设备和生产线的双柔性, 但是效率不及高效数控专用机床的柔性生产线。
(4) 方案4——面向精益生产的U型流水线布局
采用看板管理, 实现准时生产 (JIT) 。生产线尽量采用成组技术并按U型布置, 车间人员弹性化、多能化, 实现少人化, 生产设备通用化以提高生产柔性。各工序根据看板指令进行生产。
在生产线布局方案初步设计后, 采用计算机生产系统仿真软件进行仿真, 可模拟生产系统将来运行情况, 并可观察设备、工艺路线、生产节拍等相关参数改变后对系统性能的影响。可确定设备的负载、物流量、在制品、作业人员配置等情况, 对可选方案进行对比, 选择最合适方案。并对选定的方案进一步优化。面向精益生产的U型流水线布局见图5。
5 结束语
汽车专业英语词汇(零件)解读 篇2
汽车 automobile 拖拉机 tractor 铁路机车 locomotive 有轨电车 tram 无轨电车 trolley 军用车辆 military vehicle 蒸汽机 steam engine 煤气机 gas engine 汽油机 gasoline engine 国民经济 national economy 国内生产总值(GDP)Gross Domestic Production 全拆散(CKD)Completely Knock Down 半拆散(SKD)Semi-Knock Down 改革开放 reform and opening 技术引进 technical import 国产化 localization 支柱产业 pillar estate 轿车 car 客车 bus, coach 货车 truck, lorry 公路用车 road vehicle 非公路用车 off-road vehicle 发动机 engine 机体 engine body 曲柄连杆机构 crank-connecting rod mechanism 配气机构 valve timing mechanism 供给系 fuel supply system 冷却系 cooling system 润滑系 lubricating system 点火系 ignition system 起动系 starting system 底盘 chassis 传动系 power train 离合器 clutch 变速器 gear box 传动轴 propeller shaft 驱动桥 drive axle 行驶系 running gear 车架 frame 悬架 suspension 前轴 front axle 桥壳 axle housing 车轮 wheel 转向系 steering system 转向盘 steering wheel 转向器 steering gear 转向传动装置 steering linkage 助力装置 power assisting device 制动系 braking system 控制装置 control device 供能装置 power supply device 传动装置 transfer device 制动器 brake 车身 body 车前板制件 front end panels 车身壳体 body shell 车门 door 车窗 window 附属装置 auxiliary device 货箱 carrying platform 发动机前置后轮驱动(FR)front engine rear drive 发动机前置前轮驱动(FF)front engine front drive 发动机后置后轮驱动(RR)rear engine rear drive 发动机中置后轮驱动(MR)midship engine rear drive 全轮驱动(AWD)all wheel drive 驱动力 tractive force 阻力 resistance 滚动阻力 rolling resistance 空气阻力 air resistance, drag 上坡阻力 gradient resistance 附着作用 adhesion 附着力 adhesive force 附着系数 coefficient of adhesion 第一章 发动机工作原理
二冲程发动机 two stroke engine 四冲程发动机 four stroke engine 水冷发动机 water cooled engine 风冷发动机 air cooled engine 上止点(UDP)upper dead point 下止点(LDP)lower dead point 活塞行程 stroke 汽缸直径 bore 工作容积 working volume 排量 swept volume, displacement 进气行程 intake stroke 压缩行程 compression stroke 压缩比 compression ratio 做功行程 working stroke 爆燃，敲缸 detonation, knock 排气行程 exhaust stroke 示功图 indicating diagram 汽缸体 cylinder block 汽缸盖 cylinder head 油底壳 oil sump 活塞 piston 连杆 connecting rod 曲轴 crankshaft 飞轮 flywheel 进气门 intake valve 排气门 exhaust valve 挺柱 tappet 推杆 push rod 摇臂 rocker 凸轮轴 camshaft 正时齿轮 timing gear 燃油箱 fuel tank 燃油泵 fuel pump 汽油滤清器 gasoline filter 化油器 carburetor 空气滤清器 air cleaner 进气管 intake manifold 排气管 exhaust manifold 火花塞 spark plug 点火线圈 ignition coil 断电器 breaker 蓄电池 storage battery 发电机 generator 水泵 water pump 散热器 radiator 风扇 fan 放水阀 drain valve 水套 water jacket 分水管 distributive pipe 机油泵 oil pump 集滤器 suction filter 限压阀 relief valve 润滑油道 oil passage 机油滤清器 oil filter 机油冷却器 oil cooler 起动机 starting motor 有效功率 effective power 有效转矩 effective torque 燃油消耗率 specific fuel consumption 发动机转速特性 engine speed characteristic 节气门开度 throttle percentage 部分特性 partial characteristic 外特性 outer characteristic 第二章 曲柄连杆机构
汽缸套 cylinder sleeve, cylinder liner 发动机支承 engine mounting 活塞顶 piston top 活塞头部 piston head 活塞裙 piston skirt 开槽 slot 活塞环 piston ring 气环 compression ring 油环 oil ring 环槽 groove 活塞销 piston pin 主轴承 main bearing 主轴承盖 main bearing cap 主轴瓦 main shell 连杆轴承 big end bearing 连杆盖 big end cap 起动爪 cranking claw 带轮 pulley平衡重 counter weight 发火顺序 firing order 扭振减振器 torsional vibration damper 第三章 配气机构
顶置气门(OHV)Over Head Valve 顶置凸轮轴(OHC)Over Head Camshaft 单顶置凸轮轴(SOHC)Single Over Head Camshaft 双顶置凸轮轴(DOHC)Dual Over Head Camshaft 多气门发动机 multi-valve engine 气门间隙 valve clearance 配气相位 timing phase 气门杆 valve stem 气门座 valve seat 气门导管 valve guide 气门弹簧 valve spring 第四章 汽油机供给系
可燃混合气 combustion mixture 消声器 silencer, muffler 汽油 gasoline, petrol 分馏 distil 蒸发性 evaporating property 热值 heat value 抗爆性 anti-knock property 辛烷值(RON)Research Octane Number 过量空气系数 coefficient of excessive air 理论混合气 theoretical mixture 稀混合气 thin mixture 浓混合气 thick mixture 主供油系统 main supply system 怠速系统 idle system 加浓系统 thickening system 加速系统 accelerating system 浮子 float 浮子室 float chamber 针阀 needle valve 量孔 metering jet 阻风门 choke 滤芯 filter cartridge 沉淀杯 sediment cup 泵膜 pump diaphragm 油浴式 oil bath type 石棉垫 a**estos pad 预热 pre-heating 汽油直接喷射 gasoline direct injection 电控 electronic control 多点喷射 muti-point injection 单点喷射 single point injection 电路控制 circuit control 分电器信号 distributor signal 空气流量信号 airflow signal 冷却水温信号 water temperature signal 第五章 柴油机供给系 输油泵 transfer pump 喷油泵 fuel injection pump 高压油管 high pressure fuel pipe 发火性 ignition property 黏度 viscosity 凝点 condensing point 备燃期 pri-combustion period 速燃期 rapid combustion period 缓燃期 slow combustion period 燃烧室 combustion chamber 统一燃烧室 united chamber 球形燃烧室 ball shape chamber 涡流室 turbulence chamber 预燃室 pri-combustion chamber 喷油器 injector 精密偶件 precise couple 柱塞 plunger 出油阀 delivery valve 调速器 governor 两速调速器 two speed governor 全速调速器 full speed governor 定速调速器 fixed speed governor 综合调速器 combined governor 气动调速器 pneumatic governor 机械离心式调速器 mechanical centrifugal governor 复合式调速器 complex governor 喷油提前角调节装置 advancer 飞块 flyweight 联轴节 coupling 粗滤清器 primary filter 细滤清器 secondary filter 涡轮增压器 turbocharger 中间冷却器 intermediate cooler 第七章 冷却系 节温器 thermostat 防冻液 anti-freezing liquid 补偿水桶 compensation reservoir V-带 V belt 百叶窗 shutter 大循环 big circulation 小循环 small circulation 散热翅片 fins 第八章 润滑系 润滑剂 lubricant 压力润滑 pressure lubrication 飞溅润滑 splash lubrication 润滑脂 grease 机油压力传感器 oil pressure sensor 油封 oil seal 旁通阀 bypass valve 机油散热器 oil cooler 机油尺 dip stick 加机油口 oil filler 曲轴箱通风 crankcase ventilation 第九章 点火系
一次绕组 primary winding 二次绕组 secondary winding 热敏电阻 heat sensitive resistance 点火提前 ignition advance 分电器 distributor 活动触点 moving contact 固定触点 fixed contact 分火头 distributor rotor arm 电容器 condenser 点火提前装置 ignition advancer 离心式点火提前装置 centrifugal ignition advancer 真空式点火提前装置 vacuum ignition advancer 辛烷值校正器 octane number rectifier 中心电极 central electrode 侧电极 side electrode 瓷绝缘体 ceramic insulator 跳火间隙 spark gap 半导体点火系 semi-conductor ignition system 晶体管 transistor 二极管 diode 三极管 triode 无触点点火系 non-contact ignition system 霍尔效应 Hall effect 正极板 anode 负极板 cathode 隔板 separator 电解液 electrolyte 蓄电池格 battery cell 接线柱 terminal 电缆 cable 硅整流交流发电机silicon rectified A.C.motor 转子 rotor 定子 stator 电刷 brush 风扇叶轮 fan blade 电压调节器 voltage regulator 第十章 起动系 手摇起动 cranking 电热塞 electric heater plug 串激直流发电机 serial wound D.C.motor 起动齿圈 starter ring 电磁操纵机构 electro-magnetic control 第十一章 新型发动机 三角活塞 triangular piston 转子发动机 rotary engine 自转 rotary motion, rotation 公转 orbit motion 轨迹 trajectory 齿轮 gear 齿圈 ring gear 往复零件 reciprocal parts 动平衡 dynamic balance 燃气涡轮发动机 gas turbine 第十二章 汽车传动系
机械式传动系 mechanical transmission 液力机械式传动系 hydro-mechanical transmission 静液式传动系 static-hydraulic transmission 电力式传动系 electrical transmission 自动式传动系 automatic transmission 减速 reduction 可变速比 variable ratios 有级变速 definite ratios 无级变速 indefinite ratios 无级变速器(CVT)Continuously Variable Transmission 一般布置 general layout 发动机横置 lateral engine positioning 分动器 transfer case, transfer box 第十三章 离合器
接合柔和 smooth engagement 分离彻底 thorough separation 过载 overload 摩擦表面 friction surface 摩擦衬片 friction liner 毂 hub 主动部分 driving part 从动部分 driven part 花键 spline 压盘 pressure plate 离合器盖 cover plate 分离杠杆 release lever 分离套筒 release sleeve 分离轴承 release bearing 主缸 master cylinder 工作缸 working cylinder 分离叉 release fork 间隙调整 clearance adjustment 打滑 slip 踏板 pedal 踏板自由行程 pedal free stroke 踏板工作行程 pedal working stroke 铆钉，铆接 rivet 双片离合器 dual disc clutch 中央弹簧离合器 central spring clutch 膜片弹簧离合器 diaphragm spring clutch 非线性 non-linear 第十四章 变速器与分动器
输入轴（第一轴）input shaft, drive shaft 输出轴（第二轴）output shaft, main shaft 中间轴 counter shaft 倒挡轴 reverse gear shaft 常啮合 constant mesh 低速挡 low gear 高速挡 high gear 最高速挡 top gear 空挡 neutral gear 一挡 the first gear 二挡 the second gear 三挡 the third gear 倒挡 reverse gear 直接挡 direct gear 超速挡 overdrive 动力输出 power take-off 换挡 shift 啮合套 sliding sleeve 同步器 synchronizer 同步锥面 synchro cone 变速杆 shifting lever 手柄 handle 球铰链 ball joint 换挡拨叉 shifting fork 自锁 self-lock 互锁 inter-lock 变速驱动桥 transaxle 加力挡 low gear 第十五章 液力机械传动
液力偶合器 hydraulic coupling 泵轮 impeller 涡轮 turbine 叶片 blade 液力变矩器 torque converter 导轮 stator 行星齿轮系 planetary gear system 太阳轮 sun gear 行星轮 planet pinion 行星架 planet carrier 齿圈 ring gear 第十六章 传动轴
万向节 universal joint, U-joint 十字轴式万向节Cardan type U-joint 叉子 yoke, fork 十字轴 spider, center cross 滚针轴承 needle bearing 滑脂嘴（油嘴）lubricating fitting, nipple 等角速 constant angular velocity 双联式万向节 dual Cardan type U-joint 球叉式万向节 Weiss type U-joint 球笼式万向节 Rzeppa type U-joint 星形套 inner race housing 球形壳 outer race shell 保持架，球笼 retainer, ball cage 挠性万向节 flexible U-joint 无缝钢管 seamless steel tube 第十七章 驱动桥
主减速器 final drive 主动（小）齿轮 drive pinion 从动（大）齿轮 ring gear 伞齿轮 bevel gear 双曲面齿轮 hypoid gear 单级减速 single reduction 双级减速 double reduction 贯通式主减速器 penetrable final drive 双速主减速器 double gear(speed)final drive 轮边减速器 wheel reduction 差速器 differential 半轴齿轮 differential side gear 差速锁 differential lock 轴间差速器 inter-axle differential lock 托森差速器 torque sensitive differential
读书的好处
1、行万里路，读万卷书。
2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。
3、读书破万卷，下笔如有神。
4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文
5、少壮不努力，老大徒悲伤。
6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿
7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。
8、读书要三到：心到、眼到、口到
9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。
10、一日无书，百事荒废。——陈寿
11、书是人类进步的阶梯。
12、一日不读口生，一日不写手生。
13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基
14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游
15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德
16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿
17、学习永远不晚。——高尔基
18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向
19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子
汽车柔性零件 篇3
大型零件柔性作业车间调度问题作为一类亟待解决的调度问题,具有以下特点[1]:①单件生产和小批量生产相结合,工件陆续到达;②经常受到插单、返工返修和设备故障等随机因素的干扰,动态性强;③每个工件每道工序所需加工时间长,加工的设备不唯一,并且不同加工设备所需的加工时间不同;④工件体积大,生产过程中的缓存空间不可忽略。
柔性作业车间调度的方法大致分为运筹学方法、启发式搜索算法、仿真模型法。运筹学方法属于精确方法,能保证得到全局最优解,但存在实际生产环境的不确定因素、动态因素描述困难和求解空间太大等问题。启发式搜索算法适用于大规模调度问题,能较快得到问题的较优解,满足解决实际问题的需要,但存在早熟、局部收敛、寻优效率低等缺点。生产调度系统的仿真建模法有框图法、Petri网技术法[2]、系统结构重现法[3]、Multi Agent系统开发法[4]等。
现有研究表明,上述的单一方法已经不能满足柔性作业车间调度问题研究的需要,两种或两种以上方法的结合成为当前研究的新趋势,如混合算法、仿真模型嵌套算法、重调度模型嵌套算法等[5]。文献[1]提出了基于元胞机建模的方法,建立了大型零件柔性作业车间调度的仿真模型,通过简单的局部演化规则模拟复杂的动态调度,并通过实例验证了模型的可行性和有效性。该模型获得的调度方案虽优于实际方案,但结果并非最优。本文在此基础上嵌入改进遗传算法,优化元胞机的局部演化规则,以获得更优的调度方案。
1 大型零件柔性作业车间调度元胞机建模
元胞机是一个时间与空间都离散的动力系统,它在一个由有限状态的元胞组成的离散空间上,按照一定的局部演化规则进化[6]。标准元胞机由元胞、元胞空间、邻域和局部演化规则构成,具有离散性、同质性、并行性、局部性和维数高等特点。
如图1所示,大型零件柔性作业车间调度的元胞机模型由缓存元胞C(2n+1)j(j、n均为整数)、工位元胞C(2n+2)j,以及不断进出元胞空间的工件粒子组成。
根据元胞状态函数S(t+1)i=f(S(t)i,S(t)N),任一缓存元胞t+1时刻的状态:
S(t+1)C(2n+1)j=f[S(t)C(2n+1)j,(S(t)C(2n)m,S(t)C(2n+1)m,S(t)C(2n+2)j)] (1)
式中,f为局部状态转换规则即作业调度规则;S(t)C(2n+1)j为缓存元胞C(2n+1)j在t时刻的状态;S(t)C(2n)m为缓存元胞C(2n+1)j上游工位组在t时刻的状态集合;S(t)C(2n+1)m(m≠j)为缓存元胞C(2n+1)j所在缓存组中其他元胞在t时刻的状态集合;S(t)C(2n+2)j为缓存元胞C(2n+1)j下游工位组中与其对应的工位元胞在t时刻的状态。
缓存元胞C(2n+1)j的邻域就是图1a中的阴影部分,同样,任一工位元胞t+1时刻的状态表示为
S(t+1)C(2n)j=f[S(t)C(2n)j,(S(t)C(2n-1)j,S(t)C2n+1)] (2)
式中,S(t)C(2n)j为工位元胞在t时刻的状态;S(t)C(2n-1)j为工位元胞C(2n)j上游工位组中与其对应的缓存元胞C(2n-1)j在t时刻的状态;S(t)C2n+1为工位元胞C(2n)j下游缓存组所有缓存元胞在t时刻的状态集合。
工位元胞C(2n)j的邻域就是图1b中的阴影部分。
元胞状态属性根据仿真过程中的变化情况可分为静态属性和动态属性两类。静态属性值的设置始于仿真开始前,是模型基本参数,不随仿真时间的变化而变化;动态属性值用于记录仿真过程中系统的变化,随着仿真的运行而变化。
缓存元胞t时刻的状态属性表示为
S(t)C(2n+1)j(wct,wco,wcl,lq,wq) (3)
wcl=wct-wco
wq=∑(wL/ep)
式中,wct为缓存元胞的在制品空间总容量,是静态属性,不同缓存元胞所含有的空间总容量不同;wco为缓存元胞中已被占用的容量,是动态属性,0≤wco≤wct;wcl为该缓存元胞未被占用的容量,是动态属性;lq(lq∈N)为队列长度,是动态属性,表示缓存元胞中等待加工的工件个数;wq为等待时间,是动态属性,等于缓存元胞的工件队列中最后一个加工工件需要等待的时间,d;wL为零件对应的工序所需的加工能力;ep为加工效率,是静态属性,为一天能完成的代表工序数。
工位元胞t时刻的状态属性表示为
S(t)C(2n)j(st,ep,T,sct,sco,scl) (4)
式中,st为所属工位组,是静态属性;T为工位一个调度周期内总共能用于加工的时间,是静态属性,d;ss为工位忙闲状态,是动态属性,ss∈{0,1,2},0表示空闲,1表示忙碌,2表示故障;sct为工位一个调度周期内的总加工能力,是静态属性,sct=epT;sco为工位已被占用的加工能力,是动态属性,0≤sco≤sct;scl为工位元胞剩余的加工能力,是动态属性,scl=sct-sco。
工件粒子t时刻的状态属性表示为
S(t)p(pt,pf,pn,sf t,wL,sn,dp,qn,ta) (5)
式中,S(t)p为粒子pk在t时刻的状态;k为工件编号;pt为粒子所需加工的工序总数,是静态属性;pf为粒子已经完成的工序数,是动态属性;pn为粒子的下一道工序编号,是动态属性;sft为粒子下道工序所属的工位组,是动态属性;sn为粒子占用的空间,是静态属性,对应缓存区的wcl;dp为工件加工优先级,是静态属性,由工件的交货期决定,交货期越紧优先级越高,对应的dp数值越大;qn为队列排序的序号,是动态属性;ta为到达元胞的时间,是动态属性。
模型的局部演化规则有三条,即工位选择规则、工件排序规则和任务触发规则,具体如表1所示。
模型的初始演化规则基于排队论和工件的加工优先级,工位选择主要依据加工完成时间的长短和工件体积的大小;工件排序主要根据工件到达的先后和加工优先级。
2 改进GA优化元胞机局部演化规则的建模
元胞机模型已经将柔性作业车间调度问题在时间、空间上作了离散化处理,在同一调度周期内,整个系统的调度转化为多个工位组的静态调度,研究对象变成多个由一个工位元胞组和一个缓存元胞组组成的离散单元。直接将一个调度周期定义为一个仿真时步。大型零件生产车间工件加工时间长,因此仿真时步一般较长。
设一个工位组和其对应的缓存组为一个单元,每一个时步内,每个单元的调度机制相同,整个模型转化为多个静态柔性调度问题。对应描述如下:n个工件{p1,p2,…,pn}要在m个工位{s1,s2,…,sm}上加工;每个工件只包含一道待加工的工序,每道工序可选择的工位不止一个,且不同工位所需的加工时间不同;单个工件各道工序的加工顺序已定。各单元每一时步的调度目标有两个;① 确定所有工序的加工工位;②确定每个工位上工件的加工顺序,即工位对应缓存中工件的队列顺序。本文的最优目标有3个:各道工序完工时间早、各工位负荷率高、同一工位组中所有工位负荷平衡。下面,利用遗传算法对工位选择规则Rp→c和工件排序规则Rc→p进行编码,优化局部演化规则。
2.1 元胞机静态调度单元建模
柔性作业车间调度的特点是存在一定的扰动因素,如设备故障、插单、返工等。插单和返工主要体现在调度单元的窗口粒子群随仿真时步的推进不断更新,进而实现系统再调度;设备故障作为一个约束条件,影响工位的加工能力。
元胞机静态调度单元模型可描述为:n个工件粒子在包含m个同类工位的工位组中加工,m个工位分别对应m个缓存。每个工位的加工效率不同,每个工件的工序根据实际要求可选择工位组中某几个工位或全部工位,每道工序在不同工位上加工所需时间不同。设工件粒子集P={p1,p2,…,pn};工位集S={s1,s2,…,sm};缓存集B={b1,b2,…,bm};工序Oi j表示第i个工件的第j道工序,静态调度单元中,每个工件只有一道工序,即每个工件对应一个j;第x个工位组的加工时间矩阵用T表示,Tijxy为矩阵中的一个元素,表示第i个工件的第j道工序在第x个工位组的第y个工位上加工所需要的时间;每个工位对应一个设备,工位y上设备的故障率表示为λxy;w1、w2、w3为子目标权重。
前述三个目标对应的目标函数如下:
(1)所有工序总加工时间最短,即
式中,
(2)各工位负荷率高,转化为所有工位总利用率高,用F2表示:
式中,Ts为每个仿真步长所代表的实际时间,仿真开始之前设定,仿真过程中不变。
(3)同一工位组中所有工位负荷平衡,平衡率用F3表示:
式中,Cmax为负荷最大的工位所耗费的加工时间。
通过权重加合法得到元胞机的每个静态调度单元的调度总目标函数:
F=max(w1F1+w2F2+w3F3) (9)
加工约束条件如下:
(1)资源约束。同一台设备同一时刻只能加工一个工件,表示为
同一工件的同一道工序只能被一台设备加工,表示为
每个工件的每道工序一旦开始就不能停止。
(2)工艺约束。不同工件的工序之间没有先后约束;同一工件的工序之间有先后约束。
(3)权重约束。每个子目标的权重wi(i=1,2,3)介于0和1之间,即0≤wi≤1;所有子目标的权重之和为1,即w1+ w2+w3=1。
沿用文献[1]的算例1做具体说明。已知元胞机模型仿真的第t个时步有8个工件(p1,p2,…,p8)进入2号工位组,该工位组包含5台同类型通用设备(s1,s2,…,s5),但设备的性能、效率不同。各工件在各台设备上加工所需的时间如表2所示,“—”表示工件pi不能在工位sj上加工。虽然静态调度单元中每个工件只有一道工序,但从全局看,每个工件都包含多道工序,因此给出工序编号,便于最终全局调度方案的说明。算例1对应的元胞机模型如图2所示。
2.2 染色体编码和解码
染色体编码和解码是两个互逆的过程,是实际问题的解和染色体的相互转换。根据已确定的两个目标(确定静态调度单元所有工序的加工工位,确定每个工位上工件的加工顺序),将调度编码分为两部分:①工位染色体基于工位分配的编码确定所选的加工工位,对应工位选择子问题。②工序染色体基于工序的编码确定工序间的先后加工顺序,对应工件排序子问题。融合这两种编码,形成一条染色体(对应单元调度的一个可行解)。根据张国辉等[7]提出的编码方式和Witkowski等[8]应用的遗传编码方法,结合大型零件柔性作业车间静态调度单元自身的特点,采用如下染色体编码方式。
(1)工位染色体。
在每个静态调度单元中,各工件均只包含一道工序,因此工件数等于工序数n,工序编号和工件编号一致,分别是1,2,…,n。各工序可选择的工位子集分别为S1,S2,…,Sn。算例1中,工件p1对应工序O13的可选工位集合S1={s1,s2,s3,s4,s5},工件p2对应的工序O22的可选工位集合S2={s1,s3,s4}。第一部分的基因串长为n,用g1,g2,…,gn表示,gi∈{1,2,…,m},i(i=1,2,…,n)为工位的编号。根据可选工位集合中随机选中的工位编号确定每道工序加工的工位,若g1=5,则工件p1对应的工序O13的加工工位为s5,依次类推确定余下工序的加工工位。第一部分的基因串为5-4-2-1-4-5-2-3,这8个工件8道工序的加工工位的有序排列为s5-s4-s2-s1-s4-s5-s2-s3。
(2)工序染色体。
静态调度单元中,每个工件只包含一道工序,所以工序染色体中基因的个数等于单元中的总工序数(总工件数),即染色体的串长为n。工序染色体表示为g′1,g′2,…,g′n,其中,g′j∈{1,2,…,n}。算例1中,假设工序染色体部分的一个可行解为1-2-3-4-8-6-7-5,则工件的加工顺序为p1-p2-p3-p4-p8-p6-p7-p5,对应工序的加工顺序为O13-O22-O32-O41-O87-O65-O72-O53。加工顺序是缓存元胞内的队列排序的关键依据。
解码就是编码的一个逆向过程,先根据工位染色体部分确定每道工序的加工工位,再根据工序染色体部分确定已分配到每个工位的相关工序的加工顺序。结合所有静态调度单元的调度方案,获得元胞机模拟的整个车间的调度方案。调度方案将随着仿真时步的推进实时更新,形成动态调度。
2.3 获取初始种群
遗传算法初始解的优劣直接关系到获得最优解的迭代次数和收敛速度。在调度模型中,遗传算法嵌套于元胞机模型,用于寻找最优演化规则。由于染色体包含工位选择和工序排序两部分,且模型对收敛速度要求高,因此在编码过程中,工位选择染色体的初始解根据wq+ wL/ep值最小的工位选择标准获得,工序排序染色体的初始解则根据FCFS规则并结合工件加工优先级获得。单元调度研究的是时间、空间离散的单步调度,所以每个研究单元的工件可视为同时到达。算例1按照p1-p2-p3-p4-p5-p6-p7-p8的顺序选择工位,得到的其中一个工位选择初始解为5-4-5-3-4-3-2-2,对应设备为s5-s4-s5-s3-s4-s3-s2-s2;工序排序初始解为1-2-4-7-5-6-3-8,对应工件p1-p2-p4-p7-p5-p6-p3-p8,对应工序为O13-O22-O41-O72-O53-O65-O32-O87。具体执行过程如图3所示。
流程中,设置一个设备时间数组来记录每个工位的累计加工时间。初始化状态时,该数组的每个元素值均为0,第一个工件直接选择加工时间最短的设备,将该工件所选工位的加工时间加到数组中对应的元素上。若工件p1选择了s5,则工位时间数组中的第5个元素就加3,数组由[0 0 0 0 0]转变成[0 0 0 0 3]。再以新的时间数组为基础,加上下一工件可选工位集中对应的加工时间,获得一个判断数组。算例1中,第二个工件的判断数组等于[6 - 3 2 -]加上[0 0 0 0 3],得[6 - 3 2 -],其中的每个时间值均为wq+wL/ep对应的值,因此直接选择最小元素对应的工位,这里选择2对应的设备s4。以此类推,获得上述工位选择的染色体。
工序染色体的初始解根据设备时间数组中的时间变化点确定,若两个工件加工开始时间相同,则任取一个放在前面。因为同一工位同一时间只能加工一个工件,所以不影响整体加工排序。若两个工件起始加工时间相同,则工件必定位于两个不同的加工工位,即使排序标有先后,实际是两个工件在不同的工位上同时开始加工。
根据上述方法,随机安排工件选择工位的先后顺序,8个工件有40 320种排法,可获得多个不同的可行解,组成遗传算法的初始种群。设群体个数N=10,随机抽取10种工件选择工位顺序,获得10条染色体,组成算例1的初始解。计算过程见图3,结果见表3。
2.4 适应度函数
多目标遗传算法的适应度函数比单目标遗传算法的适应度函数复杂得多,各子目标之间存在一定的冲突,优化只能达到相对的整体最优,而无法同时令每个子目标都达到最优。本文采用传统的优先权值设定法,事先设置各子目标的优先权值,将整体目标按照权值合成一个标量效用函数,把多目标优化问题转化成单目标优化问题。根据前述3个目标的重要性,分别设w1=0.4;w2=0.3;w3=0.3。直接将目标函数设为适应度函数,有
对于上面所得的1号染色体5-4-5-3-4-3-2-2, 1-2-4-7-5-6-3-8,有
2.5 选择
群体中每个个体都有一个选择概率,它取决于群体中个体的适应度及其分布。本文采用按比例适应度分配法,选择方法采用轮盘赌选择法。算例1中的10个个体使用按比例适应度分配法获得的选择概率见表4。
通过函数rand( )产生10个随机数,将该随机数和计算获得的累积概率进行比较,得到被选中的个体,如表5所示。在第一次竞争迭代中,个体6和个体9被淘汰,取而代之的是适应度较高的个体(个体1和个体8)。
2.6 交叉
本文中,工位选择染色体采用双切点交叉法,对应部分两两交叉[9];工序排序部分染色体的交叉选用张超勇等[10]提出的POX交叉法,具体流程如下[8]:①随机划分工件集{1,2,…,n}为两个非空子集J1和J2;②复制Parent1包含在J1的工件到Children1,复制Parent2包含在J1的工件到Children2,保留它们的位置;③复制Parent2包含在J2的工件到Children1,Parent1包含在J2的工件到Children2,保留它们的顺序。以算例1中的1号和3号染色体为例,交叉示意如图4所示。
2.7 变异
变异是在种群中按照变异概率Pm任选若干基因位改变其位值。本文的变异也分为两种情况:①在工位选择染色体的基因串中随机选择一个位置,在此工序的工位集中随机选择一个与先前所选位置上的数不相等的整数,替换当前基因,这样得到的解可以保证是可行解。②采用基因位置互换的方法,即从工序排序染色体中随机选择两个位置的基因,将其位置进行互换,这样可以保证同一条工序排序染色体中不会出现相同的数字,即解可行。以算例1为例,1号染色体的变异如图5所示。
第一种变异中,随机选择5号基因进行变异,由于第5道工序的可选择工位集为{s2,s3,s4},现状基因为4,变异可选基因集合就是{2,3},随机选择2,完成第一种基因变异,见图5a。第二种变异随机选择的两个基因是3号基因和6号基因,两者相互交换位置,完成第二种基因变异,见图5b。
2.8 遗传算法优化元胞机演化规则子程序设计
遗传算法优化演化规则在工位选择子程序和工件排序子程序的基础上进行,其程序流程如图6所示,其中,NP为种群个体数,NG为遗传算法迭代次数。基于元胞机和改进遗传算法的大型零件柔性作业车间调度算法求解通过MATLAB编程实现。
3 实例验证
将上述模型应用于文献[1]中的案例,建立元胞机模型并进行扩展,以该车间调度瓶颈工位组——镗铣工位组的9台镗铣床为例,对二季度43个工件共89道工序进行4次再调度。缓存元胞和工位元胞初始状态属性值分别如表6、表7所示,工件粒子的初始状态属性值如表8所示。仿真中,实例元胞机模型缓存元胞初始状态属性值wco=lq=wq=0;工位元胞初始状态属性值ss=sco=0;工件粒子初始状态属性值pf=qn=0,pn=sft=1,dp=500,开始时间均为7月1日。
各静态调度单元中设权重w1=0.4,w2=w3=0.3。每次调度获取初始解20个,并将其作为遗传算法优化的初始种群。遗传算法优化部分取迭代次数N=100,交叉概率Pc=0.6,变异概率Pm=0.001,将调度总目标作为适应度函数,直接调用MATLAB所编程序,获得优化解集,将其中适应度值最大的作为最终的优化方案。图7和图8分别为改进遗传算法优化前后元胞机模型获得的调度方案甘特图。对应的三个子目标和一个总目标值如表9所示。
图7、图8和表9显示,将改进遗传算法嵌入元胞机模型,优化局部演化规则后获得的调度方案比优化之前更优,因此本论文所设计的元胞机和改进遗传算法的混合算法可行、有效。
4 结语
本文在大型零件柔性作业车间调度元胞机模 ()()型的基础上嵌入改进遗传算法,优化了元胞机模型的局部演化规则,设计了基于元胞机和改进遗传算法的混合算法,建立了经元胞机模型离散化后的每个静态柔性作业车间调度单元的改进遗传算法优化模型。调度算法的求解由MATLAB编程实现。本文将算法应用于文献[1]中的扩展案例,应用该算法的调度方案较原方案更优,从而验证了元胞机和改进遗传算法相结合的混合算法求解大型零件柔性作业车间调度问题的可行性和有效性。
摘要：针对大型零件柔性作业车间调度问题,采用改进遗传算法优化元胞机局部演化规则,提出了元胞机和改进遗传算法相结合的混合调度算法。依据总加工时间最短、各工位负荷率高、同一工位组各工位负荷平衡率高的优化目标,建立了离散化后单个静态调度单元的遗传算法优化模型,并结合算例具体说明了优化过程。通过文献实例演算验证了混合算法求解大型零件柔性作业车间调度问题的可行性和有效性。
关键词：元胞机,遗传算法,大型零件,柔性作业车间调度
参考文献
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汽车柔性零件 篇4
这个粉末冶金钢歧管与电磁线圈组装于1~6重型载货车柴油发动机的配气机构中, 在排气循环时, 帮助起动发动机缸盖内的“Jake制动器”装置, 减小功率并进行制动, 从而使车辆减速。生产的歧管密度不得小于6.7g/cm3, 屈服强度不得低于345MPa, 极限抗拉强度为413M P a。其复杂形状的设计特点在于圆柱体半径和厚度是变化。后续作业还要切削加工电磁线圈的孔和两个气口孔。用粉末冶金工艺替代铸造工艺, 可节约成本20%以上。
说明
这三个高精度粉末冶金钢零件——滑块、壳体及转子, 用于新的、较大的混合动力SUV车的油泵中。选择粉末冶金可改进油泵的效率, 降低能耗及减小振动。一经需要时, 可变排量的叶片泵可供油, 消除了不必要的油流。所有三个零件都制成最终形状, 为了保持厚度与平直度公差, 仅需双盘磨加工。壳体的密度为6.5g/c m3, 滑块的密度为6.6g/c m3, 转子的密度为6.5g/cm3, 由于这三个零件形状复杂且易碎, 因此都是在自动压制→烧结→精整流水线上生产的。
说明
V V T定子用于1.4L发动机中使用的V V T (可变配气相位) 装置排气中。这个零件是由改性F e-C u粉末冶金材料制造, 将形状复杂的零件压制成形到密度7.0g/cm3。VVT定子的特点在于有五个形状复杂的中心孔, 将带轮和VVT外壳实行了一体化设计。很窄的公差有助于使邻接加压室间的任何油渗漏最小化。
粉末冶金定子有助于减少燃油消耗与形成废气, 以及改进发动机的运转性能, 特别是低转速下的转矩。
说明
该粉末冶金铝凸轮轴轴承盖是一多台面的最终形零件, 其抗拉强度为117M P a、硬度为85~90H R H。安装时, 只需要同轴心镗孔一道工序。而被粉末冶金工艺所替代的制造工艺, 如压铸在装配前是需要进行切削加工的。因此, 该零件采用粉末冶金工艺生产, 估计可降低成本50%。
这种铝凸轮轴轴承盖用于G M新的高性能V6发动机 (原来设计的是一台发动机用两个轴承盖) 和用于GM的其他品牌, 有Cadillac CTS、SRX及CTX、Buick La Cross及Rende Zvous, 以及Saab 9-3。这是第一台双顶置凸轮发动机使用了一个轴承盖横跨两个凸轮轴。该轴承盖可保持凸轮轴在径向与轴向的位置, 同时可为凸轮润滑和为可变凸轮正时 (VCT) 系统的液压控制提供整体油沟。
说明
该粉末冶金零件用于高性能双顶置凸轮轴V6发动机可变配气相位 (VVT) 装置中。它是用温压制造, 密度为7.25g/cm3。要将模具与粉末的温度差控制在2.8℃以内。使用装有槽型粉末加热器的CNC机械—液压复合式成形压机, 将细节距7.7m m的逆链轮齿压制成形到近终形。这种零件的复杂形状设计使其变成了多功能零件, 既是高强度正时链轮, 又可实行凸轮相位功能。齿部要进行热处理, 并且要回火到表观硬度70HRA。这种零件一般抗拉强度为1169MPa, 疲劳极限为358MPa, 压缩屈服强度为1262MPa。
说明
这种新的断裂剖分凸轮轴盖用于各种式样的载货车与轻型载货车中的柴油机 (有2.8L、3.0L及4.2L柴油机) 。3.0L柴油机中有五个盖, 每台柴油机合计使用粉末冶金件1.75kg。由于是低密度粉末冶金零件第一次采用断裂剖分工艺, 因此, 粉末冶金设计除减少切削加工的时间与成本近60%外, 还节省了铸铁盖所需要的定位器轴套的费用。这种粉末冶金盖的密度为6.8g/cm3。其力学性能为:屈服强度433M P a, 抗拉强度560M P a, 疲劳强度175M P a, 硬度不低于80H R B。后续加工有钻孔、拉削、镗孔、攻螺纹、切削加工及断裂剖分。
说明
这个零件是由组成成份为铁-碳-钼-铬的材料制造而成, 其密度为7.0g/cm3, 抗拉强度为820MPa, 屈服强度为682M P a, 横向断裂强度为1419M P a, 冲击功为15J。据了解, 这是铬基烧结硬化材料第一次用于凸轮轴驱动装置。这个链轮是用改进的有三个下模冲与两个上模冲的模具压制成形。零件用于4.0L V6发动机。采用该粉末冶金链轮可节约成本10%以上。
说明
这是一个用于可变配气相位机构的排气链轮, 其成形密度为6.9g/cm3。链轮的抗拉强度为462MPa, 屈服强度为345M P a, 硬度最低130H R B。这种高精度零件是用粉末冶金扩散合金化钢生产的, 可节约成本20%~30%。用户要对顶面与底面进行切削加工, 需钻横向孔并加工齿盘。这种链轮用于最新一代VVT机构。
说明
这个零件是排出热废气的氧传感器 (H E G O) 凸台座, 由409L与434L不锈钢粉制成。其将氧传感器定位于汽车发动机排气歧管组件、催化转化器及排气管处。成形密度不小于7.2g/cm3, 可制成各种形状, 如直壁、阶梯状、成角度、带角度的鞍形座状及凸焊的设计。粉末冶金传感器凸台座能满足焊接性、耐热性、疲劳强度、耐氧化性及耐蚀性的要求, 也可在排气法兰上增加如沟槽、拱顶及锥度之类设计的特点。除了能满足使用性能要求外, 粉末冶金H E G O凸台座和由棒料冷镦锻或切削加工的产品相比可节约成本30%~70%。
说明
这个转子是由两个零件通过烧结时扩散连接形成的一个组合件, 重3.3k g。外部的零件由铁粉制成, 密度为7.0g/c m3;内部的零件由铁-镍-铜材料制成, 密度为6.5g/cm3。最终形状是切削加工完成。这个转子用于2003本田城市混合动力电动汽车集成的发动机助力 (I M A) 动力系。混合动力电动汽车有两套驱动装置——无刷DC电动机与1.3L四缸发动机。IMA动力系有一在制动与减速时进行再充电的镍金属混合动力电池组件。汽油-电动混合动力系有一使用五挡手动变速器的E P A (环保署) 的城市、公路燃料经济性发动机, 额定功率46/51mpg。
说明
这是一个三台面的不锈钢排气隔离器法兰, 重量为1.1kg。作为4.7L与5.4L发动机的消声器进排气法兰, 和这些发动机一起用于Ford Expedition和Lincoln Navigator。Senior Automotive将法兰焊接在一挠性接头上。这种挠性接头是Tenneco Automotive为Ford Motor C o.制造的较大的排气系统中的一个零件。这个零件是由409L不锈钢粉制造, 密度为7.3g/c m3, 屈服强度为205M P a, 抗拉强度为383M P a, 伸长率为24%。零件是以最终成形提供的, 不需要精整或切削加工, 后续加工仅需去毛刺。
说明
这两个零件是形状复杂的、螺旋角为36.25℃的粉末冶金钢驱动飞轮与从动齿轮, 用于Chrysler 2.4L发动机, 其在最高转速13 000r/min下, 曲轴速度提高一倍。齿轮 (AGMA 8/9级水平) 齿根面局部密度达到7.8g/cm3, 未承受应力的心部齿表面附近的密度仍为7.0g/cm3。为精确控制关键齿根面表面的渗碳层, 零件进行了真空渗碳淬火。零件淬硬到70H R A, 并在渗碳层深度0.20m m处将渗碳层硬度控制在不低于500H V。齿轮是用多轴、闭环液压式CNC成形压机压制成形, 在1280℃下烧结的。零件的力学性能如极限抗拉强度不低于862M P a, 屈服强度不低于827M P a。这两个齿轮原来是用可锻铸铁生产的, 但改用粉末冶金生产后大大降低了生产成本。现已生产的粉末冶金齿轮有200多万件。
说明
这个齿轮为A G M A7级, 是一个输出齿轮, 用作汽车发动机歧管的制动器。这是一个由M P I F材料标准的S S304 N1-30不锈钢粉生产的、形状复杂的最终成形零件, 符合精密公差要求;内径4.80~4.85m m和用线15.44~15.31mm测量的。这个齿轮有60个齿, 密度不小于6.4g/cm3, 它是用多台面成形压机压制成形的 (以得到适当的密度分布) 。其极限抗拉强度为296M P a, 屈服强度不小于207M P a, 一般横向断裂强度772M P a, 表面硬度61H R B。零件可与304不锈钢齿轮配对, 现已生产这种齿轮100多万件。这个零件原来是用滚齿制造的钢齿轮, 改用粉末冶金工艺生产后大大节约了成本。
说明
这个零件是General Motors Mark V1 V8发动机的磁阻轮。这个磁阻轮是一种在烧结时由两件钎焊在一起构成的组件。将这个48齿的零件制成了最终形状, 但需要用磨削加工分离槽, 为使孔合格还要进行抛光, 为除去磨削的毛刺要进行喷丸处理。磁阻轮触发的信号指出了到车载计算机的速度与曲轴位置, 主要目的是控制排放物。必要的尺寸是二者齿的排列对孔的最大总偏心率要小于0.129 5m m, 装配毂的平直度要保持在小于0.078 7mm, 齿的最小密度为7.0g/cm3。为了保持组件总的偏心率规范, 在压制成形这两个零件时, 必须严格控制同心度。
说明
这个零件是用在Chrysler 2.7L双顶置凸轮轴发动机中用的凸轮轴盖。为了将轴承安装在铝发动机缸体的缸盖中, 每台发动机使用了4个止推轴承盖和16个标准轴承盖。用户将这些轴承盖安装在发动机缸体中, 然后在一次作业中对这些轴承盖进行同心镗孔。这些轴承盖的最小密度为2.5g/cm3, 屈服强度为184MPa, 抗拉强度为218M P a, 硬度为55H R E。粉末冶金零件比其替代的深度切削加工的压铸件可节约成本35%。
说明
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