1、XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司消除LZ900铝合金车轮铸件内部缩松项目XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司1 1 项目背景2 2 系统工况与问题3 3 问题分析与方案4 4 方案落实与评价5 5 项目成果目目 录录XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司一、项目背景一、项目背景 20162016年公司为印度现代生产的一款年公司为印度现代生产的一款 车轮产品不良率高达车轮产品不良率高达31.5%31.5%，存在极，存在极 大的成本浪费与交付风险；大的成本浪费与交付风险；LZ900-1660 主要问题为车轮法兰及轮辐部位缩松2、主要问题为车轮法兰及轮辐部位缩松 级别超标；级别超标；公司成立攻关小组并立项，计划期初公司成立攻关小组并立项，计划期初 将不良率控制在将不良率控制在10%10%以内。以内。XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司二、系统工况与问题二、系统工况与问题p 技术系统lLZ900铸造模具系统p 系统工作对象l模腔内铝液p 系统功能l铸造+铝液+合格铸件p 系统较为理想结果IFRl铸件无缺陷XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司p初步思路或类似问题的解决方案及存在的缺陷缩缩松松易易发发生生处处 通过调整铸造工艺，重新规划通过调整铸造工艺，重新规划铸造铝液的温度、3、模具冷却系统铸造铝液的温度、模具冷却系统布局及模具冷却参数进行解决。布局及模具冷却参数进行解决。初步解决方案初步解决方案 存在缺陷存在缺陷 法兰处缩松消失，但在轮辐法兰处缩松消失，但在轮辐R R角等其它部位出现缩松。角等其它部位出现缩松。二、系统工况与问题二、系统工况与问题p 主要缺陷主要缺陷 系统不稳定，易在车系统不稳定，易在车轮法兰部位产生缩松。轮法兰部位产生缩松。缩松导致产品报废占缩松导致产品报废占总报废的总报废的93%93%。XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司三、问题分析与方案三、问题分析与方案p功能建模p造成铸件内部缩松的主要问题点：模具浇口尺寸小，导致浇道4、处铝液先凝固堵塞补缩通道；模具冷却机构布置不合理，导致冒口先冷。模具浇口处散热快，导致此处温度低；XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司浇口部位温度不足，应提升此处温度p原因分析的关键问题与方案此处加加热丝方案一：浇口部位加装加热装置 模具浇口杯部位加装加热环，对浇口杯进行间歇式循环加热。有效避免此处温度低的问题，可消除此处因温度低而导致该处铝液先凝固的问题，同时也保留了浇口杯的功能。XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司p技术矛盾 由原因分析可见，对浇道周围厚大法兰的冷却影响到了浇道的温度，导致浇道铝液先凝固从而堵塞补缩通道，这是造成浇道与浇道上部5、交汇处缩松的原因之一。1st step:确立问题入手点确立问题入手点：以浇道处冷却量过度导致浇道铝液凝固堵塞补缩通道入手解决问题。2nd step:初步改进方法：初步改进方法：通过减小浇道处冷却介质流量与作用时间，提升浇口位置的温度。但这样会导致生产效率的降低。3rd：确立矛盾：确立矛盾：改善的参数：温度温度；恶化的参数：生产效率生产效率XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司If:降低冒口风流量Then:浇道的温度会提升But:模具系统的生产效率会降低查询到的创新原理如下：查询到的创新原理如下：1515，动态性原理；，动态性原理；2828，机械系统代替原理；，机械系统代替6、原理；3535，物理或化学参数改变原理，物理或化学参数改变原理p技术矛盾技术矛盾的描述：XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司方案2 运用动态性原理改变浇口位置底部浇铸改为双边浇浇道 运用动态性原理中第二条，运用动态性原理中第二条，“分割分割物体，使其各部分可以改变相对位置物体，使其各部分可以改变相对位置”。修改模具方案将浇道从车轮中心上抽取出来，移动到轮辋部位，且采用对称的两个浇道，从而避免浇道上部的冷却与从而避免浇道上部的冷却与浇道的冷却发生矛盾。浇道的冷却发生矛盾。方案3 运用改变化学或物理 参数原理保持浇口温度 运用物理或化学参数改变原理中运用物理或化学参数改变原7、理中第四条，第四条，“改变温度改变温度”。在浇口周围。在浇口周围设置封闭的油加热环套，外置接口通设置封闭的油加热环套，外置接口通过管路与过管路与模温机模温机连接。模温机保持恒连接。模温机保持恒温油在管路中循环，从而用以保证浇温油在管路中循环，从而用以保证浇道处的温度。道处的温度。XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司p物理矛盾Step 1：技术系统的因果轴分析技术系统的因果轴分析仍以浇道的冷却为入手点解决问题Step 2：从因果轴定义技术矛盾从因果轴定义技术矛盾 生产效率生产效率+，浇道铝液补缩浇道铝液补缩-；浇道铝液补缩浇道铝液补缩+，生产效率生产效率-；If加大冒口风8、的冷却量加大冒口风的冷却量减少冒口风的冷却量减少冒口风的冷却量Then提高生产的效率提高生产的效率浇道铝液对模腔铝液的补缩会改善浇道铝液对模腔铝液的补缩会改善But浇道铝液对模腔铝液的补缩不足浇道铝液对模腔铝液的补缩不足生产效率会降低生产效率会降低Step 3：提取物理矛盾提取物理矛盾冒口风的冒口风的冷却量冷却量 在这对技术矛盾中找到一个参数，及其相反在这对技术矛盾中找到一个参数，及其相反的两个要求，既需要冒口风大；又需要冒口风小。的两个要求，既需要冒口风大；又需要冒口风小。Step 4：定义理想状态定义理想状态 提取技术系统在每个参数状态的优点，提出技提取技术系统在每个参数状态的优点，提出技9、术系统的理想状态术系统的理想状态XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司p物理矛盾Step1:定义物理矛盾定义物理矛盾 参数参数：冷却量冷却量 要求要求1：低低 要求要求2：高高Step2:如果想实现技术系统的理想状如果想实现技术系统的理想状 态，这个参数的不同要求应该态，这个参数的不同要求应该在什么空间得以实现？在什么空间得以实现？空间空间1：浇道上部浇道上部 空间空间2：浇道浇道Step3:以上两个空间区域是否交叉？以上两个空间区域是否交叉？否，可以应用空间分离否，可以应用空间分离方案4 运用分割原理 在底模浇道周围添加保温棉在底模浇道周围添加保温棉，将其与法兰部将其与10、法兰部位隔离开来，防止冒口风在冷却法兰部位时浇道位隔离开来，防止冒口风在冷却法兰部位时浇道温度散失太快。温度散失太快。采用空间分离可用到的创新原理有：采用空间分离可用到的创新原理有：1.分割原理；40.复合材料原理底模底模浇口浇口套周套周围加围加保温保温棉棉XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司方案5 运用分割原理边模与上模加装高效水冷系统 在边模及上模采用高效水冷系统，使得铸件的轮辋及法兰部位先于浇口部位快速冷却，待浇口凝固时法兰部位已先完成补缩凝固。方案6 运用复合材料原理 浇口套采用铁质内腔真空浇口套采用铁质内腔真空浇口套，内腔真空结构有效避免了热传导作用，从而使浇11、道铝液不受冒口风的影响而过早凝固，有效保持对后端凝固过程中的补缩。XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司p 知识库查询类比Step1:定义查询知识点定义查询知识点 铸造浇口保温Step2:查询知识库获取查询知识库获取方案启发点方案启发点 提升浇口套周围的保温性能Step3:形成方案形成方案可利用保温性能更好的浇口套或有利于浇口保温的生产方式，保持浇口周围的温度。方案7 用新材料制作新型保温浇口套Step4:方案图通过专利检索进行通过专利检索进行关键词：关键词：铸造浇口保温专利号：专利号：CN 202741711 UCN 202741711 U标标 题：题：低压铸造模具浇口12、保温套低压铸造模具浇口保温套原原 理：一种低压铸造模具浇口保温套，包理：一种低压铸造模具浇口保温套，包括外壳体和内胆；外壳体为中空圆括外壳体和内胆；外壳体为中空圆柱状金属外壳体，内胆设在所述外柱状金属外壳体，内胆设在所述外壳体内，所述内胆为氮化硅保温套。壳体内，所述内胆为氮化硅保温套。启启 示：可以借鉴此专利结构与材料的浇口示：可以借鉴此专利结构与材料的浇口套，设计适合套，设计适合LZ900产品的浇口套，产品的浇口套，提高产品浇口的保温性。提高产品浇口的保温性。氮化硅保温套内胆，保氮化硅保温套内胆，保温效果好，不但结构简温效果好，不但结构简单，而且节能环保。单，而且节能环保。XXXXXXXX汽13、车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司p 知识库查询类比通过专利检索进行关键词：铸造浇口保温专利号：CN 104493135 A标 题：一种低压铸造用浇口保温装置原 理：当本发明通过盆状浇口罩将升液管充分融入了整个保温炉炉膛的高温环境之中，利用炉膛内的气氛温度保证了升液管内的温度达到工艺要求，解决了压铸过程中该部位的凝固顺序问题，达到了良好的对产品的补缩要求。去去除除吸吸液液管管方案8 将升液管与模具浇口直接对接 将保温炉升液管与模具底板直接对接，减少采用中间吸液管所带来的温度损失，提高模具浇口周围温度，保证补缩特性。XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司p 物场分析14、由因果分析得出问题点：由因果分析得出问题点：p浇口直径不足导致浇道铝液蓄热不足，浇口直径不足导致浇道铝液蓄热不足，从而导致浇道铝液先凝固无法补缩中心从而导致浇道铝液先凝固无法补缩中心法兰。法兰。分析标准解：分析标准解：2.1.1 2.1.1 链式物场模型链式物场模型 分析资源：分析资源：系系 统统 内：冒口风冷却浇道内：冒口风冷却浇道 浇浇 道：传递冷却量给浇道铝液道：传递冷却量给浇道铝液 能能 量：冷却量量：冷却量 超系统资源：时间、冷却量超系统资源：时间、冷却量 利用标准解中的利用标准解中的S2.2.1，引入，引入S3使得温度场更使得温度场更可控。可控。引入浇口处温度自动反馈控制系统引入浇15、口处温度自动反馈控制系统。XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司方案9 引入浇口处温度自动反馈控制系统方案形成方案形成上模与边模采用环形水槽，对模具内铸件进行快速冷却加装测温电偶，测试浇口温度。加装测温电偶，测试浇口温度。冷却控制方式采用温度控制 在模具的浇口处加装测温热电偶，并与铸造机的冷却控制模式相连接，将冒口的冷却由原来的时间控制改为温度控制，即低于设置温度就停止冷却。产生的次生问题结合方案5，由调整边模与上模的冷却量来解决。XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司新建评价新建评价日期：日期：20162016年年9 9月月2020日日评价执行人：16、新专家评价执行人：新专家项次项次备选方案备选方案成本成本复杂度复杂度可操作性可操作性方案评价方案评价1方案1 模具浇口套部位增加加热装置中中等强良2方案2 运用动态性原理改变浇道的位置高复杂中储备3方案3 运用物理或化学参数改变原理采用模温机稳定浇口部位温度高复杂中储备4 4方案方案4 4 运用分割原理在底模浇口部位加保温棉运用分割原理在底模浇口部位加保温棉低低简单简单强强优优5方案5 运用分割原理在边模与上模引入高效水冷系统中中等中良6方案6 运用复合材料原理采用铁镀陶瓷内腔真空浇口套高复杂中储备7 7方案方案7 7 用新材料制作新型保温浇口套用新材料制作新型保温浇口套低低简单简单强强优优817、方案8 去除吸液管将升液管与模具底板直接对接中中等中良9方案9 引入浇口处温度自动反馈控制系统中中等中良四、方案评价与落实四、方案评价与落实p实施规划l2016.9.21-2016.9.282016.9.21-2016.9.28实施方案实施方案4 4；l2016.9.21-2016.10.212016.9.21-2016.10.21与发明人探讨及制作方案与发明人探讨及制作方案7 7样机；样机；l2016.10.21-2016.11.5 2016.10.21-2016.11.5 新型保温浇口套验证；新型保温浇口套验证；XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司五、项目成果五、项18、目成果p专利专利l申请专利一项，专利号申请专利一项，专利号XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX；p样机样机p验证验证l已研制出陶瓷保温浇口套样件；已研制出陶瓷保温浇口套样件；l经验证产品缩松不良问题基本得到遏经验证产品缩松不良问题基本得到遏制，产品不良率从制，产品不良率从35.1%35.1%下降到下降到10.2%10.2%p经济效益经济效益l按月供货按月供货3 3万只计算，每年可节约万只计算，每年可节约3232万元万元产品不良所产生的成本浪费；产品不良所产生的成本浪费；p生产效益生产效益l提高制造设备的有效利用率，提高产出提高制造设备的有效利用率，提高产出率，以更低的投入保证产出最大化。率，以更低的投入保证产出最大化。p社会效益社会效益l可提供去除一种对于小浇口产品缩松问题的可提供去除一种对于小浇口产品缩松问题的解决思路，在业内具有推广与示范意义解决思路，在业内具有推广与示范意义。XXXXXXXX汽车零部件制造有限公司汽车零部件制造有限公司