余永高

（開山集團(tuán)浙江開山釬具有限公司，浙江 衢州 324002）

開山集團(tuán)年產(chǎn)20 幾萬臺(tái)氣動(dòng)鑿巖機(jī)，一直供不應(yīng)求， 然而我公司2000年開發(fā)的YT28 型氣腿式鑿巖機(jī)卻問題較多，市場(chǎng)難以推廣。2007年公司將攻關(guān)改進(jìn)重任交給筆者， 并重新組建技術(shù)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過新團(tuán)隊(duì)的攻關(guān)，YT28 型鑿巖機(jī)存在的問題得以解決，一度成為市場(chǎng)的搶手貨，供不應(yīng)求。

1 YT28 型氣腿式鑿巖機(jī)存在的問題及改進(jìn)措施

1.1 設(shè)計(jì)方面的問題及改進(jìn)措施

我公司早期開發(fā)的YT28 型鑿巖機(jī)，操縱閥關(guān)不死，調(diào)壓閥鎖不住，活塞拉缸，沖擊轉(zhuǎn)釬無力，活塞、螺旋母、棘爪、釬套、閥組等零部件不耐用，釬卡、螺旋棒支耳易斷裂，注水不靈。 可以說在鑿巖機(jī)的主要性能上存在不小的問題，用戶退貨較多，市場(chǎng)推廣困難。

研究團(tuán)隊(duì)接到命令后， 結(jié)合本企業(yè)特點(diǎn)，憑借 對(duì) YO18P、YO20、Y19A、YH20、YH21、YT23、YT23D、YT24、Y24、Y26 等型號(hào)鑿巖機(jī)的成功設(shè)計(jì)理念，利用SolidWorks 設(shè)計(jì)軟件，對(duì)所存在的問題和缺陷，逐一進(jìn)行分析、判斷、改進(jìn)。

1.1.1 操縱閥關(guān)不死的問題及改進(jìn)措施

柄體上的操縱閥，是柄體部件的關(guān)鍵零件，集強(qiáng)吹、停止、輕擊、中擊、重?fù)?、注水、氣腿進(jìn)氣等功能于一體， 其上5 根槽所對(duì)應(yīng)的孔道必須與柄體孔道一同實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的功能，不得有差錯(cuò)。但早期的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是靠手工計(jì)算的， 對(duì)這種看不見摸不著且關(guān)系復(fù)雜的孔位配合，難免會(huì)有所疏漏。2004年6月， 有用戶指出我們的YT28 型鑿巖機(jī)操縱閥關(guān)不死，停機(jī)狀態(tài)活塞仍在輕微沖擊。

查零件，零件沒問題；查圖紙，也看不出所以然；用電腦建立三維模型，當(dāng)操縱閥轉(zhuǎn)到停機(jī)狀態(tài)時(shí)， 發(fā)現(xiàn)操縱閥上的孔與柄體上的孔仍有1.5毫米左右連通著。

我們隨即對(duì)操縱閥作了改進(jìn)，產(chǎn)品投放市場(chǎng)后，操縱閥關(guān)不死的問題再?zèng)]有出現(xiàn)過。

1.1.2 調(diào)壓閥鎖不住的問題及改進(jìn)措施

調(diào)壓閥控制著氣腿軸推力的大小。 在鑿巖時(shí)，操作人員可根據(jù)管路中的氣壓及鑿巖機(jī)后座力的大小隨時(shí)調(diào)整調(diào)壓閥的角度，以獲得最佳的推進(jìn)力；同時(shí)要求角度調(diào)整后，調(diào)壓閥必需鎖定，不受鑿巖機(jī)的振動(dòng)而改變角度， 影響推進(jìn)力。2004年9月，有用戶發(fā)現(xiàn)我們的YT28 型鑿巖機(jī)調(diào)壓閥鎖不住，剛剛調(diào)好的角度，鑿巖機(jī)一開，調(diào)壓閥角度就變了，甚是揪心。

調(diào)壓閥鎖不住的問題，看似簡單，其實(shí)處理起來并不容易。 首先觀點(diǎn)上就有各種爭議，有說靠漲圈外圓密封的， 有說靠漲圈側(cè)面密封的，有說靠漲圈內(nèi)孔密封的。 從YT24 型鑿巖機(jī)開發(fā)以來，以前的幾茬技術(shù)人員正是按以上觀點(diǎn)修改漲圈及調(diào)壓閥圖紙的（這兩零件YT24 與YT28 通用），但均出現(xiàn)調(diào)壓閥難裝、漲圈切邊、調(diào)壓閥扳不動(dòng)、調(diào)壓閥鎖不緊等問題。 在吸取前人教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計(jì)了漲圈及調(diào)壓閥圖紙，漲圈的外圓、側(cè)面、內(nèi)孔均取過渡配合，同時(shí)改變漲圈的形狀與硬度，在鑿巖機(jī)進(jìn)氣工作時(shí)確保漲圈能形成高壓氣腔并可靠脹緊鎖住。還在漲圈的內(nèi)孔上增設(shè)兩個(gè)凸臺(tái)，使之與調(diào)壓閥連為一體，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)調(diào)壓閥的可靠鎖緊也有幫助，調(diào)壓閥鎖不住的問題解決了。

1.1.3 活塞拉缸、沖擊轉(zhuǎn)釬無力的問題及改進(jìn)措施

鑿巖機(jī)就是通過沖擊轉(zhuǎn)釬進(jìn)行鑿巖的，活塞拉缸、 沖擊轉(zhuǎn)釬無力則屬于鑿巖機(jī)的致命傷，鑿巖機(jī)的性能無從談起。

活塞拉缸對(duì)小型鑿巖機(jī)來說，只要用戶使用得當(dāng)，潤滑充分，以當(dāng)時(shí)的配合間隙是完全可以避免的。 YT28 鑿巖機(jī)的導(dǎo)向套內(nèi)，壓有銅襯套，情況并不完全一樣，除工藝上對(duì)如何保證導(dǎo)向套內(nèi)、外圓同軸度有不同的爭議外，導(dǎo)向套內(nèi)孔與活塞小徑外圓的配合間隙也是值得商榷的。銅襯套線膨脹系數(shù)較鋼材的略大，在相同的配合間隙和形位公差的情況下，銅襯套熱變形大，產(chǎn)生活塞拉缸的幾率大。當(dāng)然此配合間隙也不能放得太大，太大則造成前腔漏氣，回程轉(zhuǎn)釬無力。經(jīng)反復(fù)論證，對(duì)比試驗(yàn)，取得了一組較為合理的配合間隙，加之工藝上已對(duì)導(dǎo)向套襯套組件內(nèi)、外圓同軸度有了保證，活塞拉缸問題得到解決。

沖擊轉(zhuǎn)釬無力，牽涉到的零件多，一臺(tái)舊鑿巖機(jī)出現(xiàn)這種情況，可能的原因有：工作氣壓過低，潤滑不良，釬尾108 毫米尺寸不當(dāng)，閥組、活塞、氣缸、導(dǎo)向套、螺旋母、棘爪、釬套、轉(zhuǎn)動(dòng)套和內(nèi)棘輪等零件磨損失效， 水路不暢或機(jī)腔進(jìn)水，氣腿推力不足或伸縮不靈， 釬桿彎曲或鉆頭磨損。 但對(duì)一臺(tái)新的YT28 型鑿巖機(jī)來說，出現(xiàn)這種情況就另當(dāng)別論了。

元寶接頭、氣管彎管孔徑偏小進(jìn)氣不足？ 閥組、氣缸、活塞配氣有誤？ 棘爪與內(nèi)棘輪之間、螺旋母與螺旋棒之間、活塞與花鍵母之間、螺旋棒與柄體之間、 轉(zhuǎn)動(dòng)套與導(dǎo)向套之間運(yùn)動(dòng)阻力偏大？ 抑或有雜質(zhì)從氣管彎管、 消音罩排氣口、釬套、氣缸支耳孔、注油器等外露口進(jìn)入機(jī)腔？

分析、對(duì)比、論證，取長補(bǔ)短，利用設(shè)計(jì)制造軟件， 是我們開發(fā)新產(chǎn)品和解決困難的有效方法。 應(yīng)用這一方法，對(duì)YT28 型鑿巖機(jī)作了如下改進(jìn)：

（1）加大元寶接頭、氣管彎管的孔徑，以保證鑿巖機(jī)有足夠的進(jìn)氣。

（2）氣管彎管的內(nèi)孔加工要求，清除鑄造型沙，避免鑄造型沙進(jìn)入鑿巖機(jī)閥組、氣缸等要害部位。

（3）修改塔型彈簧長度，重新設(shè)計(jì)棘爪，最大限度地減少棘爪與內(nèi)棘輪之間相互轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力。

（4）螺旋棒花鍵槽要求拋光處理，以減少螺旋母與螺旋棒之間的摩擦阻力。

（5） 提高花鍵母與轉(zhuǎn)動(dòng)套之間的同軸度要求，以減少活塞與花鍵母之間運(yùn)動(dòng)阻力，同時(shí)控制好活塞運(yùn)動(dòng)方向，防止活塞擺頭。

（6）增加螺旋棒與柄體端面之間的間隙，確保兩長螺桿擰緊或機(jī)器工作發(fā)熱時(shí)螺旋棒不再卡死。

（7）對(duì)氣管彎管、消音罩排氣口、釬套、氣缸支耳孔、 注油器等外露口均設(shè)計(jì)了塑料堵蓋，防止雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)腔。

（8）氣缸內(nèi)孔排氣口處增設(shè)小圓角，以利活塞平滑通過。

1.1.4 螺旋棒支耳易斷，注水不靈的問題及改進(jìn)措施

螺旋棒支耳易斷，久已有之，在YT24 型鑿巖機(jī)上稍好一些，但在YT28 型鑿巖機(jī)上顯得尤為突出。如果在熱處理和機(jī)械加工工藝上都已做得完美的話，增加螺旋棒支耳厚度、改變棘爪受力點(diǎn)及受力方向、降低棘爪對(duì)螺旋棒支耳薄弱環(huán)節(jié)的沖擊是我們?cè)O(shè)計(jì)上所考慮的。 通過分析、對(duì)比、建模、計(jì)算，在保證零件與YT24 型鑿巖機(jī)通用的前提下，修改了螺旋棒尺寸，得到了市場(chǎng)與用戶的認(rèn)可。

1.1.5 注水不靈的問題及改進(jìn)措施

注水不靈，其實(shí)也是一個(gè)技術(shù)難題。YT24 與YT28 型鑿巖機(jī)用的是氣水聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)， 要求鑿巖機(jī)鉆孔時(shí)進(jìn)水，鑿巖機(jī)不鉆孔時(shí)停水。 然而有時(shí)出現(xiàn)的情況正好相反， 鑿巖機(jī)鉆孔時(shí)水出不來，鑿巖機(jī)不鉆孔時(shí)，水卻關(guān)不住，這就是注水不靈，全國各家企業(yè)或多或少都存在這一問題，它花費(fèi)了不少科研人員的時(shí)間與精力。

這種氣水聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)在鑿巖機(jī)上的應(yīng)用已有30 余年歷史，原理上沒有問題，在空氣壓力克服彈簧力及密封圈阻尼力的計(jì)算理論上也沒有問題。 但在具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與尺寸標(biāo)注上卻存在不足，借助電腦模擬，發(fā)現(xiàn)主要有：

（1）在注水閥體上與注水閥相配的兩孔的孔口無倒角或倒角不規(guī)范，造成注水閥上大小密封圈裝配時(shí)切邊，影響密封。

（2）在注水閥體上與注水閥相配的兩孔的粗糙度達(dá)不到要求， 增大了兩密封圈的阻尼力，影響注水閥的運(yùn)動(dòng)。

（3）注水閥體上兩進(jìn)水孔尺寸不對(duì)，約有半個(gè)孔被膠墊擋住，進(jìn)水不暢。

（4）注水閥體上與環(huán)形密封圈相配的軸向尺寸標(biāo)注不合適，尺寸鏈太長，易造成此處不能密封或過渡密封。 不能密封則水氣相竄；過渡密封則要么擠碎環(huán)形密封圈造成水氣相竄，要么注水閥體擰不到位造成氣針墊處不能密封，進(jìn)而引起洗錘、洗缸等較為惡劣的現(xiàn)象。

（5）注水閥上小密封槽位置不對(duì)，在停機(jī)狀態(tài)時(shí)，小密封圈正好被注水閥體上兩進(jìn)水孔的孔口擋住，不僅增大了小密封圈的阻尼力，而且注水閥一旦運(yùn)動(dòng)，其上的小密封圈將被切邊，影響密封。

通過改進(jìn)，用戶反映良好，注水不靈的問題解決。

2 工藝方面的問題及改進(jìn)措施

設(shè)計(jì)、工藝對(duì)一個(gè)產(chǎn)品來說，是不可或缺的兩個(gè)部分；一個(gè)用心打造的產(chǎn)品，僅有先進(jìn)合理的設(shè)計(jì)， 而工藝能力匱乏， 也成不了好產(chǎn)品，YT28 型鑿巖機(jī)也不例外。工藝創(chuàng)新，對(duì)保證產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量同樣起著舉足輕重的作用。

2.1 導(dǎo)向套、襯套加工工藝的問題及改進(jìn)措施

導(dǎo)向套、襯套加工，原工藝為先將導(dǎo)向套、襯套分別加工到位，再組裝到一體。 用這種方法加工，襯套加工困難，報(bào)廢率高、效率低下，同時(shí)襯套壓入導(dǎo)向套后，內(nèi)孔變形量、內(nèi)孔與導(dǎo)向套外圓同軸度難以控制， 跟活塞拉缸也有直接的關(guān)系。改進(jìn)后的導(dǎo)向套、襯套加工工藝則正好相反，組裝后加工內(nèi)孔外圓，襯套加工簡單，幾乎不出現(xiàn)報(bào)廢現(xiàn)象，且襯套內(nèi)孔尺寸、內(nèi)孔與導(dǎo)向套外圓同軸度得到保證，從工藝上避免或減輕了活塞拉缸現(xiàn)象。

2.2 釬套不耐用的問題及改進(jìn)措施

釬套磨損，輕則使機(jī)器擺頭，難以操作，鑿孔效率下降，重則釬套不能傳遞扭矩，工作停止。據(jù)用戶反映，市場(chǎng)上最好的釬套一只能頂我們?nèi)弧?/p>

釬套零件簡單，冷、熱工藝與產(chǎn)品圖對(duì)照看不出什么問題，其拉刀沿用了幾十年，沒有人會(huì)懷疑它的合理性。 在排除了熱處理及材料方面的原因后，我們不得不重新審視多年來留下的加工工藝及其拉刀。通過與“最好的釬套”進(jìn)行分析、比較，發(fā)現(xiàn)我們老工藝的拉前孔尺寸偏大，控制不嚴(yán)，釬套六方對(duì)邊拉出來的尺寸也偏大，與釬桿尾部的接觸面少得可憐；盡管仍在產(chǎn)品圖所要求的范圍，但其使用壽命僅及最好的釬套三分之一卻是必然的了。通過對(duì)釬套加工工藝及其拉刀的改進(jìn)，其使用壽命已與最好的釬套不相上下。

2.3 氣缸支耳孔磨削的問題及改進(jìn)措施

氣缸支耳孔含一直孔與一錐孔，其上有2 個(gè)φ6 小孔。 在與氣腿組裝后，直孔要求能密封，錐孔要求能保證2 個(gè)φ6 小孔與氣腿橫臂上的兩槽對(duì)正，并能在用戶調(diào)整了鎖緊螺母后，鑿巖機(jī)能按需要擺動(dòng)。 氣缸支耳孔不磨，漏氣、氣腿無力、伸縮不靈等情況都會(huì)發(fā)生。 而要磨好氣缸支耳孔，卻又談何容易。若用原有工藝，則氣缸熱處理變形，車、磨夾具定位誤差都會(huì)引起氣缸支耳孔磨不出，功效低，報(bào)廢率高，即使用銅皮墊也無濟(jì)于事。改進(jìn)后的工藝，氣缸上下左右可動(dòng)，采用氣缸支耳孔自身找正，功效高，幾乎沒有報(bào)廢，徹底解決了氣缸支耳孔磨削問題。

2.4 活塞、棘爪、閥組等零部件不耐用的問題及改進(jìn)措施

YT28 型鑿巖機(jī)沖擊功大， 扭矩也大， 對(duì)活塞、棘爪、閥組等零部件的耐磨要求較高。通過熱處理有關(guān)科研人員的攻關(guān)、改進(jìn)，提高易磨損部位的碳層深度，改善金相組織，活塞、棘爪、閥組等零部件不耐用現(xiàn)象已大為改觀。

2.5 其它有關(guān)工藝改進(jìn)的問題及改進(jìn)措施

（1）新設(shè)計(jì)的活塞花鍵綜合量規(guī)，檢測(cè)效率高、精度準(zhǔn)，能較好地保證活塞花鍵對(duì)稱度與不等分累積誤差。

（2）新設(shè)計(jì)的一整套同軸度、平面度檢測(cè)量具，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了檢測(cè)水平。

（3）螺旋母采用特殊工藝處理，從源頭上提高了耐用性。

（4）新設(shè)計(jì)的鑿巖機(jī)包裝箱，體積小，強(qiáng)度高，在倉儲(chǔ)、搬運(yùn)、運(yùn)輸過程中不易壓扁、破損。

改進(jìn)后的型號(hào)為YT28A，十五年來，開山牌YT28A 型氣腿式鑿巖機(jī)一直暢銷海內(nèi)外。