液壓轉(zhuǎn)向機中間油封拆卸裝置的設(shè)計及使用

沈業(yè)凱

（博世華域轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有限公司，上海201821）

0 引 言

汽車行業(yè)以發(fā)動機、變速箱、轉(zhuǎn)向機等關(guān)鍵零部件的再制造為重點，使再制造產(chǎn)品達到與原有新品相同的質(zhì)量和性能，達到循環(huán)經(jīng)濟“再利用”的高級形式。與制造新品相比，再制造產(chǎn)品可節(jié)省成本50%，節(jié)能60%，節(jié)材70%，幾乎不產(chǎn)生固體廢物，更可以充分利用資源，保護生態(tài)環(huán)境[1]。博世華域轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有限公司在對液壓轉(zhuǎn)向機進行回收、拆解、再制造時出現(xiàn)了難題，針對液壓轉(zhuǎn)向機在拆解過程中導致的漏油問題，查閱資料玉向?qū)嶽2]研究液壓系統(tǒng)漏油問題，潘思多[3]研究機械綠色再制造工件表面缺陷的問題。但是針對液壓轉(zhuǎn)向機的再制造及零件回用的領(lǐng)域，類似研究比較缺乏，針對液壓轉(zhuǎn)向機再制造過程中存在的漏油問題經(jīng)過分析、實踐優(yōu)化，本文設(shè)計出一套轉(zhuǎn)向機殼體小總成中間油封專用拆卸裝置，實踐證明該機構(gòu)可在不破壞轉(zhuǎn)向機殼體小總成內(nèi)壁情況下將中間油封取出。節(jié)約了拆解裝配時間及材料成本，并獲得了發(fā)明專利[4]。

1 再制造的零件回用

殼體小總成由殼體1、中間油封2、缸筒3 等組成（如圖1）。在以往的液壓轉(zhuǎn)向機再制造過程中，由于缸筒的中間油封沒有合適的拆解及長距離壓裝也不損壞中間油封的工藝。故原來的工藝只能將舊的缸筒拆掉報廢后再將回收利用的殼體裝上新的缸筒。由于單個缸筒部件的成本根據(jù)其材質(zhì)的不同，其價值約在80～150 元之間，再加上將舊的缸筒從殼體小總成中銑掉及將舊殼體裝入新的缸筒的加工成本將近20 元，這樣每個再制造轉(zhuǎn)向機就需要提高將近100～170 元的生產(chǎn)成本。本文解決了缸筒中間油封拆解及裝配的難題，從而使得舊的缸筒修復后可以再利用。

圖1 殼體小總成

2 中間油封拆卸裝置的設(shè)計

2.1 拆卸裝置的設(shè)計

液壓轉(zhuǎn)向機的中間油封拆卸裝置如圖2 所示，包括待拆解的缸筒1 及設(shè)置在缸筒內(nèi)部的中間油封2、機架3、機架底座4、設(shè)置有一帶踏板6 的千斤頂7 等。

缸筒1 設(shè)置在中間油封拆解機架3 的中心部，將中間油封切割刀具組件A 從缸筒的上部開口處裝入缸筒，中間油封切割刀具組件下端的刀口正對中間油封2 的緊貼缸筒內(nèi)部的油封橡膠圈和油封骨架的上部。

通過該千斤頂將缸筒頂升，直至置于缸筒內(nèi)的中間油封切割刀具組件A 下端的刀口切入中間油封2 的緊貼缸筒內(nèi)部的油封橡膠圈和油封骨架。將中間油封2 與缸筒分離，順利拆解中間油封。

2.2 切割刀具組件的設(shè)計

圖2 中間油封拆卸裝置結(jié)構(gòu)示意圖

切割刀具組件如圖3 所示，由刀具定位桿A1、切割刀具A2、刀具定位塊A3 和刀具轉(zhuǎn)動手柄A4 等組成，其中，刀具定位桿為一豎直的圓柱狀物，刀具定位桿的上端與切割刀具固定件4 連接，刀具定位桿的中心線與切割刀具固定件的中心線及套筒的中心線重合，刀具定位桿的下端設(shè)置有切割刀具，該切割刀具下端的刀口正對中間油封2 緊貼缸筒1 內(nèi)部的油封橡膠圈2a 和油封骨架2b 的上部，刀具定位桿在缸筒上端開口的缸筒內(nèi)壁處和切割刀具上方處的桿身上分別套接有刀具定位塊，而在刀具定位桿上端與切割刀具固定件連接處的下部的桿身上設(shè)置有一刀具轉(zhuǎn)動手柄，轉(zhuǎn)動該刀具轉(zhuǎn)動手柄使得刀具定位桿及切割刀具同步轉(zhuǎn)動。

中間油封拆卸裝置如圖4 所示，切割刀具A2 距離缸筒內(nèi)壁0.2 ～0.5 mm；由千斤頂提供的向上頂升力及切割刀具下端的刀口的作用下，將中間油封外周一圈的距離缸筒內(nèi)壁0.2～0.5 mm的油封橡膠圈和油封骨架分離，設(shè)置0.2～0.5 mm的距離是為了確保缸筒內(nèi)壁不被切割刀具損壞而引起漏油。而且此間距可使中間油封的油封骨架在切割刀具的內(nèi)錐斜面的作用下被卷起，從而使中間油封的外圈縮小，便于后續(xù)取出中間油封。

圖3 缸筒和中間油封切割刀具組件裝配示意圖

圖4 切割刀具與中間油封切入處的示意圖

2.3 刀具定位塊

刀具定位塊A3 的大小與缸筒1 的內(nèi)徑相等，且該刀具定位塊材料選用MC 尼龍[5]。與傳統(tǒng)金屬材料相比，MC尼龍硬度低，不易損傷缸筒內(nèi)壁，而且該材料還有良好的回彈性，能夠彎曲而不變形，同時能保持韌性，抵抗反復沖擊。刀具定位塊在拆解作業(yè)時將刀具定位桿及切割刀具準確定位，防止其劃傷缸筒內(nèi)壁，尼龍的刀具定位塊具有一定的強度和彈性，不影響千斤頂?shù)捻斏暗毒叨ㄎ粭U、切割刀具的作業(yè)，且安裝和拆卸方便。

2.4 切割刀具

切割刀具A2[6]如圖5 所示，為了保證在切割刀具的內(nèi)錐斜面的作用下將油封橡膠圈2a 和油封骨架2b 剝離并將骨架卷起，該刀具內(nèi)錐斜面的角度需要控制在20°以下。此外，該切割刀具在拆卸作業(yè)中需要承受巨大的壓力，所以該刀具材料選用SKH-51 高速鋼[5]，該鋼的碳化物顆粒細小均勻，具有韌性高、切削性能優(yōu)良、熱塑性好等特點且具有良好的耐磨性能，尤其是可在600 ℃高溫下不易軟化，紅硬性良好，熱處理淬火后硬度可達到64 HRC,耐磨性比高鉻高碳鋼高2 倍, 韌性比高鉻高碳鋼高1.5 倍。

圖5 切割刀具將中間油封拆解的示意圖

3 中間油封拆卸裝置的使用方法及步驟

1）切割作業(yè)前，先將中間油封切割刀具組件A 從缸筒1 的上部開口處裝入缸筒，裝配時應(yīng)注意切割刀具A2距離缸筒內(nèi)壁0.2～0.5 mm，且根據(jù)不同型號缸筒內(nèi)徑選擇同等大小的刀具定位塊A3。

2）將缸筒1 連帶中間油封切割刀具組件A 一起設(shè)置在中間油封拆解機架3 上，切割刀具固定件4 與中間油封切割刀具組件的上端連接，缸筒則呈垂直狀地被缸筒固定用夾具5 夾持固定在中間油封拆解機架的中心部，切割刀具固定件的中心線、套筒的中心線及缸筒固定用夾具的夾持位置的中心應(yīng)重合。

3）操作工人通過踩下踏板6 使得千斤頂7 頂升，缸筒1 也隨之頂升，直至置于缸筒內(nèi)的中間油封切割刀具組件A 的切割刀具A2 下端的刀口切入中間油封2 的緊貼缸筒內(nèi)部的油封橡膠圈2a 和油封骨架2b。

4）如圖5 所示，將切割刀具A2 下端的刀口切入中間油封邊緣后，轉(zhuǎn)動刀具轉(zhuǎn)動手柄A4，使得刀具定位桿及切割刀具同步轉(zhuǎn)動，隨著刀口的切入并轉(zhuǎn)動，將中間油封外周一圈距離缸筒內(nèi)壁0.2～0.5 mm 的油封橡膠圈2a 和油封骨架2b 分離，在切割刀具的內(nèi)錐斜面的作用下將油封骨架卷起，使中間油封的直徑縮小，便于后續(xù)取出。

5）步驟4）中，當?shù)毒咿D(zhuǎn)動手柄A4 轉(zhuǎn)動1 周，就踩動踏板6 使千斤頂7 頂升一次，反復上述工序8～10 次，直至油封橡膠圈2a 和油封骨架2b 完全切割分離。

6）步驟5）完成后，打開千斤頂7 的卸荷開關(guān)，千斤頂降下，將缸筒1 從中間油封拆解機架3 取下并卸除中間油封切割刀具組件A，然后用尼龍棒從缸筒一端開口處伸入，輕輕敲擊數(shù)次即可將直徑已經(jīng)縮小的中間油封取出，且不會損壞缸筒，至此，中間油封拆解的工藝步驟結(jié)束。

4 運用及經(jīng)濟性

4.1 運用

本論文設(shè)計的液壓轉(zhuǎn)向機中間油封拆卸裝置適用于公司任何一種型號的液壓轉(zhuǎn)向機的再制造工藝流程。如果回用后的殼體小總成需要重新安裝中間油封，需要將中間油封冷凍到-40 ℃下，此狀態(tài)下的中間油封的直徑會收縮，然后再將收縮后的中間油封裝入缸筒，氣溫回升后中間油封自動脹大固定，完成中間油封的更換作業(yè)。

4.2 經(jīng)濟性分析（如表1）

表1 博世華域2013年至2016年轉(zhuǎn)向機再制造經(jīng)濟成本統(tǒng)計

如果所有的缸筒部件均采用老狀態(tài)技術(shù)下的整體拆除工藝的話，這部分的成本就等于直接轉(zhuǎn)嫁到了每個再制造的液壓轉(zhuǎn)向機的生產(chǎn)成本上，無形中提高了液壓轉(zhuǎn)向機再制造的生產(chǎn)成本。

5 結(jié) 語

本文設(shè)計的液壓轉(zhuǎn)向機中間油封拆卸裝置與原有的整體拆除缸筒工藝相比，節(jié)省了液壓轉(zhuǎn)向機再制造過程中的裝配和拆解時間。經(jīng)過檢驗測量，回用后的殼體小總成缸筒內(nèi)圈粗糙度達到Rz12 μm。從表1 可得出，再制造液壓轉(zhuǎn)向機的市場需求越來越高，到了2016 年，年產(chǎn)量達到1 萬套，由此推算，中間油封拆卸工具每年至少可以節(jié)約材料成本100 萬元。