执行机构类产品的生产流程会根据产品类型(如电动、气动、液压执行机构)、复杂程度及生产规模有所差异,但核心流程具有一定共性。以下是其典型生产流程的详细解析,结合不同类型执行机构的特点展开说明:
一、前期准备阶段
1. 需求分析与设计
- 市场调研:明确客户需求(如输出力、控制精度、应用环境防爆等级等),确定产品规格(如电动执行机构的电机功率、气动执行机构的气源压力范围)。
- 方案设计:
- 机械结构设计:通过 CAD 软件绘制执行机构的壳体、传动部件(如齿轮、连杆)、驱动装置(电机、气缸、液压缸)等三维模型。
- 控制系统设计:针对电动执行机构,设计电路板、编程逻辑控制器(PLC)或嵌入式系统;气动 / 液压执行机构则需设计气路 / 油路原理图。
- 示例:液压执行机构需计算液压缸的缸径、行程,确保输出推力满足工况要求。
2. 物料采购与供应链管理
- 电动执行机构:电机、减速器、编码器、控制模块、壳体材料(铸铁或铝合金)。
- 气动执行机构:气缸、活塞、密封圈、电磁阀、过滤器。
- 液压执行机构:液压缸、液压泵、控制阀、油管、密封件。
- 采购标准:关键部件(如电机、泵)需符合行业认证(如防爆认证 Ex、IP 防护等级),原材料需检测力学性能(如壳体材料的抗拉强度)。
二、零部件生产阶段
1. 机械零部件加工
- 工艺:采用铸件(如砂型铸造、压铸)或型材(铝合金 / 钢材切削)。例如,电动执行机构的壳体通过压铸成型后,需数控铣削加工安装孔、密封面。
- 精度要求:壳体内部配合面粗糙度≤Ra3.2μm,确保密封性能。
- 齿轮 / 蜗轮蜗杆:通过滚齿机、插齿机加工,热处理(淬火)提高硬度,齿面精度达 ISO 7 级。
- 连杆 / 活塞杆:车削加工后镀铬,增强耐磨性(镀层厚度 5-10μm)。
2. 电子 / 气动 / 液压部件制造
- SMT 贴片工艺:将电阻、电容、芯片焊接到 PCB 板,通过回流焊炉固化,测试电路功能(如信号放大、PID 调节)。
- 缸筒内壁研磨:粗糙度≤Ra0.8μm,确保活塞运动顺畅,泄漏量≤0.1L/min。
- 齿轮泵 / 柱塞泵组装:精密配合间隙(0.01-0.03mm),测试容积效率≥90%。
三、组件装配阶段
1. 分组件装配
- 电机与减速器装配:同轴度≤0.05mm,通过联轴器连接,测试空载转速偏差≤±5%。
- 编码器安装:固定于电机轴端,校准位置反馈精度(如每转脉冲数 1024)。
- 气缸与活塞装配:涂抹专用密封脂,测试活塞往复运动摩擦力≤5N,确保无卡滞。
- 电磁阀与气路连接:采用快插接头或螺纹连接,气密性测试(6MPa 气压下,压降≤0.01MPa/30s)。
- 液压缸总装:安装活塞杆、端盖,测试耐压(额定压力5 倍下保压 30min,无泄漏)。
- 油路集成块装配:通过螺纹插装阀组合,油路通道需酸洗钝化,防止杂质堵塞。
2. 控制系统集成
- 软件烧录:将控制程序(如电动执行机构的位置闭环控制算法)写入 PLC 或单片机。
- 硬件联调:连接传感器(如位置传感器、压力传感器)与执行部件,测试信号传输延迟≤50ms。
四、整机总装与测试
1. 整机装配
- 流程:将分组件(如驱动单元、控制模块、壳体)组装为成品,连接电缆(电动)或管路(气动 / 液压),安装防护外壳(IP65 或更高)。
- 关键工序:电动执行机构的电机接线需做绝缘处理(绝缘电阻≥100MΩ),气动执行机构的气源接口需缠绕生料带防漏。
2. 性能测试
- 动作测试:输入控制信号(如 4-20mA),执行机构应在规定时间内(如≤5s)完成全行程动作,重复定位精度≤±0.5%。
- 负载测试:在额定负载下运行 1000 次循环,零部件无疲劳损坏(如齿轮磨损量≤0.01mm)。
- 温度测试:-20℃~70℃环境下运行 24h,性能稳定(如电动执行机构的电机温升≤60K)。
- 防爆测试:防爆型执行机构需通过火花试验、耐压试验,取得 Ex d/i 认证。
- 石油行业:盐雾测试(5% NaCl 溶液,48h),确保壳体防腐等级达 ISO 12944-C5。
- 食品行业:表面光洁度测试(Ra≤0.8μm),符合 FDA 卫生标准。
五、包装与质量管控
1. 质量检验
- 全检项目:外观缺陷(如壳体毛刺)、功能完整性(手动 / 自动切换功能)。
- 抽检项目:每批次抽取 5% 产品进行寿命测试(连续运行 10000 次无故障)。
2. 包装与出厂
- 防护包装:泡沫填充防震,防潮袋 + 干燥剂,外包装标注参数(型号、额定推力、防护等级)。
- 随附文件:合格证、说明书(含安装尺寸图、电气接线图)、测试报告(如耐压测试数据)。
六、不同类型执行机构的流程差异
类型
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生产流程特殊点
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电动执行机构
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- 电机需做动平衡测试(残余不平衡量≤5g・mm/kg) - 控制模块需通过 EMC 测试(抗电磁干扰)
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气动执行机构
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- 气缸需做镀层厚度检测(如硬铬镀层≥20μm) - 气源处理单元(过滤器、减压阀)需联动调试
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液压执行机构
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- 液压油需过滤至 NAS 8 级以下 - 系统需做跑合试验(空载运行 2h,排除空气)
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电液伺服执行机构
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- 伺服阀需精密装配(配合间隙 0.005-0.01mm) - 动态响应测试(阶跃响应时间≤50ms)
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七、生产流程中的关键技术
- 精密传动技术:齿轮加工精度影响执行机构的回差(如电动执行机构回差≤1%)。
- 密封技术:O 型圈材料(丁腈橡胶或氟橡胶)需根据介质温度选择,确保零泄漏。
- 智能化集成:部分高端执行机构集成物联网模块(如 PLCopen 标准),生产时需测试数据上传精度(误差≤0.1%)。
八、流程优化方向
- 自动化生产:采用机器人焊接(如液压缸端盖)、自动螺丝机装配,提升效率(产能提升 30%)。
- 数字化管理:通过 MES 系统追踪零部件批次,实现全流程可追溯(如某批次密封圈的供应商、检测数据)。
- 绿色生产:液压执行机构的清洗工序采用环保溶剂(替代氟利昂),废水处理达标排放。
执行机构的生产流程需兼顾机械精度与控制性能,从设计到测试的每个环节均需严格把控,以满足工业现场的高可靠性要求(如平均无故障时间 MTBF≥50000h)。