降本案例 | 挖掘机铲斗使用砂型铸造

挖掘机铲斗，一般是通过一块一块的金属焊接而成。

这样的加工方式工艺很复杂，包括切割、折弯、焊接和喷漆等，同时焊接工作量巨大。

出于降低成本等考虑，现国外有企业尝试着使用铸造来生产。

本文将对比铸造铲斗代替焊接铲斗的优势，包括成本、几何结构、可靠性和尺寸精度等。

挖掘机铲斗，一都是一块一块的金属焊接而成，主要包括以下几个主要工艺过程：

第一步，等离子切割、激光切割或火焰切割等。把一整块金属按照要求，切割成多个拆分完成的零件；

第二步：折弯。部分零件需按照铲斗形状进行折弯；

第三步，焊接。把一块一块的金属零件，焊接成铲斗；

第四步，喷漆。

       

具体的焊接生产过程，可以参考视频：

▲视频很长

视频是不是很长？没看完？

为什么视频很长？这是因为焊接铲斗的装配工艺实在太复杂了。

焊接铲斗主要有三个缺陷：

1）焊接工作量很大，成本高。

当前焊接工人很缺乏，焊接工人工资高。

而焊接铲斗需要把一块一块的金属焊接成所需形状，焊接工作量很大。

如图所示的20寸铲斗（不包含铲齿），需要切割成9个零件，然后再焊接，焊接的总长度就达到了4000mm。

2）焊接的强度

由于潜在的焊接质量问题，焊接强度一直是一个问题。

铲斗通过铸造一次成型（垂直造型），去除之前的切割和复杂的焊接过程。

三个铲齿也通过铸造成型，然后通过螺栓与铲斗进行连接。

       

相对于焊接铲斗，铸造铲斗的优势有：

1）零部件数量少，工艺简单，成本低

20寸焊接铲斗，仅仅需要一个铸件，然后通过螺栓与三个铲齿固定在一起。切割以及繁杂焊接过程被去掉。铲齿之前是通过机加工生产，同样调整为铸造。

相应的，整个产品成本有较大幅度的降低。

2）设计灵活性好

通过铸造工艺加工的零件，允许比较复杂的三维特征，例如倒角、弧面和不同壁厚等。

• 在铸造铲斗与铲齿配合处的前端增加一个倒角（导向作用），可以辅助铲齿组装，提高组装效率。而铲齿由于受力较大，需要定期更换，这无疑会提高用户体验。

  在铸件中加一个倒角，并不需要额外成本；然而如果是焊接铲斗中，就需要额外的机加工工序或激光切割工序。

• 铲斗两侧呈现一个逐步张大的形状，以使得铲入的材料比较容易掉出来。同样的，这样结构通过铸造很容易实现，通过焊接则非常复杂。

3）可靠性增加

由于不存在焊接，也就不存在因为焊缝不可靠所带来的潜在质量问题，所以铸造铲斗的可靠性比焊接铲斗好。

4）尺寸精度高

铸造铲斗仅仅是一个零件，其顶端与挖掘机固定的几个孔之间的位置精度相对比较容易保证，后续在与挖掘机固定时就比较容易对齐和组装。

而焊接铲斗几个固定孔之前的位置精度，需要依靠多个切割件的尺寸精度以及焊接精度来保证，公差累积比较大，相对来说不容易保证。而一旦超差，就会影响与挖掘机的固定。

可能绝大多数工程师，一想到铸造，就不由自主的回忆起读大学时金工实习下铸造车间，亲自去翻砂造型--繁琐的工序、低下的效率、恶劣的环境；自然而然，铸造成本也不可能低。

然而事实上，砂型铸造可以进行自动化生产，包括自动化造型、浇注等。

自动化生产很高效；当然，相关设备前期投资比较高，想让铸造铲斗的成本低于焊接铲斗，这必须建立在铲斗批量生产基础上。

鉴于焊接工人越来越难找、焊接成本越来越高的状况，使用铸造来替代焊接，这是一个非常好的降本思路。

当然，本文仅仅是提供思路，由于国内外劳动力成本等因素的差异，这种思路在国内使用不一定会降本。

不过我至少觉得，这种思路或者降本的思维方式，值得我们去研究。

通过制造工艺替代而进行降本的方法，我把它归结为降本十法之七--制造工艺选择。

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来源：降本设计