住友重机械减速机(技术白皮书)-郑州富士康现状最新信息

摘 要

通过专业和创新的产品开发流程，可以有效地满足特定行业或特定技术的动力传输需求。本文详细回顾 Sumitomo Drive Technologies 一个用于食品和饮料加工机械的开发项目，包括不锈钢机壳和轴的设计，以及油封、轴承和润滑方式的选择。使用的工具包括：质量功能部署（QFD）、故障模式和影响分析（FMEA）、有限元分析（FEA）和3D打印以及原型测试。

食品安全是最为关心的问题，相关部门建立了严苛的安全和卫生要求，包括GB 16798-1997《食品机械卫生安全》和JB 7233-1994《包装机械安全要求》等法规标准。

产品开发·第一阶段

本次开发项目基于食品机械的驱动系统功能要求，利用QFD、FMEA、FEA和3D进行创新，开发新的齿轮箱产品，满足食品安全规定的要求。方案目标如图所示：

QFD和FMEA两者相互关联，需要跨职能团队的工作和贡献。QFD用于产品开发周期的早期阶段，评估和确定纳入产品的选项和特征；FMEA以生产为导向，检查故障模式。

在开发早期阶段，预测替换材料在功能条件下的结果。包括食品接触材料、套管、轴、五金件和密封件。此外，清洗条件、扭矩范围和安装选项也是重要因素。

最终，在第一阶段，不锈钢被发现比复合材料更适合作为“食品接触材料”应用于齿轮箱。如，机壳选用的CF级不锈钢，可抵抗大多数有机酸和化合物。

产品开发·第二阶段

包括机壳的开发将解决组件、散热和重量的问题，通过产品计划（QFD I）和系统FMEA确定系统选项后，执行组件计划（QFD II）已确定零件特性。

在每次主要迭代之后，对零件的3D打印可以减少几何形状的误差，有利于CAD建模验证和零件组装（识别装配干涉和装配顺序）。

有限元分析（FEA）是对各种设计方案进行零件优化和装配改善的有效方法，这将加速QFD和FMEA的过程，每个分析结果可以得到快速验证。

最终，在第二阶段，通过使用QFD、FMEA、FEA和3D等工具，对机壳、轴、五金件和密封件等零件，完成了结构、模态和热分析的验证。包括润滑油从标准到食品级的变化测试，评估润滑油对齿轮、轴承和整体温度的适用性。

产品开发·第三阶段

数字和物理原型在前一个开发阶段进行迭代并最终确认，接下来的重点是确定用于生产和组装的最终原型部件，FMEA用于识别和处理零件制造和产品装配过程中可能的潜在风险。

为了满足食品和饮料行业的要求，在一个高效的产品开发环境中对现有齿轮箱进行重新设计。有效地使用QFD和FMEA工具的集成，促进了决策制定、技术优先级划分和潜在故障消除的过程；利用有限元分析FEA和3D打印，可以在不同阶段加快产品开发过程；对原型机的反复验证和装配检查，包括高压清洗和盐雾试验，以满足结构、散热和清洁卫生的要求。

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