价值工程在特大型不锈钢封头制造中的应用

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国家重点科研项 目--北京航天地面模拟试验中心(俗称太空模拟训练仓)，其中KM6大型真空容器是承装试验设备和人员的外部壳体 ，航天院交由哈工大和我公司联合承制，该容器有四种五件特大形不锈钢封头，最大封头直径为 12米 (2台)，封头共重 107吨，加工费 204.517221.5万元，加上材料费折合值约 700万元，制造工期短，技术难度大。我们采用了价值工程手段圆满完成制造任务。

1选题理由KM6这些封头直径特大，真空容器的制造质量要求高，又是不锈钢抛光板 ，国内从未干过 ，制造工期要求又急。因此，如何确保封头制造质量，设法降低成本，按期完成任务，就是个突出问题。对此单纯从技术上考虑是不能达到这些要求的，我们运用价值工程手段，选择最佳制造工艺方案和生产组织方式，以保证任务的完成。

2 对象选择承压容器产品的产值(价格)-般是由产品重量，材料和制造难度来决定的。

KM6封头共有五种六件 ：其中612m封头重量最大(85t)，重量比最高(70%)，制造难度也最大，所占费用也最高(162.15万元)，因此把它作为价值工程分析的重点。

3 要因分析影响产品成本 的因素很多，通过分析 ，较重要的因素有：材料费，工装费，工时费，能源费，管理费等五种，估算其成本构成见图 1(以12m封头为例 )。

由图可知，材料占据 图1成本构成项目的成本最多，因此，必须把价值分析的重点放在合理用料上，且相应降低其它等各项费用，具体如何降低成本，必须从产品功能分析人手。

作者简介：刘宏丽(1966-)，女，辽宁锦州人，副教授，本科，研究方向为机械专业。

4 功能分析4.1功能定义 封头是试验装置中的承压元件，因此，封头的功能可简单的定义为：模拟实验，为了实现封头的这个基本功能 (上位功能)，还需要有下位功能和保证条件，见图 2。

认真设计(结构、形状、材质和技术要求)模 承受外压 ～ F-合理分瓣和排板 1控密封良好0 F2确定合理制造-r艺 傅 羹 萎 凳洁j 精心制造l2嘉 曩 装精度 差n 合理组织生产 ；焊F6保护抛光面 iF'合理 包装发运 图 2 封头功能系统图4.2功能评价 产品(封头 )的价值撒于实现所要求的功能所花费多少成本，以便找到更好实现功能的手段，这就需要进行功能评价。

从产品的功能系统图可知：产品的基本功能是通过其下位功能和保证条件而获得的，保证条件中的设计(封头形状尺寸和选材)已经在航天设计院(甲方)的图纸中得到保证。作为制造公司，主要是实施，即提供购买合格材料，确定合理用料方案，制定合理工艺和组织生产，加强质量控制保证制造质量，按期交货给 乙方(哈工大 )，且使得这些封头能在使用现场顺利地组装焊接。因此，便于组焊就是用户所要求的功能。功能评价应是评价产品的制造质量，而不必去评价产品的所有功能，也就是说：把功能中的精心制造及其保证条件(F ～ )作为改善对象，从而达到JI瓯利组焊(F0)的目的。

为了保证产品的制造质量，必须对其保证条件 (F)进行功能评价，现采用对比强制评分法来确定这些保证条件的相对重要性，并求得各项重要度系数fo- 般来说，功能重要程度较高者，其所占成本比重应较高。由于产品功能是以产品制造质量表现的，故难以计算出各功能的具体成本，现采用功能成本对比分析法，对功能成本进行对比打分，求出各功能(F ～ )成本所占比重，进而计算出价值系数。见表 l。

4.3评价分析 从见表 1可以看出：①价值系数V：V，V 和 V 接近于 ，或略大于 1，其功能成本分配基本· 6 ·表 1功能成本对比表工艺 抛光面 包装发 功能简称及代号 排板 F 精度 R 质控 n 管理 合计F2 R 运 n功能重要度比得分 3 6 5 2 4 1 28功 能重要度 系数 0.107 0.214 0.250 0 178 0.071 0.t43 0.036 1功能重要度系数代号 f2 功能成本比得分 5 6 8 5 3 2 1 30功 能成本比系数 0.167 0.200 0.267 0.167 0.100 0.067 0 033 1功 能成本比代号 Cl C2 C C4 C5 C6 C7 C价值系数Vf/e 0.641 1 071 0.936 1.066 0.711 2.134 1.091 7.65价值系数代号 Vl V2 V V V5 V6 V V合理。###V6>l说明其成本较低，这是因为抛光面是钢厂完成的，制造公司只需保护好抛光面不受到损伤，虽然其重要程度较高，但保护费用并不高，即功能成本比系数较低(C60.067)。③V

因此，必须设法合理排板，减少用料 ，即能降低成本，又能保证制造质量，这也是我们价值工程研究的重点。

5方案创造及评价5.1明确封头制造精度 四种大型封头，直径虽不同，其制造精度要求却基本相同，故方案创造主要是针对难度最大的是两件 12m封头。

瓣片的制造精度有：①瓣片成形曲率准确；②瓣片各边和对角线尺寸(弦长和弧长)划线准确；③瓣片各尺寸和坡15切割精确；④内表面抛光面保护好；⑤对口处的坡口尺寸角度符合公摹要求；⑥各瓣片对口处圆滑过渡、棱角度小，错边量小；⑦封头项圆同各周瓣连接良好；⑧封头整体预装后的直径、周长、高度、断面平度等符合要求；⑨封头内表面抛光面保护好，不得施焊。

5.2封头分瓣与排板521椭圆近似画法 理论上椭圆形封头的曲率半径是逐点变化的，如此大的封头在实际工程中难以制造出绝对椭圆形，为此，必须寻找偏差最小的近似椭圆的曲线，通过数学推导和计算机模拟的技术攻关，终于找到由封头顶圆半径 R和转角半径 r组成的近似椭圆曲线，即 R0.8415D和 r-0.1285D (其夹角为 60。，D为封头内径 )，其相对椭圆曲线偏差约为E0.5%D，低于封头技术要求中所允许的l%D。这个技术突破也为为封头合理排板打下了基矗5 2.2封头分瓣与排板方案 从减少焊缝和方便现场安装出发。封头分瓣数愈少，瓣片越大就越好，然而这个封头直径太大，封头瓣片大了会给板材订购、胎模加工和封头压制带来困难，影响封头制造精度和增加产品成本。另外考虑尽量借用和改制现有胎模，减少设计制造新胎模，因此。封头分瓣数和瓣片大小应适当，