一. 海洋平臺的發(fā)展

　　1.1 海洋平臺的發(fā)展概況

　　隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類社會對于能源的需求日益加大。當(dāng)陸上油氣資源經(jīng)過長期大規(guī)模的開發(fā)之后，世界范圍的油氣勘探與開發(fā)轉(zhuǎn)向資源豐富的的占地球表面71%左右的遼闊海洋，并逐步形成投資高、風(fēng)險(xiǎn)大并且高新技術(shù)密集的能源工業(yè)新領(lǐng)域，目前已有39個(gè)國家(或地區(qū))從事近海石油開發(fā)，22個(gè)國家(或地區(qū))從事近海天然氣開發(fā)，我國海域遼闊，渤海、黃海、東海和南海具有油氣勘探價(jià)值的面積約60萬平方公里以上，即一半以上的海域擁有寶貴的石油。這是我國海上石油天然氣開發(fā)的豐富資源基礎(chǔ)，目前海洋石油已成為我國重要的原油生產(chǎn)基地。我國的海洋石油勘探開發(fā)歷程起始于1957年，隨著石油開發(fā)實(shí)現(xiàn)對外開放以來，我國海上石油開發(fā)進(jìn)入高速發(fā)展期，勘探采集量逐年增長。在此形勢下，海洋平臺的研發(fā)和生產(chǎn)投入不斷增加，海洋石油開發(fā)是一項(xiàng)涉及多種科學(xué)和工藝部門的綜合工程，作為鉆井采油和生活供應(yīng)等多種用途的海洋平臺結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別與陸地結(jié)構(gòu)相比，它處的海洋環(huán)境十分惡劣，海風(fēng)、海浪、海冰和潮汐時(shí)時(shí)作用于結(jié)構(gòu)，環(huán)境腐蝕和海生物附著都將導(dǎo)致平臺結(jié)構(gòu)件和整體抗力衰退，為使平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)維護(hù)和安全提高到一個(gè)新的水平，經(jīng)過各國投入巨資研究，解決關(guān)鍵科學(xué)問題，多種新型海洋平臺應(yīng)運(yùn)而生，海上固定式平臺經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已達(dá)到了一個(gè)很高的水平。

　　二. 爬升齒輪

　　2.1 爬升齒輪作用

　　爬升系統(tǒng)是由大傳動比齒輪減速器、齒輪齒條爬升機(jī)構(gòu)、樁腿等部分組成。而爬升齒輪在整個(gè)爬升系統(tǒng)中作用尤為重要。當(dāng)平臺需提升時(shí)，樁腿支撐于海底，大傳動比齒輪減速器在電機(jī)的帶動下驅(qū)動爬升齒輪在樁腿上緩緩爬升，爬升齒輪相對于樁腿做上升運(yùn)動進(jìn)而帶動平臺提升，上升至預(yù)定位置停止工作并鎖緊，下降過程與之相反。若平臺浮于海平面，相對于平臺上升過程，爬升齒輪同相運(yùn)動可以實(shí)現(xiàn)樁腿提升過程，樁腿下降過程與之相反。由此可見爬升齒輪對于整個(gè)平臺升降的同步性和平穩(wěn)性起到了關(guān)鍵的作用。

　　2.2 爬升齒輪的重要意義

　　爬升齒輪是齒輪齒條式升降系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它的強(qiáng)度和承載力決定了平臺的載荷，工作速度，使用年限等。爬升齒輪的受力主要是：平臺從漂浮狀態(tài)開始起升，到平臺離開水面為止，一個(gè)小齒輪的受力情況是從空載逐漸加大，最后達(dá)到恒定負(fù)荷(平臺自身及其附屬物資的總重量)，在運(yùn)動過程中還受到恒定的外載荷。

　　三. 花鍵滾刀選用

　　3.1 爬升齒輪花鍵加工

　　雖然爬升齒輪為M=10 Z=45 a=30°的常規(guī)花鍵滾削加工，但由于材料為40CrNiMoA，調(diào)質(zhì)硬度達(dá)到HB390，而且無法磨齒加工、加工后齒面精度要求較高，加工進(jìn)度較為吃緊，故在滾花鍵加工時(shí)必須考慮到以下因素：

　　1)應(yīng)根據(jù)加工表面的技術(shù)要求，確定加工方法和分幾刀加工。

　　2)應(yīng)選擇既保證質(zhì)量又能提高生產(chǎn)效率的滾花鍵刀具。

　　3)應(yīng)考慮確?；ㄦI誤差精度，改進(jìn)工裝裝夾，縮短輔助時(shí)間。。

　　4)應(yīng)增加設(shè)備加工，確保產(chǎn)品周期。

　　3.2 滾刀選擇

　　現(xiàn)時(shí)滾刀基本可分為鎢鋼滾刀、鈷高速鋼滾刀、涂層滾刀、和粉末冶金滾刀。

　　(1)鎢鋼滾刀：一般只適用于硬度不高的常規(guī)材料，滾削轉(zhuǎn)速偏慢、切削量較小，滾削高硬度材料時(shí)刀具耐磨性差，加工后花鍵極易產(chǎn)生上下錐度。雖然鎢鋼刀具成本相對較低，但根本不能滿足爬升齒輪產(chǎn)品精度要求和生產(chǎn)周期緊的需要，所以從加工之初就堅(jiān)決否定使用此種刀具。

　　(2)涂層滾刀：強(qiáng)度與韌性較好，具有表面硬度高、耐磨性好、化學(xué)性能穩(wěn)定、耐熱耐氧化、摩擦系數(shù)小，刀具使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，切削速度能比鎢鋼刀提高20%-50%。精度能提高0.5-1級，但在實(shí)際加工中發(fā)現(xiàn)刀具一經(jīng)磨損，涂層面上滾刀磨機(jī)床磨掉后，刀具硬度和耐磨性隨之下降，如刀具要恢復(fù)到原先性能需再涂層且費(fèi)用較高，則加工成本上升，所以通過自身多年工作經(jīng)驗(yàn)的累積和對現(xiàn)今刀具材料發(fā)展的專研，我立刻提議使用粉末冶金刀具加工。

　　(3)粉末冶金滾刀：該刀具為金屬粉末在特定溫度下通過壓制而成的成形刀具，具有表面高硬度、高耐磨性、高耐熱性、使用壽命長、加工零件精度高等優(yōu)點(diǎn)，各類機(jī)械性能全面超越涂層刀具，從目前使用中的實(shí)際情況看，相對涂層滾刀走刀數(shù)由原先3刀減至2刀加工完成，切削速度由20m/min提高到25m/min，走刀量由0.8mm/min提高到1.20mm/min，在合理、有效的滾削參數(shù)配合下，粉末冶金刀具在生產(chǎn)加工中效率全面發(fā)揮，經(jīng)過半年使用下來效果很理想,特別是刀具磨損后經(jīng)刃磨直接就能直接加工,經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)明顯。無論對于零件精度，生產(chǎn)進(jìn)度，刀具成本都起到了“高精度、高效率、高可靠性”等優(yōu)勢。

　　四. 工裝改進(jìn)

　　4.1 改進(jìn)工裝的意義

　　提高生產(chǎn)效率是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，也就是從拿到加工圖紙起到零件加工結(jié)束整個(gè)過程中，通過合理的運(yùn)用調(diào)節(jié)、改善、銜接、改進(jìn)、安排等方法，以最大限度的控制縮短加工時(shí)間，最終獲得最大的生產(chǎn)效率。如通過對于工裝進(jìn)行合理的改進(jìn)，在確保裝夾精度的同時(shí)能簡化裝夾，從而能縮短生產(chǎn)加工中的輔助時(shí)間，在整個(gè)零件加工時(shí)間中輔助作為節(jié)點(diǎn)時(shí)間能被有效的精減，促進(jìn)效率。這就是工裝改進(jìn)的意義所在。

　　4.2 工裝改進(jìn)及效果

　　爬升齒輪通過對于刀具的合理選用，生產(chǎn)效率已經(jīng)顯著提高。但為使生產(chǎn)進(jìn)度能有提前量，生產(chǎn)效率能更上一層樓，通過工作中對爬升齒輪花鍵加工整個(gè)過程進(jìn)行觀測和思考，決定從精減節(jié)點(diǎn)輔助時(shí)間入手，在不影響裝夾精度的前提下，針對工裝進(jìn)行合理改進(jìn)。原先方法：爬升齒輪裝夾采用7塊等高塊墊于7齒下端面，然后將螺栓連接工作臺面滑槽至齒槽中央，7根螺栓通過7塊壓板對于7齒上端面進(jìn)行壓緊，從而使整個(gè)爬升齒輪得到緊固。此方法當(dāng)齒輪加工完畢進(jìn)行拆卸時(shí)，位于下端面7塊等高塊極易移動傾倒，如再次裝夾時(shí)臺面和等高塊兩端面必須擦干凈，再則7塊壓板拆裝較費(fèi)時(shí)間，還有俗話說三點(diǎn)確定一個(gè)平面，雖然7塊等高塊都經(jīng)平磨加工精度較高，但在實(shí)際裝夾中還是存在平面度缺陷。故在實(shí)踐加工中此裝夾速度慢、效率低、較繁瑣、存在缺陷，影響生產(chǎn)效率及加工進(jìn)程。改進(jìn)方法：通過對于現(xiàn)場觀測、分析與自身工作經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，經(jīng)過潛心專研，我決定對于墊塊和壓板的整體性進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。首先制作兩塊經(jīng)平磨加工的圈，一塊內(nèi)孔需大于∮360mm作為墊板固定與工作臺面，裝夾時(shí)爬升齒輪下端外圓穿過墊板內(nèi)孔，保證7齒下斷面與墊板上平面完全貼合。另一塊內(nèi)孔需大于∮535.92mm作為壓板，裝夾時(shí)穿過爬升齒輪上部外圓，緊貼與7齒上端面，再通過齒槽間螺栓進(jìn)行緊固爬升齒輪整體。此套工裝改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)在于(1)墊板與壓板經(jīng)平磨精度較高，對于裝夾精度有可靠性。(2)拆裝時(shí)，由于墊板固定于工作臺面，再次裝夾時(shí)只需將墊板上平面鐵屑清理即可，用時(shí)較短，效率提升。(3)壓板整體化，加緊過程簡易化，輔助節(jié)點(diǎn)時(shí)間得到節(jié)省，生產(chǎn)進(jìn)度提高效果明顯。(4)改進(jìn)和優(yōu)化后裝夾效率較原先方法提升27%。

　　五. 結(jié)語

　　對于刀具和工裝方面科學(xué)的選用和改進(jìn)，爬升齒輪的加工進(jìn)度及生產(chǎn)效率已大大提高。通過對于爬升齒輪加工中所做的工作及自身專研和平時(shí)對于海工知識的了解，我認(rèn)為中國未來海洋平臺發(fā)展具有廣闊的前景，但同時(shí)要通過科學(xué)的手段來提高平臺技術(shù)的發(fā)展，必須以科學(xué)為主導(dǎo)腳踏實(shí)地的去做。