緩速器轉子機加工生產線工藝技術優化

周薇，沈俊峰，潘艷明

(廣東省韶鑄集團有限公司，廣東韶關512031)

1 緩速器轉子工作原理

緩速器 (見圖1)是一種新型動態安全裝置，安裝在汽車的傳動系統中，可以不須使用主制動器就能減緩車輛行駛速度，用來提高車輛的安全性能。此外，因其作用原理與傳統制動方式不同，更有延長傳動系和制動系使用壽命的功效。隨著制動技術的進步及國家相關管理制度的完善，客車和載重貨車使用緩速器已成為強制安全措施。作為電渦流緩速器的關鍵部件——轉子產品，與傳動軸相連接，轉動時，轉子切割磁力線，磁場在轉子中形成渦流，并產生制動力使整個汽車減速。轉子產品關鍵點在于內在致密性以及裝配精確度，對轉子法蘭面平行度、跳動度、動態質量平衡性以及表面質量要求很高，這些都與機械加工過程密切相關，因此過程控制顯得尤其重要。

2 精加工生產線工藝技術難度分析

轉子產品 (見圖2)是行業內公認的可鑄造性差的產品，由于產品結構復雜，筋條較多及密集分布，大小法蘭的壁厚薄，極容易產生加工變形，還有產品的平衡及質量要求特別嚴格等特點，使得轉子產品在精加工過程中遇到許多難題，主要體現在以下4個方面:

(1)為控制產品質量，要求φ600大法蘭平面，毛坯面到機加工面的壁厚差17尺寸公差為 ±0.5 mm。

(2)要求 M16×1.5-7H螺紋孔同心度三維檢測達到0.07 mm。

(3)產品加工后要求進行靜平衡和動平衡測試，最大不平衡量小于30 g·cm，并且對去重部位、去重方法及最大去重量都有嚴格規定。

(4)由于大小法蘭之間主連接是筋條，機加工過程中極容易產生應力變形，難以保證平行度、垂直度及其他同心度均為0.05 mm的要求。

3 精加工生產線存在的主要問題

投產半年后，轉子生產線遇到了非常嚴峻的問題，據統計月廢品率達到11.6%，生產線持續處于虧損狀態，隨著生產成本及質量方面壓力的不斷增加，轉子產品的狀況已影響到分公司的經營狀況，整改問題刻不容緩。其主要不合格項目如下:

(1)壁厚差17的尺寸公差 ±0.5 mm超差;

(2)4－φ12.5+0.1位置度精度要求0.05 mm，超差問題嚴重;

(3)工件經動、靜平衡加工工序后，超重廢品率高達5.86%，靜平衡超重350 g以上的工件無法進行動平衡;

(4)動平衡機故障率超過20%，對生產任務的按時按量完成造成了嚴重影響;

(5)在轉序過程中，磕碰傷超過1 mm以上導致報廢。

4 精加工生產線廢品主要原因分析

針對精加工生產線廢品率高 (11.6%)和動平衡機設備故障率高 (20%)兩方面進行分析:

(1)精加工生產線廢品率是由數控工序壁厚超差、4－φ12.5尺寸超差、超重等造成的。

①造成數控工序壁厚超差主要因素是鑄造變形、退火變形、液壓卡盤夾位不能調整、未找到毛坯基準等。

②造成4－φ12.5尺寸超差主要原因是數控鉆孔裝夾不合理導致工件變形、φ12.5鉆頭結構形式差、剛性差。

③造成超重的主要原因是動平衡工序未考慮裝配時超重零件互補平衡問題。

(2)動平衡機設備故障率高是由主電機短路、激光探頭失靈和主皮帶斷裂造成的。

造成以上故障的原因是:電氣部份完全裸露，沒有保護裝置;該動平衡機不適合大批量生產、皮帶承載負荷過大。

5 控制計劃的改進及工藝技術的優化

經過一段時間的現場觀察和試驗，作者將數控車、數控鉆攻、靜平衡、動平衡4道工序作為關鍵工序，改變粗放的管理方式，嚴格規范各步驟的操作要求，對其操作過程進行重點監控。

具體制定的各個工藝優化方案如下:

(1)數控工序未找到最佳的毛坯定位基準，于是作者就在直徑φ600液壓卡盤上，設計出一套可調數控車床定位夾具，使其具備校正和定位兩個功能，解決因毛坯有局部鑄造及熱處理變形而導致加工面到非加工面 (17±0.5)mm尺寸超差問題。

(2)通過對比測量，首先需要解決工件裝夾變形問題，將數控機床的液壓卡盤夾緊力調整到最佳狀態，努力實現裝夾變形量最小;其次定制特殊結構的鉆頭和絲攻，用通止規檢驗合格。

(3)根據圖紙對去重部位及去重量的規定，凡是靜平衡工序中超重320 g以上的工件，基本無法進行動平衡，超重報廢的數量占總廢品量的55%。作者設計了4套定位工裝，對影響平衡效果的關鍵壁厚差進行嚴格控制，然后通過分析大量數據、查閱資料，找到了動平衡工序工件超重的主要解決辦法，將靜平衡超重零件互補配對后，再進行動平衡去重，措施實施后效果十分顯著，超重廢品率大幅減少。

(4)由于設備設計原因，該動平衡機配有一臺小型臺鉆，用于鉆孔去重，使用潤滑防銹水工作時旋轉飛濺，造成激光探頭電氣裸露部位受損，導致激光探頭失靈故障頻發，于是公司技術人員提出了改裝探頭機構的方案，設計制造了電機和激光探頭保護裝置，同時將傳動皮帶加寬了30 mm，實施后設備故障率降至2%。

(5)轉子產品的材質是低碳高合金，為解決磕碰，公司外協制作了1 000個380 mm×380 mm×40 mm木架，實施一對一層層疊放。

6 工藝優化的效果

自從轉子生產線系統進行工藝優化以來，產品 (見圖3)的工藝指標及實物狀況出現顯著改善效果:轉子工廢率降至0.75%，超重廢品率為2.5%，廢品率合計為3.25%。動平衡機經改裝后一直保持良好的工作狀態，激光探頭維修更換率大大減少，降低了生產成本，提高了生產效率。2013年1－7份累計生產交付約14 000件，無加工質量問題的投訴，獲得了用戶的認可，贏得了市場，產品取得了良好的經濟效益。