重型汽車車橋輪間差速器殼制造工藝改進分析

郭便

(寶雞文理學院機電工程系，陜西寶雞 721016)

差速器作為重型汽車中的重要零部件，其作用是使汽車轉彎時兩側車輪轉速不同，主要由差速器殼、行星齒輪、行星齒輪軸和半軸齒輪等機械零件組成［1］，其中，差速器殼是差速器的主體，其結構及加工精度直接影響差速器的正常工作，因此研究差速器殼的制造工藝改進方法是十分必要和有意義的［2］。

以某車橋公司生產的重型汽車車橋輪間差速器殼為研究對象，分析了其原有加工工藝存在的問題，提出了新的工藝方法，并將新的加工工藝用于生產，對改進后的效果進行了分析。

1 原有加工工藝分析

1.1 原有工藝方案

差速器殼如圖1所示，是一種回轉體，工藝過程很簡單，為此按照以下工藝方案對生產線進行了布置［3－5］，并投產:

圖1 差速器殼原結構圖

10工序:車削大端，數控臥車加工;

20工序:車削小端，數控臥車加工;

30工序:鉆周圈孔、锪平面，采用雙面鉆、锪組合專機加工;

40工序:倒角，立鉆加工;

50工序:磨削外圓，端面外圓磨床加工。

1.2 原有工藝方案在實際加工過程中存在的主要問題

投產后，對整條線的加工時間及刀具消耗進行了統計分析:

10工序:加工時間5.6 min，平均刀具消耗3.3元/件;20工序:加工時間3.5 min，平均刀具消耗1元/件;30工序:加工時間9.1 min，平均刀具消耗8.9元/件;40工序:加工時間1.5 min，平均刀具消耗0.4元/件;50工序:加工時間5.5 min，平均刀具消耗2.6元/件。

從以上數據可以看出整條線存在兩項突出的問題:

(1)生產節拍不匹配。30工序鉆周圈孔、锪平面工序的加工時間過長，直接影響了整條線的節拍;

(2)30工序的刀具消耗過大。經實際統計分析，消耗主要集中在锪刀頭上，每支锪刀頭加工16～20件就需要刃磨一次;锪刀頭破損時需要更換新锪刀頭(锪刀頭破損是隨機的)，輔助時間過長直接影響效率。

2 改進后加工工藝

從上述分析結果看問題主要集中在30工序。解決30工序的節拍問題可從以下兩方面可慮:

(1)調整加工參數;(2)分解工序內容。

首先對工件的材料及調整加工參數試加工結果進行分析，結論是調整參數對生產節拍的改善效果不明顯，所以這個方案不可取;其次對工序內容進行分析，要分解工序內容就需要增加設備，要對生產線重新進行布置，且增加設備需要資金投入，所以該方案實施困難。

兩種方案都不可行，作者對30工序內容重新進行了分析:周圈孔是螺栓過孔，而锪平面是為了保證螺栓結合面平整，可以獲得適合螺栓裝配的表面粗糙度和平面度［6－7］。而對平面的加工，車床的效率是最高的，所以考慮通過以車代锪來解決這個難題。通過對產品結構進行分析，以車代锪對產品的使用性能沒有影響［8－9］。所以對原產品狀態與工藝過程進行了調整，將原來的锪平面結構以車削代替。差速器殼改進后結構圖如圖2所示，產品結構改變后，锪刀頭消耗的問題就不再存在了。同時，改進后工藝方案及加工時間如下:

10工序:車削大端，加工時間5.6 min;

20工序:車削小端及原锪面結構，加工時間4.6 min;

30工序:鉆周圈孔，加工時間5.3 min;

40工序:倒角，加工時間1.5 min;

50工序:磨削外圓，加工時間5.5 min。

圖2 差速器殼改進后結構圖

3 工藝改進后效果分析

(1)提高生產效率，滿足設計要求

改進后的30工序時間縮短了4 min，滿足了整線的設計要求;原來的锪面結構安排在20工序以車削代替，只給原本車削內容較少的20工序增加了1 min的加工時間，并未影響整線節拍。

(2)降低刀具消耗

從該工序的刀具消耗分析可以看出主要是锪刀的消耗:一次加工共需锪刀16把，每個锪刀頭加工16～20件工件就需要刃磨一次，每個锪刀頭最多可刃磨7～8次，锪刀頭破損時需要更換新锪刀頭 (锪刀頭破損是隨機的)，锪刀頭單價為144元，平均每件工件所消耗刀具費用為 (不考慮锪刀頭的隨機破損):

通過試驗數據顯示:20工序平均每個車刀刀片加工數不少于50件，刀片單價為60元，平均每件工件所消耗刀具費用為:

故以車代锪每件工件刀具消耗可節約:16.46－1.2=15.26(元)

4 結束語

通過改進差速器殼的加工工藝，縮短了加工時間，改善了整條生產線的節拍，在提高生產效率的同時，降低了刀具消耗，為企業節省了大量的成本。

【1】王良模，劉飛，夏漢關，等.某汽車差速器齒輪的強度分析及疲勞壽命預測［J］.重慶理工大學學報:自然科學版，2012，26(11):1 －4.

【2】王抒揚.差速器殼的加工［J］.現代零部件，2009(9):40－42.

【3】陳宏鈞，馬素敏.機械制造工藝技術管理手冊［M］.北京:機械工業出版社，1998.

【4】張建中，朱瑛，于超.機械制造工藝學［M］.北京:化學工業出版社，2009.

【5】韓秋實，王紅軍.機械制造技術基礎［M］.北京:機械工業出版社，2010.

【6】王先逵.機械加工工藝手冊［M］.北京:機械工業出版社，2007.

【7】陳宏鈞.機械加工工藝設計員手冊［M］.北京:機械工業出版社，2009.

【8】陳家芳.實用金屬切削加工工藝手冊［M］.上海:上海科學技術出版社，2011.

【9】黃如林，汪群.金屬加工工藝工裝設計［M］.北京:化學工業出版社，2006.