提升變速器中殼體軸承安裝孔加工質(zhì)量

趙文波 崔桐 殷明偉 宋玉鈴 齊長(zhǎng)海 李宏舉

1、目的及目標(biāo)

隨著國(guó)家汽車(chē)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整、排放及柴改汽等相關(guān)新法規(guī)的不斷出臺(tái)，微型汽車(chē)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，國(guó)內(nèi)各微型汽車(chē)企業(yè)都加強(qiáng)了大扭矩新產(chǎn)品新車(chē)型的開(kāi)發(fā)。東安動(dòng)力作為大型國(guó)有上市企業(yè)，發(fā)揚(yáng)長(zhǎng)征精神，秉承奮斗者文化，加快新一代全新高質(zhì)量產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、制造，中殼體作為變速核心件之一，主要為各軸、齒輪提供定位、支撐、潤(rùn)滑等作用，其中，01軸軸承孔、02軸軸承孔分別為中間軸、輸出軸定位基準(zhǔn)，為重要尺寸，精度要求高，孔徑公差為0.013mm，孔的粗糙度為Ra1.6，圓度為0.008。然而，現(xiàn)場(chǎng)加工時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)圓度大，覆蓋公差的1/2以上，導(dǎo)致不合格品增加，不利于質(zhì)量控制，存在一定質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，為了保證變速器質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)采用100%測(cè)量的手段，確保不合格產(chǎn)品不流入裝配線，進(jìn)而影響整機(jī)的事物質(zhì)量。

2、統(tǒng)計(jì)分析

從2021年3月初，QC小組對(duì)軸承孔的孔徑、圓度進(jìn)行工段統(tǒng)計(jì)，連續(xù)10天，每天連續(xù)5件，取5件平均，對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。可以看出01軸孔徑最大圓度為0.0083，平均為0.0063，超出公差要求;02軸孔徑最大圓度為0.0072，平均為0.0059，處于極限狀態(tài)。

3、原因分析

1、毛坯因素：中殼體材為壓鑄鋁合金材料（ADC 12 JIS H 5302）。其中Si含量≤12%，Cu含量≤3.5%。零件硬度：HB≥90。軸承孔的加工余量為半徑方向1.0mm;孔單邊加工余量約為1.0mm;同時(shí)，軸承孔有兩處特殊結(jié)構(gòu)：01軸承孔圓周上有寬度為14mm的油槽，該結(jié)構(gòu)導(dǎo)致01軸承孔為不連續(xù)切削，每當(dāng)?shù)毒咛幱谟筒蹍^(qū)域時(shí)，刀具出現(xiàn)偏刀現(xiàn)象，導(dǎo)致圓度增大。01軸承孔和02軸承孔交匯區(qū)最小壁厚為0.35mm，壁厚薄變形量大，導(dǎo)致軸承孔圓度增大。

2、工藝設(shè)計(jì)方面：軸承軸孔采用先粗加工后精加工的工藝設(shè)計(jì)，粗加工去除75%余量，精加工進(jìn)行修形，為了保證節(jié)拍均衡。將粗、精加工排布在不同工序，為此，兩次裝夾粗，定位存在一偏差，對(duì)軸承孔加工質(zhì)量帶來(lái)一定影響。

3、刀具方面：01軸承孔和02軸承孔加工刀具實(shí)物圖，該刀具為復(fù)合單刃精鏜刀，采用金剛石刀片，微調(diào)單元的調(diào)整精度為0.002mm。軸承結(jié)構(gòu)圖，當(dāng)切削刃在即將進(jìn)入或者離開(kāi)A區(qū)時(shí)，刀尖切削狀態(tài)發(fā)生突變（進(jìn)入A區(qū)域時(shí)應(yīng)力變?yōu)?，離開(kāi)A區(qū)域時(shí)瞬間產(chǎn)生切削應(yīng)力），突變導(dǎo)致刀尖產(chǎn)生一定變形，導(dǎo)致尺寸變化;同理，刀具在B區(qū)域時(shí)由于交匯區(qū)壁薄，導(dǎo)致切削應(yīng)力集中，變形量增加，進(jìn)而導(dǎo)致軸承孔孔徑波動(dòng)、圓度增大。

4、冷卻液方面：加工過(guò)程中孔壁受到的熱量及刀具產(chǎn)生的熱量出現(xiàn)不均衡時(shí)，其孔壁受熱的擴(kuò)張量也不一樣，由于設(shè)備漏油，冷卻液冷卻、清洗效果不佳，導(dǎo)致加工孔孔壁受熱也會(huì)不一樣，易導(dǎo)致加工孔質(zhì)量差。

4、解決措施

結(jié)合上述兩個(gè)主要原因，采用頭腦風(fēng)暴法制定相應(yīng)的措施，具體如下。

1、優(yōu)化刀具結(jié)構(gòu)：優(yōu)化后的刀具結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用導(dǎo)條+調(diào)整法蘭式結(jié)構(gòu)鏜刀，8個(gè)導(dǎo)條和1個(gè)切削刃成40度均布，當(dāng)?shù)都?位于A區(qū)域時(shí)，導(dǎo)條2-8在圓周可以提供徑向支撐力，平衡切削應(yīng)力，改善偏刀問(wèn)題，同理刀尖1位于圓周的任意位置，導(dǎo)條均勻提供支撐力，解決圓度差等問(wèn)題。同時(shí)，該刀具引進(jìn)調(diào)整法蘭結(jié)構(gòu)，調(diào)整螺釘共計(jì)4個(gè)成90度均布，通過(guò)調(diào)整4個(gè)方向螺釘可以修正刀具跳動(dòng)，可控制在0.01mm以?xún)?nèi)，提供穩(wěn)定切削力，改善軸承孔的圓度。

2、設(shè)備修復(fù)：通過(guò)年度大修項(xiàng)目更換全新的電主軸，修復(fù)主軸的圓跳動(dòng)和直線度，經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證后，主軸旋轉(zhuǎn)圓跳動(dòng)控制在0.005mm以?xún)?nèi)，直線度為0.008mm以?xún)?nèi)，保證良好的主軸切削精度，保證主軸與刀具具有良好的同軸度，在高速切削時(shí)，提供高效穩(wěn)定的切削應(yīng)力。

3、優(yōu)化工藝方案：將軸承孔的粗精加工工序調(diào)整為同一工序，避免二次裝夾帶來(lái)的位置差異及余量發(fā)布不均問(wèn)題，有效改善切削不均勻問(wèn)題。

4、冷卻液：通過(guò)查找和修復(fù)機(jī)床漏油、漏液等三漏問(wèn)題，改善切削液性能;同時(shí)，更換切削液，每周對(duì)切削液的濃度和pH值進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)加水或加液等措施，將加工介質(zhì)控制在合理的濃度范圍，保證良好的清洗、冷卻等功能，提供良好的加工環(huán)境。從而可以提高刀具使用壽命和加工質(zhì)量。

5、實(shí)施效果

1、按照計(jì)劃進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，今年5月25日完成調(diào)試，首件尺寸良好，檢測(cè)20件工件，孔徑分布在中差，圓度100%合格;按照前期的方式連續(xù)10天，每天連續(xù)5件，對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（表3），01軸承孔孔徑在0.0076左右，圓度控制0.003以?xún)?nèi)，02軸承孔孔徑在0.0177左右，圓度控制0.003以?xún)?nèi)，占比公差的1/2以?xún)?nèi)，合格率100%。

2、連抽測(cè)10天、每天10件的工件，運(yùn)用Minitab對(duì)01軸孔徑、02軸孔徑過(guò)程能力進(jìn)行分析，分別為01軸承孔、02軸承孔過(guò)程能力報(bào)告，它們的過(guò)程能力指數(shù)Ppk分別為2.13、3.73，滿足大于1.67的要求，具備較強(qiáng)的過(guò)程保證能力。

3、質(zhì)量確認(rèn)：QC小組持續(xù)跟蹤驗(yàn)證，截止目前為止，已累計(jì)加工中機(jī)匣5萬(wàn)件。軸承孔孔徑100%合格，圓度100%合格，且控制在0.004以?xún)?nèi)，效果顯著，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

4、節(jié)約成本：優(yōu)化后刀具壽命由3200件提高到8000件，優(yōu)化前刀具單價(jià)為2655元，單件刀具成本為0.83元，優(yōu)化后刀具單件為4126元，單件刀具成本為0.52，節(jié)省0.31元，截止目前為止，已累計(jì)加工中機(jī)匣5萬(wàn)件，節(jié)約刀具成本1.55萬(wàn)元;同時(shí)，合格率從75%提升到100%，單件原料和機(jī)加費(fèi)用約為115元，按生產(chǎn)5萬(wàn)件，節(jié)約成本5X115X25%=143.75萬(wàn)。

參考文獻(xiàn)

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