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(chǎn)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(chǎn),對改進后的效果進行了分析。
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(chǎn)線進行了布置[3-5],并投產(chǎn):
圖1 差速器殼原結構圖
10工序:車削大端,數(shù)控臥車加工;
20工序:車削小端,數(shù)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。
投產(chǎn)后,對整條線的加工時間及刀具消耗進行了統(tǒng)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(shù)據(jù)可以看出整條線存在兩項突出的問題:
(1)生產(chǎn)節(jié)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(jié)拍;
(2)30工序的刀具消耗過大。經(jīng)實際統(tǒng)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。
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(jié)拍問題可從以下兩方面可慮:
(1)調整加工參數(shù);(2)分解工序內容。
首先對工件的材料及調整加工參數(shù)試加工結果進行分析,結論是調整參數(shù)對生產(chǎn)節(jié)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(chǎn)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(chǎn)品結構進行分析,以車代锪對產(chǎn)品的使用性能沒有影響[8-9]。所以對原產(chǎn)品狀態(tài)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(chǎn)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
(1)提高生產(chǎn)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(jié)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(shù)據(jù)顯示:20工序平均每個車刀刀片加工數(shù)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(jié)約:16.46-1.2=15.26(元)
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(chǎn)線的節(jié)拍,在提高生產(chǎn)效率的同時,降低了刀具消耗,為企業(yè)節(jié)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.
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