孔丹

(泰安航天特種車有限公司,山東泰安 271000)

0 引言

傳統(tǒng)多橋轉(zhuǎn)向特種汽車通常采用機(jī)械桿系方式來實(shí)現(xiàn)前后橋同步轉(zhuǎn)向，成本較低、易于實(shí)現(xiàn)，可以保證車輛具有良好的通過性。但是，由于轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)件多、維護(hù)不到位等原因，實(shí)際轉(zhuǎn)向角度與設(shè)計(jì)角度一直存在偏差，致使轉(zhuǎn)向角度不準(zhǔn)確。為此，文中通過優(yōu)化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和改進(jìn)轉(zhuǎn)角設(shè)計(jì)等措施來提升轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度。

1 多橋轉(zhuǎn)向特種汽車轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度提升的分析與實(shí)施

1.1 轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度的定義

對(duì)于轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度的定義，主要與以下幾個(gè)名詞相關(guān)：

(1)實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)角：車輛按照工藝技術(shù)要求調(diào)試完畢后，測(cè)量各轉(zhuǎn)向橋左右輪轉(zhuǎn)角(方向盤中位至左右轉(zhuǎn)極限位置)，一般取0.5°為1個(gè)單位。

(2)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙利用阿克曼原理計(jì)算出的各橋左右輪轉(zhuǎn)角。

(3)轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度的計(jì)算公式為：=,其中為實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)角，為設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角。

根據(jù)廠內(nèi)車輛轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度的設(shè)計(jì)要求，將轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度低于80%定義為轉(zhuǎn)角不準(zhǔn)確。

文中選取某55XX(四橋轉(zhuǎn)向)特種汽車對(duì)其后橋轉(zhuǎn)角進(jìn)行測(cè)量。車輛滿載狀態(tài)下，選取轉(zhuǎn)向過程中方向盤中位(設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角0°)至左轉(zhuǎn)極限(設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角15.3°) 過程中的10個(gè)轉(zhuǎn)角進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，經(jīng)計(jì)算，實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)角的平均轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度為83.56%。

文中通過改進(jìn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度提升至98%以上，后續(xù)通過優(yōu)化轉(zhuǎn)角設(shè)計(jì)值，從而達(dá)到準(zhǔn)確度100%的終極目標(biāo)。

1.2 數(shù)據(jù)測(cè)量與分析

1.2.1 測(cè)量系統(tǒng)一致性評(píng)價(jià)

文中主要解決特種汽車轉(zhuǎn)向準(zhǔn)確度的問題，其測(cè)量數(shù)據(jù)為計(jì)量型離散數(shù)據(jù)。隨機(jī)選取12個(gè)樣本、編號(hào)、記錄其質(zhì)量狀態(tài)，再由3名整車檢驗(yàn)員重復(fù)檢測(cè)兩次，然后與車輛實(shí)際狀態(tài)對(duì)比，統(tǒng)計(jì)其一致性。

對(duì)測(cè)量結(jié)果與零件真實(shí)屬性進(jìn)行比較分析，一致性為91.67%，超過90%，該測(cè)量系統(tǒng)符合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2014年，為深化轉(zhuǎn)型升級(jí)，公司在東莞橋頭鎮(zhèn)建設(shè)了力嘉環(huán)保包裝印刷產(chǎn)業(yè)園，該項(xiàng)目于2014年被東莞市委、市政府列入重大項(xiàng)目，項(xiàng)目分兩期開發(fā)建設(shè)，一期園區(qū)占地面積160畝，投資規(guī)模達(dá)6.8億元，已成功打造10萬平方米的自動(dòng)化環(huán)保生產(chǎn)基地，目前已吸引超30家印刷包裝上下游企業(yè)入駐。此外，公司還精心打造了包裝印刷博物館、蘋果樹創(chuàng)客空間、包裝設(shè)計(jì)展廳、多功能會(huì)議廳、嘉湖觀休閑區(qū)等包裝印刷公共配套，并陸續(xù)把園區(qū)的配套設(shè)施共享給行業(yè)協(xié)會(huì)，實(shí)現(xiàn)資源共享。

1.2.2 數(shù)據(jù)收集及分析

測(cè)量階段的數(shù)據(jù)收集計(jì)劃主要有兩個(gè)指標(biāo)：

(1)轉(zhuǎn)角不準(zhǔn)確數(shù)量:每月重型越野汽車落地車輛的轉(zhuǎn)角不準(zhǔn)確車輛的數(shù)量。

(2)各轉(zhuǎn)向方式車輛的落地?cái)?shù)量:每月重型越野汽車落地車輛中，各種轉(zhuǎn)向橋車輛所占的比例。

根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)的基本要求，將以上兩個(gè)數(shù)據(jù)收集時(shí)間區(qū)間設(shè)置為2015年1月至2016年12月。

根據(jù)車輛24個(gè)樣本(2015年1月至2016年12月)收集到的過程現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，進(jìn)行過程受控(穩(wěn)定性)分析。數(shù)據(jù)的控制圖如圖1所示，數(shù)據(jù)的過程能力分析如圖2所示。

圖1 數(shù)據(jù)的P控制圖

圖2 數(shù)據(jù)的過程能力分析

比率計(jì)算公式為：

式中：為本月轉(zhuǎn)角不準(zhǔn)確車輛數(shù)量;為產(chǎn)品總量。

控制界限、計(jì)算公式為：

圖3為24個(gè)月(2015年1月至2016年12月)的重型越野汽車落地四橋轉(zhuǎn)向車輛數(shù)量的柏拉圖。由圖可以看出，2016年8—10月四橋轉(zhuǎn)向車輛所占比率較高。因此，考慮轉(zhuǎn)向橋的數(shù)量是否與轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度呈正相關(guān)。

圖3 四橋轉(zhuǎn)向車輛數(shù)量的柏拉圖

1.3 影響因素分析

利用FMEA對(duì)影響轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度的11個(gè)因素進(jìn)行分析，由不同的專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)各因素對(duì)轉(zhuǎn)向準(zhǔn)確度的影響權(quán)重進(jìn)行打分(是事件發(fā)生的頻率、嚴(yán)重程度和檢測(cè)等級(jí)三者乘積，被稱為風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)或風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)，其數(shù)值愈大潛在問題愈嚴(yán)重)，進(jìn)而對(duì)相關(guān)末端因素進(jìn)行篩選評(píng)價(jià)。

潛在缺陷模式的柏拉圖如圖4所示。

圖4 潛在缺陷模式的柏拉圖

通過分析找出影響轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度的主要因子，主要影響轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度的因素見表1。

表1 關(guān)鍵因子統(tǒng)計(jì)表

對(duì)進(jìn)行不同設(shè)計(jì)余量(2°～3°，0.5°～2°)的轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)進(jìn)行雙樣本假設(shè)檢驗(yàn)，由圖5可以看出，不同設(shè)計(jì)余量的轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度具有顯著差異。

圖5 設(shè)計(jì)不合理的假設(shè)檢驗(yàn)分析

1.4 改善措施

結(jié)合項(xiàng)目目標(biāo)、功能指標(biāo)以及分析得到的關(guān)鍵因子，制定對(duì)策并進(jìn)行分析。根據(jù)效果及實(shí)現(xiàn)難度進(jìn)行打分，通過柏拉圖的分析，確認(rèn)將電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)確定為具體實(shí)施的方案，對(duì)策分析見表2。

表2 對(duì)策分析

該車型采用5橋底盤，I、II、IV、V橋轉(zhuǎn)向，55XXA特種汽車現(xiàn)拉桿布置如圖6所示。共有轉(zhuǎn)向縱拉桿6根、轉(zhuǎn)向直拉桿4根。這種結(jié)構(gòu)桿系復(fù)雜，由于轉(zhuǎn)向拉桿需要從I橋一直布置到V橋，為避讓車輛其他部件，設(shè)計(jì)出多根異形拉桿，對(duì)拉桿的強(qiáng)度產(chǎn)生影響；由于轉(zhuǎn)向拉桿傳遞效率的限制，V橋轉(zhuǎn)向準(zhǔn)確率偏低，輪胎容易出現(xiàn)異常磨損。

圖6 55XXA特種汽車現(xiàn)拉桿布置

計(jì)劃前兩橋采用液壓助力、機(jī)械傳動(dòng)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，拆掉前兩橋連接后兩橋的轉(zhuǎn)向拉桿，將后兩橋改用電控比例閥液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

當(dāng)車輛低速行駛時(shí)，車輛后橋轉(zhuǎn)向以保證車輛具有較小的轉(zhuǎn)彎半徑，以獲得較高的通過性；高速行駛時(shí)，通過控制器控制液壓閥組等方式保證后橋鎖止對(duì)正行駛，確保行車安全。改進(jìn)后的IV、V橋桿系布置如圖7所示。

圖7 改進(jìn)后的IV、V橋桿系布置

改進(jìn)完成后對(duì)改進(jìn)型特種汽車的各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表3。由表可知，改進(jìn)后的車輛完全可以滿足車輛設(shè)計(jì)要求。

改進(jìn)后車輛后橋轉(zhuǎn)角與改進(jìn)前轉(zhuǎn)角數(shù)值相對(duì)比，平均轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度由83.56%提升至96.53%，目標(biāo)達(dá)成。試驗(yàn)完成后，對(duì)改進(jìn)車型各項(xiàng)性能達(dá)標(biāo)情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)梳理，并順利通過出廠評(píng)審。

表3 改進(jìn)型特種汽車的各項(xiàng)性能測(cè)試結(jié)果

1.5 控制方案

為了保證方案的有效性，采取了以下鞏固措施：

(1)在某試驗(yàn)車上進(jìn)行了20 000 km試驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證效果良好。

(2)部分試驗(yàn)工程車輛進(jìn)行了此類型轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)，多種系列車輛上已進(jìn)行了裝車驗(yàn)證，目前驗(yàn)證效果良好。

(3)將已通過驗(yàn)證的設(shè)計(jì)方案與廠家簽訂技術(shù)協(xié)議，并成功申請(qǐng)專利。

(4)后續(xù)將針對(duì)后橋轉(zhuǎn)角誤差問題進(jìn)行有限元分析，增加有力的數(shù)據(jù)驗(yàn)證。

2 結(jié)論

文中針對(duì)多橋轉(zhuǎn)向汽車后橋轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確率低的問題進(jìn)行分析，確定六西格瑪實(shí)施目標(biāo)后，按照DMAIC的技術(shù)路線推進(jìn)，并進(jìn)行了定義、測(cè)量、分析、改善、控制等階段的具體工作，有效提高了多橋轉(zhuǎn)向特種汽車的轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確度。最后將六西格瑪知識(shí)和工具運(yùn)用到項(xiàng)目中，初步達(dá)到了利用六西格瑪理念分析處理問題、提高質(zhì)量性能、獲取更高收益的目的。