趙春強(qiáng)，康海軍，田健，郭宇斌，喻朋朋

陜西漢德車橋有限公司 陜西西安 710201

1 序言

輪邊減速器的作用是提高汽車的驅(qū)動(dòng)力，以滿足或修正整個(gè)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的力匹配，它是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速增矩裝置，在總傳動(dòng)比相同的情況下，輪邊減速器可以有效降低變速器、傳動(dòng)軸、主減速器、差速器及半軸等部件的載荷和減小尺寸，使驅(qū)動(dòng)橋獲得較大的離地間隙，增大汽車的通過性[1，2]。其被廣泛應(yīng)用于載重貨車、大型客車、越野汽車及其他一些大型工礦用車。輪邊減速器主要由行星架總成、行星輪、太陽輪及行星輪軸等構(gòu)成，本文采用ECRS精益理念，通過對(duì)行星架總成瓶頸工藝進(jìn)行優(yōu)化，有效提高了其加工效率和生產(chǎn)線的節(jié)拍。

2 現(xiàn)狀描述

本文介紹的是行星架總成5×φ31mm（IT7）和5×φ32mm（IT7）孔（見圖1）的加工工藝優(yōu)化，從而提升生產(chǎn)線效率。

5×φ31mm和5×φ32mm孔的作用是安裝行星輪軸，行星輪軸和孔為過盈配合，其尺寸精度和幾何公差要求高：孔精度等級(jí)均為IT7級(jí)，圓周方向均布，位置度φ0.08mm，同軸度φ0.25mm，5×φ32mm孔口倒角1mm×45°。

圖 1 行星架總成示意

目前5×φ31mm和5×φ32mm孔的加工工藝流程為：U鉆鉆上孔→粗鏜刀鏜上孔→粗鏜刀鏜下孔→倒角鉆上孔口倒角→精鏜刀精鏜上孔→精鏜刀精鏜下孔，所采用的設(shè)備為立式加工中心。U鉆、粗鏜刀及精鏜刀均選用標(biāo)準(zhǔn)刀具，采用單孔逐個(gè)加工，從加工的工步內(nèi)容可以看出每把刀具的動(dòng)作重復(fù)性高，其刀具的機(jī)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，從而導(dǎo)致加工效率低，目前該工序已成為行星架總成整條生產(chǎn)線的瓶頸工序，制約著其產(chǎn)能。

3 工藝優(yōu)化

基于上述描述，為了進(jìn)一步提高該行星架總成五孔的加工效率，消除其瓶頸，計(jì)劃在其加工工藝流程上進(jìn)行優(yōu)化，采用精益生產(chǎn)ECRS理念，對(duì)工藝流程進(jìn)行取消（E）、合并（C）、重排（R）和簡(jiǎn)化（S），在保證加工質(zhì)量和精度的基礎(chǔ)上，提升加工效率。

3.1 工序分析

從圖1可以看出，該行星架總成有一個(gè)特性，即上下孔同心，且上孔為φ32mm，下孔為φ31mm。目前工藝設(shè)計(jì)為：先用U鉆逐個(gè)鉆上孔至5×φ30mm，再粗鏜上孔至5×φ31.7m m，然后粗鏜下內(nèi)孔至5×φ30.7mm，用倒角刀對(duì)上孔5×φ31.7mm孔口倒角，最后用兩把精鏜刀分別鏜削上孔φ32mm和下孔φ31mm兩組孔。每個(gè)孔均采用單刀逐個(gè)加工，效率較低。通過計(jì)算可考慮用復(fù)合鏜刀[3，4]同時(shí)將上下孔加工并倒角，以滿足加工效率和產(chǎn)能需求。經(jīng)過查詢相關(guān)刀具資料，目前無成品刀具可供直接選用，故需要設(shè)計(jì)一種復(fù)合鏜刀。

3.2 粗鏜工序

粗鏜的目的主要是矯正U 鉆鉆5 個(gè)孔后的位置精度，原工藝流程要求將孔分別鏜削至φ（31.7±0.1）mm和φ（30.7±0.1）mm，鏜削量為φ1.7mm，選用的粗鏜刀為進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)刀具，通過加工過程驗(yàn)證，其切削參數(shù)選擇合理[5-7]。粗鏜孔后，孔口需要倒角，去除孔口飛邊、毛刺，為下一步精鏜孔創(chuàng)造好的加工環(huán)境，以降低精鏜刀片的消耗，并且精鏜孔徑的穩(wěn)定性也得到提高，從而保證孔的尺寸精度和位置精度。根據(jù)上述分析，為了進(jìn)一步提高5個(gè)孔的加工效率，可考慮減少刀具，將兩把粗鏜刀與倒角鉆合并（C），采用復(fù)合加工的方式來解決，這樣可減少一把粗鏜刀具和一把倒角刀具的換刀時(shí)間和機(jī)動(dòng)快進(jìn)時(shí)間。

3.3 精鏜工序

該工序是為了保證最終的孔徑尺寸精度和位置精度等級(jí)。精鏜刀由于孔徑尺寸小，選擇刀片也會(huì)偏小，因刀片磨損后，需要定期進(jìn)行調(diào)整和試切，造成效率低、切屑細(xì)、精鏜單元小、易損壞且尺寸不穩(wěn)定，容易超差，存在質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)操作人員調(diào)刀的技能要求較高。為保證孔徑精度要求，往往采用進(jìn)口精鏜刀，其費(fèi)用昂貴，刀具消耗高。

鑒于精鏜刀的上述缺點(diǎn)，查閱孔的加工工藝方法，可考慮選擇鉸孔的加工工藝。鉸孔所用的精鉸鉸刀自身的精度決定了所加工孔的精度，不但孔的尺寸穩(wěn)定，而且切削效率高[8-10]，φ31mm和φ32mm均有國產(chǎn)成品鉸刀可供選擇，且公差帶符合該兩孔的要求，其費(fèi)用也比精鏜刀費(fèi)用低，可加工的孔數(shù)量比精鏜刀多，故可考慮將精鏜優(yōu)化為精鉸工藝[11]。

3.4 優(yōu)化結(jié)論

綜上所述，按精益生產(chǎn)ECRS理念合并（C）對(duì)工藝流程優(yōu)化為：U鉆鉆上孔→復(fù)合鏜刀加工（粗鏜刀片鏜上下兩組孔＋倒角刀片上孔口倒角）→精鉸刀鉸上孔→精鉸刀鉸下孔。

4 刀具設(shè)計(jì)

根據(jù)工藝優(yōu)化方案，自主設(shè)計(jì)一套用于將上孔φ32mm底孔由φ30mm鏜削至φ（31.7±0.1）mm，以及將下孔φ3 1 m m 底孔由φ2 9 m m 鏜削至φ（30.7±0.1）mm，并同時(shí)在上孔口倒角1mm×45°的復(fù)合鏜刀。復(fù)合鏜刀的優(yōu)點(diǎn)是：1把刀具可同時(shí)加工多個(gè)尺寸，加工效率高。其原理是可將多個(gè)孔系或倒角設(shè)計(jì)在同1把鏜刀上，既實(shí)現(xiàn)了減少多把刀具降低采購成本，又實(shí)現(xiàn)了減少換刀次數(shù)提高生產(chǎn)效率，是大批量生產(chǎn)加工的首選。

根據(jù)圖1加工內(nèi)容，設(shè)計(jì)復(fù)合鏜刀如圖2所示。

圖2 復(fù)合鏜刀示意

復(fù)合鏜刀裝夾于內(nèi)孔為φ25m m的側(cè)固式刀柄中，采用壓緊螺釘夾緊。復(fù)合鏜刀刀體上安裝5個(gè)CCMT060204刀片，圖2中序號(hào)1刀片用于鏜削φ31mm孔至φ（30.7±0.1）mm，序號(hào)2刀片用于鏜削φ32mm孔至φ（31.7±0.1）mm，序號(hào)3刀片用于φ31.7mm孔口倒角。5個(gè)刀片選用相同的型號(hào)，可提高采購和更換效率。同時(shí)序號(hào)1、2鏜刀片刀尖磨損后，可以再次利用到序號(hào)3倒角刀片，減少刀片消耗。

使用方法：φ3 2 m m 孔先用U 鉆鉆削至φ30mm，再用圖2復(fù)合鏜刀序號(hào)1刀片鏜削φ30mm孔至φ30.7m m，序號(hào)2刀片鏜削φ30.7m m孔至φ（31.7±0.1）mm，然后刀具快進(jìn)至下內(nèi)孔端面，用序號(hào)1刀片鏜削φ31mm孔至φ（30.7±0.1）mm，最后由序號(hào)3刀片進(jìn)行1mm×45°倒角。

5 加工與驗(yàn)證

根據(jù)優(yōu)化后的工藝，即：U鉆鉆上孔→復(fù)合鏜刀加工（粗鏜刀片鏜上下兩組孔＋倒角刀片上孔口倒角）→精鉸刀鉸上孔→精鉸刀鉸下孔，對(duì)行星架總成5個(gè)孔進(jìn)行試加工及批量驗(yàn)證，其尺寸、精度和幾何公差均滿足工藝和圖樣要求。

改進(jìn)后不僅減少了1把粗鏜刀和倒角刀，降低了刀具采購成本，而且經(jīng)過測(cè)算，該工序機(jī)動(dòng)和換刀時(shí)間合計(jì)節(jié)約135s，效率提升了18.6%，消除了其瓶頸工序，提升了整條生產(chǎn)線的產(chǎn)能，同時(shí)還節(jié)約了1臺(tái)立式加工中心。

6 結(jié)束語

通過應(yīng)用ECRS精益生產(chǎn)理念工具，對(duì)行星架總成5×φ31mm和5×φ32mm孔的加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，自主設(shè)計(jì)復(fù)合鏜刀，將單孔粗鏜、倒角改為復(fù)合加工，精鏜改為精鉸后，消除了行星架總成的瓶頸工序，提升了其生產(chǎn)效率和加工精度。