緩速器轉(zhuǎn)子機(jī)加工生產(chǎn)線工藝技術(shù)優(yōu)化

周薇，沈俊峰，潘艷明

(廣東省韶鑄集團(tuán)有限公司，廣東韶關(guān)512031)

1 緩速器轉(zhuǎn)子工作原理

緩速器 (見圖1)是一種新型動態(tài)安全裝置，安裝在汽車的傳動系統(tǒng)中，可以不須使用主制動器就能減緩車輛行駛速度，用來提高車輛的安全性能。此外，因其作用原理與傳統(tǒng)制動方式不同，更有延長傳動系和制動系使用壽命的功效。隨著制動技術(shù)的進(jìn)步及國家相關(guān)管理制度的完善，客車和載重貨車使用緩速器已成為強(qiáng)制安全措施。作為電渦流緩速器的關(guān)鍵部件——轉(zhuǎn)子產(chǎn)品，與傳動軸相連接，轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子切割磁力線，磁場在轉(zhuǎn)子中形成渦流，并產(chǎn)生制動力使整個汽車減速。轉(zhuǎn)子產(chǎn)品關(guān)鍵點(diǎn)在于內(nèi)在致密性以及裝配精確度，對轉(zhuǎn)子法蘭面平行度、跳動度、動態(tài)質(zhì)量平衡性以及表面質(zhì)量要求很高，這些都與機(jī)械加工過程密切相關(guān)，因此過程控制顯得尤其重要。

2 精加工生產(chǎn)線工藝技術(shù)難度分析

轉(zhuǎn)子產(chǎn)品 (見圖2)是行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的可鑄造性差的產(chǎn)品，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，筋條較多及密集分布，大小法蘭的壁厚薄，極容易產(chǎn)生加工變形，還有產(chǎn)品的平衡及質(zhì)量要求特別嚴(yán)格等特點(diǎn)，使得轉(zhuǎn)子產(chǎn)品在精加工過程中遇到許多難題，主要體現(xiàn)在以下4個方面:

(1)為控制產(chǎn)品質(zhì)量，要求φ600大法蘭平面，毛坯面到機(jī)加工面的壁厚差17尺寸公差為 ±0.5 mm。

(2)要求 M16×1.5-7H螺紋孔同心度三維檢測達(dá)到0.07 mm。

(3)產(chǎn)品加工后要求進(jìn)行靜平衡和動平衡測試，最大不平衡量小于30 g·cm，并且對去重部位、去重方法及最大去重量都有嚴(yán)格規(guī)定。

(4)由于大小法蘭之間主連接是筋條，機(jī)加工過程中極容易產(chǎn)生應(yīng)力變形，難以保證平行度、垂直度及其他同心度均為0.05 mm的要求。

3 精加工生產(chǎn)線存在的主要問題

投產(chǎn)半年后，轉(zhuǎn)子生產(chǎn)線遇到了非常嚴(yán)峻的問題，據(jù)統(tǒng)計月廢品率達(dá)到11.6%，生產(chǎn)線持續(xù)處于虧損狀態(tài)，隨著生產(chǎn)成本及質(zhì)量方面壓力的不斷增加，轉(zhuǎn)子產(chǎn)品的狀況已影響到分公司的經(jīng)營狀況，整改問題刻不容緩。其主要不合格項(xiàng)目如下:

(1)壁厚差17的尺寸公差 ±0.5 mm超差;

(2)4－φ12.5+0.1位置度精度要求0.05 mm，超差問題嚴(yán)重;

(3)工件經(jīng)動、靜平衡加工工序后，超重廢品率高達(dá)5.86%，靜平衡超重350 g以上的工件無法進(jìn)行動平衡;

(4)動平衡機(jī)故障率超過20%，對生產(chǎn)任務(wù)的按時按量完成造成了嚴(yán)重影響;

(5)在轉(zhuǎn)序過程中，磕碰傷超過1 mm以上導(dǎo)致報廢。

4 精加工生產(chǎn)線廢品主要原因分析

針對精加工生產(chǎn)線廢品率高 (11.6%)和動平衡機(jī)設(shè)備故障率高 (20%)兩方面進(jìn)行分析:

(1)精加工生產(chǎn)線廢品率是由數(shù)控工序壁厚超差、4－φ12.5尺寸超差、超重等造成的。

①造成數(shù)控工序壁厚超差主要因素是鑄造變形、退火變形、液壓卡盤夾位不能調(diào)整、未找到毛坯基準(zhǔn)等。

②造成4－φ12.5尺寸超差主要原因是數(shù)控鉆孔裝夾不合理導(dǎo)致工件變形、φ12.5鉆頭結(jié)構(gòu)形式差、剛性差。

③造成超重的主要原因是動平衡工序未考慮裝配時超重零件互補(bǔ)平衡問題。

(2)動平衡機(jī)設(shè)備故障率高是由主電機(jī)短路、激光探頭失靈和主皮帶斷裂造成的。

造成以上故障的原因是:電氣部份完全裸露，沒有保護(hù)裝置;該動平衡機(jī)不適合大批量生產(chǎn)、皮帶承載負(fù)荷過大。

5 控制計劃的改進(jìn)及工藝技術(shù)的優(yōu)化

經(jīng)過一段時間的現(xiàn)場觀察和試驗(yàn)，作者將數(shù)控車、數(shù)控鉆攻、靜平衡、動平衡4道工序作為關(guān)鍵工序，改變粗放的管理方式，嚴(yán)格規(guī)范各步驟的操作要求，對其操作過程進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。

具體制定的各個工藝優(yōu)化方案如下:

(1)數(shù)控工序未找到最佳的毛坯定位基準(zhǔn)，于是作者就在直徑φ600液壓卡盤上，設(shè)計出一套可調(diào)數(shù)控車床定位夾具，使其具備校正和定位兩個功能，解決因毛坯有局部鑄造及熱處理變形而導(dǎo)致加工面到非加工面 (17±0.5)mm尺寸超差問題。

(2)通過對比測量，首先需要解決工件裝夾變形問題，將數(shù)控機(jī)床的液壓卡盤夾緊力調(diào)整到最佳狀態(tài)，努力實(shí)現(xiàn)裝夾變形量最小;其次定制特殊結(jié)構(gòu)的鉆頭和絲攻，用通止規(guī)檢驗(yàn)合格。

(3)根據(jù)圖紙對去重部位及去重量的規(guī)定，凡是靜平衡工序中超重320 g以上的工件，基本無法進(jìn)行動平衡，超重報廢的數(shù)量占總廢品量的55%。作者設(shè)計了4套定位工裝，對影響平衡效果的關(guān)鍵壁厚差進(jìn)行嚴(yán)格控制，然后通過分析大量數(shù)據(jù)、查閱資料，找到了動平衡工序工件超重的主要解決辦法，將靜平衡超重零件互補(bǔ)配對后，再進(jìn)行動平衡去重，措施實(shí)施后效果十分顯著，超重廢品率大幅減少。

(4)由于設(shè)備設(shè)計原因，該動平衡機(jī)配有一臺小型臺鉆，用于鉆孔去重，使用潤滑防銹水工作時旋轉(zhuǎn)飛濺，造成激光探頭電氣裸露部位受損，導(dǎo)致激光探頭失靈故障頻發(fā)，于是公司技術(shù)人員提出了改裝探頭機(jī)構(gòu)的方案，設(shè)計制造了電機(jī)和激光探頭保護(hù)裝置，同時將傳動皮帶加寬了30 mm，實(shí)施后設(shè)備故障率降至2%。

(5)轉(zhuǎn)子產(chǎn)品的材質(zhì)是低碳高合金，為解決磕碰，公司外協(xié)制作了1 000個380 mm×380 mm×40 mm木架，實(shí)施一對一層層疊放。

6 工藝優(yōu)化的效果

自從轉(zhuǎn)子生產(chǎn)線系統(tǒng)進(jìn)行工藝優(yōu)化以來，產(chǎn)品 (見圖3)的工藝指標(biāo)及實(shí)物狀況出現(xiàn)顯著改善效果:轉(zhuǎn)子工廢率降至0.75%，超重廢品率為2.5%，廢品率合計為3.25%。動平衡機(jī)經(jīng)改裝后一直保持良好的工作狀態(tài)，激光探頭維修更換率大大減少，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。2013年1－7份累計生產(chǎn)交付約14 000件，無加工質(zhì)量問題的投訴，獲得了用戶的認(rèn)可，贏得了市場，產(chǎn)品取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。