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)。
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