一種驅動橋殼的工藝優化方法

田健　趙春強　康海軍　喻朋朋

摘要：驅動橋殼是汽車上行駛系的土要組成部分，支承并保護土減速器、差速器和半軸等。同時還與前橋‘起承受汽車的質量，使左右驅動車輪的軸向相對位置固定，在汽車行駛時，承受驅動輪傳來的各向反力、彎矩和制動時的力矩，并通過懸架傳給車架。本文通過精益生產ECRS理念，對種驅動橋殼各工序進行統計分析，在未投資的情況下對其進行工藝技術改進，達到提升產能的目的。

關鍵詞：驅動橋殼；工序；節拍；產能；精益生產

中圖分類號：U463 DOI：10.20042/j.cnki.1009-4903.2023.06.005

0 引言

驅動橋是各類重卡不可或缺的重要總成件之，其般由主減速器、差速器、車輪傳動裝置和驅動橋殼等組成。它的作用是將發動機裝置傳來的動力轉換為90。，改變力的傳遞方向，并由主減速器降低轉速，增大轉矩后，經差速器分配給左右半軸和驅動輪。驅動橋處于動力傳動和行駛系的末端，可實現降速增大轉矩。

驅動橋殼是汽車行駛系的主要組成部分，而筆者所在公司現有的驅動橋殼生產線產能已無法滿足市場需求。人、機、料、法、環、測是阻礙生產產能提升的六大要素。通過運用精益生產理論知識，先對生產線現有產能進行核算，然后對要達到的目標產出進行計算，比較現有產能和目標產能之間的差距，得出要改善的目標，進而圍繞該目標進行一系列的工作。本文主要結合精益生產知識，從工藝技術的角度出發，通過對影響改善產能目標的些因素進行分析，得出驅動橋殼產能提升的措施。應用證明，通過對這些措施的采用，能有效地提升公司驅動橋殼的生產產能，降低企業生產成本，提升產品盈利水平。

1 現狀描述

種驅動橋殼的生產線主要生產某平臺的中橋殼和后橋殼，其產能為80輛份／天，即中、后橋殼共計160件／天。隨著市場需求量的增加，公司提出了新的目標要求，要求其產能提升到100輛份／天，即中、后橋殼合計200件／天。

2 工序節拍分析

一種驅動橋殼的機加工藝流程主要為10工序（車削）→20工序（磨削）→30工序（鉆孔）→40工序（復合加工）→50工序（鉆孔、攻絲）→60工序（滾花鍵）。

該驅動橋殼產能目前為80輛份／天，即中、后橋殼共計160件/天。此生產線既要加工中橋殼，又要加工后橋殼，2種零件在整車使用時需要配對裝配，所以在生產線中也要進行配對生產。而中橋殼與后橋殼的不同之處在于，中橋殼在后蓋側僅多增加了貫通軸的安裝軸承座孔，其余均相同，故從結構上中橋殼的加工節拍比后橋殼要長，所以本文按照中橋殼的工序節拍來進行統計和分析，其改善只要滿足中橋殼的產能，后橋殼自然也就滿足了。

按照精益生產的要求，生產線每天的加工周期不能滿負荷運行，運行負荷率可按照85%進行核算，所以生產線每天有效時間按照204h來組織生產。中橋殼的產能為80輛份／天，單件加工節拍為459s。通過計算，該驅動橋殼產能由160件／天提升至200件/天，僅需要將其各工序節拍由459s優化至367.2s以內即可。中橋殼各工序的節拍及產能如表1所示。

從表1可以看出，10工序（車削）、40工序（復合加工）、50工序（鉆孔，攻絲）、60工序（滾花鍵）產能超過了200件，均能滿足目標要求，僅需要對20工序（磨削）和30工序（鉆孔）產能進行提升，將其節拍459s優化至367.2s以內即可滿足需求。

3 改善實施

基于上述，本文從工藝技術上人手分析，對該橋殼的加工工藝流程：20工序（磨削）和30工序（鉆孔）進行優化和改進。通過采用精益生產ECRS理念，對該工藝流程進行取消（E）、合并（C）、重排（R）和簡化（S），在保證加工質量和精度的基礎上進行優化，提升其加工效率。

3.1 20工序（磨削）分析

該工序主要為磨削驅動橋殼軸頭處尺寸，磨削部位為多個外圓尺寸及端面，精度要求高。為了提高生產效率，采用專門定制的異性砂輪進行磨削，可以實現同步磨削多個外國。

從表1可以看出，該工序產能為181件/天，其節拍為405s，需要優化至367.2s以內，與目標差距最少為378s。通過對該工序進行分析，得知制約該工序效率的主要因素為砂輪磨損后修磨次數多。為了保證其軸頭外圓磨削精度，在磨削過程中每磨削3件驅動橋殼就必須要修磨次砂輪。若能減少砂輪的修磨次數，將會有效提高其節拍。

通過分析，影響砂輪修磨次數多的因素主要有砂輪材質、磨削量和磨削進給量。砂輪材質經過前期多次改善，已達到最佳狀態。故本次主要從磨削量及磨削進給量進行重點分析與驗證。

3.1.1 磨削量及磨削進給量分析及優化

目前驅動橋殼的外圓單邊磨削量和端面磨削量均為0.25mm，磨削進給量為0.01mm，而磨削量越大，在磨削進給不變的情況下，加工節拍越長，則砂輪磨損越快，修磨次數也會越多。所以可以通過試驗驗證找出其規律，運用精益簡化（S）減少外圓及端面余量，確定合理的磨削量及磨削進給量。試驗數據詳見表2。

從表2驗證數據可以看出，當磨削量由原來的0.25mm減少到0.13mm，磨削進給為0.01和0.015mm時，驅動橋殼軸頭外圓就會出現磨不起的現象而出現不合格品，故得出最佳磨削量為0.15mm，磨削進給量為0.015mm，經過測算磨削加工節拍可提升25s（320-295s）。

3.1.2 修磨次數分析及優化

當單邊磨削量為0.25mm時，磨削過程中每磨3件就需要修磨砂輪1次；當單邊磨削量降低到0.15mm，通過測算，可實現每磨5件后對其修磨1次。

優化前每天產量按160件計算，每磨削3件修磨一次砂輪，每天需修磨52次，每次修磨時間130s，修磨時間合計6803s。優化后，每天產量按200件計算，由于磨削量減少，可實現每磨削5件修磨一次砂輪，每天需修磨39次，每次修磨時間改進后為90s（將每次砂輪修磨量均攤方式改進為遞減式），修磨時間合計3510s。優化前與優化后可減少13次修整，總修磨時間減少3293s，按照每天產量200件計算，單件可節約時間16s。

3.1.3 磨削工序優化結論

該工序優化后，節拍可提升41s（25s+16s），原節拍為405s，則優化后節拍可達到364s，按機床開動時間20.4h計算，其產能可達到202件，滿足公司產能目標要求。

通過批量驗證加工，單邊磨削量為0.15mm、磨削進給量為0.015mm時，所加工的產品質量可滿足要求。因磨削量從0.25mm減少到0.15mm，意味著10工序（車削）要多加工0.1mm，可將其直接增加至工步中，經過對10工序（車削）驗證，其節拍可保持不變。

3.2 30工序（鉆孔）分析

該工序主要加工驅動橋殼彈簧壓板1和彈簧墊板2上的孔系，彈簧壓板1與彈簧墊板2為2個平行平面，分別位于驅動橋殼橋包兩側。加工流程為：首先加工彈簧壓板1上的五孔，然后液壓工裝將工件旋轉180。，再鉆削彈簧墊板2上的？20孔并孔口倒角，如圖1所示

3.2.1 工步優化分析

該工序的影響因素主要為鉆孔加工時間、工裝的旋轉時間及換刀時間。根據ECRS精益理念，可以對其工步內容取消（E）、重排（R）。由于彈簧壓板1平面中，五孔在其相配件安裝中位置公差要求精度高，無法對其孔系進行重排，且五孔在其過程次加工完成，只需要進行換刀具，工件不需要進行旋轉。而彈簧墊板2平面中只有個孔，且孔公差要求低，相對于彈簧壓板1孔系對稱度也要求低，在加工過程中需要對工件進行旋轉180。，故可考慮將其墊板上的？20孔工步內容取消（E），并通過重排（R），挪移至40工序（復合加工）。

3.2.2 優化驗證

通過測算并批量驗證加工，40工序（復合加工）有5臺設備進行加工，將30工序鉆彈簧墊板？20孔工步內容挪移到40工序（復合加工）加工，其5臺設備各增加加工時間52s，其均攤后合計產能從211件降低至205件，仍能滿足產能目標要求，且所加工的產品均能滿足質量要求。而30工序鉆孔節拍從415s優化至363s，減少了52s，產能提升為202件，達到了目標要求。詳見表3。

3.3 結論

經過對20工序（磨削）和30工序（鉆孔）的優化改進，驅動橋殼各工序的節拍均低于367.2s以下，其產能都超過200件/天。

4 結語

通過對一種驅動橋殼逐工序進行統計分析，找出制約其節拍的主要因素，借助于ECRS精益生產工具，對節拍不滿足的工序進行工藝技術的優化與改進，實現了公司產能的提升目標要求。

參考文獻

[1]李國發，王龍山，張衛波.磨削過程優化及其計算機防真[J].中國機械工程，2002（06）：57-61.

[2]楊豐，宋宏明.數控加工工藝[M].北京：機械工業出版社，2010.

[3]楊叔子機械加工工藝師手冊[M].北京：機械工業出版社，2006.

[4]邢敏.機械制造手冊[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2002.

（責任編輯：王作函）