車橋研究所 龍厚明
后橋主減速器總成是汽車傳動系關鍵的部件之一，主減速器裝配總成調(diào)試水平的高低直接影響汽車的燃油經(jīng)濟性、噪聲、使用壽命及可靠性。主減速器的結構、裝配工藝及控制方法，從主減速器的主要裝配質量指標著手，找出當前后橋主減速器裝配的質量問題。針對主減速裝配中影響裝配質量的因素和主要存在的問題提出相應的改善措施。
一、后橋主減速器裝配質量控制現(xiàn)狀
1、主減速器結構及裝配工藝分析
后橋主減速器的結構分為：主動錐齒輪總成、差速器總成、主減速器殼等合裝零件。
后橋主動錐齒輪及軸承座總成結構：后橋主動錐齒輪、內(nèi)外軸承總成、軸承座、調(diào)整墊片、主錐防松螺母、突緣總成、油封總成。
錐齒輪差速器總成結構：差速器左右殼、差速器螺栓、從動錐齒輪、從動錐齒輪螺栓、軸承總成、十字軸、半軸齒輪、半軸齒輪支承墊圈、行星齒輪、行星齒輪支承墊圈。
2、汽車主減速器裝配技術要求
主減速器總成在裝配過程中有一些關鍵的調(diào)整裝置：主、從動錐齒輪之間必須有正確的相對位置，方能使兩齒輪嚙合傳動時噪聲較輕，而且沿輪齒方向的磨損較均勻。為此，在結構上一方面要使主、從動錐齒輪有足夠的支承剛度，使其在傳動過程中不至于發(fā)生較大的變形而影響正常嚙合；另一方面應有必要的嚙合調(diào)整裝置，這些調(diào)整裝置的選擇和測量Z終影響主減速器的裝配質量。
為了使主、從動錐齒輪有足夠的剛度，必須提高軸承的旋轉精度，增加軸承裝置的剛度，減小機器工作時的振動，為此要對主軸軸承采用預緊安裝。
錐齒輪嚙合的調(diào)整是指齒面嚙合印痕和齒側嚙合間隙的調(diào)整。正確的嚙合印痕和嚙合間隙是通過錐齒輪軸的軸向移動，從而改變主、從動錐齒輪的相對位置來得到的。
3、汽車主減速器裝配工藝分析
現(xiàn)在通常先將主動錐齒輪總成和差速器總成裝成分總成，然后再與主減速器殼體等其它零件合裝。
主動錐齒輪裝配工藝：主錐軸承座上主齒總成裝配線，在主錐軸承座內(nèi)孔壓入兩圓錐滾子軸承的外環(huán)→測量A1、A2值，選調(diào)墊片測量S1的值→壓內(nèi)軸承內(nèi)圈于主齒軸上→放入調(diào)整墊片，壓入主錐外軸承內(nèi)圈，壓凸緣壓，壓密封圈→裝墊片主錐螺母，擰緊主錐圓螺母到775N.m測軸承預緊力，若軸承預緊力矩不在1.0N. M－2.0N.m范圍內(nèi)則重新調(diào)整墊片至合格→主動錐齒輪總成下線。
錐齒輪差速器總成裝配工藝：錐齒輪差速器左右殼及被動錐齒輪上差速器總成裝配線，被動錐齒輪壓入差速器左殼→將工件翻轉180度，預擰緊被動錐齒輪螺栓→用擰緊機擰緊被動錐齒輪螺栓→將工件翻轉180度，裝半軸齒輪墊片、半軸齒輪、十字軸、行星齒輪及行星齒輪墊片，測量行星齒輪、半軸齒輪間隙→裝差速器左殼，預擰緊差速器螺栓→用擰緊機擰緊差速器螺栓→壓裝差速器左右軸承內(nèi)環(huán)→差速器總成下線。
主減速器總成裝配工藝：將減速器殼夾緊在合裝小車上，翻轉180度。→拆去差速器軸承蓋去半圓孔毛刺，測量S2，測量機聯(lián)網(wǎng)讀取主100工序測量S值，根據(jù)S1、S2選擇合適的主被齒調(diào)整墊片→翻轉180度，裝調(diào)整墊片、主動錐齒總成，擰緊軸承座螺栓→翻轉180度裝差速器總成→裝差速器軸承外圈，調(diào)整螺母，差速鎖，預擰緊調(diào)整螺母，軸承蓋螺栓，調(diào)整差速器軸承預緊→調(diào)整主、被動圓錐齒輪齒側間隙，鎖緊調(diào)整螺母，擰緊軸承蓋螺栓，擰緊螺栓→翻轉90度→做減速器總成磨合實驗→翻轉90度，減速器總成下線。
4、主減速器裝配工藝特點
：多實現(xiàn)自動化或半自動化裝配工藝技術，使用電子測量技術與裝配手段結合，檢測技術與檢驗手段確保裝配質量。第二：裝配工藝工程的另一核心技術為扭力擰緊機，控制各關鍵扭力要求，可實現(xiàn)扭力精度控制在±1.5mm誤差，并同時進行檢測。第三：整個生產(chǎn)制造過程的工藝參數(shù)監(jiān)控整線集成控制和信息化生產(chǎn)，各關鍵工序和工位的工藝參數(shù)及?藝信息對應實時記錄跟蹤產(chǎn)品追溯明確。
二、汽車主減速器裝配關鍵質量指標分析
1、 后橋主減速器裝配質量分類
在主減速器裝配過程中會產(chǎn)生大量的質量信息，合理地將質量信息進行分類，對構建合理的質量信息管理系統(tǒng)結構。選擇合適的的信息分析技術，方便信息的檢索和利用都有著重要的意義。質量信息的分類方法一般有以下幾種：
1.1按質量數(shù)據(jù)的性質劃分：計量型數(shù)據(jù)、計數(shù)型數(shù)據(jù)。
1.2按其在質量控制系統(tǒng)中作用劃分：標準及計劃數(shù)據(jù)、實測數(shù)據(jù)、結果數(shù)據(jù)。
1.3按信息的功能分：狀態(tài)質量信息、質量指令信息、質量反饋信息。
2、從減速器裝配影響減速器性能Z重要的三個指標
是從動齒輪的接觸印痕；第二是主從動齒輪齒側間隙；第三就是減速器啟動力矩。
3、后橋主減速器裝配質量的主要指標
汽車主減速器裝配過程中涉及到裝配質量的內(nèi)容很多，我們必須保證質量控制點，即主減速器裝配的主要指標，目前汽車主減速器裝配中主要質量指標及其控制設備如表1所示。
表1 主減速器裝配質量主要指標
三、影響后橋主減速器總成的裝配質量的因素
對與汽車主減速器裝配質量的好壞有許多因素，對于這些因素只有更好的控制才能使裝配質量達到更佳。裝配質量的核心關鍵取決于裝配的工藝方案、設備控制、零部件質量等因素。裝配質量﹦工藝方案﹢裝配設備﹢零部件質量。所以這些方面的因素顯得尤為重要。
1、裝配工藝方案因素
一個好的裝配工藝方案對于裝配來說是必不可少的。裝配工藝方案也可稱之為裝配工藝規(guī)程，它是將合理的裝配工藝過程和操作方法等按一定的格式編寫成書面文件。它是組織裝配工作，指導裝配作業(yè)，設計擴建裝配車間的主要依據(jù)。制訂裝配工藝的方案主要任務是劃分裝配單元，確定裝配方法，擬定裝配順序，確定裝配組織形式，劃分裝配工序，規(guī)定各工序的裝配技術要求、質量檢驗方法及其工具，計算時間定額，確定裝配過程中在裝件與待裝件的輸送方法及其所需設備和工具，提出裝配專用工夾具和非標準設備的設計任務書，填寫裝配工藝文件等。
2、制定裝配工藝規(guī)程的原則
2.1保證產(chǎn)品裝配質量，力求提高質量，以延長產(chǎn)品的使用壽命
2.2合理安排裝配順序和工序，盡量減少鉗工手工勞動量，縮短裝配周期，提高裝 配效率。
2.3盡量減少裝配占地面積，提高單位面積的生產(chǎn)率。
2.4要盡量減少裝配工作所占的成本
3、設備控制因素
裝配設備因素：
隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，對于設備方面，現(xiàn)在減速器方面的裝配趨于自動化、智能化、柔性化以及數(shù)據(jù)精確的追溯，所以對于裝配設備的精度、穩(wěn)定性、可靠性要求是不可阻擋的。它可以保證在裝配過程中對主減速器裝配的質量可靠性和高效性，也是企業(yè)提高生產(chǎn)效率的一種有力手段。而汽車主減速器裝配設備顯然在這一方面存在諸多的問題，首先沒有專門的自動化裝配設備，主減速器關鍵工位沒有先進的的裝配設備，在裝配過程中很難保證其的裝配質量，以至影響汽車的動力經(jīng)濟性，因此專業(yè)的裝配設備現(xiàn)如今應該是影響汽車主減速器裝配質量的重要因素，如果要保證主減速器的裝配質量就必須引進先進的裝配設備來保證裝配質量。
裝配檢測設備因素：
與裝配設備相對應的裝配檢測設備也是影響汽車主減速器裝配質量的重要因素之一。檢測設備不是很先進。即使是再先進的設備也會有測量誤差，測量誤差是不可避免的，真確處理測量數(shù)據(jù)、合理計算所得結果，已得到更接近真值的Z佳結果是進行誤差處理的Z終目標，同時也是測量系統(tǒng)中在提高測量精度方面需解決的關鍵問題。測量誤差根據(jù)其特征可以分為以下三種：隨機誤差、系統(tǒng)誤差、粗大誤差。 所以檢測設備的先進與否對主減速器裝配質量有重要的意義。
4、零部件質量因素
自動化程度越高，對零件本身的質量要求也越高，不僅軸承座、差速器殼、主從動齒輪要滿足設計要求，其它如隔套、墊片也要有特殊的要求，否則會影響裝配線的正常使用。核心零件的質量狀況取決于供應商的制造水平，對于行業(yè)來說，這是一個被動因素。對于主動錐齒輪這種要求很高的零件，除了加強與供應商的技術交流外，必要時采取嚴格的質量控制手段，才能將被動影響因素排除于裝配之前，才能切實際保障總成的質量要求。這點Z關鍵的就是公司的采購部門應有一個嚴格的把關。
5、摩擦力矩的影響因素
由于用摩擦力矩來表征預緊度，來衡量主減速器的Z終裝配質量，因此研究影響預緊力矩的因素顯得尤為重要。
摩擦力矩與軸承結構形式、設計、制造、安裝、載荷、潤滑、轉速和溫度分布有關。主軸承存在接觸角，接觸區(qū)的自旋滑動引起自旋摩擦力矩，陀螺力矩使?jié)L動體產(chǎn)生陀螺樞軸滑動摩擦力矩，保持架由外圈擋邊引導時，與擋邊也產(chǎn)生摩擦力矩，同時，高速下潤滑油的攪動摩擦力矩顯著增加。摩擦力矩的起因很多，其重要的的有：
5.1材料彈性滯后；
5.2接觸表面幾何形狀引起的微觀滑動；
5.3接觸表面變形引起的滑動；
5.4保持架兜溝孔與球之間的滑動；
5.5潤滑油的粘性摩擦；
6、裝配檢驗人員因素
由于中國的汽車行業(yè)發(fā)展勢頭非常迅猛。對于汽車專業(yè)性人才是供不應求，許多汽車公司嚴重缺人，在一線生產(chǎn)裝配人員大部分是文化相對較淺的普工，所以普遍的人員素質相對較低，公司也不能否認這樣的事實。在汽車主減速器裝配生產(chǎn)中，人還是占主導?用。需要人來控制生產(chǎn)，這就需要裝配檢驗人員要有較高得素質。在工作中裝配人員對設計要求的理解不全面，對一些項目沒有進行控制，如從動齒輪安裝面跳動，連接法蘭跳動。大部分項目質量依靠人來控制，沒有量化數(shù)據(jù)，受人的質量意識，技能執(zhí)行力影響很大。把裝配的質量全部交給了裝配工人，眾所周知人的裝配精度遠遠比不上機械，雖然機械是人制造出來的，但會有許多外界因素會影響人的工作狀態(tài)，例如：
6.1工作環(huán)境，對于工作人員來說沒有良好的工作環(huán)境，就沒有高效的工作質量和效率。
6.2工人的工作強度，人總會疲勞，因此不能保證良好的檢測質量。
6.3工人的專業(yè)素質，由于沒有先進的檢測設備，因此工作人員的專業(yè)素質就直接影響裝配檢測后的質量。
因此汽車主減速器裝配中要提高裝配質量，就要提高裝配檢測人員素質，專業(yè)知識，加強生產(chǎn)技術人員和設計人員之間的交流。
7、裝配生產(chǎn)管理方法因素
在汽車主減速器裝配生產(chǎn)管理這塊，主要包括兩個方面：一管理人員對生產(chǎn)人員的管理，二裝配質量管理和控制技術方面的管理。在這兩方面國內(nèi)普片沒有國外做的好。對于管理人員對生產(chǎn)人員的管理，主要是對其工作的質量和效率的考核，是有一個明確的規(guī)章制度來約束被管理的人員，和對產(chǎn)品的分類管理，這就需要一個好的制度和有一個公平競爭的平臺，使員工的能力得以很好的發(fā)揮，使生產(chǎn)效率質量提高。裝配質量管理控制方面，在國外質量管理和控制技術已被廣泛應用于汽車裝配中并取得成功，同時對汽車行業(yè)而具有一定的指導意義。公司現(xiàn)有的裝配管理已經(jīng)不能適應新型的復雜的裝配生產(chǎn)，安裝的零件數(shù)量進一步增多，這就給生產(chǎn)管理提出新的要求：
(1)首先在建設柔性化流水生產(chǎn)線的同時引進支持柔性制造管理的信息系統(tǒng)平臺，依靠信息系統(tǒng)和生產(chǎn)模式的完滿匹配進行精益生產(chǎn)運行。
(2)在生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)中，裝配線的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過應用條碼技術和計算機網(wǎng)絡技術，實施在生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集。
因此想提高汽車主減速器的裝配質量，就應該改變現(xiàn)在的裝配管理系統(tǒng)。多向國外學習先進的的質量管理方法。
四、后橋主減速器裝配的質量問題
1、后橋主減速器裝配中螺母螺栓的擰緊問題
眾所周知，汽車上的大小零件，如發(fā)動機、離合器、變速器、車輪等大多大部分零件都是需要用螺絲或螺母來固定，所以對螺絲或螺母的擰緊問題就影響到了主減速器的裝配質量，而汽車主減速器裝配中都是應用的氣式擰緊機，只有擰緊機而沒有擰緊檢測系統(tǒng)，對每個螺絲的擰緊力都是相同的，而主減速器各個零部件要求的擰緊力又不同，所以不能保證裝配質量。
2、后橋主減速器裝配異響問題
對于目前驅動橋減速器裝配的實際工藝技術和現(xiàn)場問題，后驅動橋異響，已普遍成為主減速器一個公眾的話題。公司如今也沒有找到一種合適高效的解決辦法。目前認為是由后驅動橋主減速器內(nèi)部從動錐齒輪傳動嚙合時產(chǎn)生振動發(fā)生的其主要表現(xiàn)在這幾方面：
2.1從動錐齒輪嚙合過程是否平順，傳動是否精確，均會引發(fā)異響噪聲。
2.2齒輪支撐機構—軸承及軸承座、差速器殼等、其結構特點、熱處理、及加工精度狀況直接影響著主從動齒輪的安裝位置和支承剛度，傳動時有可能會引起振動甚至共振。
2.3部件的裝配過程對Z后的裝配有重要的影響
因此對后驅動橋主減速器異響主要出在齒輪、軸承、軸承座質量和減速器裝配質量等。要控制異響的發(fā)生率，就要從零件生產(chǎn)到部件裝配的過程中控制，也涉及到零件供應商和顧客使用過程的控制和檢驗等諸多環(huán)節(jié)。
3、后橋主減速器裝配質量控制技術問題
主、從動齒輪嚙合調(diào)整：
一般的車橋主減速器總成裝配中，為了保證主、從動錐輪齒的正確嚙合，采用配置不同的調(diào)整墊圈來調(diào)整主齒的軸向位置。目前在汽車主減速器生產(chǎn)線上，調(diào)整墊圈的選取一般是人工來完成。在主動錐齒輪上涂以紅色顏料（紅丹粉和機油的混合物），然后在主、從動齒輪嚙合的情況下，用手反復轉動主動錐齒輪，于是從動錐齒輪輪齒的兩工作面上出現(xiàn)了紅色印痕，觀察齒痕的位置便可判斷兩齒輪是否正確嚙合。齒形不同，則嚙合印痕的調(diào)整原則不同，主、從動齒輪的嚙合印痕可通過增減調(diào)整墊片厚度來調(diào)整。主、從動錐齒輪是否嚙合良好，影響汽車主減速器裝配好壞的另一個重要因素，正確選用調(diào)整墊片厚度，以保證主、從動齒輪間的合適的嚙合間隙是提高主減速器裝配質量的關鍵技術之一。
五、改善后橋主減速器裝配質量的措施
汽車在多年的發(fā)展歷程中始終堅持自主開發(fā)與廣泛全球合作并舉的汽車發(fā)展戰(zhàn)略。“成功的開端、明確的目標 、正確的戰(zhàn)略、堅定的信心、美好的前景，”這是湖北車橋的新風貌。雖然在上有一定的地位，在中國是舉足輕重的行業(yè)巨頭。但是在汽車生產(chǎn)中還是存在許多不足，如在汽車主減速器裝配質量方面就有很多方面需要改善。希望通過此次改善措施，能成為湖北車橋公司進軍汽車生產(chǎn)現(xiàn)代化，先進性的基石。
1、后橋主減速器裝配技術問題的改善措施
(1)裝配模塊化,就是指按主減速器的組成結?將零件或子系統(tǒng)進行集成,從而形成一個個大部件或大總成。而生產(chǎn)裝配摸塊化，即主減速器零部件廠商生產(chǎn)模塊化的系統(tǒng)產(chǎn)品。
(2) 采用柔性裝配系統(tǒng)，柔性裝配系統(tǒng)是近年來才發(fā)展起來的一種多品種自動裝配系統(tǒng)。它是有計算機控制的具有高度的裝配自動化、裝配柔性、生產(chǎn)率及較好的可靠性的自動裝配系統(tǒng)。柔性裝配單元是借助一臺或多臺機器人按程序完成各種裝配工作，采用機械視覺系統(tǒng)、超聲波陣列測零件位置及有關參數(shù)。柔性裝配系統(tǒng)能在一條裝配線上同時完成多個品種的安裝工作。
(3) 采用主減速器虛擬裝配系統(tǒng),是利用計算機輔助技術建立主減速器零部件主模型。主減速器模擬裝配工藝主要包括三部分：
1.3.1 汽車主減速器總裝產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，總裝數(shù)據(jù)主要包括產(chǎn)品設計結構數(shù)據(jù)、產(chǎn)品裝配數(shù)據(jù)；
1.3.2裝配單元劃分，是裝配作業(yè)均衡的基礎，是裝配工序的直接來源，也是裝配工具選用的依據(jù)，主要包括正確裝配單元的任務，技術要求，裝配工、夾具的選用，裝配工序卡；
1.3.3裝配作業(yè)均衡，是解決裝配線的平衡問題，達到平均分配作用量的目的，提高汽車主減速器裝配的生產(chǎn)效率，減低制造成本。
2、后橋主減速器裝配工藝技術的改善措施
目前湖北車橋有限公司對主減速器的裝配，引進了多條先進流水線，對工藝技術參數(shù)進行了控制，在精度、效率上有了改善。但總成在異響、低噪聲方面、目前完全靠人的感覺判斷，沒有量化數(shù)據(jù)，需要很大的改善。根據(jù)產(chǎn)品裝配特點生產(chǎn)工藝技術分三個階段來控制改善。
3、后橋主減速器差速器總成裝配工藝技術改善措施
人工預裝半軸齒輪和行星齒輪、墊片、銷軸→檢驗半軸齒輪和行星齒輪齒側間隙→如合格，裝銷子、鉚緊、如不合格返回工序→裝從動齒輪→自動上緊安裝螺栓扭力→檢測從動齒輪安裝面跳動，如合格即完成如不合格退出進行返修、反裝。
這一階段從動齒輪安裝面跳動可作為判斷裝配依據(jù)。
4、主動齒輪裝配工藝技術改善
減殼線、拆軸承蓋→壓軸承外圈→自動檢測外圈同軸度→動態(tài)檢測、選擇安裝距墊片和隔套墊片，保證主動齒輪安裝距的要求→壓主動齒輪內(nèi)圈→壓油封→裝主動齒輪組件及螺母→自動擰緊螺母并檢測主動齒輪螺母擰緊和主動齒輪啟動力矩→自動檢測連接法蘭跳動。
這一階段用連接法蘭跳動作為判斷裝配質量依據(jù)。
5、合裝工藝技術改善
選擇差速器總成兩端墊片→壓裝差速器兩端軸承內(nèi)圈→差速器總成自動壓入減速器殼→預裝軸承蓋→自動擰緊軸承蓋螺栓，保證軸承蓋扭力→自動檢測住從動齒輪齒側間隙、回轉力矩→齒面印痕檢查并拍照（如不合格，下線返修）→裝鎖扣→磨合→靜音檢測保證無異響、低噪聲→鉚大螺母→打標記。
這一階段可從無異響低噪聲作為判斷依據(jù)。
6、后橋主減速器裝配方式的改善措施
首先在整條裝配線的上方，均勻的布置5塊顯示屏，裝配人員很容易看到整條裝配線的工作狀況。顯示屏上應該顯示四種畫面：
(1)手動操作畫面；
(2) 正在走線畫面；
(3) 裝配倒記時，時間控制畫面；
(4)急停時的工位號。
顯示屏的控制原理就是在每個工序的裝配時間及一個工位到下一個工位的走線時間有值班人員在操作畫板上的設定了，裝配工人在裝車隨時可以看到顯示屏顯示剩余的裝車時間，當顯示倒記時時間顯示十五秒時，發(fā)生聲光報警，通知工人離開工作區(qū)域，屏幕顯示屏顯示顯示正在走線畫面，提醒工作人員不要在進入工作區(qū)域。如果聲光報警時，某個工位還沒有完成工序，工人按下該工位上的急停按扭，顯示屏零秒時，裝配線也不會啟動，等待該工位，同時顯示屏顯示等待的工位號，計算機將等待時間及工位號寄存到內(nèi)存中，這樣每天裝配線的運行狀態(tài)通過打印機打印出來。作為改進裝配工藝及考核工人的數(shù)據(jù)。這樣不僅提高了生產(chǎn)質量，提高了工人的工作效率，對裝配的質量也得到了保證。
六、完善裝配檢測設備，控制裝配質量
1、完善裝配檢測設備的措施
(1) 設置檢測工位，在裝配線上每隔3至8個裝配操作工位設置一個檢查工位，用于檢查并通過PFS（PFS就是使工人能向計算機和各有關工位傳遞質量信息的計算機終端）或質量卡獲得前道工序的裝配質量信息，以便及時處理；
(2) 配置相應的檢測設備和儀器。
2、選用先進設備，提高主減速器裝配質量
2.1主從動錐齒輪裝配采用多頭力矩扳手，很容易保證各部件裝配的力矩要求；
2.2充氟里昂、加注制動液和冷卻液均采用抽真空定量加注設備，效率高，流量精度高；
2.3數(shù)字顯示的電路檢測設備、可檢查電路情況；
2.4計算機控制震動實驗臺，用于檢查震動后的主減速器總成，有利于發(fā)現(xiàn)裝配錯誤。
