汽车制造与装配专业之主减速器质量控制分析.doc

四川职业技术学院毕业论文
华晨中华汽车主减速器装配质量控制分析
摘要:汽车主减速器总成是汽车传动系关键的部件之一，主减速器装配调试水平的高低直接影响汽车的燃油经济性、噪声、使用寿命及可靠性。本文阐述了华晨中华汽车主减速器的结构、装配工艺、工艺技术特点和当前控制方法，并从主减速器的主要装配质量指标着手找出了当前华晨中华汽车主减速器装配质量的主要问题。针对现阶段华晨中华汽车主减速装配中影响装配质量的因素和主要存在的问题提出了相应的改善措施。
关键词：汽车；主减速器；装配质量；控制分析
1 华晨中华汽车主减速器装配质量控制现状
1.1 华晨中华汽车主减速器结构及装配工艺分析
1.1.1华晨中华汽车主减速器的结构分为：主动锥齿轮总成、差速器总成、主减速器壳等合装零件。
1.1.1.1主动锥齿轮总成结构：主锥螺母、凸缘、油封组件、主锥外轴承、垫片组、主锥轴承座、主锥内轴承、主动锥齿轮。
1.1.1.2 差速器总成结构：差速器右轴承、差速器右壳、半轴齿轮、半轴齿轮垫片、差速器螺栓、行星齿轮、十字轴、被动锥齿轮、被动锥齿轮螺栓、差速器左轴承、差速器左壳。
1.1.2华晨中华汽车主减速器装配技术要求
主减速速器在装配过程中有一些关键的调整装置：主、从动齿轮之间必须有正确的相对位置，方能使两齿轮啮合传动时击噪声较轻，而且沿轮齿方向的磨损较均匀。为此，在结构上一方面要使主、从动齿轮有足够的支承刚度，使其在传动过程中不至于发生较大的变形而影响正常啮合；另一方面应有必要的啮合调整装置，这些调整装置的选择和测量最终影响主减速器的装配质量。
为了使主、从动锥齿轮有足够的刚度，必须提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚度，减小机器工作时的振动，为此要对主轴轴承采用预紧安装。
锥齿轮啮合的调整是指齿面啮合印痕和齿侧啮合间隙的调整。正确的啮合印痕和啮合间隙是通过锥齿轮轴的轴向移动，从而改变主、从动锥齿轮的相对位置来得到的。
1.1.3华晨中华汽车主减速器装配工艺分析
现在通常先将主动锥齿轮总成和差速器总成装成分总成，然后再与主减速器壳体等其它零件合装。
1.1.3.1主动锥齿轮装配工艺
主锥轴承座上主齿总成装配线，在主锥轴承座内孔压入两圆锥滚子轴承的外环→测量A1、A2值，选调垫片测量S1的值→压内轴承内圈于主齿轴上→放入调整垫片，压入主锥外轴承内圈，压凸缘压，压密封圈→装垫片主锥螺母，拧紧主锥圆螺母到775N. M测轴承预紧力，若轴承预紧力矩不在1.0N. M－2.0N. M范围内则重新调整垫片至合格→主动锥齿轮总成下线。
1.1.3.2差速器总成装配工艺
差速器左右壳及被动锥齿轮上差速器总成装配线，被动锥齿轮压入差速器左壳→将工件翻转180度，预拧紧被动锥齿轮螺栓→用拧紧机拧紧被动锥齿轮螺栓→将工件翻转180度，装半轴齿轮垫片、半轴齿轮、十字轴、行星齿轮及行星齿轮垫片，测量行星齿轮、半轴齿轮间隙→装差速器左壳，预拧紧差速器螺栓→用拧紧机拧紧差速器螺栓→压装差速器左右轴承内环→差速器总成下线。
1.1.3.3减速器总成装配工艺
将减速器壳夹紧在合装小车上，翻转180度。→拆去差速器轴承盖去半圆孔毛刺，测量S2，测量机联网读取主100工序测量S值，根据S1、S2选择合适的主被齿调整垫片→翻转180度，装调整垫片、主动锥齿总成，拧紧轴承座螺栓→翻转180度装差速器总成→装差速器轴承外圈，调整螺母，差速锁，预拧紧调整螺母，轴承盖螺栓，调整差速器轴承预紧→调整主、被动圆锥齿轮齿侧间隙，锁紧调整螺母，拧紧轴承盖螺栓，拧紧螺栓→翻转90度→做减速器总成磨合实验→翻转90度，减速器总成下线。
1.1.4华晨中华汽车主减速器装配工艺特点
第一：多实现自动化或半自动化装配工艺技术，使用电子测量技术与装配手段结合，检测技术与检验手段确保装配质量。第二：装配工艺工程的另一核心技术为扭力拧紧机，控制各关键扭力要求，可实现扭力精度控制在±1.5mm误差，并同时进行检测。第三：整个生产制造过程的工艺参数监控整线集成控制和信息化生产，各关键工序和工位的工艺参数及工艺信息对应实时记录跟踪产品追溯明确。
1.2华晨中华汽车主减速器装配关键质量指标分析
1.2.1华晨中华汽车主减速器装配质量分类
在主减速器装配过程中会产生大量的质量信息，合理地将质量信息进行分类，对构建合理的质量信息管理系统结构。选择合适的的信息分析技术，方便信息的检索和利用都有着重要的意义。质量信息的分类方法一般有以下几种：
① 按质量数据的性质划分：计量型数据、计数型数据。
② 按其在质量控制系统中作用划分：标准及计划数据、实测数据、结果数据。
③ 按信息的功能分：状态质量信息、质量指令信息、质量反馈信息。
1.2.2从减速器装配影响减速器性能最重要的三个指标
第一是从动齿轮的接触印痕；第二是主从动齿轮齿侧间隙；第三就是减速器启动力矩。
1.2.3华晨中华汽车主减速器装配质量的主要指标
华晨中华汽车主减速器装配过程中涉及到装配质量的内容很多，我们必须保证质量控制点，即主减速器装配的主要指标，目前华晨中华汽车主减速器装配中主要质量指标及其控制设备如表1 所示
表1 主减速器装配质量主要指标
工序号
主要指标
技术要求
设备及工具
主100
主锥内轴承外圈压装力
15kn～28kn
液力压装机
主锥外轴承外圈压装力
15kn～28kn
主110
调整垫片厚度值
2.0～3.4mm
A1A2S1测量机
主120
内轴承内圈压装力
20kn～37kn
液力压装机
主130
主锥轴承预紧力矩
1.0N.M～2.0N.M
液力压装机
主140
主锥螺母拧紧力矩
750N.M～800N.M
拧测机
主锥轴承预紧力矩
1.0N.M～2.0N.M
差100
被动锥齿轮压装力
4.3kn～6.5kn
液力压装机
差120
被动锥齿轮螺栓拧紧力矩
325N.M
拧紧机
差130
行星齿轮、半轴齿轮间隙
0.18～0.22mm
百分表、手工录入
差150
差速器螺栓拧紧力矩
195N.M
拧紧机
差160
压装差速器左右轴承内环
20KN～37KN
液力压装机
减110
主被齿调整垫片厚度值
按测量值选择
S1测量机
减120
轴承座螺栓拧紧力矩
110N.M
气动扳手、数显扳手，抽检，手工录入
减150
主被齿轮侧间隙
0.3～0.4mm
百分表，手工录入
锁紧螺母拧紧力矩
200N.M
气动扳手，数显扳手，抽检，手工录入
减170
主减启动力矩
2.3N.M～6.5N.M
减速器总成磨合台
主锥轴承温升
≦40℃
主减实验噪声
75dB
主被齿啮合斑点
筹合正确的接触痕迹
人工观察是否合格
手工录入
2 影响华晨中华汽车主减速器的装配质量的因素
对与华晨中华汽车主减速器装配质量的好坏有许多因素，对于这些因素只有更好的控制才能使装配质量达到更佳。装配质量的核心关键取决于装配的工艺方案、设备控制、零部件质量等因素。装配质量﹦工艺方案﹢装配设备﹢零部件质量。所以这些方面的因素显得尤为重要。
2.1装配工艺方案因素
一个好的装配工艺方案对于装配来说是必不可少的。装配工艺方案也可称之为装配工艺规程.它是将合理的装配工艺过程和操作方法等按一定的格式编写成书面文件。它是组织装配工作，指导装配作业，设计扩建装配车间的主要依据。制订装配工艺的方案主要任务是划分装配单元，确定装配方法，拟定装配顺序，确定装配组织形式，划分装配工序，规定各工序的装配技术要求、质量检验方法及其工具，计算时间定额，确定装配过程中在装件与待装件的输送方法及其所需设备和工具，提出装配专用工夹具和非标准设备的设计任务书，填写装配工艺文件等。
2.1.1 制定装配工艺规程的原则
①保证产品装配质量，力求提高质量，以延长产品的使用寿命
②合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工手工劳动量，缩短装配周期，提高装 配效率。
③尽量减少装配占地面积，提高单位面积的生产率。
④要尽量减少装配工作所占的成本
2.2设备控制因素
2.2.1装配设备因素
随着汽车行业的不断发展，对于设备方面，现在减速器方面的装配趋于自动化、智能化、柔性化以及数据精确的追溯，所以对于装配设备的精度、稳定性、可靠性要求是不可阻挡的。它可以保证在装配过程中对主减速器装配的质量可靠性和高效性，也是企业提高生产效率的一种有力手段。而华晨中华汽车主减速器装配设备显然在这一方面存在诸多的问题，首先没有专门的自动化装配设备，主减速器关键工位没有先进的的装配设备，在装配过程中很难保证其的装配质量，以至影响汽车的动力经济性，因此专业的装配设备现如今应该是影响华晨中华汽车主减速器装配质量的重要因素，如果要保证华晨中华主减速器的装配质量就必须引进先进的装配设备来保证装配质量。
2.2.2 装配检测设备因素
与装配设备相对应的装配检测设备也是影响华晨中华汽车主减速器装配质量的重要因素之一。华晨公司检测设备不是很先进。即使是再先进的设备也会有测量误差，测量误差是不可避免的，真确处理测量数据、合理计算所得结果，已得到更接近真值的最佳结果是进行误差处理的最终目标，同时也是测量系统中在提高测量精度方面需解决的关键问题。测量误差根据其特征可以分为以下三种：随机误差、系统误差、粗大误差。 所以检测设备的先进与否对主减速器装配质量有重要的意义。
2.3零部件质量因素
自动化程度越高，对零件本身的质量要求也越高，不仅轴承座、差速器壳、主从动齿轮要满足设计要求，其它如隔套、垫片也要有特殊的要求，否则会影响装配线的正常使用。核心零件的质量状况取决于供应商的制造水平，对于行业来说，这是一个被动因素。对于主动锥齿轮这种要求很高的零件，除了加强与供应商的技术交流外，必要时采取严格的质量控制手段，才能将被动影响因素排除于装配之前，才能切实际保障总成的质量要求。这点最关键的就是公司的采购部门应有一个严格的把关。
2.4摩擦力矩的影响因素
由于用摩擦力矩来表征预紧度，来衡量主减速器的最终装配质量，因此研究影响预紧力矩的因素显得尤为重要。
摩擦力矩与轴承结构形式、设计、制造、安装、载荷、润滑、转速和温度分布有关。主轴承存在接触角，接触区的自旋滑动引起自旋摩擦力矩，陀螺力矩使滚动体产生陀螺枢轴滑动摩擦力矩，保持架由外圈挡边引导时，与挡边也产生摩擦力矩，同时，高速下润滑油的搅动摩擦力矩显著增加。摩擦力矩的起因很多，其重要的的有：
①材料弹性滞后；
②接触表面几何形状引起的微观滑动；
③接触表面变形引起的滑动；
④保持架兜沟孔与球之间的滑动；
⑤润滑油的粘性摩擦；
2.5装配检验人员因素
由于中国的汽车行业发展势头非常迅猛。对于汽车专业性人才是供不应求，许多汽车公司严重缺人，在一线生产装配人员大部分是文化相对较浅的普工，所以普遍的人员素质相对较低，华晨公司也不能否认这样的事实。在华晨中华汽车主减速器装配生产中，人还是占主导作用。需要人来控制生产，这就需要装配检验人员要有较高得素质。在工作中装配人员对设计要求的理解不全面，对一些项目没有进行控制，如从动齿轮安装面跳动，连接法兰跳动。大部分项目质量依靠人来控制，没有量化数据，受人的质量意识，技能执行力影响很大。把装配的质量全部交给了装配工人，众所周知人的装配精度远远比不上机械，虽然机械是人制造出来的，但会有许多外界因素会影响人的工作状态，例如：
① 工作环境，对于工作人员来说没有良好的工作环境，就没有高效的工作质量和效率。
② 工人的工作强度，人总会疲劳，因此不能保证良好的检测质量。
③ 工人的专业素质，由于没有先进的检测设备，因此工作人员的专业素质就直接影响装配检测后的质量。
因此华晨中华汽车主减速器装配中要提高装配质量，就要提高装配检测人员素质，专业知识，加强生产技术人员和设计人员之间的交流。
2.6装配生产管理方法因素
在华晨中华汽车主减速器装配生产管理这块，主要包括两个方面：一管理人员对生产人员的管理，二装配质量管理和控制技术方面的管理。在这两方面国内普片没有国外做的好。对于管理人员对生产人员的管理，主要是对其工作的质量和效率的考核，是有一个明确的规章制度来约束被管理的人员，和对产品的分类管理，这就需要一个好的制度和有一个公平竞争的平台，使员工的能力得以很好的发挥，使生产效率质量提高。装配质量管理控制方面，在国外国外质量管理和控制技术已被广泛应用于汽车装配中并取得成功，同时对汽车行业而具有一定的指导意义。华晨公司现有的装配管理已经不能适应新型的复杂的装配生产，安装的零件数量进一步增多，这就给生产管理提出新的要求：
(1)首先在建设柔性化流水生产线的同时引进支持柔性制造管理的信息系统平台，依靠信息系统和生产模式的完满匹配进行精益生产运行。
(2)在生产信息管理系统中，装配线的生产数据采集系统通过应用条码技术和计算机网络技术，实施在生产的数据采集。
因此想提高华晨中华汽车主减速器的装配质量，就应该改变现在的装配管理系统。多向国外学习先进的的质量管理方法。
3 华晨中华汽车主减速器装配的质量问题
3.1 华晨中华汽车主减速器装配中螺母螺栓的拧紧问题
众所周知,汽车上的大小零件,如发动机、离合器、变速器、车轮等大多大部分零件都是需要用螺丝或螺母来固定，所以对螺丝或螺母的拧紧问题就影响到了主减速器的装配质量，而华晨中华汽车主减速器装配中都是应用的气式拧紧机，只有拧紧机而没有拧紧检测系统，对每个螺丝的拧紧力都是相同的，而主减速器各个零部件要求的拧紧力又不同，所以不能保证装配质量。
3.2 华晨中华汽车主减速器装配异响问题
对于目前驱动桥减速器装配的实际工艺技术和现场问题，后驱动桥异响，已普遍成为主减速器一个公众的话题。华晨公司如今也没有找到一种合适高效的解决办法。目前认为是由后驱动桥主减速器内部从动锥齿轮传动啮合时产生振动发生的其主要表现在这几方面：
①从动锥齿轮啮合过程是否平顺，传动是否精确，均会引发异响噪声。
②齿轮支撑机构—轴承及轴承座、差速器壳等、其结构特点、热处理、及加工精度状况直接影响着主从动齿轮的安装位置和支承刚度，传动时有可能会引起振动甚至共振。
③各部件的装配过程对最后的装配有重要的影响
因此对后驱动桥主减速器异响主要出在齿轮、轴承、轴承座质量和减速器装配质量等。要控制异响的发生率，就要从零件生产到部件装配的过程中控制，也涉及到零件供应商和顾客使用过程的控制和检验等诸多环节。
3.3 华晨中华汽车主减速器装配质量控制技术问题
3.3.1主、从动齿轮啮合调整
一般的车桥主减速器总成装配中，为了保证主、从动锥轮齿的正确啮合，采用配置不同的调整垫圈来调整主齿的轴向位置。目前在华晨中华汽车主减速器生产线上，调整垫圈的选取一般是人工来完成。在主动锥齿轮上涂以红色颜料（红丹粉和机油的混合物），然后在主、从动齿轮啮合的情况下，用手反复转动主动锥齿轮，于是从动锥齿轮轮齿的两工作面上出现了红色印痕，观察齿痕的位置便可判断两齿轮是否正确啮合。齿形不同，则啮合印痕的调整原则不同，主、从动齿轮的啮合印痕可通过增减调整垫片厚度来调整。主、从动锥齿轮是否啮合良好，影响汽车主减速器装配好坏的另一个重要因素，正确选用调整垫片厚度，以保证主、从动齿轮间的合适的啮合间隙是提高主减速器装配质量的关键技术之一。在这块华晨公司做的明显不足：在进行垫圈选择的时候，一般都是靠工人的经验进行的，就不可避免的带入了人为因素，其结构也会因人而异，从而影响产品的质量，而且需要反复拆装，费力费时。
4 改善华晨中华汽车主减速器装配质量的措施
华晨中华汽车在十余年的发展历程中始终坚持自主开发与广泛全球合作并举的汽车发展战略。“成功的开端、明确的目标 、正确的战略、坚定的信心、美好的前景，”这是华晨公司的新风貌。虽然在国际上有一定的地位，在中国是举足轻重的行业巨头。但是在汽车生产中还是存在许多不足，如在华晨中华汽车主减速器装配质量方面就有很多方面需要改善。希望通过此次改善措施，能成为华晨汽车公司进军汽车生产现代化，先进性的基石。
4.1华晨中华汽车主减速器装配技术问题的改善措施
(1)装配模块化,就是指按主减速器的组成结构将零件或子系统进行集成,从而形成一个个大部件或大总成。而生产装配摸块化，即华晨中华主减速器零部件厂商生产模块化的系统产品。
(2) 采用柔性装配系统，柔性装配系统是近年来才发展起来的一种多品种自动装配系统。它是有计算机控制的具有高度的装配自动化、装配柔性、生产率及较好的可靠性的自动装配系统。柔性装配单元是借助一台或多台机器人按程序完成各种装配工作，采用机械视觉系统、超声波阵列测零件位置及有关参数。柔性装配系统能在一条装配线上同时完成多个品种的安装工作。
(3) 采用主减速器虚拟装配系统,是利用计算机辅助技术建立主减速器零部件主模型。主减速器模拟装配工艺主要包括三部分：
① 汽车主减速器总装产品数据管理，总装数据主要包括产品设计结构数据、产品装配数据；
② 装配单元划分，是装配作业均衡的基础，是装配工序的直接来源，也是装配工具选用的依据，主要包括正确装配单元的任务，技术要求，装配工、夹具的选用，装配工序卡；
③ 装配作业均衡，是解决装配线的平衡问题，达到平均分配作用量的目的，提高汽车主减速器装配的生产效率，减低制造成本。
4.2华晨中华汽车主减速器装配工艺技术的改善措施
目前华晨公司对中华汽车主减速器的装配，很多工艺技术参数进行了控制，但精度、效率不高，还需要改善。又如无异响、低噪声要求、目前完全靠人的感觉判断，没有量化数据，需要很大的改善。根据产品装配特点生产工艺技术分三个阶段来控制改善。
4.2.1华晨中华汽车主减速器差速器总成装配工艺技术改善措施
人工预装半轴齿轮和行星齿轮、垫片、销轴→检验半轴齿轮和行星齿轮齿侧间隙→如合格，装销子、铆紧、如不合格返回第一工序→装从动齿轮→自动上紧安装螺栓扭力→检测从动齿轮安装面跳动，如合格即完成如不合格退出进行返修、反装。
这一阶段从动齿轮安装面跳动可作为判断装配依据。
4.2.2主动齿轮装配工艺技术改善
减壳线、拆轴承盖→压轴承外圈→自动检测外圈同轴度→动态检测、选择安装距垫片和隔套垫片，保证主动齿轮安装距的要求→压主动齿轮内圈→压油封→装主动齿轮组件及螺母→自动拧紧螺母并检测主动齿轮螺母拧紧和主动齿轮启动力矩→自动检测连接法兰跳动。
这一阶段用连接法兰跳动作为判断装配质量依据。
4.2.3合装工艺技术改善
选择差速器总成两端垫片→压装差速器两端轴承内圈→差速器总成自动压入减速器壳→预装轴承盖→自动拧紧轴承盖螺栓，保证轴承盖扭力→自动检测住从动齿轮齿侧间隙、回转力矩→齿面印痕检查并拍照（如不合格，下线返修）→装锁扣→磨合→静音检测保证无异响、低噪声→铆大螺母→打标记。
这一阶段可从无异响低噪声作为判断依据。
4.3 华晨中华汽车主减速器装配方式的改善措施
首先在整条装配线的上方，均匀的布置5块显示屏，装配人员很容易看到整条装配线的工作状况。显示屏上应该显示四种画面：
(1)手动操作画面；
(2) 正在走线画面；
(3) 装配倒记时，时间控制画面；
(4)急停时的工位号。
显示屏的控制原理就是在每个工序的装配时间及一个工位到下一个工位的走线时间有值班人员在操作画板上的设定了，装配工人在装车随时可以看到显示屏显示剩余的装车时间，当显示倒记时时间显示十五秒时，发生声光报警，通知工人离开工作区域，屏幕显示屏显示显示正在走线画面，提醒工作人员不要在进入工作区域。如果声光报警时，某个工位还没有完成工序，工人按下该工位上的急停按扭，显示屏零秒时，装配线也不会启动，等待该工位，同时显示屏显示等待的工位号，计算机将等待时间及工位号寄存到内存中，这样 每天装配线的运行状态通过打印机打印出来。作为改进装配工艺及考核工人的数据。这样不仅提高了生产质量，提高了工人的工作效率，对装配的质量也得到了保证。
4.4 完善装配检测设备，控制装配质量
4.4.1 完善装配检测设备的措施
(1) 设置检测工位，在装配线上每隔3至8个装配操作工位设置一个检查工位，用于检查并通过PFS（PFS就是使工人能向计算机和各有关工位传递质量信息的计算机终端）或质量卡获得前道工序的装配质量信息，以便及时处理；
(2) 配置相应的检测设备和仪器。
4.4.2 选用先进设备，提高主减速器装配质量
① 主从动锥齿轮装配采用多头力矩扳手，很容易保证各部件装配的力矩要求；
② 充氟里昂、加注制动液和冷却液均采用抽真空定量加注设备，效率高，流量精度高；
③ 数字显示的电路检测设备、可检查电路情况；
④ 计算机控制震动实验台，用于检查震动后的主减速器总成，有利于发现装配错误。
总 结：本课题在现在的装配工艺基础上的主减速器装配质量进行了系统分析。同时在总结前人成果的基础上，系统的分析了影响主减速器装配质量的各种因素并提出了相应的改善措施，希望对华晨中华汽车主减速器的实际装配质量有一定指导意义，从而保证华晨中华汽车的主减速器生产质量，提高生产效率，从而保证了中华汽车的使用性能，在论文撰写过程中，由于研究条件限制，对华晨中华汽车主减速器存在问题分析不够深入，改进措施需进一步研究。
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致 谢
在三年的大学学习和写论文过程中，得到了我的指导老师袁慧彬教授的悉心指导，由衷感谢袁慧彬老师在学业指导及各方面所给予我的关心，特别是袁慧彬老师高尚的品质和道德情操使我受益匪浅。导师广博的学识、严谨的治学态度、诲人不倦的教育情怀和对事业的忠诚，必将使我终生受益，并激励我勇往直前。同时感谢那些在我大学三年来传授我知识的老师们，特别感谢在生活和学习上都给予我许多帮助的辅导员老师，最后感谢三年在学习、工作、生活上给予我帮助的同学们，谢谢你们让我的大学生活丰富多彩。