驅(qū)動橋嚙合印跡計算選墊與MES系統(tǒng)集成應(yīng)用

王永安，路東鋒，王興

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710201）

1 引言

驅(qū)動橋是汽車的主要組成部分，它的作用是為汽車提供支撐、動力傳遞。主減速器是汽車驅(qū)動橋的主要傳動零部件之一，而錐齒輪副是主減速器的關(guān)鍵零部件。在錐齒輪副齒面均勻涂抹紅丹粉與機油混合物（以下稱“紅丹”），轉(zhuǎn)動錐齒輪副，使之充分嚙合，齒面紅丹研磨形成的圖案稱為“接觸區(qū)”，又稱“嚙合印跡”。

嚙合印跡形狀、位置影響著錐齒輪副傳動的噪音、壽命，裝配過程中對錐齒輪副嚙合印跡的形狀、位置有著嚴格的要求。嚙合印跡的形狀受齒輪加工精度、熱處理變形影響較大，所以嚙合印跡形狀是需要齒輪制造過程保證的。嚙合印跡的位置和主、被動錐齒輪的相對位置有關(guān)，一般通過增加或減少調(diào)整墊片的辦法，使主、被動錐齒輪靠近或遠離，達到調(diào)整嚙合印跡位置的目的。

圖1 齒輪印跡標準(凸面)

圖2 齒輪印跡標準(凹面)

在主減速器裝配過程中，錐齒輪副嚙合印跡是一個調(diào)整類的工序，需要對不合格的嚙合印跡進行重新調(diào)整，以得到最優(yōu)的嚙合印跡。所以調(diào)整嚙合印跡工序是主減速器總成裝配的關(guān)鍵工序，合格的嚙合印跡是主減速器總成的重要性能指標。

2 傳統(tǒng)經(jīng)驗選墊

2.1 傳統(tǒng)經(jīng)驗選墊簡介

傳統(tǒng)的錐齒輪副嚙合印跡調(diào)整，主要依靠加工人的生產(chǎn)經(jīng)驗，通過試裝配一定厚度的調(diào)整墊片進行嚙合印跡預調(diào)整。研磨得出嚙合印跡后，根據(jù)嚙合印跡的位置情況，再通過增加或減少調(diào)整墊片的厚度，達到最優(yōu)的嚙合印跡位置。然后同批次的錐齒輪副均使用該厚度的調(diào)整墊片進行嚙合印跡調(diào)整。如同批次錐齒輪副安裝距、軸承安裝高、殼體某一尺寸公差分布較為離散，那么最終的嚙合印跡調(diào)整墊片厚度就會存在較大波動。當最終得到的嚙合印跡不符合工藝要求時，加工人就需要重新調(diào)整嚙合印跡，直至得到合格的嚙合印跡。所以傳統(tǒng)的嚙合印跡調(diào)整主要依靠加工人豐富的加墊經(jīng)驗及同批次零部件尺寸的穩(wěn)定性保證。

2.2 傳統(tǒng)人工選墊缺點

由于錐齒輪副安裝距、主減速器殼等零部件均存在設(shè)計公差，同一批零部件也會由于刀具磨損、夾裝定位誤差、熱處理變形等因素存在加工誤差，如果同一批次中任意一種零部件尺寸公差分布較為離散，就會導致最終的調(diào)整墊片厚度出現(xiàn)較大波動。那么研磨出的嚙合印跡就不符合工藝要求，需要對該主減速器嚙合印跡進行重新調(diào)整。這種情況下就會造成生產(chǎn)線停線、返工，浪費生產(chǎn)節(jié)拍，影響生產(chǎn)效率。

3 MES計算選墊

3.1 MES計算選墊方案簡介

MES計算選墊是指將錐齒輪副安裝距、主減速器殼等相關(guān)尺寸采集至MES系統(tǒng)，不同橋型在MES系統(tǒng)中預置對應(yīng)的調(diào)整墊片厚度值計算公式。當生產(chǎn)計劃在 MES系統(tǒng)中過點至當前工序時，將錐齒輪副安裝距、主減速器殼等相關(guān)尺寸自動引入對應(yīng)的計算公式中進行運算，并得出對應(yīng)的調(diào)整墊片厚度。計算公式：E=(A+B)-(C+D)。MES系統(tǒng)自動將計算結(jié)果對應(yīng)生產(chǎn)序列號推送至顯示終端，加工人通過顯示終端獲取調(diào)整墊片厚度信息，并按照要求進行加墊作業(yè)。

圖3 主減裝配圖MES計算選墊原理圖

3.2 MES計算選墊優(yōu)點

通過這種尺寸鏈計算的方式，可以得出較準確的嚙合印跡調(diào)整墊片厚度值。從而避免了因尺寸鏈中某一零部件的尺寸公差離散或加工超差造成的嚙合印跡調(diào)整墊片厚度不穩(wěn)定。加工人通過顯示終端獲取調(diào)整墊片厚度信息并按照要求進行加墊，提升了嚙合印跡的一次調(diào)整合格率，杜絕了多次調(diào)整拆卸、裝配檢查造成的產(chǎn)能浪費，提高了生產(chǎn)效率。

4 技術(shù)難點與創(chuàng)新

4.1 二維碼技術(shù)應(yīng)用

在主動錐齒輪螺紋端二維碼內(nèi)增加錐齒輪副安裝距信息，使用掃描槍讀取二維碼信息，提取錐齒輪副安裝距信息，MES系統(tǒng)自動抓取信息并引入計算公式進行運算。

4.2 錐齒輪副安裝距控制

錐齒輪副安裝距設(shè)計公差較大，加工過程、熱處理過程穩(wěn)定性差，實際的錐齒輪副安裝距公差帶分布較寬，并且錐齒輪副安裝距是影響嚙合印跡符合性的最大因素，所以需要得到合格的嚙合印跡，錐齒輪副安裝距的準確性控制尤其重要。

4.3 殼體尺寸控制

在不增加加工成本，降低殼體件加工效率的前提下，提高主減速器殼、軸承座相關(guān)尺寸的穩(wěn)定性，提高機加工過程精度，合理縮小其公差帶，以減小尺寸鏈計算的公差累積，提高選墊的準確性。

5 改善效果

自2017年7月份正式批量應(yīng)用MES計算選墊以后，錐齒輪副嚙合印跡重復調(diào)整次數(shù)相比傳統(tǒng)經(jīng)驗選墊明顯降低，日均重復調(diào)整次數(shù)由 22.4次降為 3.3次，產(chǎn)能損失降低85.27%，日均產(chǎn)能提升約19根，改善效果明顯。

MES計算選墊方法的應(yīng)用，解決了驅(qū)動橋主減速器嚙合印跡反復調(diào)整的瓶頸問題，使整線的裝配產(chǎn)能得到釋放，極大地提高了生產(chǎn)效率。

6 結(jié)束語

以上詳細闡述了 MES計算選墊的技術(shù)原理、創(chuàng)新點以及應(yīng)用以來的效果，通過數(shù)據(jù)分析，應(yīng)用MES計算選墊后，有效的降低了因重復調(diào)整而造成的產(chǎn)能損失，提高了生產(chǎn)效率。充分體現(xiàn)了數(shù)字化的運算方式在實際生產(chǎn)中的便捷性、先進性、實用性。

通過 MES計算選墊項目的整體推進落地，也進一步提高了錐齒輪副、殼體件、軸承的尺寸穩(wěn)定性，使零部件的制造精度得到提升。從機械加工、總成裝配兩個層面推進了整個制造水平的提升。

[1] 濮良貴,紀名剛.機械設(shè)計（第八版）.北京:高等教育出版社,2006.

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