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载货汽车后桥增加ABS传感器安装孔批量生产加工 - 重庆理工大学学报PDF

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  第30卷第12期 重 庆 理 工 大 学 学报(自然科学) 2016年12月 Vol.30No.12 JournalofChongqingUniversityofTechnology(NaturalScience) Dec.2016  doi:10.3969/j.issn.1674-8425(z).2016.12.006 载货汽车后桥增加ABS传感器安装孔 批量生产加工工艺优化 邹麟,李帮海,方小明,葛青,何勇,张伦,王家杰 (庆铃汽车(集团)有限公司,重庆400052) 摘要:针对国内载货汽车后桥增加ABS系统后,其安装传感器固定相关孔系及结构在设计 公差、机械加工、焊接、再机械加工等批量生产加工工艺方式上存在的效率、精度低,成本高等问 题,提出了一种针对后桥壳ABS组孔加工的新工艺。生产结果表明:该新工艺的经济性良好。 关键词:载货汽车;后桥;ABS传感器;加工工艺 中图分类号:U463文献标识码:A 文章编号:1674-8425(2016)12-0037-05 BatchProductionProcessOptimizationofTruckRear AxleAddingABSSensorMountingHoles ZOULin,LIBanghai,FANGXiaoming,GEQing, HEYong,ZHANGLun,WANGJiajie (QinglingMotors(Group)Co.,Ltd.,Chongqing400052,China) Abstract:AftertheprocessofaddingthemountingofABSsensorstorearaxleoftruck,thereare someefficiencycostqualityissuesregardingtothedesigntolerance,machining,weldingorre machiningininstallingsensor’sfixedrelatedholesystemandstructures.Thispaperproposedanew processtomanufacturethemountingholesfortheinstallationofABSsensors.Theproductionresults showthattheproposedmanufacturingprocesshasabettereconomicalefficiency. Keywords:heavyloadtruck;rearaxle;ABSsensor;manufacturingprocess 按照工信部产业政策司的要求及 GB7258— ABS)。ABS即“刹车防抱死系统”,需要在普通制 2012规定,自2014年9月 1日起,对新生产车辆 动系统的基础上加装车轮速度传感器、ABS电控 中总质量大于等于12t的危险品货物运输车和专 单元、制动压力调节装置等3部分[1-4]。 项作业车及总质量大于10t的危险品货物运输挂 在制动过程中,ABS电控单元(ECU)不断地 车安装防抱死制动装置(antiLockbrakesystem, 从轮速传感器获取车轮速度信号,并加以处理、分 收稿日期:2016-10-12 作者简介:邹麟(1959—),男,四川人,工程师 ,主要从事汽车设计及制造研究,Email:qlzoulin@163.com。 引用格式:邹麟,李帮海,方小明,等.载货汽车后桥增加ABS传感器安装孔批量生产加工工艺优化[J].重庆理工大 2016(12):37-41. 学学报(自然科学), Citationformat:ZOULin,LIBanghai,FANGXiaoming,etal.BatchProductionProcessOptimizationofTruckRearAxle AddingABSSensorMountingHoles[J].JournalofChongqingUniversityofTechnology(NaturalScience), 2016(12):37-41. 38 重 庆 理 工 大 学 学报  析。通过实时控制刹车油压或气压的收放、增减 来控制车轮制动压力,以达到防止车轮抱死拖滑 2单件或用户选装生产工艺 或趋于抱死拖滑状态的目的。其工作过程上是 “趋于抱死-松开-趋于抱死-松开”的循环工作 自2014年9月起,法规只对载货汽车的危化 过程,使车辆始终处于临界抱死的间隙滚动制动 品及半挂车等有ABS标配要求,其余载货汽车若 状态。 配置ABS属于用户自行选装,所以庆铃汽车集团 自2016年7月1日,ABS将是载货汽车的标 有限公司在对待载货汽车配置ABS的工艺方面首 准配置。因此,带ABS的汽车后桥批量生产的质 先把订单当成了特殊订单,ABS后桥出的也是试 量、成本、交货期将是考核制造环节的关键绩效指 制用图,后桥加工变更只发生在机加工 OP100、 标。后桥上轮速传感器的安装方式以及轮速传感 OP110两个工序,如表1和图1、2所示。前端的焊 器与齿圈的装配间隙精度、生产一致性等显得尤 接工序未考虑变更,机械加工的 OP10~OP9O、 其重要。本文针对后桥壳总成上增加ABS轮速传 OP120~OP140全部利用现有工序。 感器安装组孔后如何实施桥壳的批量加工工艺方 表1轻型后双轮后桥壳、用户选装机械加工工艺 式的改进、加工精度的保证措施以及检测验证控 [5-9] 工序号 工序名称 设备 制方法等方面进行分析 。 0P10 打中心孔 专机ZJX1 0P20 仿车外圆 仿车CE7132 1载货汽车后桥壳结构 0P30 车法兰 数车CD6140 0P40 镗套管内孔 车C630 庆铃汽车集团有限公司轻、中、重及皮卡载货 0P50 镗中心大孔,车平面 镗车专机 汽车后桥壳均是采用钢板冲压、焊接、再机械加工 0P60 车套管螺纹 数车C620 而成的焊接式桥壳。增加的ABS安装组孔与机械 0P70 钻中心及法兰盘安装孔 三面钻专机 加工、焊接有关。钢板冲压焊接式桥壳主要由上 0P80 铣键槽 铣床X52K 下对焊的一对壳体主件、4块三角板、加强环、后 0P90 攻螺纹 钻床Z32K 盖、2个法兰盘、2个半轴套管、2个减震器支架以 铣ABS支架安装 0P100 数铣Xh716(借保全) 及2个钢板弹簧座等 16个主要零部件沿其间连 面/钻攻螺纹 接缝隙组焊而成。对于轻型车后双轮、重型车后 0P110 钻攻法兰盘ABS组孔 数镗T68(借F线) 桥壳,由于其双车轮安装空间较大,往往将其法兰 0P120 磨外圆 外圆磨MQ1350A 盘与半轴套管分开设计,称其为套管法兰盘分体 0P130 清洁防锈 — 式后桥。对于轻型车后单轮、中型车及皮卡车后 0P140 检验入库 — 桥壳,其车轮安装空间较小,法兰盘与半轴套管一 体设计,称其为套管法兰盘整体式后桥。优点在 于质量轻、载荷大、材料利用率高、成本较低,但其 缺点在于焊接过程中易变形,特别是套管法兰盘 分体式后桥壳,焊后法兰盘的跳动较大,对法兰盘 上ABS组孔相对于套管轴线的制造精度影响较 大,所以把握好焊接工序的制造精度是批量生产 工艺优化的关键环节。 图1轻型桥壳焊接工序(无变更) 邹麟,等:载货汽车后桥增加ABS传感器安装孔批量生产加工工艺优化 39  工工艺的基础上,机加环节做出的ABS桥壳加工 工艺方案。主要变化在OP100利用公司内现有立 加VM1650铣套管上的ABS支架安装面及钻攻 M6的螺纹孔,在OP110新增双主轴卧加钻攻法兰 盘上的ABS组孔。这样的工艺路线,不论套管与 法兰盘是整体式还是分体式桥壳,不论提高不提 高焊接工序的跳动精度,都适合。 图2轻型桥壳机加工序(增加2序) 但若要达批量160台/班的产能和理想物流, 但这样也存在物流转运的问题,桥壳机加原 一是要调整生产线(因桥壳车间空余场地不足,需 本12个工序在 1个车间内加工,增加 ABS后, 对皮卡后桥壳机加线外迁,再对轻型后桥壳机加 OP100铣套管上的ABS支架安装面及钻攻 M6的 线工位进行调整,才能安装下 OP100、OP110中间 螺纹孔,需借用保全部的数铣Xh716;OP110钻攻 工序增加的2台设备);二是简单增加双主轴卧 法兰盘上的ABS组孔,需临时借用F线的数控镗 加,虽能解决产能及物流的问题,但投资较大。若 床T68镗孔 +手工攻2个 M8螺孔。这样的工艺 考虑量大的轻型后桥、皮卡后桥都采用双主轴卧 路线,一是存在物流迂回问题,二是加工能力只能 加加工ABS组孔,设备投资概算应在400万元左 对应20台/班。 右,投入产出不合算。 方案2(表3)打破僵化的思维,站在后桥总 3按法规要求进行批量生产工艺优化 成的角度,重新研究后桥上ABS产品的装配结构、 工作原理、设计配合公差、整体的冲焊机加工艺 方案1(表2)基于试生产用图及特殊订单加 流程。 表2 轻型后双轮后桥壳批量生产工艺方案(方案1) 法兰盘焊前机械加工工艺方案(无变化) 工序号 0P10 0P20 0P30 0P40 0P50 工序名称 锻造 车端面内孔 车端面台阶 车外圆 铣缺 C616 C616 C616 X53 设备 外委 桥壳焊接工艺方案(无变化) 工序号 0P10 0P20 0P30 0P40 0P50 0P60 0P70 0P80 工序名称 上下部组合 直焊缝焊接 对称校正 镗孔 组焊加强环 割缺 铣端面 组焊后桥盖 设备 组焊夹具 机器人工作站 校正压机 镗孔专机 焊机专机 机器人工作站 铣面专机 焊机专机 工序号 0P90 0P100 0P110 0P120 0P130 0P140 0P150 法兰盘弹簧 工序名称 总成焊接 套管组合 套管焊接 总成校正 试压 检验入库 座减震 总组焊 机器人 套管组 设备 焊接专机 校正压机 试压夹具 ——— 夹具 工作站 焊夹具 40 重 庆 理 工 大 学 学报  续表(表2) 桥壳机械加工工艺方案(增加2道工序) 工序号 0P10 0P20 0P30 0P40 0P50 0P60 0P70 镗套管 镗中心大孔, 车套管 钻中心及法 工序名称 打中心孔 仿车外圆 车法兰 内孔 车平面 螺纹 兰盘安装孔 设备 专机ZJX1 仿车CE7132 数车CD6140 车C630 镗车专机 数车C620 三面钻专机 工序号 0P80 0P90 0P100 0P110 0P120 0P130 0P140 铣ABS支架安 钻攻法兰盘 工序名称 铣键槽 攻螺纹 磨外圆 清洁防锈 检验入库 装面/钻攻螺纹 ABS组孔 立加(利前轴线 双主轴卧加 外圆磨 设备 铣床X52K 钻床Z32K ——— ——— VM1650) (新增) MQ1350A 表3轻型后双轮后桥壳批量生产工艺方案(方案2) 法兰盘焊前机械加工工艺方案(增加2序) 工序号 0P10 0P20 0P30 0P40 0P50 0P60 0P60 工序名称 锻造 车端面内孔 车端面台阶 车外圆 铣缺 钻攻ABS组孔 ABS组孔反面倒角 外委 C616 C616 C616 X53 VM650 Z25 设备 外委 桥壳焊接工艺方案(变更2工序) 工序号 0P10 0P20 0P30 0P40 0P50 0P60 0P70 0P80 工序名称 上下部组合 直焊缝焊接 对称校正 镗孔 组焊加强环 割缺 铣端面 组焊后桥盖 设备 组焊夹具 机器人工作站 校正压机 镗孔专机 焊机专机 机器人工作站 铣面专机 焊机专机 工序号 0P90 0P100 0P110 0P120 0P130 0P140 0P150 法兰盘弹簧 工序名称 总成焊接 套管组合 套管焊接 总成校正 试压 检验入库 座减震 总组焊 机器人 套管组 设备 焊接专机 校正压机 试压夹具 ——— 夹具 工作站 焊夹具 桥壳机械加工工艺方案(增加1序) 工序号 0P10 0P20 0P30 0P40 0P50 0P60 0P70 镗套管 镗中心大孔, 车套管 钻中心及法 工序名称 打中心孔 仿车外圆 车法兰 内孔 车平面 螺纹 兰盘安装孔 设备 专机ZJX1 仿车CE7132 数车CD6140 车C630 镗车专机 数车C620 三面钻专机 工序号 0P80 0P90 0P100 0P120 0P130 0P140 铣ABS支架安 工序名称 铣键槽 攻螺纹 磨外圆 清洁防锈 检验入库 装面/钻攻螺纹 立加(利前轴线 外圆磨 设备 铣床X52K 钻床Z32K ——— ——— VM1650) MQ1350A +0.05/0 经过详细分析和n=5,n=10,n=20时的工艺 2)后桥法兰盘上轮速传感器的过孔 18 ∮ 优化、试装、检测、验证,得出如下结论(见图3): 及位置度68±0.05mm、0±0.05mm尺寸设计公差 +0.2/0.1 1)厘清了后桥轮速传感器与齿圈的装配结 过高,应调整为∮18 ,位置度按68±0.8mm、 构、间隙要求,设计间隙为0.3~0.8mm。 0±0.5mm控制。 3)后桥套管上轮速传感器支架的安装高度 邹麟,等:载货汽车后桥增加ABS传感器安装孔批量生产加工工艺优化 41  的机械加工尺寸为44±0.1mm,设计偏小,应调 整为44.2±0.1mm。这个尺寸才是保证传感器 4结束语 与齿圈感应间隙0.3~0.8mm的关键尺寸。 4)进行焊接工序优化。法兰盘上的ABS传 通过对载货汽车后桥增加ABS传感器安装孔 +0.2/0.1 后批量生产加工工艺的优化改进,得到一种可行 感器过孔 18 、传感器固定螺孔 M8在法兰 ∮ 盘组焊前先加工后焊接,这样就可利用小型的立 的符合精度要求的最大利用存量资源的工艺方 式加工中心VM650批量加工。 案。通过对产品结构、使用要求的正确分析和掌 握,是正确制定产品设计公差的依据,避免闭门造 5)提升桥壳焊接精度。法兰盘上的ABS过 车,也可弥补设计经验上的不足。对产品结构、使 孔先加工再焊接这一工序变化,就迫使桥壳焊接 用要求的充分把握是制定正确工艺方案的基础, 精度的提升。对套管法兰盘分体式桥壳,可优化 可避免制定工艺方案的盲目性。站在总成整体的 改进OP90总组合夹具及控制焊接顺序,将焊接套 工艺角度来考虑问题,是制定最佳工艺路线mm,后期提升 最佳工艺方案的关键,避免了部门之间、各制造环 到0.2mm(改进总成校正方式);法兰盘径向跳动 节之间不必要的浪费。 初期由2.0mm提升到 1.5mm,后期提升到 1.0mm;法兰盘端面跳动初期由2.5mm提升到 参考文献: 1.5mm,后期提升到1.0mm。对套管法兰盘整体 式桥壳,只优化改进 OP110套管组合夹具及控制 [1]朱伟,李然杰,宗磊强.汽车ABS的ADAMS/Car与 焊接顺序,就可将焊接套管跳动初期由1.5mm提 SIMULINK联合仿真[J].四川兵工学报,2010,31(6): 77-80. 升到1.0mm,后期再提升到0.2mm。 [2]李春,郝永明,李玲.商用车气压ABS的设计匹配对制 6)经过上面的提升、改进,到了桥壳机加工 动性能的影响[J].客车技术与研究,2015(3):46 序,只需在 OP100工序利用公司内现有立加 -48. VM1650铣套管上的ABS支架安装面及钻攻 M6 [3]郑太雄,马付雷.基于逻辑门限值的汽车ABS控制策 略[J].交通运输工程学报,2010(2):69-74. 的螺纹孔,其他的12个工序的设备及工艺完全可 [4]张永辉,于良耀,王伟玮,等.开关控制模式下ABS液 以利用。利用的1台立加VM1650设备,也可在车 压控制单元流量特性的研究[J].汽车工程,2015(3): 间内进行局部调整即可满足工艺布置要求。 307-312. 7)方案2投资概算在2万以内,投入产出效 [5]张海波,张瑞军,刘涵语,等.汽车后桥壳的逆向建模 果好。 及有限元分析[J].拖拉机与农用运输车,2015(1). [6]米承继,谷正气,伍文广,等.随机载荷下矿用自卸车 后桥壳疲劳寿命分析[J].机械工程学报,2012,48 (12):103-109. [7]余珩.载重货车后桥疲劳寿命分析[D].武汉:武汉理 工大学,2014. [8]李玉婕,阎野,宋玉涛,等.重型货车双后桥传动轴扭 转断裂的失效分析[ J].热处理技术与装备,2014,35 (4):32. [9]李泽光,邬青峰,王志亮,等.TR100矿车后桥有限元 计算[J].中国科技信息,2013(13):109-109. 图3结构优化 (责任编辑刘舸)

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