變速器殼體的工藝研究及效率提升
2022-11-2 來源：陝西法士（shì）特齒輪有限責任公司 作者：李洛鋒
因市場原因，某變速器殼體初始設計產能較低（dī），在汽（qì）車市場持續（xù）增長的情況下，其設計產能已顯不足。為了搶占市場先（xiān）機，因追加投資周期長，從產品設計、工藝開發、生產製造（zào）等（děng）方麵對生產線進（jìn）行優化，提升該零件的（de）生產效率。
一. 改進前的情況說明
法士特齒輪（lún）有限責任公司的一（yī）種殼（ké）體設（shè）計兼容了變速器殼體、離合器殼體的功（gōng）能，該零件設計複雜，加工內容多，工序設置較長，導致存在以下問題 :
1）個別（bié）工（gōng）序的加工內容較多（duō），節（jiē）拍過長，與（yǔ）其他設備不能平衡。
2）生產線（xiàn）存在搖臂鑽，影響操作人員的勞動（dòng）力釋放。
3）人員數量與設備數量的配比不（bú）合理，影響產（chǎn）線（xiàn）的能力。
二（èr）. 原因分析
通過對產品的設計、工藝開發、生產加工等方麵的分析，發現原有工藝存在較多問題，具體如下 :
1）不合理設計，增加工藝難度及加工節拍，影響（xiǎng）產能。
2）工藝思路較為落後，存（cún）在手動操（cāo）作設備，操作（zuò）人員的有效時間不能釋放，影響其他設備（bèi）的開動時間，降低整條生產線的設備利用率。
3）刀具的應用及加工參數的設置不夠合理。
三. 改進措施的研究（jiū）與應（yīng）用
1. 產品設計
針對圖樣中存在的設計問題，與設計者溝（gōu）通，對產品圖樣的設計進行合理化（huà）改進，示例如下 :某孔孔徑要求 φA（H9），經（jīng）查該孔無需如此精（jīng）度，通過（guò）設計變更將尺寸（cùn）改為（wéi）自（zì）由公差，改進後效果見表 1。
表（biǎo） 1 某孔加工工藝改進
2. 工藝排（pái）布合理化
原工藝（yì）的工（gōng）序冗長，部（bù）分工序使用搖臂鑽，操作者的勞（láo）動強度較大。
主（zhǔ）要通過以下工作完成工藝精簡 :
（1）通過定製刀具實現工序縮減 锪孔工序由搖臂鑽加（jiā）工合並至立式加工中心加工，提升了加（jiā）工質量，降低了操作者的勞動強度，並實現（xiàn）工藝精簡。
（2）通（tōng）過工藝改進減少工序該殼體需安裝一種鋼（gāng）套，通過工藝（yì）試驗（yàn）並設計安裝夾具，實現工序精（jīng）簡，具（jù）體對比見表 2，夾具（jù）實物如圖 1 所示。
表 2 工序改進前後對比
圖 1 夾具
（3）角度頭的應用 斜麵上（shàng）的螺紋孔由搖臂鑽加工（見圖2）改為立式加工中心加工（見圖3）。
圖 2 搖臂鑽加工螺紋孔
圖 3 立式加工中心加工螺紋孔
（4）工藝調整壓縮（suō）工序 通（tōng）過設計液（yè）壓夾具，調整加工內容，將兩序加工內容合並為一序，為（wéi）瓶頸工序省出一台立加，提升了該線產出，具體（tǐ）見（jiàn）表 3。
表 3 工藝調整改進
通過（guò）以上工藝排布的合理化改進，使該生產線的工序簡化，具體（tǐ）見表 4，且為瓶（píng）頸工序增加（jiā）一台設備，大幅提升了整線的加工效率。
表 4 生產（chǎn）線（xiàn）改進前後工序對比
3. 新刀（dāo）具的應用
1）原工（gōng）藝（yì）某孔使用國產鑽頭，進給為（wéi） 250mm/min，使用（yòng）進口鑽頭後，進給為 900mm/min，切削效率（lǜ）提升 3 倍多。
2）新概念銑刀的應用。某品牌銑刀改變了傳統銑削方式及理念，大（dà）幅提升加工效率 ; 較傳統刀具減（jiǎn）少了刀片的使（shǐ）用數量，並大幅提升了刀片壽命，成本大幅（fú）降低。切削參數及加工時（shí）間見表 5。
表 5 更換刀具前後效果對比
4. 刀具數量優化
在機械（xiè）加（jiā）工過程中，每多一個動作，則切削（xuē）效率會受到影響，為此，需從刀具數量方麵進行優化。
1）原工藝（yì）對（duì）孔口倒角均使用倒角刀加工，使用複合刀具（jù）取消倒角刀，加工時（shí）間可優化約（yuē）2min。
2）原圖樣（yàng）要求油孔為 φC，將該孔與螺（luó）紋孔的（de）底（dǐ）孔（kǒng）統一，則在加工時少使用（yòng）一（yī）把刀具。
5. 程（chéng）序優化
1）利用現有刀具進（jìn）行試驗（yàn），確定其合理的切削參數區間（jiān），對現有鏜刀、鑽頭、絲（sī）錐等常（cháng）規刀具進行優化（見圖 4）。
圖 4 刀具進給優化前後對比
2）對程序中的刀具行走路徑進行優化（huà），並對刀具安全距離（lí）由（yóu）原程序的 15mm 減少（shǎo）為3mm，有效減少刀具的無效（xiào）運動距離。
3）原程序使用 G83 深孔（kǒng）循環加（jiā）工（gōng）某孔，通過更（gèng）換刀具及調整機床（chuáng）切削液的壓力（lì），使用鑽（zuàn）孔循環 G81 加工。
四. 改進的效果
1. 效率提升成果
通過以上改進，瓶頸工序的加工（gōng）節拍（pāi）（含加工和裝夾時間）由原（yuán）工藝的 20min/ 件縮短至10min/ 件（jiàn），將該生產線的產能由 1.8 萬件 / 年提升至 3.6 萬件 / 年，大幅提高了該線的生產能（néng）力。各個改進點對效率的貢獻比（bǐ）率如圖 5 所示。
圖 5 效率提升成果
2. 成本降低成果（guǒ）
該生產線整體投資為 800 餘萬（wàn）元，按照 10年折舊計算，平均每年折舊 80 萬（wàn）元。
（1）設備折（shé）舊成本 改進前單件設備（bèi）折舊 :80 萬元/1.8萬件=44.4元/件（jiàn）;改進後單件設備折舊:80萬（wàn）元 /3.6 萬（wàn）件 =22.2 元 / 件。單件設備折舊成本節約 :44.4 -22.2 =22.2 元 / 件。
（2）人員成本 改進前單件人工成本 :（8萬元/人×6 人）/1.8萬件 =33.3（元/件（jiàn））; 改進後單件人工（gōng）成本:（10萬（wàn）元 /人×6 人）/3.6 萬 件（jiàn）=16.7（元（yuán）/件）。單件人工成本節約 :33.3 -16.7=16.6（元 / 件）。
（3）刀具成本 根據刀具對比試驗，所得刀具成本節約（yuē） 1.63 元 / 件。
單件成本節約22.2+16.6+1.63 =40.43（元（yuán）/件）。
五. 結語
該變（biàn）速器殼體生產線（xiàn）的工藝改進，有效地解決了設計產能不足的（de）問題。既為公司節（jiē）省了一筆可觀的投資，又及時搶占了市場高速增長的橋頭堡，為公司（sī）發展戰（zhàn）略夯實了基礎。
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