安武松

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

工艺装备

格尔发重卡分离式后悬架工序能力提升

安武松

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章论述分离式平衡轴后悬架的结构特点，并介绍了分离式平衡轴后悬架在生产过程中存在的问题，通过现场调查、分析，对各种问题进行定性，通过采取工序布局优化、装配工序流程优化、工装器具的改造、辅具制作等措施，提高后悬架的工艺能力，达到工序均衡、提高产品质量的目的。

后悬架；分离式平衡轴；工序优化

CLC NO.: U468.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-111-05

引言

分离式平衡轴后悬架是专为市场开发的新式后悬架结构，属于独立悬架的范畴，此结构是模仿国内重卡标杆车——重汽HOWO自卸车，并加以创新，采用“8+7”或“8+10”的变截面车架，承载能力更强，结构更加稳定，特别适合于恶劣工况环境使用，此悬架结构的车型，市场需求比较大，是格尔发重卡中的一支生力军。

在结构上，与其他悬架相比，此悬架更为复杂，由于是新式结构，工艺不成熟，装配此悬架的车型时，后悬架相关工位成为瓶颈工序，因后悬架造成的生产异常单台平均超过30分钟，严重影响产能，且过程质量控制比较差，装配后的后悬架质量不高。

结合生产线布局、产品特点，通过采取优化工序布局、工装器具改造、辅具制造、协调设计优化等措施提升后悬架的工艺能力，提高工序平衡率，同时达到提高产品质量的目的。

1、悬架基础知识介绍

1.1 悬架的功用、组成及分类

1.1.1 悬架的定义

悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统（车架或承载式车身）之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。

1.1.2 悬架的功用

1）传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩：把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架上，以保证汽车的正常行驶。

2）缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性。

3）保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性,使汽车获得高速行驶能力。

1.1.3 悬架的组成

悬架是由弹性元件、导向装置、减震器、缓冲块和横向稳定装置等组成。

1.1.4 悬架的结构型式与分析

为了适应不同车型、车桥及满足区域的需要，悬架可分为独立悬架和非独立悬架两类，如图一所示。

独立悬架特点：独立悬架的左、右车轮通过各自的悬架与车架（或车身）连接。

非独立悬架：左右车轮用一根整体轴连接，再经过悬架与车架（或车身）连接。

图1 悬架结构示意图

1.2 格尔发重卡后悬架介绍

格尔发重卡后悬架分为独立悬架和非独立悬架，非独立悬架中左右车轮通过平衡轴（或者车桥）连接；独立悬架中的平衡轴是断开的，即分离式平衡轴悬架结构。

1.2.1 格尔发后悬架基本结构介绍

以双后桥非独立式后悬架（格尔发重卡后悬架的典型结构）为例，后悬架结构构成：平衡轴、后板簧、骑马螺栓、后簧导向板、推力杆、缓冲块、后簧盖板、后横向稳定杆及相关件组成。

1.2.2 后悬架中各主要零部件作用及分析

平衡轴：后悬架中的重要组成部分，是板簧、车桥与车架的连接体，起到承上启下的作用，目前格尔发所用平衡轴，根据平衡轴的形式，可分为整体式平衡轴和分离式平衡轴。

后板簧：悬架中的弹性元件，又叫钢板弹簧；根据悬架的不同，板簧结构不尽相同，按照板簧片数，可以划分为多片板簧和少片板簧，其中多片板簧有20片和12片两种，少片板簧目前只有4片板簧一种，相同片数的板簧。少片板簧主要用于轻量化的重卡车型上，也是重卡的发展方向。

后簧导向板：后悬架中的导向装置，转配在板簧与车架之间，通过螺栓固定在车架上，装配要求：导向板装配后，要求导向板与板簧之间的间隙小于3mm，防止车辆行驶过程中板簧左右窜动或摆动，目前格尔发重卡上所有后簧导向板分为空心式和实心式，考虑到车辆使用特点，实心式导向板用在重卡公路车型上，空心式导向板用在重卡工程车上（应频繁磨损，需要定期更换），如图二所示。

图2 导向板（左边为空心式，右边为实心式）

后骑马螺栓：与螺母配合使用，用于连接板簧和平衡轴，骑马螺栓装配工序是关键工序，骑马螺栓的扭矩有严格的要求，生产过程中必须保证，目前格尔发重卡骑马螺栓扭矩是靠骑马螺栓扭矩机来保证。

推力杆：中后桥与车架、平衡轴的连接部件，承受后纵向的扭矩，同时可以通过变化推力杆的安装方式，达到调整中后桥仰角的目的。

后簧盖板：骑马螺栓安装时，起到定位作用。

缓冲块：防止车辆重载时，板簧变形严重或抵住车架。

后横向稳定杆：抑制车体在转弯时产生侧倾的重要部件，当车侧倾时，横向稳定杆会顺势产生扭动，同时产生相反方向的回馈力，使车体的侧倾得到控制体，起到车辆的横向稳定作用。

1.3 分离式平衡轴后悬架介绍

分离式平衡轴后悬架属于独立悬架的范畴，主要特点：平衡轴在中间处断开（如图3），其他部分与普通悬架类似。

图3 分离式平衡轴

2、分离式平衡轴后悬架改进前生产状况综述

分离式平衡轴导入到生产线进行试制生产，从生产过程中暴露的问题，主要体现在两个方面：平衡轴安装孔位偏差比较大和悬架装配效率比较低，出现严重的生产异常，以上两个问题分别出现在重卡厂车架车间和总装车间。

2.1 平衡轴安装孔位情况调查

分离式平衡轴装配要求精度较高，涉及到纵梁腹面的孔与车架总成下平面的孔要保证为同一基准，才能满足平衡轴的装配。前期采用数控钻床以五号梁中心线为基准试钻，孔位偏差较大，平衡轴装不上，结果重新返工适配，效率较低，且孔位精度得不到保证。

图4 平衡安装孔位示意图

装配时平衡轴孔位与车架上安装孔位存在3mm的孔位偏差，需要人工返工（扩孔），平衡轴在车架上的安装孔，图纸要求为￠16.5mm，扩孔后，孔位达到￠19mm，甚至更大，这样平衡轴装配后，将影响平衡轴使用的稳定性能。

2.2 分离式平衡轴装配生产异常调查

总装车间装配分离式平衡轴后悬架，装配效率比较低，随机调查10台分离式平衡轴后悬架的装配情况，平均装配每台平衡轴异常时间33.6min，严重影响生产效率，主要异常原因为平衡轴孔位偏差、中后桥难装配、推力杆装配困难，导致生产线员工劳动强度较大。

3、分离式平衡轴装配问题分析

3.1 车架孔位偏差原因分析

分体式平衡轴与以往装配的整体式平衡轴不一样，单个平衡轴其与车架翼腹面孔形成装配关系，同时左右平衡轴也形成连接装配关系，即形成3个同时关联的装配关系。这就要求车架上左右两面及下平面72个孔基础统一。这样装配分体式平衡轴才能准确，提高效率。

图5 孔位配合关系图

但是目前重卡车架平衡轴孔生产工艺为：车架厂数控冲加工腹面孔、重卡厂数控钻下平面孔。重卡厂数控钻下平面孔是利用：数控钻红外线自动扫描车架宽度，以五号梁总成中两横梁贴合面为中心基准线打孔。这种钻孔方式对五号梁总成、车架外宽等尺寸要求及其苛刻，才能满足3个关联装配关系被同时满足。目前车架纵梁右车架厂提供、5#梁由外协厂家提供，然后重卡完成铆接和钻孔，平衡轴的安装孔由三方共同完成，很显然三方在孔位加工、制造过程中的加工基准不可能完全一致，这样就造成制造过程中的系统性误差，导致孔位偏差，无法与平衡轴匹配。

3.2 总装装配困难原因分析

3.2.1 中后桥吊具分析

分离式平衡轴后悬架中的推力杆、板簧结构特别，安装时对中重桥的角度要求比较苛刻，因板簧托座需要分别套入板簧两端，为保证顺利作业，桥起吊后需要合适的倾角，目前的吊具不能调整角度，装配过程中需要装配工利用人力或者借助撬棍等辅具来调整中后桥的角度，顺利完成装配，如图6。

图6 中后桥吊具

3.2.2 推力杆装配工序分析

重卡推力杆为“I”型架构，但是分离式平衡轴的推力杆为“V”字型结构（相当于两个“I”型推力杆），比较笨重，但没有辅具，全部靠人力装配，且操作性差，存在安全隐患，如图7。

图7 推力杆安装

3.2.3 桥间传动轴装配工序分析

桥间传动轴在装配过程中易滑落，现场操作性差：分离式平衡轴属于双后桥的悬架，在中桥与后桥之间需要装配桥间传动轴，且此传动轴是“轴壳+花键”的形式，装配过程中花键容易从轴壳中滑落。

3.2.4 板簧结构分析

图8 板簧结构

板簧设计结构不合理：中后桥套入板簧时，因板簧托座与板簧两端理论间隙较小（板簧内侧至后桥门式结构内壁间隙校核理论值为2mm ），导致托座套入板簧比较困难，而且板簧及中后桥相关部件还存在制造误差，间隙可能更小。现场装配时需要现对板簧打磨处理，影响生产效率，如图8所示。

4、分离式平衡轴后悬架工艺能力提升

4.1 车架孔位加工改进

结合设计图纸及实物，可以制作整体钻模板，利用车架纵梁腹面的安装孔为基准，并定位，结合钻模板，利用摇臂钻钻车架下平面孔。此方案可以保证平衡轴在车架翼面和腹面孔位的配合精度，但是钻模板定位、用摇臂钻孔方法整个过程全部靠人工操作完成，生产效率低下，无法满足批量生产。还是考虑从数控加工方面寻求突破口，解决数控钻红外线扫描定位基准精确的难题。

通过对数控钻设备进行勘察调试后发现，现有的2台数控设备程序由差别，基准相差2mm，技术人员对数控设备程序重新进行了设计修改，补偿2mm基准误差。由于数控钻设备红外扫描基准中Y方向坐标是以五号梁总成中两横梁贴合面为中心线，误差较大，即使补偿误差，无法确保孔位加工的精度，利用之前钻模板方法的灵感，可以制作数控加工定位辅具，采用“辅具定位+数控钻”的方式完成孔的加工。

图9 钻模板

图10 数控加工辅具

采取以上措施以后，为确保孔位的精准，增加一道孔位检测工序：利用原来制作的钻模板，用平衡轴安装螺栓检测各个孔的通过性，以确认加工孔的准确性。

4.2 总装部分改进

4.2.1 辅具改进

措施一、优化中后桥的吊具，吊具优化后，中间一个吊缆的长度可以调节，两边的吊缆用于承重，这样吊装时可以通过调节中间吊缆的长度来调节中后桥的安装角度，见图11。

图11 吊具优化

措施二、制作“V”字型推力杆的装配辅具，推力杆安装时便于定位，减少员工劳动强度，消除安全隐患，见图12。

图12 推力杆辅具

措施三、制作中后桥安装辅具（中桥定位支撑垫块）：利用发动机包装时带的定位木块，自行设计286×120×80的辅具，确保中桥装配后可以定位在相同的位置，以便于后桥的快速装配，见图13。

图13 中后桥安装辅具

4.2.2 工序优化

工序优化一：修改组合件供货方式，将桥间传动轴捆绑后供货，车间提前预装到后桥上，减轻流水线的压力，避免桥间装配过程中的滑落，见图14。

图14 传动轴捆绑

工序优化二：V型推力杆螺栓安装工艺路线调整，将双头螺柱提前预装到中后桥上，减轻流水线压力，同时方便中后桥及V型推力杆的安装，见图15。

图15 推力杆螺栓预装

工序优化三：修改中后桥的组合件工艺，更改后，板簧托座由中后桥厂家组装好后供货，提高生产线的装配效率，见图16。

图16 中后桥组合件

4.2.3 设计优化

设计优化：明确板簧倒角技术要求（消除中后桥装配时托座与板簧干涉的现象），见图17。

图17 板簧倒角

4.2.4 工艺完善

措施一、针对分离式平衡轴，制定一套工位布局，使装配工序更加合理，见图18。

图18 工序调整后的布局图

措施二、编制后悬架相关件的工艺防错卡，避免装配错误，见图19。

图19 工艺防错卡

5、效果验证

通过对工装设备的调试、辅具的制作、工序的优化，不仅杜绝了返工，提高孔位的质量，而且也满足了生产需求，总装车间装配顺畅，基本消除了生产异常，达到正常的生产节拍。

6、结论

本论文课题来源于生产一线，从人、机、料、法、环几个因素综合分析，并问题点对各个一一采取相应的解决措施，逐一改善，最终取得良好的效果，不但提高了生产效率，而且提升了产品质量。

[1] 王望予.汽车设计.机械工业出版社.2006年.

[2] 姜勇.机械制图与计算机绘图.人民邮电出版社.2004年.

[3] 明兴祖,熊显文.数控技术. 清华大学出版社.2007年.

Riegl hair heavy card after separate suspension process ability to ascend

An Wusong
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This article discusses the separate balance shaft rear suspension of the structural features, and introduces separate balance shaft in the rear suspension problems in the production process, through on-site investigation, analysis, and qualitative issues, through the adoption process layout optimization, assembly process flow optimization, tooling apparatus of the transformation, production of assistive devices such as measures to improve the rear suspension of the process capability to achieve a balanced process, improve product quality.

rear suspension; separate balance shaft; process optimization

U468.2

A

1671-7988 (2017)10-111-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.037

安武松，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。