1.关键技术
1.1主动锥齿轮两圆锥滚子轴承间调整垫片选取此垫片为主动锥齿轮轴承的预紧垫片（图4）。该垫片控制主动锥齿轮上两个圆锥滚子轴承的轴向间距，确保在整车状态下主动锥齿轮上的圆锥滚子轴承正常运行。此垫片若选择超差，将直接导致主动锥齿轮起动力矩不满足要求，需要反复拆解主动锥齿轮轴承座总成进行垫片选配，延长了作业节拍、降低了生产效率。
1.2主动锥齿轮起动力矩控制在整车运行状态下，主动锥齿轮的圆锥滚子轴承正常运行充分发挥其功能，而当此参数不合格时，主动锥齿轮的圆锥滚子轴承会早期失效，导致车桥总成丧失驱动功能。主动锥齿轮的圆锥滚子轴承在一定轴向加载负荷下，转动主动锥齿轮时，其起动力矩（图5）必须满足产品的参数要求。此参数之前的工艺方法为人工手动检测，误差较大。在此次工艺开发中消除了人为因素，使用机械自动控制该预紧力，提升了产品质量的保障能力。
1.3主从动齿轮啮合印迹垫片选取正确选取主从动齿轮啮合印迹垫片（图6），是保证减速器中主动锥齿轮与从动锥齿轮正确啮合的必要条件。只有保证主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合印迹正确，才能充分发挥主从动锥齿轮的传动功能及效果，否则，将导致主从动锥齿轮早期失效（剥落、断齿等）。此垫片之前的工艺方法为人工手动检测后计算需要的垫片厚度值，其误差较大。若使用机械自动检测自动显示需要的垫片厚度值，则可保证主从动齿轮正确的安装位置，提升产品质量的保障能力和生产效率。
1.4深腔内多连接螺栓自动拧紧要求对深腔（深度＞400mm）狭小空间内成组多连接螺栓，设计机械化快速自动拧紧的作业图3减速器合件总成图4主动锥齿轮及轴承座总成中调整垫片位置图调整垫片图5主动锥齿轮起动力矩示意图起动力矩方案，保障螺栓预紧力、操作便捷同时满足生产节拍。
1.5在线检测需要在线检测主从动锥齿轮的啮合印迹、噪声、速比等。2.1.6作业劳动强度需要将作业劳动强度降低，应达到人均作业负荷下降20%的目标。
2装配线工艺方案
2.1工艺目标解决工艺设计要保证产品质量检测数据可追追溯；提高产出率/人•h；保证物流顺畅；设备操作安全可靠。
2.1.1年产目标年产目标为8.1万台。其中，年时基数为270天，两班生产时间为15h，设备开动率为85%，单台所需时间为2.5min。
2.1.2质量目标要求扭矩及起动力矩合格率均达100%，关键项具备自动防错能力，系统数据集成工艺参数可追溯。相关措施：a.轴承装配：采用静压工艺，带有位移控制和压力检测功能。b.螺纹联结件拧紧方式：采用电动拧紧。c.涂胶：复杂涂胶路径采用机器人涂胶。d.主被动轮接触印迹及齿侧间隙：采用线外加载试验方式检测，具有图像比对及处理功能，自动调整齿侧间隙。e.主从动齿轮印迹垫片选择：在线检测，自动显示。g.主动轮两圆锥滚子轴承间调整垫片选取：采用选垫机自动选垫。h.主动锥齿轮轴承预紧力：在线自动检测。i.螺纹件锁铆：采用在线机器锁铆。
2.1.3物流及工位器具整个生产线的零部件从上装配线到各工序进行装配以及减速器总成下线的全过程中，零部件不允许有反复流动现象。工位器具不仅要满足对零部件储运的基本要求，还要求具备取用便捷并有效地降低劳动强度、提升生产效率等功能。
2.2工艺方案
根据现有的工艺设计条件（场地面积等）以及装配线发展趋势，在充分利用场地空间的同时，须考虑物流顺畅，对主动锥齿轮及轴承座总成装配线、从动锥齿轮差速器总成装配线以及减速器合件总成装配线设计了多种工艺布局方案，从中优选了一种方案：主减速器线为“一”字形，主动锥齿轮主轴承座总成和从动锥齿按差速器总成装配线采用双环结构并且分别布置在主减速器线的两侧，采用空中输送线将主动锥齿轮从动锥齿轮差速器总成装配线输送到主动锥齿轮及轴承座总成装配线的作业工位，可在有限的场地空间内即可保证主被动轮的配对装配，又可保证减速器总成的自动输送，降低操作人员的劳动强度并提高了生产效率。该工艺方案优点：适合目前狭长的厂房特点；可保证充分利用了现有的场地条件，物流通畅；满足了设备在线布置的需求；可保证对每个减速器总成进行在线检测；可实现物料自动输送，降低工人劳动强度。其缺点：投资较大；采用的新技术较多，技术风险较大。商用车重型减速器装配线工艺方案布局情况见图7。
3减速器关键技术设备
3.1减速器装配线工艺流程安装主动锥齿轮及轴承座总成→保证主动锥齿轮起动力矩→安装从动锥齿轮差速器总成→安装减速器合件总成→检测主从动齿轮啮合印迹、运行噪声等→减速器合件总成成品下线入库。
3.2关键技术设备
3.2.1自动选垫设备自动选择垫片的设备用于在线自动检测主动锥齿轮两圆锥滚子轴承之间的调整垫片。在主动锥齿轮两圆锥滚子轴承之间放置工艺垫片，对两圆锥滚子轴承预加轴向负荷，旋转主动锥齿轮，同时上下移动主动锥齿轮，通过相对位移差自动检测出主动锥齿轮轴承座总成两圆锥滚子轴承之间所需的垫片厚度值。自动选择垫片界面见图8。
3.2.2压测机压测机功能：自动检测主动锥齿轮的起动力矩，进一步验证主动锥齿轮两圆锥滚子轴承之间调整垫片的合理性，该设备自动检测主动锥齿轮起动力矩的显示界面见图9。对两轴承预加设定的轴向载荷，自动检测主动锥齿轮的转动力矩是否符合设定的参数值，“是”则自动判断合格，“否”则判定不合格并进行声光报警。对于检测不合格的产品须更换垫片进行重新操作，以至完全合格。影响自动检测主动锥齿轮起动力矩一次性合格率的主要因素：轴承自身制造精度、轴承座质量及垫片质量。在进行垫片自动测选（4.2.1）工序中，轴承及轴承座已经包含在被检测零件系统中，因此垫片的质量是影响主动锥齿轮起动力矩检测准确性的首要因素。垫片厚度及其平面度超差，都会对主动锥齿轮起动力矩检测具有较大影响。
3.2.3啮合印迹垫片设备要正确选取主从动齿轮的啮合印迹垫片，垫片的安装位置见图10。必须对主动锥齿轮轴承座总成的安装高度值（图10中“选垫参数值1”）进行检测。同时要对减速器壳的安装高度值（图11中“选垫参数值2”）进行检测，根据检测数据计算所需啮合印迹垫片的厚度值，以此选用垫片。在此减速器装配线工艺设计中，采用2台设备分别对轴承座及轴承合件和减速器壳进行自动检测，自动提取主从动齿轮啮合印迹垫片的“选垫参数值1”和“选垫参数值2”数据，对此2台设备数据进行联机作业，将“选垫参数值1”的检测数据自动传输到减速器壳检测设备上与“选垫参数值2”进行逻辑运算，自动获得了主从动齿轮啮合印迹垫片的厚度值。啮合印迹垫片检测界面见图12。
3.2.4深腔壳体内多连接螺栓连续拧紧采用以不等分变位的4轴拧紧机实现对深腔连接螺栓的拧紧作业，有效地解决了布置在400mm深腔减速器壳体内的轴承座与壳体的8个连接螺栓可靠快速地拧紧装配，保证了螺栓扭矩，提高了作业效率。
3.2.5参数自动检测加载运转试验机实现了减速器总成在线加载运行的速比、扭矩和空载扭矩等参数的自动检测，可检验啮合印迹并对啮合印迹进行自动拍照，以保存备案（图13）。
3.2.6减速器装配线3条装配线均采用自动输送夹具托盘、作业工位自动准停、设备自动运行的方式进行自动化作业。其中主动锥齿轮及轴承座总成装配线和从动锥齿轮差速器总成装配线采用摩擦轮输送夹具托盘，减速器合件总成装配线采用精密滚子链输送夹具托盘，提高了作业效率，降低了劳动强度。4.2.7装配线管理减速器总成装配线采用MES数据管理系统，采集各线各工位作业数据（选垫值、扭矩值、主动锥齿轮起动力矩等）保存在数据库中，可实时进行作业数据追溯和进行远程作业管控，提高了生产现场的管控水平。
4工位器具及物流
现有的工位器具可以储运物料，但操作者取料困难并劳动强度大，物料磕碰严重。新减速器装配线工位器具在设计之初即对零部件进行分类（大、中、小）：减速器壳体、齿轮等列为大型件物料；突缘、轴承座等列为中型件物料；轴承、连接螺栓等列为小型件物料。大、中型物料采用专用料架进行转载储运；小型件物料采用设定的标准料盒装载并送至生产线现场滑移式货架上。大型件物料架周转周期为0.5～1h；中型件物料架周转周期为1.5～2h；小型件物料架周转周期为4h；根据作业需求确定工位器具结构，然后再确定零部件包装方式。通过对物料包装方式及物料上线方式的管控，实现了定时定量的物料配送，减少34%的物流车辆运行成本，装配现场的在制品数量降低62%。新减速器装配线工位器具在现场使用后，操作者取料步行数均在2步以内，可直立便捷取用物料，人均作业负荷≤20N•m，相比早期设计的减速器装配线作业负荷下降82%，降低了操作者劳动强度，提升了生产效率。
5结论
重型商用车减速器总成装配线工艺设计有效地解决了减速器总装配过程的关键技术问题，并减速器总成质量达到设计目标。a.主动锥齿轮及轴承座总成自动选垫作业通过率达93.6%；b.主动锥齿轮及轴承座总成的主动锥齿轮起动力矩合格率为100%；c.螺栓（螺母）的Cp（工序能力指数）≥1.33；d.减速器总成加载运行试验、主从动齿轮啮合印迹在线监测等各项工艺技术指标均达到项目预期目标，实现一次性验收合格。e.采用MES数据管理系统实行远程作业管控，提高了生产现场的管控水平。
作者：朱习刚 王淑华 裴照明 单位：东风德纳车桥有限公司
