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【多图】走进马自达变速器工厂 探寻飞跃原动力

发表于:2019-07-12 10:53 作者:新闻小编 来源:新闻小编

  马自达的防府地区中关工厂位于日本山口县防府市,下辖组装车辆的西浦工厂和生产变速箱的中关工厂。中关工厂除了为马自达制造的83%的汽车生产变速箱之外,还生产几乎全部的变速箱齿轮,部分部件供应给了海外工厂。下面是笔者从现场带来的报道。

  中关工厂按照加工工序划分成了多个区域,主要由压铸线、变速箱壳加工线、齿轮加工线、热处理线、组装线组成。虽然变矩器、离合器、传感器、开关等是向零部件厂商采购,小型冲压件等是委托当地分包工厂生产,但总体来说自产率较高。

  压铸线由3台熔化铝合金铸锭的熔炼炉、9台合模力达到2000t等级的压铸机和3台抛丸机组成。压铸机是合模力达到2000t的大型设备。这是精密铸造变速箱壳等较大铸件需要的设备。

  采用精密铸造的最大目的在于轻量化。SKYACTIV-DRIVE的横置6速AT(自动变速箱)的箱壳与过去的5速AT相比,通过实现薄壁化,大幅减轻了重量。相比5速AT箱壳的13.5kg,重量仅为10.5kg,减轻了2成以上。

  实现超薄外壳依靠的是马自达自己开发的超高速液相铸造技术。关于铸造,因为制造方法的原因,如果充填耗费的时间久,铝合金就会成为半凝固状态,无法填满模具的每一个细节,而且也容易产生气泡等缺陷。为此,新技术通过加快熔融金属的进给速度、缩短向模具浇注熔融金属的管道长度、扩大浇口、提高模具内的真空度等手段,实现了高速充填。

  除了上述技术方面的对策,利用可视化发挥最大效果也是超高速液相铸造技术的一大特色。通过对模具内部熔融金属的流动情况进行仿真,确保排出了熔融金属产生的气体。

  模具的冷却技术也充满革新性。完成铸造后,要在模具内部通入循环的冷却水,待铸件的强度稳定后将其取出。过去,从模具中取出铸件时要使用顶出销推压铸件,为了避免与顶出销相互干扰,冷却水路受到限制。而改变模具的结构后,脱模不再需要顶出销,便可设置高效率的水路,从而提高冷却性。

  在废除顶出销的同时,模具中涂布的脱模剂也通过仿真,根据模具的温度和形状的复杂性计算出涂布量,抑制浪费,使涂布量减到最低限度。这些改革使得制作时间缩短,生产速度达到过去的1.5倍,生产周期达到世界首屈一指的水平。

  在紧随其后的变速箱壳加工线,革新也令人眼前一亮。这条加工线负责在铸造好的箱壳上加工孔洞和沟槽,制造出部件的成品。过去使用的是能够一次性加工多个孔洞的专用机床,42道工序要使用多台专用机床。但专用机床的灵活性低,箱壳部件在负责各道工序的机械上装卸要花费不少时间。为此,马自达通过改进设计,把工序简化成了两道。

  两道工序不代表刀具只工作两次,而是变速箱壳固定在治具上,通过更换刀具、转动治具连续进行切削加工算作一道工序。从治具上取下后,再借助治具设置在其他机床上进行加工。在机床上只需要装卸两次。实现的方式是调整治具结构,通过转动治具,从多个面加工。借助这一改进,在加工作业中,切削工序中净加工时间所占比例提高到了89.3%。而过去,在使用专用机床的45道工序中,净加工时间仅为48%,在治具上装卸和搬运占到了作业时间的一半以上。

  不只是变速箱壳,其他部件的加工也简化了工序。负责AT控制的阀体的加工从过去的32道工序减少到1道工序,MT(手动变速箱)的齿轮轴的加工从8道工序减少到了4道工序。

  使用通用机床进行机械加工的优点,不仅是缩短了包括前置期在内的加工时间。在按照需求调整生产车型时,还可以保持机床线不变,只改变产品的种类,灵活性极高。

  而且,在生产新款车,需要建立新部件生产线的时候,开发专用机床需要18个月的前置期,而使用通用机床的话,主要的工作是开发治具和为机床编程,从设计工序到试制只需要2个月,大幅提高了效率。而且,因为采用的是通用机床,所以建立新部件生产线的成本也比采用专用机床时减少了94%。对于丰田那样庞大的生产规模,也许使用专用机床的效率更高。但马自达没有通过简单照搬大企业的生产方法提高生产效率,而是创造出了最适合自己的方法。

  通过引进在线测量,在加工后直接通过加工中心对加工部分的精度进行测定,再加上在治具上装卸的作业减少,还确保了非常高的精度。通过大幅削减加工要素、简化加工,提高了速度和精度。

  做好的变速箱壳使用激光打标机刻上了二维码,在铸造时是利用机械压花标记二维码,这是为了组装后也能对各个阶段进行个体识别,也就是可跟踪性品质管理。而且,通过积累信息实现大数据化,模具、铸造装置、机床刀具等的消耗程度也变得容易预测,能够进一步提高生产效率、降低成本。

  齿轮加工线负责切削变速箱壳内安装的齿轮和轴类。齿轮要从坯料经过制作形状的切齿工序、修整表面的滚剃工序,最终加工成型。这个过程原本需要4道工序,但在制造革新后,简化为2道工序。

  决定齿轮品质最重要的条件是精度与噪声对策。齿轮咬合意味着彼此相互碰撞。碰撞的冲击转化为振动,会从变速箱或车体的某个部位释放出噪声。

  齿轮的检查是以一定的比例进行的抽查。齿面检查虽然多达10个项目,但是,因为齿轮自身不会发出噪声,所以噪声是通过测量咬合时的振动来判断的。切削齿轮的刀具也通过测量并记录磨损状态,建立了大数据。

  这条齿轮加工线拥有多位取得了日本滚齿机机械加工国家1级技师资格的技术人员。不只是齿轮加工线,熟悉机床、精通于某道工序的专业人才分别承担着各项作业。这些人才凭借优秀的技术,为马自达的汽车制造部件,而且还在创造崭新的制造方法。

  接下来的热处理线负责对成型的齿轮和轴进行热处理,提高表面硬度。这个区域禁止入内,因为是高温区,单是从旁边经过,就能感受到热浪。

  最后,来到了变速箱工厂的重点AT组装线。在这里,变速箱按照种类,经过打包所需部件的组件供应工序、在正式安装前部分组装的半成品组装这两部分,然后进入主组装线。

  令人惊讶的是,在这条组装线上,简单的人工操作竟然占了大半。在这个利用工业机器人实现自动化已经不再稀奇的时代,一整排的熟练工正在手工完成固定的操作。对于安装多板离合器和油压机构等复杂部件的操作,而且是同一条组装线混流生产4速到6速的多种AT,还是手工操作效率更高。但熟练工要拥有精湛的技艺或许也是一个前提条件。顺便一提,结构简单的MT组装线也采用了基本相同的构成。

  铸造后的变速箱壳使用AGV(自动搬运机器人)运送到加工线和组装线,在组装变速箱壳时,使用一次性将多颗螺栓拧紧到规定扭矩的专用工具。在可以自动化的地方自动化,在要求具备灵活性的部分,则利用与以往不同的方式提高效率。中关工厂就这样实现了混流生产。

  中关工厂的最后一个环节,是检查及供货部门。在检查MT时,需要将检测器与MT连接,通过实际驾驶检查MT是否达到了规定的品质。在功能方面的品质检查,即是否达到设计的强度和精度、效率等传统检测项目的基础上,感觉敏锐的检查员还要检查驾驶员操作时的感受、变速时的感觉和振动等。

  这样以来,马自达的汽车在实现高水平的燃效等环保性能、安全性的同时,还融入了重视驾驶员感性的行驶感受。

  始于2008年的制造革新的最大成果,是全体员工的意识改革,防府地区工厂厂长、马自达执行董事向井武司的这句话,道出了中关工厂充满生机的理由。在近几年马自达车的魅力中,受到关注的大多是发动机技术和外观设计,然而,正是因为有了熟练工人掀起的生产技术革新,这些技术和设计才得以具象化。

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