精品是这样做出来的
发布时间：2013-04-28 浏览次数：777
（韶关东南轴承有限公司）
一、公司简介
韶关东南轴承有限公司前身为韶关轴承厂，建厂于1966年，迄今为止拥有43年的轴承制造经验；有18年的汽车轮毂轴承制造和开发经验。产品品牌“IB”为广东省名牌和广东省著名商标。2004年取得TS16949：2002质量体系认证。现有员工886人，专业技术人员160人，6个生产单位。是广东省高新技术企业，“广东省轿车轮毂轴承工程技术研究开发中心”依托单位。是我国Z早开发、制造汽车轮毂轴承总成的厂家之一，也是我国轿车轮毂轴承产量和出口量Z大的企业之一。目前主导产品为汽车轮毂轴承（、二、三代），是国家级重点新产品，其它所生产的汽车空调压缩机电磁离合器轴承、汽车发动机张紧轮轴承、汽车离合器分离轴承是广东省重点新产品。
二、从仿制到自主开发，实现整体性能优化
1、轿车轮毂轴承发展与现状
1.1 历史发展
轿车轮毂轴承的Z早应用可追溯到1936年，即雪铁龙轿车时代。SKF研制成功的四门轿车11CV驱动前轮是目前轮毂轴承单元的始祖。随着上个世纪60年代轿车的前驱化趋势出现，集成了一个法兰盘的第二代轿车轮毂轴承开始应用。从那时起，作为轿车承重和传导的非常重要的安全部件的轿车轮毂轴承集成了越来越多的功能。当前的轮毂轴承已经是高度集成化的模块化的部件，通常预设游隙、预填润滑脂实现终生润滑、传递扭矩，不但与刹车盘（鼓）和轮胎配合，而且还作为悬架系统的一个部件。集成了轮毂轴和外法兰盘的第三代轮毂轴承单元（1979年问世）已经实用化，进一步集成了等速万向节（CVJ）的第四代轮毂轴承也已经研制成功，距离实用化已经为期不远。高可靠性、结构紧凑、轻型化是汽车行业对轮毂轴承的基本要求，随着对安全性和环保的关注增加，带有轮速传感装置的智能化轮毂轴承单元已经成为轿车的标准配置。
1.2 技术差距
轿车轮毂轴承单元自上世纪八十年代起得到了广泛的应用。数值优化技术在处理离散的设计变量、整体性能优化方面显示了极大的优势，在国外已经得到了广泛的应用。用于预测滚动轴承性能的CAE（计算机辅助工程）技术得到不断的发展，出现了许多CAE工具。国外轴承制造商在产品开发研究中应用了有限元分析、数值计算、计算机模拟仿真等技术，同时采用了动态试验技术。
国外汽车轮毂轴承制造商（如SKF、NSK、FAG等）都掌握了产品开发、性能分析和相关的试验评价技术，具备强大的产品研究开发能力，并往往与轿车整车厂实现同步协同开发。从1994年至今的轮毂轴承专利来看，几乎所有专利均为SKF、KOYO、FAG等公司所拥有，这些专利主要为第三代、第四代轮毂轴承单元。
1.3 行业现状
我国自上世纪九十年代中期起，部分轴承制造厂家如韶关东南轴承、浙江万向等开始制造轿车轮毂轴承单元。总体来说，与国外厂家如SKF、NSK、FAG等差距很大。由于我国的轿车轮毂轴承开发和制造起步晚，在轿车轮毂轴承产品开发技术方面，国外的水平要远远领先于我国。目前，我国关键重要的轿车零部件主要依赖进口，轿车零部件的制造仍然很大程度上停留在低级仿制阶段，缺少自主知识产权。
另外，我国轮毂轴承制造厂家对产品的研究严重不足，关键产品参数和性能指标得不到有效控制和评价，因此产品的质量一致性差，无法满足高可靠性、长寿命的质量要求。目前，我国汽车行业要求轮毂轴承等重要部件的质量保证期为3年或6万公里的保修期。我国轮毂轴承的实际寿命大约在10万公里左右，此外，早期失效率仍然远远超出国外主机要求。国外的轿车主机制造商则往往要求在15万公里的行车里程里不更换轮毂轴承（日本的通用标准为15万公里），欧洲轿车制造商则要求30万公里以上。我国轮毂轴承寿命及可靠性无法满足中高档轿车主机要求。
2、产品研发
我公司这次研发精品轴承DAC42820036C是对原与某一汽车主机配套的产品DAC42820036B的优化设计。该尺寸类型的产品是我公司已有的成熟产品。但是，我们不满足于既有现状。基于我公司自主创新的高性能轿车轮毂轴承开发关键技术研究成果，利用系统平台、自主研发的集成化应用软件，结合主机客户输入的整车信息，开展多目标Z优化设计，得到轮毂轴承单元的Z大化系统寿命。
轮毂轴承的设计开发不仅仅是轮毂轴承本身的结构设计，还需要考虑整车参数、外围部件、轮毂偏移量、驱动方式、螺母锁紧方式、锁紧力矩等等因素。
主要考虑以下几点因素：
♦在考虑接触角的变化和轴向预载荷影响的前提下，基于静力学分析方法建立两自由度的数学模型，运用Newton-Raphson数值方法精确求解轿车轮毂轴承载荷分布，系统分析了侧向加速度和轴向预载荷对载荷分布的影响。
♦轴向预载荷与轮毂偏移量相比，对轮毂轴承的载荷分布、系统疲劳寿命以及力矩刚性具有更显著的影响。疲劳寿命和力矩刚性相对轴向游隙的变化规律相反。
♦为了提高设计效率和质量，在给定的装配空间条件下满足几何和性能约束，以获得Z大的疲劳寿命和Z佳的力矩刚性为目的，运用模拟退火算法对双列角接触球轴承结构的轿车轮毂轴承进行多目标优化设计。研究结果表明，模拟退火算法能够有效地解决离散变量全局寻优问题，所有约束得到满足并获得整体性能Z优的轮毂轴承。
2.1 整车参数输入
某型M1车前、后制动器应用的整车参数见表1。当前前轮毂使用轴承的结构参数见表2。
2.2 当前方案的前轮毂轴承性能分析
对双列角接触球轴承结构的轿车前轮毂轴承进行多目标优化设计，得到其相应的性能分析如图1~图3所示。
图1 行驶里程/疲劳寿命-轮毂偏移量（轴向游隙为0mm）
图2力矩刚性-轴向游隙
图3力矩刚性-轮毂偏移量
依据以上分析，现行设计方案存在以下改进的可能：
(1) 现行方案未能充分利用轴承的有效径向截面尺寸。
(2) 现行方案受到轴承宽度的限制，无法在提高密封性能的前提上，选用较大直径的钢球，同时，使得轴承载荷作用点距离受到一定的限制。
(3) 现行方案节圆直径偏小，使得轴承载荷作用点距离受到限制，同时，也使得采用较多的球数受到限制。
(4) 现行方案的轮毂偏移量设置对提高轴承的疲劳寿命不利。
因此，在可能的使用和环境约束条件下，需要开展优化设计（优化设计变量包括轮毂偏移量以及主要轴承的结构设计参数），以使疲劳寿命Z大化，同时优化其它性能指标（如刚性）。
基于装配使用条件，通过以上的分析，我公司重新确定了该型号轴承的Z佳设计方案。完成与客户的协同开发，提供了整体的性能优化方案，详见下图。
2.3 优化结果
采用数值优化方法，基于表1的整车参数（轮毂偏移量作为设计变量）及表3的装配条件开展优化，得到表4所示的优化结果。
说明：前1方案为现行方案；前2方案为优化结果方案；前3方案为采用优化结果轴承设计参数但轮毂偏移量保留不变；前4方案为采用40×74×40尺寸的轴承方案。
进一步考虑轮毂偏移量的因素，将4种方案（前1方案、前2方案、前3方案、前4方案）的行驶里程随轴向游隙在－0.05mm至＋0.05mm之间变化时的情况列于图4。图4反映了在可能的工作条件下，轮毂轴承的行驶里程的情况。单从行驶里程/疲劳寿命来看，Z优的方案为前2方案，其次是前3方案，之后是前1方案，Z不理想的是前4方案。
根据顾客实际使用条件，Z终采用前2方案为Z终优化方案。
图4 可能的工作条件下轮毂轴承的行驶里程
三、严格过程质量控制，追求产品质量零缺陷
有了好的设计方案，没有好的科学的管理方法和加工过程，是不可能做出令顾客满意的高质量的产品。一直以来，我公司始终坚持“管理科学、精心操作、持续改进、顾客满意”质量方针，坚持质量的理念，依靠科技进步，不断提升质量管理水平，全面提升公司的产品质量。
3.1 严格控制原材料、外购零部件质量，选择质量可靠、稳定的供应商是保证产品质量、及时供货的前提。
多年来，我公司按照ISO/TS16949质量体系要求，严格选择外购零部件供应商。我公司A类产品的供应商都必须通过现场审核。按照APQP管理方法，在样件、试生产件确认合格后，才允许进行批量供货。同时设立进厂检验人员，严把质量关，按照“零缺陷”质量原则进行外购件质量控制，如发现不合格进行退货处理。
同时，秉着“共同进步、共同提高、合作共赢”的原则，我公司也及时将供货产品中存在的不合格质量项反馈给供应商，帮助他们提高产品质量。正因为这样，我公司现有供应商队伍供货质量比较稳定，供货合格率逐年提高，为我公司新产品的开发质量和保证开发进度提供强有力的保障。
先进的检测仪器是保证原材料进厂合格的有力武器。我公司相继购进了光谱仪、红外高频碳硫分析仪等高精度检测、测量分析仪器，为原材料入厂检验提供了精确、可靠的检验手段。
在精品轴承生产之初，我们根据精品要求，列出相应的符合设计要求的材料清单，并进行系统分析，按照零部件重要程度，将零件细分为A、B、C三个等级，再据此选择相应的合格供应商，使得Z终采购回的原材料、零部件一次成功，并按照产品过程开发进度要求投入使用。
3.2 严格的过程控制保证轴承良好的质量
通过推行“整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全”的6S现场管理，规范了生产现场，营造一目了然的生产环境，培养起我公司各位员工良好的工作习惯，Z终提升每位员工的工作品质：革除马虎之心，养成了凡事认真的习惯，认认真真地对待工作中的每一件“小事”、每一个细节，养成了遵守相关操作规定的良好习惯，养成自觉维护生产环境整洁明了的良好习惯。严格的6S现场管理，使生产井井有条，工件转运畅通无阻，彻底消除了工件混料、混批的严重质量事故现象，有力地保障了轴承良好的质量状态。
按照质量体系要求，公司把质量意识贯彻到每一个员工的心中，落实到每一位员工的日常工作中。首先，编制符合现场操作要求的作业指导书，对各项工作的操作流程和程序都作出详细、明确的规定。同时，我公司专门的体系部门9000办对生产过程工艺纪律执行情况进行严格地监督，确保各项工作都按照技术文件的每一项要求执行。其次，加强绩效考核。坚持以顾客为导向，重视过程，以事实为基础，以数字为依据，量化考核，有效地增强职工的责任意识、质量意识和工作积极性。第三，通过多年的生产实践经验，我公司深刻体会到生产装备的好坏是控制产品质量高低的关键。近几年来，我公司不断斥巨资持续加大设备改造的力度，新增加了多条磨加工生产自动线、代轮毂轴承装配自动线等高精度设备。同时根据公司多品种、小批量的生产特点，自主设计、组装了一些流程较短的自动加工线，稳定了产品质量，降低了工人的劳动强度，提高了劳动效率。
此次的精品试制，过程生产采用提级生产，严格按不低于P6级的精度要求控制，部分产品精度甚至达P5级。为了达到质量目标，落实作业指导书中各个参数设置和监控环节，车间的工艺工程师持续深入生产现场，分析、解决每个生产环节遇到的问题，精确控制每项工艺参数。产品在换转工序时，坚守“零缺陷”转移质量原则，确保进入装配的各个零部件达到质量要求。
3.3 台架试验及精品认证
台架试验是对所有产品质量好坏的Z好验证，我公司非常重视这项工作。近几年来，我公司添置了多种种汽车轮轴承模拟试验机，可以开展的轴承密封性能试验、防水性能试验、一般耐久性试验、抗烧蚀试验等试验项目，建立起比较完备的汽车轮毂轴承台架试验体系。
我公司在这次精品轴承制造完成后，根据客户输入的轴承使用工况及装配条件，制定出精品轴承的相应台架试验规范，首先在公司内部完成台架试验。为进一步考核轴承是否达到精度级别，并Z后将轴承样品送到国家轴承质量监督检验中心开展相关台架试验，完成精品轴承试验认证。
以下是根据整车参数及装配条件制造的精品轴承台架试验规范。
★整车参数及装配条件
试验依据的整车参数如下：
装配条件如下：
•试验时内圈旋转，载荷加在内圈上；
•轮毂轴颈直径为
，座孔直径为
；
•施加在锁紧螺母上的锁紧力矩为250N·m，螺纹规格M22×1.5；
★一般耐久性试验规范
•试验循环加载周期为180s。
•试运行2小时。
★密封性能试验规范
•试验循环加载周期为180s。
•试运行2小时。
★高温抗烧蚀性试验规范
•试验循环加载周期为180s。
•试运行2小时。
四、健全质量管理体系，持续改进产品质量
在当前全球金融风暴形势下，企业所面对的竞争更加激烈，各个企业要想长久发展下去，必须加大力度进行技术攻关、质量攻关，走质量效益型之路。我公司这次精品研发之所以一次成功，和公司领导的高度重视分不开。该精品项目成立了以公司副总为组长、技术质检部部长为副组长、相关部门及车间有关人员为组员的跨部门多功能项目小组，形成了由研发、工艺、生产骨干组成的一个强有力的科研、生产队伍，以提高轴承寿命与可靠性为目标，生产过程中重点保证密封部位、热处理、磨削加工质量，整个生产过程都按照预定的目标组织落实。
我公司将以这次制造精品轴承为起点，认真总结和借鉴同行业单位的先进经验和方法，把握住机遇，加大科技创新力度，使我公司的产品质量得到全面提升，向着我公司的企业愿景“做中国微型轿车轮毂轴承的领跑者”目标而奋斗。
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