Совершенствование процесса запрессовки с целью повышения уровня качества шаровых шарниров передней подвески автомобилей

Шаровые шарниры передней подвески являются одними из наиболее ответственных узлов в легковых автомобилях. Именно от их качества во многом зависит долговечность и безопасность эксплуатации автотранспортных средств, особенно на дорогах с неудовлетворительным качеством покрытия и на пересеченной местности. С целью повышения качества данных изделий в настоящее время в мировой автомобильной промышленности повсеместное распространение получили шаровые шарниры передней подвески с цельнометаллическим корпусом, обеспечивающим повышенные значения усилий вырыва и выдавливания шарового пальца и стабильность функциональных характеристик при изготовлении и эксплуатации. Процесс изготовления данных шарниров представляет собой обработку давлением буртов корпуса с целью формирования соединения между непосредственно корпусом и обоймой вкладыша шарового шарнира и фиксирующего пару трения в корпусе.

В последнее время и на отечественных автомобилестроительных предприятиях наметилась устойчивая тенденция на достижение мирового уровня качества.

Ежегодно ОАО «АВТОВАЗ» выпускает 650 ООО — 800 ООО популярных в России переднеприводных автомобилей, то есть объем потребления автозаводом шаровых шарниров для них составляет 1 300 000 — 1 600 000 штук в год. Также ежегодно ЗАО «Джи Эм-АВТОВАЗ» и ОАО «АВТОВАЗ» выпускают 100 000 — 110 000 полноприводных автомобилей Chevrolet-NIVA и LADA 4×4, которые являются самыми продаваемыми внедорожниками в России в 2004 -2009 годах по данным Ассоциации Европейского бизнеса РФ. С учетом потребности в запасных частях в системе технического обслуживания суммарная потребность только двух ведущих российских автопроизводителей в качественных шаровых шарнирах составляет более 2 000 000 штук в год.

Так как 40−60% стоимости автомобиля составляет стоимость комплектующих, этот фактор заставляет российские автозаводы поднимать планку требований в области качества к своим поставщикам. При этом снижение текущей рентабельности автомобильного производства диктует для партнеров условие повышения качества поставок без повышения цены, что можно обеспечить только внедряя эффективные технологии и конструкции.

Если говорить о мировой практике, то все поставщики ведущих мировых автопроизводителей выдерживают показатель от 50 до 200 ppm (part per million — количество дефектов на миллион деталей). Пять — семь лет назад допустимый уровень ppm на российских заводах равнялся 1000 дефектов на миллион, теперь на большинстве предприятий требования по уровню дефектов приближаются к мировым.

Еще одной общемировой тенденцией, пришедшей на российский рынок, является привлечение поставщиков к процессу разработки комплектующих. Производство автомобилей в России увеличивается с приходом иностранных автопроизводителей. Для обеспечения поставок качественных комплектующих для большинства из них стоит задача локализации производства комплектующих изделий, а для российских производителей стоит задача создания и развития собственных компетенций в разработке эффективных технологий для достижения современного уровня качества Растущее производство автомобилей в России требует эффективных технологий, позволяющих российским поставщикам разрабатывать и производить шаровые шарниры с современным высоким уровнем качества как для отечественных, так и иностранных марок автомобилей. А это, в свою очередь, ведет к необходимости самостоятельно вести исследовательские и конструкторские работы на предприятиях-производителях автокомпонентов. В этом случае как инвестиционная, так и инжиниринговая нагрузка перемещается от автопроизводителя к поставщику.

С введением в действие международного стандарта ИСО/ТУ 16 949 «Системы менеджмента качества. Особые требования по применению ИСО.

9001:2008 для организаций-изготовителей серийных и запасных частей для автомобильной промышленности" [1] все автопроизводители обязывают своих поставщиков соответствовать требованиям этого стандарта [2]. Новыми требованиями для российских изготовителей автокомпонентов являются: обеспечение соответствия ключевых характеристик изделия заданным требованиям на основе статистических методов, обеспечение индекса воспроизводимости процесса изготовления Ср [3] не менее величины, заданной потребителем, а также установление целей по качеству в ррш.

Существенно повышенные требования к качеству обуславливают необходимость исследования и совершенствования процессов изготовления шаровых шарниров с применением цельнометаллических корпусов.

Цель работы — повышение качества шаровых шарниров легковых автомобилей путем совершенствования процесса запрессовки с достижением требуемого уровня воспроизводимости процесса (Ср) и уровня качества продукции (ррш).

Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

— совершенствование технологии запрессовки шаровых шарниров с цельным корпусом, направленное на повышение эффективности путем снижения трудоемкости, повышения стойкости инструмента, стабильности и воспроизводимости процесса;

— аналитическое и экспериментальное исследования влияния параметров процесса запрессовки и геометрических параметров бурта корпуса на качество готового изделия;

— промышленная апробация предложенной технологии изготовления шаровых шарниров запрессовкой.

4.3 Выводы по главе.

1. На основании результатов разработки технологий запрессовки шаровых шарниров с цельным корпусом разработана конструкторская документация на шаровые шарниры переднеприводных автомобилей 2110−2 904 192−01, шаровые шарниры полноприводных автомобилей 2123−2 904 192−03 и 21 214−2 904 192, технические условия ТУ 4591−1 445 671 602−2007 «Пальцы шаровые передней подвески автомобилей ВАЗ», и согласованы с ОАО «АВТОВАЗ».

2. Разработаны и внедрены на ЗАО НПО «БелМаг»: комплекты документации на технологические процессы :

— ТП-СБ-2110−2 904 192−01;

— ТП-СБ-2123−2 904 192−03;

— ТП-СБ-21 214−2 904 192- и карты контроля.

3. Шаровые шарниры переднеприводных автомобилей 21 102 904 192−01, изготовленные по разработанной технологии запрессовки, прошли весь цикл испытаний, одобрены ОАО «АВТОВАЗ» для комплектации серийных автомобилей, с июня 2007 года производятся на ЗАО НПО «БелМаг» и устанавливаются на все марки переднеприводных автомобилей на конвейере ОАО «АВТОВАЗ». Индекс воспроизводимости процесса запрессовки по параметру «момент качания» составляет Ср>1, уровень дефектности в гарантийный период эксплуатации за 2009 год составил 182 ррм, уровень дефектности при поставках, составил 0 ррм, что соответствует требованиям ОАО «АВТОВАЗ».

4. По разработанной технологии запрессовки на ЗАО НПО «Бел-Маг» изготовлена опытная партия шаровых шарниров для полноприводных автомобилей 2123−2 904 192−03. Изделия прошли испытания у изготовителя и соответствуют требованиям документации. Индекс воспроизводимости процесса запрессовки Ср>1, что соответствует требованиям потребителя.

5. Подтверждена удовлетворительная сходимость результатов разработанных математических моделей с фактическими данными усилий выдавливания шарового пальца из корпуса шарнира и величины перекрытия.

6. Применение способа запрессовки позволило сократить количество несоответствующей продукции, повысить стойкость инструмента, повысить производительность процесса изготовления. Экономический эффект от внедрения предложенных в работе решений при изготовлении шарниров 2110—2 904 192−01 переднеприводных автомобилей ВАЗ составил 1 852 318 рублей (в ценах 2009 года). Ожидаемый экономический эффект при изготовлении шарниров полноприводных автомобилей 2123−2 904 192−03 и 21 214−2 904 192 составит 630 тыс. рублей в год.

Заключение

.

В настоящей работе рассмотрены вопросы повышения качества шаровых шарниров переднеприводных и полноприводных автомобилей. Проведенные аналитические, теоретические и экспериментальные исследования позволяют сделать следующие выводы.

1. На основании анализа современных требований автопроизводителей к качеству шаровых шарниров и процессов их изготовления было показано, что основные параметры качества и безопасности изделия формируются при создании неразъемного соединения шарнира различными процессами ОМД, а наиболее эффективным, управляемым и экономически оправданным представляется технологический процесс запрессовки.

2. Для оценки эффективности процесса запрессовки шаровых шарниров введен новый параметр — величина перекрытия соединения, характеризующая его прочность, плотность взаимного прилегания составных частей шарнира и геометрические параметры формируемого соединения.

3. Разработаны на основе метода конечных элементов математические модели процесса формирования сборочного соединения шарового шарнира запрессовкой, позволяющие оценить распределение напряжений в зоне деформации, определить энергосиловые параметры процесса и величину перекрытия соединения в зависимости от формы бурта корпуса, оценить величины и распределение напряжений при нагружении полученного соединения, определить усилие выдавливания.

4. Определена связь между исходной геометрией бурта корпуса шарового шарнира, основными параметрами процесса запрессовки (форма деформирующего инструмента, усилие запрессовки) и значениями показателей качества готовых изделий (усилие выдавливания шарового пальца из корпуса, величина перекрытия сборочного соединения). На примере шарового шарнира 2123−2 904 192−03 показано, что наилучшие результаты процесса запрессовки могут быть достигнуты при ширине кольцевого выступа бурта 0,8 мм и толщине основания 2,2 мм.

5. Разработаны эффективные технологические процессы изготовления новых конструкций шаровых шарниров передней подвески с использованием обработки давлением, применение которых позволило повысить долговечность изделий на 20 — 40%, повысить уровень качества шаровых шарниров в эксплуатации до уровня менее 200 ррш, достичь индекс воспроизводимости процесса изготовления Ср > 1, что обеспечивает выполнение особых требований ведущих заводов-автопроизводителей.

6. Технологические процессы с использованием запрессовки промышленно опробованы и с июня 2007 года внедрены в производство на ЗАО НПО «БелМаг». Изготавливаемые шаровые шарниры 21 102 904 192−01 используются для комплектации переднеприводных автомобилей на конвейере ОАО «АВТОВАЗ». Шарниры 2123−2 904 192−03 и 21 214−2 904 192, изготовленные способом запрессовки, прошли испытания на ЗАО НПО «БелМаг» и предложены для комплектации полноприводных автомобилей на ОАО «АВТОВАЗ» и ЗАО «Джи Эм-АВТОВАЗ».

7. Экономический эффект от внедрения предложенных в работе решений при изготовлении шарниров 2110—2 904 192−01 переднеприводных автомобилей ВАЗ составил 1 852 318 рублей (в ценах 2009 года). Ожидаемый экономический эффект при изготовлении шарниров полноприводных автомобилей 2123−2 904 192−03 и 21 214−2 904 192 составляет 630 тыс. рублей в год.

8. Полученные в работе теоретические и практические результаты используются в учебном процессе ГОУ ВПО «МГТУ» при подготовке инженеров по специальностям 200 503 — «Стандартизация и сертификация» и 150 106 — «Обработка металлов давлением».