变速器装配设备测量系统验收方案讨论

刘唯伊 陈启云 郭茜 周珏

摘 要：随着变速器朝着电动化方向发展，NVH和可靠性的要求也越来越高，从而对装配质量有了更高的要求。本文重点对变速器装配过程的电压机，拧紧机等设备从静态精度，动态重复精度，功能重复精度等角度收集数据，利用六西格玛工具-minitab，对设备的精度水平进行评价，从数据化角度对设备的能力提出更高的要求。

关键词：装配质量;静态精度;重复精度;六西格玛

目前，主流变速器制造商都采用了电机控制系统，利用高速采集卡，根据实际配合情况及时做出合理装配过程判断。

但是，在设備验收管理过程中，需要对设备的初始精度进行判断。装配设备不同于机加设备，可以直接用CPK，PPK等来确认加工能力。以下从静态精度，动态重复精度角度展开评价。针对动态重复精度引入了装配设备测量系统cgk指标，运用六西格玛工具minitab展开了应用，有效解决装配设备精度验收问题。

1 压装设备静态精度

1.1 设备精度规范

（1）压头与定位基准的位置公差≤φ0.03mm，在行程范围内与定位基准面的垂直公差≤φ0.02mm，定位基准面的平面公差≤0.02mm。（2）采用精机加面定位，同时保证定位精度，压头设置有活动顶尖提高压装同轴度，实现精密装配，避免出现由于定位精度低产生的压装时油封切边等损害工件的现象。（3）压力精度0.3%，压机最大压力50KN（按工艺要求来设计最大压力）。（4）行程精度0.001mm，重复精度0.01mm。

其中，位置度公差0.03mm综合反映了垂直度和平面度，需要在设备预验收过程进行重点确认。

1.2 位置度精度的确认

（1）位置度工装设计。设计出来的工装配合尺寸进行加减，位置度 d=（d1-d2）+d3+（d4-d5） <设计技术要求，否则压机会显示切边后的压力。因此，必须控制好每个维度的公差分配。（2）位置度测量。在偏载或切边的情况下，压机会有压力显示，如果在公差范围内，就不会出现压力值。

2 装配设备的重复精度

2.1 设备重复精度

测量系统预验收阶段，在设备供应商处进行评价，采用的指标是，量具能力指数。

（1）在具有测量系统的设备设计和预验收阶段，我们不知道制造设备波动的实际情况，也就是无法获得设备测量系统的变差。无法进行通常的“重复性和再现性分析”。（2）在检测设备的预验收阶段，只用标准件或测试件进行测量系统分析，考虑测量系统本身的误差（重复性和偏倚）占设计公差的比例是否足够小。如果该方法分析合格，则检测设备的“预验收”通过。

2.2 测量系统能力指数的计算步骤

（1）选择测试件或采购标准件，作为量具能力指数分析的样件。（2）在更高一级的检测设备上，对测试件进行重复的测量，取多次测量的平均值作为“参考值”（也称为“相对真值”），或者可以直接采用第三方鉴定机构对标准件给出的“检定值”。（3）固定人员，在检测设备上对同一个标准件/测试件重复测量50次。（4）计算，要求：。

注意：只要条件许可，应该选择公差上限和公差下限的各一个标准件/测试件，分别进行的评价，如果有条件，还应该增加中间公差值的标准件/测试件。

对于量具能力指数，它的计算公式如下所示：

其中，为50次测量数据的平均值，为50次测量数据的标准差。公差带宽，为上公差，为下公差。，一般取0.1～0.2，Minitab默认取0.2。一般取4～6，Minitab默认取6。

注意：对于，系数和取的不同，结果就完全不同，因此计算前需要和客户取得沟通或依据内部的程序文件要求执行。

2.3 压机行程重复精度能力案例

（1）行程公差要求191，公差带宽。

（2）在测量系统预验收时，没有任何的试验件，因此从更高一级的检定机构订购了检定值为190.95mm和191.05mm的两个极限区域的标准样件。

（3）内部程序文件规定，取0.2，取6。

（4）按工艺速度自动压装压头190.95mm到标准样件重复测量50次，50次重复测量数据的均值X=13.1，50次测量数据的标准差δ=0.1。

（5）计算，如下：

结论：公差上极限区域，量具能力指数验收通过。

（6）采按工艺速度自动压装压头191.05mm到标准样件测量50次，50次测量数据的均值X=7.25，50次测量数据的标准差δ=0.09。

结论：公差下极限区域，量具能力指数验收通过。

（7）测量过程评价结论：公差极限区域的都大于1.33，说明测量系统工作过程是稳定的。

（8）三个水平的稳定性评价---重复再现性。重复再现性Gage R&R为27.71<30%，可让步接受，需要设备供应商对位移传感器及工装进行改进。（一般要求小于10%，介于10%-30%都是让步接受，需要整改）

2.4 其余特性参数的处理

（1）压机压力能力。压机通常有一个额定压力，但结合产品时按产品工作范围来确定标准区间。通常轴承压装力3KN～15KN，范围跨度很大，需要特殊处理。（2）拧紧机扭矩能力。与压机压力测试一样，只不过一般有高精度的扭矩标定仪作参考，计算过程相同。

3 结语

静态精度和重复精度从静态和动态角度对设备基本能力有了判断，在批量之前可以有效检验设备存在的设计质量问题。这些验收数据，可以批量过程再次测量检查，对比相关数据变化，迅速找到问题发生的根本原因。

参考文献：

[1]马逢时，周暐，刘传冰.六西格玛管理统计指南[M].中国人民大学出版社（第二版），2013（02）：11-442.

[2]祝军华.精益六西格玛的有效实施[J].电子质量，2012（05）： 45-46.