徐攀

摘 要：缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，其形狀比較復(fù)雜：壁薄、箱式結(jié)構(gòu)、多空腔和多孔系。由于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體制造精度要求較高，加工工藝復(fù)雜，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的幾何位置精度直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能和裝配性能。文章針對(duì)某公司近半年以來(lái)缸體后端面垂直度超差的現(xiàn)狀，分析可能引起垂直度超差的各個(gè)因素。通過(guò)試驗(yàn)分析研究，最終得出缸體后端面的工藝設(shè)計(jì)輔助支撐壓力設(shè)置不合理，是造成后端面垂直度超差的主要原因，并提出降低輔助支撐壓力以減小端面變形量的方法，通過(guò)一系列實(shí)際壓力測(cè)試驗(yàn)證，找到了最理想的支撐壓力值，解決了超差問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：氣缸體；后端面；垂直度超差；分析對(duì)策

中圖分類(lèi)號(hào)：TB42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）09-0004-03

垂直度是指零件上被測(cè)要素（面或線）相對(duì)于基準(zhǔn)要素（面或線）的不垂直程度。垂直度根據(jù)產(chǎn)品功能和結(jié)構(gòu)要求可分為：線對(duì)面、面對(duì)面、面對(duì)線、線對(duì)線四種；發(fā)動(dòng)機(jī)后端面和底面的垂直度超差可能會(huì)影響到變速箱的安裝，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，本文主要論述精加工缸體的后端面相對(duì)缸體底面的垂直度超差問(wèn)題。

1 后端面垂直度狀況

某公司要求缸體B15后端面（#299面）相對(duì)于底面（#499面）的垂直度不能超差。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，從2013年9月～2014年4月缸體M1精加工A線后端面垂直度超差平均每月大概10次左右，超差出現(xiàn)即換刀停線測(cè)量，降低刀具壽命，如圖1所示。

2 超差現(xiàn)象調(diào)查和研究

通過(guò)分析后端面三坐標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)及三坐標(biāo)各測(cè)量點(diǎn)位置，如圖2所示所示。

經(jīng)過(guò)以上分析得出：后端面三坐標(biāo)測(cè)量的6個(gè)點(diǎn)除了第3點(diǎn)多切外，其余5個(gè)點(diǎn)差值相差不大，且均接近中值，而第3點(diǎn)多切與面輪廓輸出變形位置正好一致。

因此后端面加工局部變形是導(dǎo)致其相對(duì)于底面垂直度超差的主要癥結(jié)所在。

3 對(duì)可能引起上述超差的原因進(jìn)行詳細(xì)解析

垂直度超差魚(yú)骨圖，如圖3所示。

3.1 人員操作

由于線上零件推拉由外包人員操作，機(jī)床設(shè)定有定位氣檢報(bào)警功能，如果零件推不到位機(jī)床會(huì)自動(dòng)報(bào)警，而且零件推拉不到位機(jī)床感應(yīng)不到工件也不會(huì)自動(dòng)加工。故人為因素不會(huì)造成后端面垂直度超差。

3.2 定位銷(xiāo)松動(dòng)磨損

定位銷(xiāo)松動(dòng)或磨損易造成工件加工夾歪，加工面傾斜或局部變形造成多切或少切，導(dǎo)致后端面相對(duì)底面垂直度超差。但是通過(guò)檢查機(jī)床定位銷(xiāo)并未出現(xiàn)松動(dòng)和磨損。

3.3 定位面高度差過(guò)大

定位面高度差過(guò)大，工件定位會(huì)傾斜，也有可能會(huì)導(dǎo)致工件加工夾歪，出現(xiàn)局部變形多切或者少切的情況，導(dǎo)致后端面相對(duì)底面垂直度超差。但是通過(guò)檢查機(jī)床定位面高度差，發(fā)現(xiàn)三個(gè)定位面最高與最低相差僅0.007 mm （標(biāo)準(zhǔn)為0.02 mm以?xún)?nèi)），因此定位面高度差無(wú)異常。

3.4 夾具損壞，工件夾歪

夾具損壞，工件夾歪，加工過(guò)程發(fā)生偏移，局部受力不均勻，會(huì)造成局部變形不一樣造成多切或少切，后端面相對(duì)底面垂直度超差。經(jīng)過(guò)對(duì)夾具進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)夾具未出現(xiàn)損壞以及夾具螺栓并未出現(xiàn)松動(dòng)。

3.5 夾具夾緊力過(guò)小，工件夾不緊

夾具夾緊力過(guò)小，工件夾不緊，工件加工過(guò)程易出現(xiàn)移動(dòng)，局部受力過(guò)大也會(huì)發(fā)生多切或少切，導(dǎo)致后端面相對(duì)底面垂直度超差。但是檢查如下3個(gè)夾緊點(diǎn)，如圖4所示，夾緊力均大于 45 bar（標(biāo)準(zhǔn)為大于45 bar），夾緊壓力合格。

3.6 刀具加工震動(dòng)大，工件受擠壓

刀具加工震動(dòng)大，工件受擠壓容易變形導(dǎo)致后端面相對(duì)底面垂直度超差。維修人員測(cè)量主軸跳動(dòng)，測(cè)量結(jié)果均在合格范圍內(nèi)，見(jiàn)表1，對(duì)刀具加工工件質(zhì)量影響很小，工件受刀具加工擠壓變形可能性小。

3.7 加工表面材料硬度低，加工變形

加工表面材料硬度低，加工變形也會(huì)導(dǎo)致后端面相對(duì)底面垂直度超差。送檢后端面垂直度超差工件到實(shí)驗(yàn)室測(cè)量表面硬度，結(jié)果均在合格范圍內(nèi)，見(jiàn)表2，未出現(xiàn)異常，排除工件毛坯

鑄造硬度低造成加工變形的可能。

3.8 工藝設(shè)計(jì)輔助支撐壓力設(shè)置不合理

通過(guò)研究機(jī)床夾具圖紙，發(fā)現(xiàn)后端面對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)電機(jī)安裝面在加工過(guò)程中有輔助支撐伸出對(duì)工件有擠壓力，如圖5所示，防止加工過(guò)程該部位加工變形。輔助支撐壓力過(guò)大或過(guò)小都有可能導(dǎo)致該部位加工變形。結(jié)合三坐標(biāo)測(cè)量后端面的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)該部位附近測(cè)量的第3點(diǎn)為多切。于是初步可以確定為輔助支撐壓力過(guò)大導(dǎo)致加工該部位多切。當(dāng)后端面加工完成后輔助支撐收回，工件多切部位出現(xiàn)回彈變形，從而導(dǎo)致后端面相對(duì)底面垂直度超差。

3.9 機(jī)床加工程序坐標(biāo)系設(shè)置不合理

機(jī)床B軸程序坐標(biāo)系設(shè)置不合理，偏移過(guò)大，工件在加工過(guò)程中輔助支撐可能未支撐到工件表面或?qū)ぜ砻嬷瘟^(guò)大出現(xiàn)過(guò)載，同樣會(huì)使工件在加工過(guò)程中變形導(dǎo)致后端面相對(duì)底面垂直度超差。但通過(guò)查看刀具加工圖紙，如圖6所示，可以看出精加工后端面為立銑（即缸體頂面朝上，底面朝下）。并結(jié)合圖2三坐標(biāo)各測(cè)量點(diǎn)及后端面各測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖分析：如果機(jī)床B軸坐標(biāo)系出現(xiàn)偏移過(guò)大，三坐標(biāo)測(cè)量后端面的1點(diǎn)和6點(diǎn)、2點(diǎn)和5點(diǎn)數(shù)據(jù)相差必定很大，而從圖2趨勢(shì)圖可以看出這幾個(gè)點(diǎn)測(cè)量值并未有明顯差異。因此，排除了機(jī)床B軸程序坐標(biāo)系設(shè)置不合理導(dǎo)致后端面相對(duì)底面垂直度超差的可能。

3.10 切屑液濃度

切屑液濃度的變化可能會(huì)影響后端面銑刀壽命，從而間接影響后端面表面加工質(zhì)量，即工件表面粗糙度，但不會(huì)影響后端面相對(duì)底面垂直度。

由以上分析得出，工藝設(shè)計(jì)輔助支撐壓力設(shè)置不合理是后端面垂直度超差的主要原因。

4 解決對(duì)策

由于工藝設(shè)計(jì)輔助支撐壓力設(shè)置不合理，所以可以采用對(duì)新刀具加工，驗(yàn)證測(cè)試不同輔助支撐壓力值，找出加工垂直度最好的那個(gè)壓力參數(shù)來(lái)降低輔助支撐壓力直至后端面不再因變形多切，而導(dǎo)致后端面垂直度超差。

將模塊——OP170A輔助支撐壓力由原先的70 bar分別降低到到65 bar、60 bar、55 bar、50 bar、45 bar，并采用新刀分別在這五組不同壓力參數(shù)下，將加工出的零件送三坐標(biāo)測(cè)量后端面垂直度。最終措施實(shí)施后發(fā)現(xiàn)在55 bar壓力下，后端面垂直度最好，于是將輔助支撐壓力調(diào)整到55 bar進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤驗(yàn)證，并對(duì)比4月份措施實(shí)施前后的數(shù)據(jù)，如圖7所示，驗(yàn)證結(jié)果后端面對(duì)底面的垂直度已無(wú)超差。

從措施實(shí)施后，因輔助支撐壓力設(shè)置不合理導(dǎo)致后端面垂直度超差停線時(shí)間由之前平均每月205 min縮短為零；刀具月均壽命由之前平均每月206提高到350，如圖8所示，節(jié)約了很多生產(chǎn)成本。

5 結(jié) 語(yǔ)

缸體后端面對(duì)底面的垂直度對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)其他零件的裝配及發(fā)動(dòng)機(jī)性能都至關(guān)重要，而實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，垂直度超差的原因不一而同，但是均可以參照上述的分析方法進(jìn)行原因解析，從而找到超差的真正原因，并采取相應(yīng)的對(duì)策解決問(wèn)題。

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