段澤成

（濱州渤?；钊邢薰?，濱州256602）

0 前言

活塞作為內燃機的核心零部件之一，其加工質量對內燃機性能影響很大。粗鏜活塞銷孔作為活塞加工過程中的重要工序之一，不僅為精鏜銷孔提供定位基準，還影響精鏜銷孔的加工質量，所以對粗鏜銷孔的裝夾定位提出很高的技術要求。本文通過分析現(xiàn)有的銷孔粗鏜定位工裝的優(yōu)缺點，并結合粗鏜銷孔的定位原理對本公司的粗鏜銷孔的定位工裝進行合理的改進。

1 粗鏜銷孔定位工裝分析

目前最常使用的粗鏜銷孔定位工裝有2種：止口胎+定位銷 （方案1），如圖1所示；止口胎+內撐組 （方案2），如圖2所示。2種方案中的止口胎的作用是相同的，主要區(qū)別在于定位銷與內撐組。

方案1的定位銷，其主要作用是通過撥轉活塞內檔面 （見圖3）來配合止口胎，實現(xiàn)銷孔的粗加工定位。該工裝多應用于大直徑活塞。如圖1所示，方案1工裝結構簡單，主要由止口胎和定位銷2部分組成。因此，無論是工裝的更換還是調試都非常便捷；而且定位銷撥轉位置遠離銷孔，不會對粗鏜銷孔工序和精車銷孔內倒角工序的組合產生影響。但是，當結構簡單的工裝遇到一致性差的毛坯時，就容易造成定位穩(wěn)定性差等問題，直接導致銷孔軸線與內檔面垂直度的合格率降低，并影響由粗鏜加工的活塞銷孔為定位的其他加工工序的加工質量，及之后的活塞銷孔精加工的合格率。

圖1 方案1止口胎+定位銷

圖2 方案2止口胎+內撐組

圖3 活塞內檔面

方案2的內撐組，由內撐塊和彈簧及銷軸組成，其主要作用是通過擋撐活塞內檔面來配合止口胎，實現(xiàn)活塞銷孔的粗加工定位。如圖2所，方案2工裝的結構明顯比方案1工裝復雜，其定位穩(wěn)定性也明顯優(yōu)于方案1工裝。復雜的工裝結構也增加了工裝更換及調試的難度；而且方案2工裝的通用性差，甚至加工相同產品不同批次的毛坯時，也需要進行微調。頻繁的工裝更換及調試嚴重影響了生產效率。

從工藝流程優(yōu)化、加工精度等角度來看，組合加工銷孔外口倒角、內倒角等銷孔相關尺寸是未來發(fā)展的總趨勢。組合加工既能縮短加工流程，提高生產效率，又能減少裝夾次數(shù)，降低加工過程中的誤差累計。但是，從內撐組結構來看，無法實現(xiàn)組合刀具有效避讓，因而存在碰刀風險，由此降低了將粗鏜銷孔工序與精車銷孔孔口內倒角工序進行組合的可能性。

方案1和方案2雖然都能滿足粗鏜銷孔的定位要求，但各自都存在著明顯的不足。造成方案1定位銷穩(wěn)定性差、廢品率高的主要原因是由于定位接觸面積小、可調性差，使得定位銷定位精度受毛坯精度的影響比較明顯。方案2的內撐塊在加工過程中，始終與活塞內檔面保持接觸而無法有效避讓刀具，影響活塞銷孔相關工序的組合，且其通用性差，造成校正頻繁，不利于企業(yè)的精益化生產。因此需要設計穩(wěn)定性高、通用性強且能夠實現(xiàn)多工序組合的新型銷孔粗鏜定位工裝。

2 新型銷孔粗鏜定位工裝

根據對原有的銷孔粗糙定位工裝結構的分析，及新型定位工裝的性能要求［1］，設計了1款新型的銷孔粗鏜定位裝置，現(xiàn)場試用一段時間，效果良好，達到了預期的設計要求。

2.1 工裝結構

新型銷孔粗鏜定位工裝由定位座、定位塊、導向條、彈簧等四大主要部分組成［2］，如圖4所示。

圖4 新型銷孔粗鏜定位工裝

2.2 工作原理

銷孔軸線與內檔面的垂直度作為活塞銷孔的重要技術要求，需要在粗鏜銷孔工序中得到保證。新型定位工裝，通過彈簧的作用力，實現(xiàn)定位塊與活塞內檔面的全面接觸，以保證活塞在其內檔面與定位工裝水平中心面處于平行狀態(tài)下被夾緊，如圖5所示?；钊麏A緊后，新型定位工裝通過工裝的控制系統(tǒng)來完成升降運動，以保證定位工裝在加工過程中處于止口胎內腔，實現(xiàn)多工序加工。定位工裝水平中心面一直與活塞內檔面處于平行狀態(tài)，因此只要通過校正銷孔鏜桿與定位工裝的垂直度，就能保證銷孔內檔面與銷孔軸線的垂直度。

2.3 活塞銷孔粗鏜加工流程

采用新型定位工裝后，活塞銷孔粗鏜加工流程如下：1）在氣缸1處于打開狀態(tài)時，安裝并定位活塞，定位工裝升至止口胎定位面以上且滿足定位需要，其升高距離可以通過氣缸實現(xiàn)可調；2）調節(jié)電磁換向閥1，使氣缸2打開，夾緊活塞；3）調節(jié)電磁換向閥2，使氣缸1關閉，讓定位工裝下降至止口胎內腔中，使定位工裝避讓刀具；4）粗鏜加工活塞銷孔；5）調節(jié)電磁換向閥1，使氣缸2關閉，松開活塞；6）調節(jié)電磁換向閥2，使氣缸1打開，讓整個系統(tǒng)恢復到原始狀態(tài)。整個活塞銷孔粗鏜加工定位工裝的控制系統(tǒng)［3］如圖6所示。

圖5 新型銷孔粗鏜定位工裝定位模型

2.4 優(yōu)勢和前景

雖然新型定位工裝的設計方案系統(tǒng)更加繁瑣、結構更加復雜，但是從標準化、自動化、穩(wěn)定性及生產效率方面都有明顯的優(yōu)勢。從標準化角度來說，新型定位工裝可以通過導向條來調節(jié)定位塊的運動行程，以滿足不同內檔寬度的活塞；而且定位塊的弧形結構不僅方便活塞的安裝和拆卸，還能適應不同內檔角度的活塞。新型定位工裝可以通過程序來控制其各種動作，非常適合設備自動化。此外，新型定位工裝有升降功能，使其在活塞加工過程中下降至止口胎的內腔，不與加工刀具產生干涉。這有利于生產線工序優(yōu)化，實現(xiàn)多種工序組合。

圖6 新型銷孔粗鏜定位工裝控制系統(tǒng)

新舊銷孔粗鏜定位工裝使用情況對比見表1，使用天數(shù)為30天。由表1可見，使用新型定位工裝，生產過程中工裝更換時間有明顯的縮短，產品廢品率也有不同程度的降低。其原因主要是，新型定位工裝較舊工裝，通用性更強，適用活塞種類更多，從而減少了工裝的更換頻次和校正時間；定位接觸面更大，設計原理更符合定位需求，在提高工裝定位穩(wěn)定性的同時，又能實現(xiàn)工裝快速更換及校正。綜上所述，新型定位工裝更符合活塞加工的未來趨勢，便于實現(xiàn)生產自動化，大幅提高生產效率及產品質量。

表1 新舊銷孔粗鏜定位工裝使用情況對比

3 結論

新型銷孔粗鏜定位工裝較之前的工裝有了長足的進步，但在校正精密度及控制系統(tǒng)自動化方面還有較大的改進空間，需要在今后的使用過程中總結經驗，優(yōu)化方案，使其更加完善。此外，在活塞生產過程中，大部分加工工序也是通過內檔面來實現(xiàn)裝夾定位的，因此，新型銷孔粗鏜定位工裝可以作為其他加工工序工裝改進的模板。生產工裝的同一化對于精益生產而言是非常重要的。