徐攀

摘 要：缸體是發(fā)動機的重要部件，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)動機缸體制造精度要求較高，加工工藝復(fù)雜，發(fā)動機缸體的幾何位置精度直接影響發(fā)動機的工作性能和裝配性能。文章針對某公司近半年以來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因素。通過試驗分析研究，最終得出缸體后端面的工藝設(shè)計輔助支撐壓力設(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，通過一系列實際壓力測試驗證，找到了最理想的支撐壓力值，解決了超差問題。

關(guān)鍵詞：氣缸體；后端面；垂直度超差；分析對策

中圖分類號：TB42 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）09-0004-03

垂直度是指零件上被測要素（面或線）相對于基準(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：線對面、面對面、面對線、線對線四種；發(fā)動機后端面和底面的垂直度超差可能會影響到變速箱的安裝，從而影響發(fā)動機的性能，本文主要論述精加工缸體的后端面相對缸體底面的垂直度超差問題。

1 后端面垂直度狀況

某公司要求缸體B15后端面（#299面）相對于底面（#499面）的垂直度不能超差。統(tǒng)計發(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

通過分析后端面三坐標(biāo)測量數(shù)據(jù)及三坐標(biāo)各測量點位置，如圖2所示所示。

經(jīng)過以上分析得出：后端面三坐標(biāo)測量的6個點除了第3點多切外，其余5個點差值相差不大，且均接近中值，而第3點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)致其相對于底面垂直度超差的主要癥結(jié)所在。

3 對可能引起上述超差的原因進行詳細解析

垂直度超差魚骨圖，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，機床設(shè)定有定位氣檢報警功能，如果零件推不到位機床會自動報警，而且零件推拉不到位機床感應(yīng)不到工件也不會自動加工。故人為因素不會造成后端面垂直度超差。

3.2 定位銷松動磨損

定位銷松動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)致后端面相對底面垂直度超差。但是通過檢查機床定位銷并未出現(xiàn)松動和磨損。

3.3 定位面高度差過大

定位面高度差過大，工件定位會傾斜，也有可能會導(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)致后端面相對底面垂直度超差。但是通過檢查機床定位面高度差，發(fā)現(xiàn)三個定位面最高與最低相差僅0.007 mm （標(biāo)準(zhǔn)為0.02 mm以內(nèi)），因此定位面高度差無異常。

3.4 夾具損壞，工件夾歪

夾具損壞，工件夾歪，加工過程發(fā)生偏移，局部受力不均勻，會造成局部變形不一樣造成多切或少切，后端面相對底面垂直度超差。經(jīng)過對夾具進行檢查，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。

3.5 夾具夾緊力過小，工件夾不緊

夾具夾緊力過小，工件夾不緊，工件加工過程易出現(xiàn)移動，局部受力過大也會發(fā)生多切或少切，導(dǎo)致后端面相對底面垂直度超差。但是檢查如下3個夾緊點，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 刀具加工震動大，工件受擠壓

刀具加工震動大，工件受擠壓容易變形導(dǎo)致后端面相對底面垂直度超差。維修人員測量主軸跳動，測量結(jié)果均在合格范圍內(nèi)，見表1，對刀具加工工件質(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，加工變形也會導(dǎo)致后端面相對底面垂直度超差。送檢后端面垂直度超差工件到實驗室測量表面硬度，結(jié)果均在合格范圍內(nèi)，見表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)計輔助支撐壓力設(shè)置不合理

通過研究機床夾具圖紙，發(fā)現(xiàn)后端面對應(yīng)的啟動電機安裝面在加工過程中有輔助支撐伸出對工件有擠壓力，如圖5所示，防止加工過程該部位加工變形。輔助支撐壓力過大或過小都有可能導(dǎo)致該部位加工變形。結(jié)合三坐標(biāo)測量后端面的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)該部位附近測量的第3點為多切。于是初步可以確定為輔助支撐壓力過大導(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)致后端面相對底面垂直度超差。

3.9 機床加工程序坐標(biāo)系設(shè)置不合理

機床B軸程序坐標(biāo)系設(shè)置不合理，偏移過大，工件在加工過程中輔助支撐可能未支撐到工件表面或?qū)ぜ砻嬷瘟^大出現(xiàn)過載，同樣會使工件在加工過程中變形導(dǎo)致后端面相對底面垂直度超差。但通過查看刀具加工圖紙，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)各測量點及后端面各測量點數(shù)據(jù)趨勢圖分析：如果機床B軸坐標(biāo)系出現(xiàn)偏移過大，三坐標(biāo)測量后端面的1點和6點、2點和5點數(shù)據(jù)相差必定很大，而從圖2趨勢圖可以看出這幾個點測量值并未有明顯差異。因此，排除了機床B軸程序坐標(biāo)系設(shè)置不合理導(dǎo)致后端面相對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，但不會影響后端面相對底面垂直度。

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

4 解決對策

由于工藝設(shè)計輔助支撐壓力設(shè)置不合理，所以可以采用對新刀具加工，驗證測試不同輔助支撐壓力值，找出加工垂直度最好的那個壓力參數(shù)來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)測量后端面垂直度。最終措施實施后發(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進行長期跟蹤驗證，并對比4月份措施實施前后的數(shù)據(jù)，如圖7所示，驗證結(jié)果后端面對底面的垂直度已無超差。

從措施實施后，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

缸體后端面對底面的垂直度對于發(fā)動機其他零件的裝配及發(fā)動機性能都至關(guān)重要，而實際生產(chǎn)過程中，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行原因解析，從而找到超差的真正原因，并采取相應(yīng)的對策解決問題。

參考文獻：

[1] 李柱，徐振高.互換性與測量技術(shù)——幾何產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范與認(rèn)證[M].高等教育出版社，2008.

[2] 張本秀.端面垂直度檢具[J].機械工人·冷加工，1990，（1）.

[3] 于駿一，雛青.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[4] 馮立華.氣缸體與氣缸套組合加工工藝研究[D].長春：吉林大學(xué)，2011

.