缸體輪廓度超差問題淺析

摘要：缸體是發動機的骨架，其內外安裝著發動機的所有主要零件和附件，工作條件十分惡劣。它要承受燃燒過程中壓力和溫度的急劇變化以及活塞運動的強烈摩擦，而缸體底面輪廓度超差會影響發動機安裝油底殼的密封效果，嚴重時會導致漏油。為了提升發動機缸體加工質量，對影響底面輪廓度超差因素進行分析，找出導致底面輪廓度超差的原因。

關鍵詞：缸體;底面;輪廓度;加工底面;夾緊力;定位面

中圖分類號：U466 文獻標識碼：A

1輪廓度的定義

所謂“輪廓度”，是指被測實際輪廓相對于理想輪廓的變動情況。這一概念用于描述曲面或曲線形狀的準確度。

2問題描述

缸體底面是以來料毛坯的DEF面為基準進行加工的（圖1）。輪廓度要求，相對于毛坯基準DEF面，PS=0.1 mm。缸體線自投產以來，加工中心機床OP10加工底面（報告代碼#499面）輪廓度不穩定（圖2），換新刀加工首件差異大，局部多切和少切無規律，嚴重影響正常生產，造成不必要的返修和報廢。

3分析影響輪廓度超差因素

針對底面輪廓度超差問題進行頭腦風暴，根據人、機、料、法、環分析造成加工超差的因素有了項。

3.1對毛坯來料尺寸進行監控

每月抽檢不同批次零件送三坐標測量毛坯DEF基準，分析輪廓度超差件與毛坯尺寸的關聯性。抽檢的零件DEF基準未發現有超差情況，因此零件DEF基準不是影響輪廓度超差的要因。

3.2對零件材質進行分析

零件材質過硬會導致切削阻力增大，加工容易變形。產線對加工的毛坯硬度進行抽檢，切割輪廓度超差的零件，檢測其硬度是否超出要求范圍（表1）。從檢測結果分析，零件材質不是影響輪廓度超差的要因。

3.3對加工設備主軸跳動進行分析

加工設備的主軸跳動如果超差，將會造成加工輪廓度超差。測量4臺相同加工設備的主軸徑向、軸向和端面跳動，測得的數據全部在要求的范圍內（圖3），因此主軸跳動不是要因。

3.4切削刀具分析

加工該表面的刀具，都是由刀具調刀主管確認調刀精度后送到生產線使用。使用放大鏡檢查加工超差的多把刀片，未見有明顯磨損（圖4），刀片尺寸均在合格范圍內。刀具在磨損很小的情況下也存在輪廓度超差，因此不是要因。

3.5機床夾緊力不足分析

機床夾緊力不足，將會造成零件在加工時的移動，從而影響加工精度。加工零件的機床要求夾緊力在6～8 MPa，檢查機床夾緊力為了MPa，在合格范圍內。由于OP10加工零件底面余量3.000mm，切削力相對較大，連續跟蹤10件加工夾緊情況，出現有2件位移情況。因此，夾緊力不足會導致加工距離有偏差。

3.6機床夾具定位塊高度分析

機床夾具的3個定位塊決定了工件夾緊后的傾斜度。測量機床夾具定位塊，發現機床夾具定位塊l相對夾具標準高0.005 mm，定位塊3相對夾具標準低0.025mm，機床夾具上2個定位塊高度最大相差0.030mm（圖5），而標準要求≤0.020 mm。根據測量定位塊的高度得出工件夾緊后成傾斜的姿態，A1/A2面較A3/A4面前傾（圖6），零件加工時A1/A2面就會比A3/A4面多切，因此定位面高度差超出范圍是要因。

3.7切削參數分析

團隊重新分析了原加工參數的合理性。原底面加工參數為，進給速度F=2376 mm/min，銑削轉速S=550r/min，驗證中將底面的進給速度和銑削轉速更改成F=2950 mm/min，S=900r/min。更改參數前后對比，檢測加工參數提升后對輪廓度的影響，發現輪廓度最大變化為0.003mm，所以加工參數設置不合理不是主要原因。

4處理方法

通過頭腦風暴，分析影響底面輪廓度加工超差的原因，為機床夾緊力不足和機床夾具定位塊高度超出標準。

（1）針對將機床夾緊力不足問題，將加工機床的夾緊力由7MPa調大至8MPa（圖了），連續跟蹤5件輪廓度，測量結果有所改善。

（2）將定位面3墊高0.020mm，縮小機床基準塊高度差，確保工件裝夾不傾斜。

通過調大機床夾緊力和縮小機床定位面高度差，從而降低缸體底面輪廓度超差的概率。措施實施后，加工數據穩定，返修和報廢工件數量明顯下降（圖8）。

5結束語

本文從實際案例出發，針對缸體底部輪廓度超差問題進行詳細的分析和驗證，最終解決了超差的問題。后續我司會根據制造經驗不斷提升發動機缸體的產品質量，為用戶制造出質量更好、更完美的產品。