■廣東鴻圖南通壓鑄有限公司（江蘇 226300）林愛(ài)綿 紀(jì)亞洋 顧仁軍

1.項(xiàng)目介紹及分析

圖1、圖2為我公司承接的某汽車(chē)公司的一款乘用車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈條蓋，此鏈條蓋用于2.0和2.0T兩款高性能發(fā)動(dòng)機(jī)上，在開(kāi)發(fā)初期發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷，避免新產(chǎn)品投產(chǎn)后造成的設(shè)變成本損失，快速樣件正好是用于發(fā)動(dòng)機(jī)在前期開(kāi)發(fā)前期性能測(cè)試、缺陷的發(fā)現(xiàn)以及驗(yàn)證產(chǎn)品的特性。由于模具和夾具的開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)，為了縮短汽車(chē)在研發(fā)過(guò)程中的周期，往往用鋁塊進(jìn)行快速加工，使得前期的開(kāi)發(fā)時(shí)間以及開(kāi)發(fā)成本大大降低。這也是為什么很多產(chǎn)品樣件都是使用快速加工的原因之一。

在做此類(lèi)產(chǎn)品的時(shí)候我們往往要考慮的有兩個(gè)方面，一是產(chǎn)品的精度，另外一個(gè)就是產(chǎn)品在加工過(guò)程中如何防止產(chǎn)品的變形。最初我們使用的材料是T6的，只是做過(guò)人工時(shí)效，但是粗加工完成后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品變形量達(dá)到了0.8 mm以上。后來(lái)更改加工工藝：將產(chǎn)品兩序粗加工完成后進(jìn)行精加工，最后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的變形量達(dá)到了2.0 mm，產(chǎn)品變形量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了合理的范圍，無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行加工。我們當(dāng)場(chǎng)也分析出是材料內(nèi)部應(yīng)力集中造成，可是如果對(duì)材料進(jìn)行時(shí)效處理需要很長(zhǎng)時(shí)間，但客戶(hù)的訂單周期時(shí)間很短。

圖1 正時(shí)鏈條蓋半成品

圖2 正時(shí)鏈條蓋成品

圖3 正時(shí)鏈條蓋機(jī)加工示意圖

于是我們通過(guò)查閱資料，選用另外一種材料是6061，鋁板型號(hào)為T(mén)651。一般情況下，T6的內(nèi)應(yīng)力會(huì)比較大，加工會(huì)變形，最適合加工的狀態(tài)應(yīng)該是T651，它是在T6的基礎(chǔ)上進(jìn)行拉伸，消除內(nèi)應(yīng)力。6061鋁合金的主要合金元素是鎂與硅，并形成M g2S i相。若含有一定量的錳與鉻，可以中和鐵的壞作用；有時(shí)還添加少量的銅或鋅，以提高合金的強(qiáng)度，而又不使其抗蝕性有明顯降低。買(mǎi)回來(lái)T651材料后，加工后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的平面度在0.15 mm以?xún)?nèi)，我們要控制產(chǎn)品的平面度不超過(guò)0.4 mm，完全合格。

圖3為正時(shí)鏈條蓋機(jī)加工示意圖，鏈條蓋和其他汽車(chē)零件相比，易變形，加工精度高，裝配表面質(zhì)量要求高。此零件是發(fā)動(dòng)機(jī)總成的部件之一，有著嚴(yán)格的裝配尺寸要求和較高的形位公差精度。零件最大外形尺寸511 mm×3100 mm×81.75 mm。鋁料的規(guī)格為650 mm×320 mm×85 mm。

2.零件加工工藝分析及夾具設(shè)計(jì)方案

產(chǎn)品的加工工藝分為3個(gè)序進(jìn)行加工，一序加工鏈條蓋內(nèi)側(cè)，并且將所有周邊過(guò)孔在一序全部加工出，另外需要用到二序的定位孔，位置度收嚴(yán)到0.05 mm（見(jiàn)圖4）。

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，經(jīng)反復(fù)分析討論，確定了零件機(jī)加工分三序進(jìn)行：

OP10工序加工采用立式數(shù)控加工中心，通過(guò)鋁塊的T型槽將鋁塊壓在機(jī)床上。加工鋁塊的兩面以及X方向和Y方向基準(zhǔn)加工，并且粗加工鋁塊（見(jiàn)圖5），粗加工結(jié)束后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行精加工，周邊過(guò)孔加工以及銷(xiāo)釘孔的加工。這樣的工藝是保證所有孔在同一序加工，保證了孔的位置度（見(jiàn)圖6）。

產(chǎn)品的精度以及外觀(guān)要求我們?cè)诩庸ぶ耙脖仨氁鲆粋€(gè)評(píng)估，如果精度要求很高，就必須增加半精加工，但是此鏈條蓋的關(guān)鍵部位在于定位銷(xiāo)釘?shù)奈恢枚?、周邊過(guò)孔的位置度以及最重要的油封孔的位置度，所以對(duì)產(chǎn)品外觀(guān)的精度要求不是很高，只要清角到位即可。

OP20工序加工采用立式數(shù)控加工中心，采用典型的一面兩銷(xiāo)（固定銷(xiāo)）定位夾緊方案，以零件A基準(zhǔn)端面及兩周邊過(guò)孔作為基準(zhǔn)定位銷(xiāo)孔2個(gè)mm實(shí)現(xiàn)定位（見(jiàn)圖4），加工背面整體外形，但在加工背面整體外形的時(shí)候需要考慮裝夾壓緊部位（見(jiàn)圖7），所以我們?cè)诩庸み^(guò)程中分為3個(gè)步驟：①粗加工中部區(qū)域，粗加工完進(jìn)行精加工，以及清角。②將4個(gè)M10內(nèi)六角螺栓固定住產(chǎn)品進(jìn)行粗加工周邊的材料，并精加工完外形。③最后精加工與缸蓋罩的密封面，以及3個(gè)M12牙的端面（見(jiàn)圖8、9）。

OP30工序加工采用立式數(shù)控加工中心帶A軸回轉(zhuǎn)的加工中心橋式夾具，夾具結(jié)構(gòu)同OP10工序一樣，采用典型的一面兩銷(xiāo)（固定銷(xiāo)）定位夾緊方案，以零件A基準(zhǔn)端面及B基準(zhǔn)定位銷(xiāo)孔2個(gè)mm實(shí)現(xiàn)定位，加工油封孔，6個(gè)M6牙孔以及3個(gè)M12牙孔，A軸回轉(zhuǎn)+90°，加工3個(gè)M12以及4個(gè)M6牙孔，圖10是夾具的示意圖。

機(jī)床全部選用美國(guó)產(chǎn)HAASVF3SS立式加工中心，機(jī)床數(shù)控操作系統(tǒng)為HAAS專(zhuān)用的操作系統(tǒng)，主軸采用12000 r/min的 有色金屬切削專(zhuān)用主軸，X/Y/Z運(yùn)動(dòng)行程1016/508/735 mm，機(jī)床工作臺(tái)尺寸1219 mm×457 mm，X/Y/Z定位精度±0.0050 mm，重復(fù)定位精度±0.0015 mm。夾具轉(zhuǎn)臺(tái)選用HAAS HRT310規(guī)格。

圖4

圖5 OP10粗加工完圖形

圖6 機(jī)加工一序加工完圖片

圖7 產(chǎn)品固定在機(jī)床夾具板上，壓緊T形槽

圖8 粗加工二序完成后圖

圖9 加工產(chǎn)品兩端，使得產(chǎn)品分離

圖10 OP30帶轉(zhuǎn)臺(tái)夾具示意圖

加工工藝關(guān)鍵點(diǎn)：主要是考慮產(chǎn)品的變形問(wèn)題、工藝的安排以及刀具的定制，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中重要尺寸部位油封和銷(xiāo)釘孔都是使用的復(fù)合刀具，且精加工刀具全部采用PCD鏜刀和鉸刀。這樣大大提高了產(chǎn)品的表面質(zhì)量、尺寸精度以及使用壽命。

3.生產(chǎn)加工過(guò)程中的問(wèn)題

零件在加工過(guò)程中陸續(xù)了出現(xiàn)了一些問(wèn)題，分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，找出了解決方案。

（1）OP10工序的A基準(zhǔn)端面的加工平面度0.4 mm，剛開(kāi)始選用的材料是T6規(guī)格的，經(jīng)過(guò)人工時(shí)效處理過(guò)，但內(nèi)部應(yīng)力沒(méi)有完全去除。更換了T651材料后此問(wèn)題解決。

（2）OP10工序的B、C基準(zhǔn)定位銷(xiāo)孔2個(gè)mm鉸孔過(guò)后出現(xiàn)位置度超差，以及中心距（242.0±0.05）mm超差，也是由于產(chǎn)品變形所致。此產(chǎn)品很可惜就報(bào)廢了。

（3）OP10工序在精加工過(guò)程中D8R0.5的牛鼻刀出現(xiàn)掉刀現(xiàn)象，主要原因是由于精加工的余量偏大，在加工過(guò)程中進(jìn)給很快，使得刀具掉刀，不過(guò)出現(xiàn)這種情況后將產(chǎn)品下降2 mm，此產(chǎn)品能挽救回來(lái)。

（4）OP20在加工完后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品表面有壓傷情況，最后查出原因是粗加工的部分鋁屑跑進(jìn)了產(chǎn)品的加工面下面，然后螺栓再一鎖緊就造成了產(chǎn)品壓傷。在產(chǎn)品粗加工結(jié)束后將其拿下來(lái)，清理干凈接觸面，隨后再將產(chǎn)品壓緊，此問(wèn)題得到了有效控制。

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)不斷的更改嘗試、工藝的優(yōu)化，最終按時(shí)完成了客戶(hù)的訂單。此次加工過(guò)程中，我們也掌握了一套自己的快速樣件加工技巧，用最有效的時(shí)間、最低的成本來(lái)創(chuàng)造出最大的利益。