楊健

摘要：缸蓋凸輪軸孔是發(fā)動(dòng)機(jī)加工制造過程的關(guān)鍵孔系，其位置精度的好壞直接影響到凸輪軸裝配后的傳動(dòng)質(zhì)量，若控制不好，則易導(dǎo)致凸輪軸異常磨損，甚至出現(xiàn)突然抱死，后果不堪設(shè)想。因此凸輪軸孔的位置精度通常被作為發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線的A類特性進(jìn)行管控。

關(guān)鍵詞：凸輪軸孔；位置精度；A類特性

1.問題說明

我公司某缸蓋產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)凸輪軸孔位置出現(xiàn)了一定規(guī)律的傾斜，圖紙要求進(jìn)排氣側(cè)的凸輪軸孔相對(duì)底面定位銷的尺寸公差為±0.1mm，而進(jìn)氣側(cè)凸輪軸的前后端最大傾斜量約0.08mm，進(jìn)氣側(cè)凸輪軸的前后端最大傾斜量約0.06mm，長(zhǎng)期過程能力Cpk=0.3，嚴(yán)重不足，對(duì)加工穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量構(gòu)成嚴(yán)重威脅，因此分析解決該問題已刻不容緩。

2.原因分析

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)查及問題原因排查，根據(jù)魚刺圖工具，針對(duì)問題發(fā)生的每一個(gè)影響因素進(jìn)行分析，最終鎖定以下三個(gè)主要原因，分別為加工刀具、加工夾具及加工工藝。隨之對(duì)此進(jìn)行針對(duì)性的分析。

（1）加工刀具

凸輪軸孔借用老生產(chǎn)線的一把導(dǎo)條式鏜鉸刀進(jìn)行加工，其導(dǎo)條的精度直徑影響到孔的位置尺寸，維修人員通過磁力吸盤與杠桿表，對(duì)刀具導(dǎo)條的直線度和跳動(dòng)進(jìn)行了檢查確認(rèn)，并未發(fā)現(xiàn)異常，因此可以基本排除刀具影響；

（2）加工夾具

影響夾具定位精度的有以下幾個(gè)關(guān)鍵因素：定位銷直線度、定位面高度差、定位銷的整體剛性，為了識(shí)別主要原因，分別對(duì)此進(jìn)行檢查確認(rèn)。

定位銷直線度

維修人員通過磁力吸盤與杠桿千分表對(duì)夾具的圓柱銷和菱形銷分別進(jìn)行直線度確認(rèn)，最終結(jié)果均小于0.02mm，符合夾具工藝要求，因此該夾具的定位銷直線度幾乎不會(huì)影響加工質(zhì)量。

定位面高度差

維修人員通過操作機(jī)床自帶的雷尼紹探頭對(duì)夾具的每個(gè)定位面分別進(jìn)行Z向坐標(biāo)確認(rèn)，從而換算出最大的高度差，經(jīng)過三輪檢查，所有結(jié)果均小于0.015mm，符合夾具工藝要求，因此該夾具的定位面高度差也非要因。

定位銷的整體剛性

由于該夾具需兼容多個(gè)加工機(jī)型，因此設(shè)計(jì)時(shí)采用了所有機(jī)型的共同定位銷孔，為缸蓋螺栓過孔上的兩個(gè)銷孔，此兩處銷孔距離缸蓋頂面較遠(yuǎn)，為了滿足使用要求，夾具定位銷采用了加長(zhǎng)桿形式，然而定位銷加長(zhǎng)后會(huì)直接引起銷的長(zhǎng)徑比增加，整體剛性也會(huì)隨之減弱，原理類似于材料力學(xué)的懸臂梁結(jié)構(gòu)。為了驗(yàn)證定位銷的整體剛性，工藝人員就靜態(tài)空載狀態(tài)下和負(fù)載加工狀態(tài)下兩種情況分別進(jìn)行檢查分析。

靜態(tài)空載狀態(tài)驗(yàn)證流程：采用磁力吸盤及杠桿千分表從定位銷頂部檢測(cè)到底部，記錄頂?shù)撞康淖畲笞儾?，分別多次重復(fù)測(cè)量，如圖一左側(cè)所示。

負(fù)載加工狀態(tài)驗(yàn)證流程：人工將缸蓋安裝到夾具的定位銷上，并驅(qū)動(dòng)油缸夾緊，采用磁力吸盤及杠桿千分表測(cè)量缸蓋上某一個(gè)參考點(diǎn)的指針讀數(shù)，將其調(diào)整至零位，隨后油缸松開，工件處于松弛狀態(tài)，再次確認(rèn)缸蓋同一參考點(diǎn)的指針讀數(shù)，并記錄，分別多次重復(fù)測(cè)量。該讀數(shù)便是定位銷夾緊松開時(shí)因定位銷的形變產(chǎn)生的變差。測(cè)量過程如圖一右側(cè)所示。

通過數(shù)據(jù)對(duì)比分析，最終得到以下結(jié)論：定位銷的整體剛性不足，無法滿足工藝要求，同時(shí)對(duì)定位銷結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，該定位銷與定位銷安裝座之間采用的是分體式結(jié)構(gòu)，兩者配合安裝過程中存在一定的間隙，也會(huì)對(duì)剛性產(chǎn)生一定的影響。因此可以判定定位銷整體剛性是該問題的潛在要因之一。

（3）加工工藝

工藝編排時(shí)將凸輪軸孔的加工安排在了火力面加工之后，由于火力面為大平面，采用密齒大盤銑刀切削過程中會(huì)產(chǎn)生加大的切削力，同時(shí)加之定位銷剛性不足，很有可能會(huì)降低定位銷的定位精度，因此工藝設(shè)計(jì)不合理也是潛在要因之一。

3.整改措施

通過以上原因分析，基本鎖定了兩大潛在要因，分別是定位銷的整體剛性和加工工藝設(shè)計(jì)不合理。對(duì)此指針對(duì)性的整改措施。

（1）根據(jù)缸蓋構(gòu)造重新測(cè)繪定位銷，繪制圖紙。銷頭由分離改為一體，降低配合間隙；定位銷支撐部位加粗2mm，增強(qiáng)其剛性；定位銷選用軸承鋼材料，并進(jìn)行整體表面處理。以上措施實(shí)施后，對(duì)定位銷整體剛性進(jìn)行了再次測(cè)量確認(rèn)，均滿足工藝要求。

（2）調(diào)整加工工藝，將凸輪軸孔加工安排在火力面加工之前，以降低切削力對(duì)凸輪軸孔加工位置的影響。

（3）以上兩個(gè)措施完成之后，進(jìn)行了缸蓋的批量加工驗(yàn)證，通過數(shù)據(jù)整理分析，其凸輪軸孔的位置精度加工過程能力，Cpk均大于1.67，屬于穩(wěn)定狀態(tài)，質(zhì)量可控。

4.結(jié)語

通過了多輪的問題原因分析，查找關(guān)鍵要因，并針對(duì)性地指定整改措施進(jìn)行驗(yàn)證，最終保證了缸蓋凸輪軸孔加工位置傾斜的問題得到圓滿解決，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了生產(chǎn)線的加工能力和穩(wěn)定性，避免了批量問題導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。在整個(gè)問題分析和解決的過程中，工藝及現(xiàn)場(chǎng)人員都開啟了頭腦風(fēng)暴獻(xiàn)言獻(xiàn)策，為問題的解決起到了積極正面的作用。其意義在于不僅保證了加工質(zhì)量，同時(shí)提高了現(xiàn)場(chǎng)人員思考問題解決問題的能力，也為后續(xù)項(xiàng)目的開展奠定了一定的理論基礎(chǔ)。

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