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MARPOSS測(cè)量?jī)x以?xún)?yōu)異的性能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行有效支持。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸孔尺寸是發(fā)動(dòng)機(jī)工藝控制關(guān)注重點(diǎn)之一，四缸機(jī)通用的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸孔加工工藝的主要步驟為粗鏜、精鏜及珩磨三個(gè)部分，其中缸孔精鏜因其加工精度時(shí)刻影響著發(fā)動(dòng)機(jī)性能，成為缸體加工最關(guān)鍵的工序。因其加工零件本身特殊性，缸孔加工存在加工精度高、尺寸要求多樣等工藝難點(diǎn)。
1.某發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔加工尺寸要求
(1)缸孔直徑φ(69.655±0.01)?mm，深度118?mm。
(2)缸孔圓度0.008?mm，圓柱度0.015?mm，垂直度0.032?mm。
(3)經(jīng)過(guò)珩磨后，缸孔表面的粗糙度要求為Rz=1.2～4.0?mm。
2.缸孔加工工藝流程
缸孔加工工藝流程如圖1所示，為保證缸孔加工精度及加工效率，缸孔加工基準(zhǔn)選擇以底面作為定位第一基準(zhǔn)，靠近后端工藝銷(xiāo)孔作為第二基準(zhǔn)，以“一面兩銷(xiāo)”定位模式限制了缸體6個(gè)自由度，一面兩銷(xiāo)定位方式如圖所示。
為了保證缸孔精加工精度，一般而言不同的企業(yè)會(huì)有不同的工藝加工方式，本文主要探討的是缸孔精加工步驟中對(duì)加工中心完全自主的自動(dòng)加工工藝展開(kāi)質(zhì)量控制方法及防錯(cuò)方式探討。
缸孔尺寸控制及防錯(cuò)方法優(yōu)化
通過(guò)對(duì)工件加工尺寸影響的人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面做了全面的解析，認(rèn)為缸孔漏加工及尺寸波動(dòng)大主要受制于三個(gè)方面的影響：①當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，員工沒(méi)有正確判斷工件漏加工，沒(méi)有正確的工具讓員工判斷;②當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)加工至一半停止時(shí)，程序自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)循環(huán)，未自動(dòng)停止等待員工處理;③測(cè)量系統(tǒng)未能及時(shí)投入使用，讓尺寸出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)未能自主進(jìn)行補(bǔ)償。針對(duì)以上三種影響，隨著技術(shù)不斷發(fā)展和成熟，目前我所在的車(chē)間所做出來(lái)的相應(yīng)的防錯(cuò)舉措如下。
1.工具控制及防錯(cuò)
針對(duì)設(shè)備本身報(bào)警，工件從設(shè)備出來(lái)時(shí)存在漏加工情況，車(chē)間的員工、管理團(tuán)隊(duì)集思廣益，根據(jù)通止規(guī)原理，制作了一個(gè)仿通止規(guī)防錯(cuò)工具。用工具鋼車(chē)兩截外圓柱，安裝一個(gè)扶手柄，就是一個(gè)簡(jiǎn)易的仿通止規(guī)防錯(cuò)工具。工具圓柱的前端車(chē)到比缸孔下極限尺寸69.645?mm再小0.01～0.02?mm，工具圓柱的后端車(chē)到比缸孔上極限尺寸69.665?mm再大0.01～0.02?mm。在缸孔加工時(shí)，只要工件退出機(jī)床后，由操作者進(jìn)行100%四個(gè)缸孔的防錯(cuò)檢測(cè)，工具小端放得進(jìn)缸孔且同時(shí)大端放不進(jìn)缸孔則視為工件合格;工具小端放不到缸孔則缸孔異常，需要剔出返修。防錯(cuò)工具如圖所示。
該工具簡(jiǎn)單實(shí)用，使用之后，缸孔漏加工的情況基本消除。但在工具防錯(cuò)使用過(guò)程中引發(fā)了問(wèn)題：①工具使用久了會(huì)磨損引起誤判;②缸孔精鏜后殘留在缸孔壁上的鐵屑造成工件不干凈，影響到員工操作測(cè)量;③依靠人來(lái)執(zhí)行的測(cè)量防錯(cuò)終究不可靠，操作者會(huì)存在僥幸不測(cè)的情況;④存在工具變形損壞或者丟失的情況。
2.邏輯防錯(cuò)
因工具防錯(cuò)簡(jiǎn)易方便，但不能根本杜絕工件漏加工，從問(wèn)題產(chǎn)生根源解決問(wèn)題才能將問(wèn)題全部消除。針對(duì)工具防錯(cuò)引發(fā)的問(wèn)題，通過(guò)實(shí)際邏輯研究，對(duì)加工邏輯程序進(jìn)行了優(yōu)化和論證。加工程序防錯(cuò)同樣達(dá)到防止工件缸孔漏加工的目的，同時(shí)淘汰了工具防錯(cuò)和解決了工具防錯(cuò)引發(fā)的問(wèn)題。
程序防錯(cuò)的原理如圖4所示。在程序開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，取1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)及4號(hào)四個(gè)宏變量，分別代表4個(gè)缸孔，同時(shí)賦值為0，而在每完成一個(gè)缸孔鏜削后，相應(yīng)的宏變量賦值為1。只有當(dāng)四個(gè)缸孔都加工完后，1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)及4號(hào)四個(gè)變量才會(huì)都變?yōu)?，那么四個(gè)變量相加則等于4。在1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)及4號(hào)四個(gè)宏變量賦值變?yōu)?之前，只需要判斷四個(gè)變量之和是否等于4，若等于4，則說(shuō)明上一個(gè)工件已經(jīng)經(jīng)過(guò)了4個(gè)缸孔的加工，若不等于4則說(shuō)明有可能存在缸孔漏加工的情況，機(jī)床報(bào)警、停機(jī)并提醒操作者。
增加該邏輯防錯(cuò)程序后，設(shè)備通過(guò)對(duì)自己程序段運(yùn)行的自我校驗(yàn)，起到了自我防錯(cuò)的目的并大大減少了漏加工零件逃逸的可能性。防錯(cuò)程序語(yǔ)句如圖所示。
3.測(cè)量系統(tǒng)防錯(cuò)
由缸孔本身加工質(zhì)量要求及加工工藝的特殊性，缸孔精鏜尺寸由精鏜刀片漲刀后的刀片旋轉(zhuǎn)切削半徑?jīng)Q定。精鏜刀片漲刀的旋轉(zhuǎn)切削半徑尺寸可以自動(dòng)或者人工調(diào)節(jié)，通過(guò)扭動(dòng)刀頭上的調(diào)節(jié)螺母實(shí)現(xiàn)漲刀尺寸也就是缸孔精鏜尺寸微量調(diào)整。
缸孔精鏜完成后，進(jìn)行Marposs在線(xiàn)直徑測(cè)量。Marposs測(cè)頭是一個(gè)刀柄式的氣動(dòng)檢具，其一系列測(cè)量動(dòng)作由加工程序控制實(shí)現(xiàn)，Marposs在線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)最后一個(gè)精鏜后的缸孔進(jìn)行三個(gè)深度截面的精密氣動(dòng)測(cè)量，測(cè)量數(shù)值顯示在線(xiàn)旁的Marposs測(cè)量顯示儀上。測(cè)頭結(jié)構(gòu)如圖所示。
測(cè)頭通過(guò)預(yù)檢測(cè)量缸孔，根據(jù)測(cè)量結(jié)果測(cè)頭將輸出分為三種結(jié)果并調(diào)用相關(guān)子程序達(dá)到自我補(bǔ)償加工、自動(dòng)停止及報(bào)警工件不在范圍內(nèi)三個(gè)作用，簡(jiǎn)而言之，三種結(jié)果為可調(diào)整范圍加工、合格加工停止及超出范圍報(bào)廢報(bào)警。
當(dāng)測(cè)量缸孔平均值背離加工中值尺寸在20%的公差范圍外且未超出加工公差時(shí)，由程序控制精鏜刀進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過(guò)呼叫調(diào)整子程序，利用夾具背后的機(jī)械爪，抓住精鏜刀頭調(diào)節(jié)螺母，主軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行精鏜刀尺寸調(diào)節(jié)，使精鏜刀加工尺寸在加工下一件工件缸孔時(shí)朝中值尺寸靠攏。
當(dāng)測(cè)量缸孔平均值背離加工中值尺寸在20%的公差范圍內(nèi)時(shí)，程序默認(rèn)精鏜尺寸控制良好，不必調(diào)整，程序結(jié)束，工件退出。
當(dāng)測(cè)量缸孔平均值背離加工中值尺寸超出公差范圍時(shí)，設(shè)備報(bào)警，提示操作者測(cè)量超差公差范圍。
從測(cè)量結(jié)果的邏輯判斷可知，Marposs測(cè)量對(duì)缸孔精鏜尺寸的控制起到了重要作用，它可以補(bǔ)償?shù)镀p對(duì)缸孔精鏜尺寸的影響，也可以防止崩刀對(duì)缸孔精鏜尺寸的影響，時(shí)時(shí)測(cè)量監(jiān)控缸孔精鏜尺寸。
雖然能夠自主進(jìn)行補(bǔ)償加工，Marposs測(cè)量缸孔的方式對(duì)缸孔加工尺寸的控制存在一定的缺陷，Marposs測(cè)量可以很好地控制缸孔精鏜尺寸的穩(wěn)定性，但是對(duì)于缸孔漏加工并不能進(jìn)行有效監(jiān)控。且Marposs測(cè)量只對(duì)最后一個(gè)加工的缸孔進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)榧庸す?jié)拍的因素，不可能對(duì)工件上的四個(gè)缸孔都進(jìn)行測(cè)量，那么當(dāng)缸孔精加工尺寸的變異點(diǎn)不在最后一個(gè)缸孔時(shí)，Marposs缸孔測(cè)量就存在缸孔尺寸監(jiān)控的缺陷漏洞。因此結(jié)合三種防錯(cuò)一起，就能夠同時(shí)控制缸孔尺寸穩(wěn)定性及漏加工的情況。
缸體缸孔加工作為發(fā)動(dòng)機(jī)的核心尺寸控制部分一直是國(guó)內(nèi)外汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)研究的主要課題之一，通過(guò)簡(jiǎn)易的防錯(cuò)工具設(shè)計(jì)、設(shè)備自身加工邏輯程序防錯(cuò)及測(cè)量系統(tǒng)防錯(cuò)等多個(gè)防錯(cuò)環(huán)節(jié)，可大大減少工件加工報(bào)廢的可能性，并能夠通過(guò)邏輯防錯(cuò)和自我校驗(yàn)達(dá)到批量控制尺寸穩(wěn)定性的目的。未來(lái)對(duì)缸孔加工工藝，加工設(shè)備廠家將以記憶防錯(cuò)來(lái)達(dá)到精密加工的目的，即每一件工件因其尺寸和外觀不同，設(shè)備本身會(huì)通過(guò)自身檢測(cè)判斷來(lái)對(duì)零件進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。相信不久的未來(lái)，缸孔加工也將迎來(lái)更先進(jìn)的防錯(cuò)績(jī)效。
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