活塞銷孔粗鏜定位工裝的改進(jìn)

段澤成

（濱州渤?；钊邢薰?，濱州256602）

0 前言

活塞作為內(nèi)燃機(jī)的核心零部件之一，其加工質(zhì)量對(duì)內(nèi)燃機(jī)性能影響很大。粗鏜活塞銷孔作為活塞加工過(guò)程中的重要工序之一，不僅為精鏜銷孔提供定位基準(zhǔn)，還影響精鏜銷孔的加工質(zhì)量，所以對(duì)粗鏜銷孔的裝夾定位提出很高的技術(shù)要求。本文通過(guò)分析現(xiàn)有的銷孔粗鏜定位工裝的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合粗鏜銷孔的定位原理對(duì)本公司的粗鏜銷孔的定位工裝進(jìn)行合理的改進(jìn)。

1 粗鏜銷孔定位工裝分析

目前最常使用的粗鏜銷孔定位工裝有2種：止口胎+定位銷 （方案1），如圖1所示；止口胎+內(nèi)撐組 （方案2），如圖2所示。2種方案中的止口胎的作用是相同的，主要區(qū)別在于定位銷與內(nèi)撐組。

方案1的定位銷，其主要作用是通過(guò)撥轉(zhuǎn)活塞內(nèi)檔面 （見(jiàn)圖3）來(lái)配合止口胎，實(shí)現(xiàn)銷孔的粗加工定位。該工裝多應(yīng)用于大直徑活塞。如圖1所示，方案1工裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要由止口胎和定位銷2部分組成。因此，無(wú)論是工裝的更換還是調(diào)試都非常便捷；而且定位銷撥轉(zhuǎn)位置遠(yuǎn)離銷孔，不會(huì)對(duì)粗鏜銷孔工序和精車銷孔內(nèi)倒角工序的組合產(chǎn)生影響。但是，當(dāng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的工裝遇到一致性差的毛坯時(shí)，就容易造成定位穩(wěn)定性差等問(wèn)題，直接導(dǎo)致銷孔軸線與內(nèi)檔面垂直度的合格率降低，并影響由粗鏜加工的活塞銷孔為定位的其他加工工序的加工質(zhì)量，及之后的活塞銷孔精加工的合格率。

圖1 方案1止口胎+定位銷

圖2 方案2止口胎+內(nèi)撐組

圖3 活塞內(nèi)檔面

方案2的內(nèi)撐組，由內(nèi)撐塊和彈簧及銷軸組成，其主要作用是通過(guò)擋撐活塞內(nèi)檔面來(lái)配合止口胎，實(shí)現(xiàn)活塞銷孔的粗加工定位。如圖2所，方案2工裝的結(jié)構(gòu)明顯比方案1工裝復(fù)雜，其定位穩(wěn)定性也明顯優(yōu)于方案1工裝。復(fù)雜的工裝結(jié)構(gòu)也增加了工裝更換及調(diào)試的難度；而且方案2工裝的通用性差，甚至加工相同產(chǎn)品不同批次的毛坯時(shí)，也需要進(jìn)行微調(diào)。頻繁的工裝更換及調(diào)試嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率。

從工藝流程優(yōu)化、加工精度等角度來(lái)看，組合加工銷孔外口倒角、內(nèi)倒角等銷孔相關(guān)尺寸是未來(lái)發(fā)展的總趨勢(shì)。組合加工既能縮短加工流程，提高生產(chǎn)效率，又能減少裝夾次數(shù)，降低加工過(guò)程中的誤差累計(jì)。但是，從內(nèi)撐組結(jié)構(gòu)來(lái)看，無(wú)法實(shí)現(xiàn)組合刀具有效避讓，因而存在碰刀風(fēng)險(xiǎn)，由此降低了將粗鏜銷孔工序與精車銷孔孔口內(nèi)倒角工序進(jìn)行組合的可能性。

方案1和方案2雖然都能滿足粗鏜銷孔的定位要求，但各自都存在著明顯的不足。造成方案1定位銷穩(wěn)定性差、廢品率高的主要原因是由于定位接觸面積小、可調(diào)性差，使得定位銷定位精度受毛坯精度的影響比較明顯。方案2的內(nèi)撐塊在加工過(guò)程中，始終與活塞內(nèi)檔面保持接觸而無(wú)法有效避讓刀具，影響活塞銷孔相關(guān)工序的組合，且其通用性差，造成校正頻繁，不利于企業(yè)的精益化生產(chǎn)。因此需要設(shè)計(jì)穩(wěn)定性高、通用性強(qiáng)且能夠?qū)崿F(xiàn)多工序組合的新型銷孔粗鏜定位工裝。

2 新型銷孔粗鏜定位工裝

根據(jù)對(duì)原有的銷孔粗糙定位工裝結(jié)構(gòu)的分析，及新型定位工裝的性能要求［1］，設(shè)計(jì)了1款新型的銷孔粗鏜定位裝置，現(xiàn)場(chǎng)試用一段時(shí)間，效果良好，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。

2.1 工裝結(jié)構(gòu)

新型銷孔粗鏜定位工裝由定位座、定位塊、導(dǎo)向條、彈簧等四大主要部分組成［2］，如圖4所示。

圖4 新型銷孔粗鏜定位工裝

2.2 工作原理

銷孔軸線與內(nèi)檔面的垂直度作為活塞銷孔的重要技術(shù)要求，需要在粗鏜銷孔工序中得到保證。新型定位工裝，通過(guò)彈簧的作用力，實(shí)現(xiàn)定位塊與活塞內(nèi)檔面的全面接觸，以保證活塞在其內(nèi)檔面與定位工裝水平中心面處于平行狀態(tài)下被夾緊，如圖5所示?；钊麏A緊后，新型定位工裝通過(guò)工裝的控制系統(tǒng)來(lái)完成升降運(yùn)動(dòng)，以保證定位工裝在加工過(guò)程中處于止口胎內(nèi)腔，實(shí)現(xiàn)多工序加工。定位工裝水平中心面一直與活塞內(nèi)檔面處于平行狀態(tài)，因此只要通過(guò)校正銷孔鏜桿與定位工裝的垂直度，就能保證銷孔內(nèi)檔面與銷孔軸線的垂直度。

2.3 活塞銷孔粗鏜加工流程

采用新型定位工裝后，活塞銷孔粗鏜加工流程如下：1）在氣缸1處于打開(kāi)狀態(tài)時(shí)，安裝并定位活塞，定位工裝升至止口胎定位面以上且滿足定位需要，其升高距離可以通過(guò)氣缸實(shí)現(xiàn)可調(diào)；2）調(diào)節(jié)電磁換向閥1，使氣缸2打開(kāi)，夾緊活塞；3）調(diào)節(jié)電磁換向閥2，使氣缸1關(guān)閉，讓定位工裝下降至止口胎內(nèi)腔中，使定位工裝避讓刀具；4）粗鏜加工活塞銷孔；5）調(diào)節(jié)電磁換向閥1，使氣缸2關(guān)閉，松開(kāi)活塞；6）調(diào)節(jié)電磁換向閥2，使氣缸1打開(kāi)，讓整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)到原始狀態(tài)。整個(gè)活塞銷孔粗鏜加工定位工裝的控制系統(tǒng)［3］如圖6所示。

圖5 新型銷孔粗鏜定位工裝定位模型

2.4 優(yōu)勢(shì)和前景

雖然新型定位工裝的設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)更加繁瑣、結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，但是從標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、穩(wěn)定性及生產(chǎn)效率方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。從標(biāo)準(zhǔn)化角度來(lái)說(shuō)，新型定位工裝可以通過(guò)導(dǎo)向條來(lái)調(diào)節(jié)定位塊的運(yùn)動(dòng)行程，以滿足不同內(nèi)檔寬度的活塞；而且定位塊的弧形結(jié)構(gòu)不僅方便活塞的安裝和拆卸，還能適應(yīng)不同內(nèi)檔角度的活塞。新型定位工裝可以通過(guò)程序來(lái)控制其各種動(dòng)作，非常適合設(shè)備自動(dòng)化。此外，新型定位工裝有升降功能，使其在活塞加工過(guò)程中下降至止口胎的內(nèi)腔，不與加工刀具產(chǎn)生干涉。這有利于生產(chǎn)線工序優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)多種工序組合。

圖6 新型銷孔粗鏜定位工裝控制系統(tǒng)

新舊銷孔粗鏜定位工裝使用情況對(duì)比見(jiàn)表1，使用天數(shù)為30天。由表1可見(jiàn)，使用新型定位工裝，生產(chǎn)過(guò)程中工裝更換時(shí)間有明顯的縮短，產(chǎn)品廢品率也有不同程度的降低。其原因主要是，新型定位工裝較舊工裝，通用性更強(qiáng)，適用活塞種類更多，從而減少了工裝的更換頻次和校正時(shí)間；定位接觸面更大，設(shè)計(jì)原理更符合定位需求，在提高工裝定位穩(wěn)定性的同時(shí)，又能實(shí)現(xiàn)工裝快速更換及校正。綜上所述，新型定位工裝更符合活塞加工的未來(lái)趨勢(shì)，便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，大幅提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。

表1 新舊銷孔粗鏜定位工裝使用情況對(duì)比

3 結(jié)論

新型銷孔粗鏜定位工裝較之前的工裝有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但在校正精密度及控制系統(tǒng)自動(dòng)化方面還有較大的改進(jìn)空間，需要在今后的使用過(guò)程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化方案，使其更加完善。此外，在活塞生產(chǎn)過(guò)程中，大部分加工工序也是通過(guò)內(nèi)檔面來(lái)實(shí)現(xiàn)裝夾定位的，因此，新型銷孔粗鏜定位工裝可以作為其他加工工序工裝改進(jìn)的模板。生產(chǎn)工裝的同一化對(duì)于精益生產(chǎn)而言是非常重要的。