乘用車(chē)氣缸套加工工藝研究論文
隨著(zhù)乘用車(chē)輕量化、高效率的發(fā)展趨勢越發(fā)明顯，促使著(zhù)氣缸套產(chǎn)品的升級換代也更加強烈。乘用車(chē)氣缸套更新?lián)Q代對產(chǎn)品有效壁厚的控制及加工精度的要求逐漸嚴格，有效壁厚減少到3mm，外圓加工精度由A產(chǎn)品的0.3mm公差到福特產(chǎn)品的0.15mm公差再到現在B產(chǎn)品的0.1mm公差，內孔加工精度由0.15mm的圓柱度到0.07mm等加工精度逐漸進(jìn)行提升。在客戶(hù)高精度和高效率的要求下須要對機加工藝進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化才能滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)的要求。氣缸套精度受到設備、工裝、刀具、加工工藝、加工應力、加工余量等各種因素的影響。本文是在公司現有設備、加工余量的前提下進(jìn)行研究實(shí)驗，從改變刀具圓弧半徑參數和降低工裝預緊力對氣缸套加工后殘余應力及尺寸形位公差的影響進(jìn)行實(shí)驗研究和分析；進(jìn)而降低缸套殘余應力，保證氣缸套尺寸和形位精度。
1減少氣缸套內孔加工產(chǎn)生的形位偏差
由于氣缸套壁厚的減少，使得氣缸套內孔加工時(shí)發(fā)生彈性變形產(chǎn)生的形狀誤差加重。圖1為現有加工工藝正常生產(chǎn)的'氣缸套內孔典型的圓度形狀。根據乘用車(chē)鑄入式氣缸套內孔加工時(shí)使用三爪外圓夾具夾緊且為干式加工，使得鐵屑的熱量不能及時(shí)排出，加重氣缸套變形。圖2中（1）為缸套預緊時(shí)發(fā)生彈性變形，（2）為缸套內孔加工時(shí)缸套形狀，（3）為缸套內孔加工后外圓恢復到原來(lái)情況，而氣缸套內孔變形產(chǎn)生形狀偏差。從以上分析可以得出減少氣缸套內孔變形產(chǎn)生的形狀偏差，可以考慮降低氣缸套工裝預緊力和鐵屑熱量來(lái)改善氣缸套內孔形狀偏差。具體分析措施[1]如下：①降低夾緊油缸壓力；②增加切削次數，減少切削力；③增加卡盤(pán)卡爪數量或者增加工裝與氣缸套外圓接觸面積；④改變工裝夾緊方式；⑤改善切削環(huán)境等。綜合以上分析，在公司現有設備、加工余量、生產(chǎn)效率等前提下氣缸套內孔加工時(shí)增加干燥空氣吹氣裝置，降低鐵屑熱量對其影響，在氣缸套端面增加活動(dòng)定位裝置可以降低工裝預緊力，因為端面定位可以抵消部分切削力，減少氣缸套外圓與工裝之間作用力，進(jìn)而降低預緊力。圖3為改進(jìn)之后氣缸套內孔典型的圓度檢測a情況。
2降低氣缸套表面殘余應力
[2-5]為降低氣缸套殘余應力，提高氣缸套加工精度，而分析氣缸套殘余應力主要形成原因：塑性凸出效應、擠光效應、熱應力。力和溫度是切削過(guò)程中產(chǎn)生的兩種切削現象，直接對殘余應力產(chǎn)生影響。產(chǎn)生殘余應力的這些原因由于各種因素，它們之間也會(huì )產(chǎn)生相互加強或減弱影響，它們中的一種或者幾種主導著(zhù)切削表面的塑性變形，從而影響缸套內孔表面殘余應力。本文通過(guò)改變刀具圓弧半徑來(lái)加工缸套，測量缸套加工后的殘余應力，找到最優(yōu)的刀具圓弧半徑；達到降低缸套殘余應力，提高氣缸套產(chǎn)品精度的目的。實(shí)驗檢測設備為高速大功率X-射線(xiàn)殘余應力分析儀（圖4），該設備采用X射線(xiàn)衍射方法對氣缸套表面進(jìn)行應力檢測。殘余應力產(chǎn)生的原因是各種因素產(chǎn)生塑性變形的疊加。對于降低殘余應力的措施：如果在不改變現有加工方法、切削參數的前提下，可以從減少切削應力來(lái)減少缸套的殘余應力，提高氣缸套加工精度。圖5、圖6為不同圓弧半徑的刀具加工氣缸套后外圓殘余應力檢測結果的對比，圖5為切削方向應力，圖6為垂直于切削方向應力。從以上試驗結果可以得出隨著(zhù)刀具圓弧半徑的增加對氣缸套表面因切削產(chǎn)生的垂直于切削方向的殘余拉應力越大；切削方向的殘余應力遠小于垂直于切削方向的殘余應力且沒(méi)有規律。因此在降低氣缸套表面殘余應力時(shí)，可以使用較小圓弧半徑的刀具來(lái)改善氣缸套表面的殘余應力。
3結束語(yǔ)
通過(guò)對乘用車(chē)鑄入式氣缸套內孔加工的工裝改進(jìn)進(jìn)而降低工裝預緊力，降低了氣缸套內孔因彈性變形導致的形狀偏差；使用X-射線(xiàn)殘余應力分析儀檢測氣缸套表面殘余應力，改變刀具圓弧半徑降低因切削產(chǎn)生的殘余應力，保證氣缸套加工的精度�？梢缘贸霈F有刀具圓弧半徑越大，產(chǎn)生的殘余拉應力越大。下一步計劃從刀具材料、刀具參數等因素分析研究，達到提高刀具使用壽命，降低切削應力的目的。
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