汽車離合器殼體的加工尺寸穩(wěn)定性分析

□ 朱梧華 □ 王凱樂 □ 顧仁軍 □ 郭 川

廣東鴻圖南通壓鑄有限公司 江蘇南通 226399

1 分析背景

隨著人們對汽車駕駛操作性能要求的不斷提高,汽車制造行業(yè)對汽車傳動零部件的尺寸精度提出了更高的要求。離合器殼體是汽車傳動變速箱的重要零部件,作為變速傳動齒輪組的載體,其尺寸精度是齒輪組傳動性能優(yōu)劣的主要決定因素[1-2]。離合器殼體加工尺寸的精度受環(huán)境溫度變化影響,在加工過程中會存在尺寸不穩(wěn)定現(xiàn)象。對此,需要分析離合器殼體在加工過程中受環(huán)境溫度影響而產(chǎn)生的變化,探索消除因溫度變化而產(chǎn)生尺寸誤差的方法[3-5]。

2 零件概況

筆者公司生產(chǎn)的離合器殼體加工簡圖如圖1所示。離合器殼體材料為A380鋁合金,輪廓尺寸為550 mm×380 mm×135 mm,四個軸承孔中心與銷釘孔的最大直線距離為287.46 mm,兩個工藝孔中心距為407.15 mm,兩個銷釘孔中心距為386.3 mm。

3 加工條件

4 尺寸變化原因分析

離合器殼體齒輪組安裝面上孔的位置度要求比較高,其中四個軸承孔的位置度要求為0.05 mm,E基準(zhǔn)孔相對于D基準(zhǔn)孔的位置度要求為0.05 mm,其它撥叉孔的位置度要求為0.06 mm。離合器殼體需在20±2℃恒溫時進(jìn)行測量,由于生產(chǎn)車間不具備恒溫條件,環(huán)境溫度會隨氣候產(chǎn)生變化。在環(huán)境溫度為20 ℃左右時進(jìn)行加工,E孔位置度實際測量值為0.031 9 mm,E孔相對于D孔X軸方向距離測量結(jié)果為389.65 mm,在中值。當(dāng)環(huán)境溫度為30 ℃時進(jìn)行加工,E孔相對于D孔X軸方向距離測量結(jié)果為389.628 9 mm。

在加工過程中,當(dāng)溫度比較穩(wěn)定時,各軸承孔的位置度可以通過單獨調(diào)整的方式保證合格,但是在晝夜溫差較大的季節(jié),離合器殼體加工尺寸需要經(jīng)常調(diào)整,溫度低時需要將加工尺寸數(shù)值調(diào)小,溫度高時又需要調(diào)大。此外,實際生產(chǎn)時光輻射、切削加工產(chǎn)生的熱量、輔助設(shè)備運(yùn)行時散發(fā)的熱量和機(jī)床運(yùn)行散發(fā)的熱量等均會影響加工尺寸的變化。

5 改進(jìn)措施

5.1 采用輔助設(shè)備

切削加工時,切削液起到潤滑和帶走多余熱量的作用,加工時環(huán)境溫度的變化也能夠通過切削液溫度的變化體現(xiàn)出來。加工機(jī)床的切削液水箱中約有800 L切削液,通過采用恒溫水箱對切削液進(jìn)行恒溫控制,進(jìn)而穩(wěn)定加工環(huán)境的溫度。恒溫水箱的溫度正常設(shè)定為20 ℃,目的是使加工環(huán)境溫度與測量環(huán)境溫度保持一致。通過采用恒溫水箱,離合器殼體E孔尺寸過程能力由原來的0.17提高到0.87,采用恒溫水箱前后過程能力對比如圖3所示。

▲圖1 離合器殼體加工簡圖

▲圖2 零件加工定位方式

5.2 加工尺寸補(bǔ)償

實際生產(chǎn)時,僅通過采用恒溫水箱保持切削液恒溫,無法完全保證在20℃環(huán)境溫度下加工離合器殼體,對此考慮增加一種補(bǔ)償方法,通過測量與離合器殼件加工材料相同的參照物尺寸變化,基于尺寸的比例關(guān)系計算出相應(yīng)的尺寸變化量。

離合器殼體的基準(zhǔn)面厚度為17.01 mm,使用相同材料加工一塊參考板,參考板的厚度與離合器殼體的厚度相同。

參考板尺寸如圖4所示。

▲圖4 參考板尺寸

使用在線測量功能,測量參考板上孔的距離相對于標(biāo)準(zhǔn)長度方向的變化量,計算出每個編號孔相對于D基準(zhǔn)孔在X、Y兩個方向的坐標(biāo)距離在當(dāng)前環(huán)境溫度下的誤差補(bǔ)償值。將補(bǔ)償值δ以宏變量的方式代入加工程序:

δ=A(L-280)/280

(1)

式中:A為編號孔與D基準(zhǔn)孔在X、Y方向的坐標(biāo)距離;L為參考板兩個孔距離為280 mm尺寸的實際測量值。

設(shè):

Δx=(L-280)

(2)

則式(1)簡化為:

δ=AΔx/280

(3)

精加工尺寸補(bǔ)償值見表1。離合器殼體加工開始時,先使用測量設(shè)備對參考板兩個孔距離280 mm尺寸實際長度進(jìn)行測量,并將測量結(jié)果換算為宏變量代入加工程序。使用加工尺寸補(bǔ)償法加工離合器殼體,使加工尺寸穩(wěn)定性有很大改善。

增加尺寸補(bǔ)償后過程能力見表2,加工尺寸滿足圖紙要求。

表1 精加工尺寸補(bǔ)償值

表2 增加尺寸補(bǔ)償后過程能力

6 結(jié)束語

通過采用輔助設(shè)備和增加尺寸補(bǔ)償?shù)姆椒?提高了汽車離合器殼體加工尺寸的穩(wěn)定性,縮短了調(diào)機(jī)時間,提高了加工設(shè)備利用率,減少了不必要的浪費(fèi),節(jié)約了生產(chǎn)成本。隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的不斷提高,加工設(shè)備的性能要求也不斷提高,通過采用輔助設(shè)備和增加可行算法來保證產(chǎn)品加工尺寸的穩(wěn)定性,進(jìn)而以優(yōu)質(zhì)、低成本的制造方法在激烈的市場競爭中取得成功,值得推廣。