乘用車氣缸套加工工藝研究論文

隨着乘用車輕量化、高效率的發展趨勢越發明顯，促使着氣缸套產品的升級換代也更加強烈。乘用車氣缸套更新換代對產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產品的0.3mm公差到福特產品的0.15mm公差再到現在B產品的0.1mm公差，內孔加工精度由0.15mm的圓柱度到0.07mm等加工精度逐漸進行提升。在客戶高精度和高效率的要求下須要對機加工藝進行改進優化才能滿足大批量生產的要求。氣缸套精度受到設備、工裝、刀具、加工工藝、加工應力、加工餘量等各種因素的影響。本文是在公司現有設備、加工餘量的前提下進行研究實驗，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後殘餘應力及尺寸形位公差的影響進行實驗研究和分析；進而降低缸套殘餘應力，保證氣缸套尺寸和形位精度。

1減少氣缸套內孔加工產生的形位偏差

由於氣缸套壁厚的減少，使得氣缸套內孔加工時發生彈性變形產生的形狀誤差加重。圖1爲現有加工工藝正常生產的氣缸套內孔典型的圓度形狀。根據乘用車鑄入式氣缸套內孔加工時使用三爪外圓夾具夾緊且爲乾式加工，使得鐵屑的熱量不能及時排出，加重氣缸套變形。圖2中（1）爲缸套預緊時發生彈性變形，（2）爲缸套內孔加工時缸套形狀，（3）爲缸套內孔加工後外圓恢復到原來情況，而氣缸套內孔變形產生形狀偏差。從以上分析可以得出減少氣缸套內孔變形產生的形狀偏差，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改善切削環境等。綜合以上分析，在公司現有設備、加工餘量、生產效率等前提下氣缸套內孔加工時增加乾燥空氣吹氣裝置，降低鐵屑熱量對其影響，在氣缸套端面增加活動定位裝置可以降低工裝預緊力，因爲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，進而降低預緊力。圖3爲改進之後氣缸套內孔典型的圓度檢測a情況。

2降低氣缸套表面殘餘應力

[2-5]爲降低氣缸套殘餘應力，提高氣缸套加工精度，而分析氣缸套殘餘應力主要形成原因：塑性凸出效應、擠光效應、熱應力。力和溫度是切削過程中產生的兩種切削現象，直接對殘餘應力產生影響。產生殘餘應力的這些原因由於各種因素，它們之間也會產生相互加強或減弱影響，它們中的一種或者幾種主導着切削表面的塑性變形，從而影響缸套內孔表面殘餘應力。本文透過改變刀具圓弧半徑來加工缸套，測量缸套加工後的殘餘應力，找到最優的刀具圓弧半徑；達到降低缸套殘餘應力，提高氣缸套產品精度的目的。實驗檢測設備爲高速大功率X-射線殘餘應力分析儀（圖4），該設備採用X射線衍射方法對氣缸套表面進行應力檢測。殘餘應力產生的原因是各種因素產生塑性變形的疊加。對於降低殘餘應力的措施：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減少缸套的殘餘應力，提高氣缸套加工精度。圖5、圖6爲不同圓弧半徑的刀具加工氣缸套後外圓殘餘應力檢測結果的對比，圖5爲切削方向應力，圖6爲垂直於切削方向應力。從以上試驗結果可以得出隨着刀具圓弧半徑的增加對氣缸套表面因切削產生的`垂直於切削方向的殘餘拉應力越大；切削方向的殘餘應力遠小於垂直於切削方向的殘餘應力且沒有規律。因此在降低氣缸套表面殘餘應力時，可以使用較小圓弧半徑的刀具來改善氣缸套表面的殘餘應力。

3結束語

透過對乘用車鑄入式氣缸套內孔加工的工裝改進進而降低工裝預緊力，降低了氣缸套內孔因彈性變形導致的形狀偏差；使用X-射線殘餘應力分析儀檢測氣缸套表面殘餘應力，改變刀具圓弧半徑降低因切削產生的殘餘應力，保證氣缸套加工的精度。可以得出現有刀具圓弧半徑越大，產生的殘餘拉應力越大。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。

參考文獻：

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