汽車離合器殼體的加工尺寸穩定性分析

□ 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劣的主要決定因素[1-2]。離合器殼體加工尺寸的精度受環境溫度變化影響,在加工過程中會存在尺寸不穩定現象。對此,需要分析離合器殼體在加工過程中受環境溫度影響而產生的變化,探索消除因溫度變化而產生尺寸誤差的方法[3-5]。

2 零件概況

筆者公司生產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基準孔相對于D基準孔的位置度要求為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℃恒溫時進行測量,由于生產車間不具備恒溫條件,環境溫度會隨氣候產生變化。在環境溫度為20 ℃左右時進行加工,E孔位置度實際測量值為0.031 9 mm,E孔相對于D孔X軸方向距離測量結果為389.65 mm,在中值。當環境溫度為30 ℃時進行加工,E孔相對于D孔X軸方向距離測量結果為389.628 9 mm。

在加工過程中,當溫度比較穩定時,各軸承孔的位置度可以通過單獨調整的方式保證合格,但是在晝夜溫差較大的季節,離合器殼體加工尺寸需要經常調整,溫度低時需要將加工尺寸數值調小,溫度高時又需要調大。此外,實際生產時光輻射、切削加工產生的熱量、輔助設備運行時散發的熱量和機床運行散發的熱量等均會影響加工尺寸的變化。

5 改進措施

5.1 采用輔助設備

切削加工時,切削液起到潤滑和帶走多余熱量的作用,加工時環境溫度的變化也能夠通過切削液溫度的變化體現出來。加工機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行恒溫控制,進而穩定加工環境的溫度。恒溫水箱的溫度正常設定為20 ℃,目的是使加工環境溫度與測量環境溫度保持一致。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 加工尺寸補償

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

離合器殼體的基準面厚度為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準長度方向的變化量,計算出每個編號孔相對于D基準孔在X、Y兩個方向的坐標距離在當前環境溫度下的誤差補償值。將補償值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基準孔在X、Y方向的坐標距離;L為參考板兩個孔距離為280 mm尺寸的實際測量值。

設:

Δx=(L-280)

(2)

則式(1)簡化為:

δ=AΔx/280

(3)

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

增加尺寸補償后過程能力見表2,加工尺寸滿足圖紙要求。

表1 精加工尺寸補償值

表2 增加尺寸補償后過程能力

6 結束語

通過采用輔助設備和增加尺寸補償的方法,提高了汽車離合器殼體加工尺寸的穩定性,縮短了調機時間,提高了加工設備利用率,減少了不必要的浪費,節約了生產成本。隨著機械產品精度的不斷提高,加工設備的性能要求也不斷提高,通過采用輔助設備和增加可行算法來保證產品加工尺寸的穩定性,進而以優質、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。