王睿晟

摘要：本文汇总了发动机缸体、缸盖装配孔位置度过程能力不良的几种典型SPC控制图表现情况，并针对每种表现类型延伸出对应的可能原因、整改措施以及预防手段，对缸体、缸盖装配孔位置度过程能力不良的解决具有借鉴、指导意义。

关键词：缸体;缸盖;装配孔位置度;Cp;Cpk;SPC控制图

0  引言

為保证发动机缸体、缸盖装配孔加工精度，工厂使用三坐标按规定频次抽检装配孔位置度，测量结果直接上传QDAS数据平台，系统自动绘制出SPC控制图并计算过程能力。每个月车间技术人员会统计装配孔位置度过程能力，针对过程能力不良的装配孔位置度进行原因调查并制定相应的解决措施、预防手段，确保装配孔加工精度，防止出现批量超差问题。

1  发动机缸体、缸盖以及对应装配孔的功能

发动机是汽车的核心部件，而缸体、缸盖又是发动机的核心零件（如图1）。两者配合组成了发动机燃烧室，为整车提供动力，并且承担了燃烧室工作过程中的冷却、润滑、密封、进气排气传输等工作。缸体、缸盖的组合以及两者与其他零件的组合主要靠装配孔+螺栓、装配孔+定位销的连接方式来实现，并需满足一定的紧固、密封要求。因此缸体、缸盖装配孔加工精度的好坏直接影响整车的动力性能，保证其过程能力良好至关重要。

2  装配孔位置度不良带来的风险

发动机缸体、缸盖装配孔位置度不良直接影响发动机整机装配效率、质量，后续还会影响到整车的动力性能，使驾驶体验感大打折扣。短期危害主要表现为：零部件无法正常安装、运动副内部零部件异常摩损、发动机密封性不良、发动机工作异响等缺陷;长期危害表现为：连接螺栓疲劳断裂、发动机零部件破损、发动机无法达到额定功率甚至无法启动等缺陷。

3  过程能力不良原因汇总

根据往年工厂统计装配孔位置度过程能力不良的SPC控制图，按Cp、Cpk具体测量表现可分为三种异常情况。下面我们一一介绍每种情况的表现形式、问题原因、解决措施：

3.1 Cp良好、Cpk偏低，趋势图总体稳定于公差带偏上限（图2）

①人为修改机床补偿错误。可对比调整前、后的机床补偿记录来判断是否为此问题，并纠正补偿即可。日常调整参数时要注意记录调整前、后的补偿值;为了避免调整补偿值不当导致批量零件报废，务必要确认调整的首件装配孔位置度后方可批量加工。②机床原点偏移。此类情况往往发生于机床经过长时间停机或维修再次启动后，重新调整机床原点即可。预防措施为机床长时间停机或经过大修后，一定要确认加工首件的装配孔位置度测量结果再正常生产。③机床定位不当。此原因一般出现在机床维修或换型后，工件的定位位置有所变化。常用的修复方法有：调整机床参数、打磨定位块、定位块增加垫片等等。在日常当遇到机床定位发生调整后，要及时确认加工首件，避免批量超差问题发生。

3.2 Cp偏低，Cpk偏低，趋势图总体没有明显跳动，但从某个时间点后随时间的推移逐渐上升（图3）

①机床定位装置异常，例如：夹爪、定位销磨损或定位块松动。此类情况与之前说的机床定位不当的区别在于：前者的定位硬件已发生损坏且影响到定位功能，后者只是位置不当但定位功能是良好的。趋势图走向受机床定位装置的磨损、松动程度的影响较大，位置度上升的越快说明磨损、松动的越厉害。此时调整机床补偿只能暂时防止位置度超差，但随着定位装置磨损、松动程度加重整个趋势图会仍然会上升，如果持续加工下去可能导致机床夹爪、定位销等定位硬件断裂。所以发现问题后最好的解决办法是停机立即更换磨损硬件，在日常机床保养时，如果发现夹爪、定位销等部件有裂纹、磨损就立即更换，对经常磨损的定位零件，可以要求机床厂家对定位零件提高硬度、耐磨性。②机床反馈信号不良，最常见的是光栅尺、反馈线异常。此类缺陷一般无法通过调整机床补偿参数、定位块来解决，只能停机更换对应的问题部件。根本原因可能是旧的光栅尺可能受到某些杂质污染或者反馈线有所破损导致信号传输有误等等。按照规定的频次对这些重要部件做好检查是预防此类问题的手段。③机床伺服传动装置异常，例如编码器异常、丝杠磨损等。通过优化机床参数或调整定位块也只能暂时性补救，一旦定义为此方面的问题就立即更换问题部件，并在日常做好机床相关的保养。

3.3 Cp偏低、Cpk偏低，趋势图跳动大（图4）

①机床主轴或者加工刀具径向跳动过大。目前辨别是机床还是刀具跳动过大最快捷、实用的方法就是换刀验证法：将问题工件对应刀具用另一把确认跳动良好的刀具在同一台机床代替加工工件。如果问题依然存在则证明是机床问题，一般通过增加配重块或者更换主轴的手段解决;如果问题消失则证明是刀具问题，可能因素有：刀具某截面跳动不好、导向条存在异常磨损、刀柄夹持面黏附杂质等，需更深一步展开调查。平时定期做好机床主轴的跳动检查以及刀具的回刀确认可预防此问题发生。②测量数据来自两台或两台以上的机床，每台机床加工的位置度差异太大。出现此现象并非某种异常导致，而是不同机床加工装配孔在XY两个方向上相对于测量基准间距相差较大引起的。如果把每台机床的测量数据独立出来分析会发现是稳定的，此时将几台机床加工装配孔XY两个方向的间距调整一致后问题即可解决。③测量基准自身位置度（或间距）波动太大。出现这种情况有一个前提条件：测量基准与机床定位基准是完全不同的两个基准。此时如果测量装配孔相对于机床定位基准的位置度是稳定的，由于测量基准自身在机床绝对坐标下的位置度（或间距）不好导致装配孔的位置度不好。这时需要从测量基准上找原因分析，如果测量基准是机床加工出的，可以参考上一条因素分析;如果测量基准是毛坯面，则从铸造工艺方面着手解决。

4  总结

以上是发动机缸体、缸盖装配孔位置度过程能力不良的几种常见表现形式和对应问题原因，但并不包含所有的异常情况。总体来说，解决装配孔位置度可以围绕机床参数、定位装置、进给反馈系统以及毛坯铸造尺寸几个维度分析，查找异常因素解决。

参考文献：

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