定位面凸点对活塞铸铁环槽槽侧周向跳动的影响研究

倪天宝 白春峰 吴冬梅

摘 要：针对影响活塞铸铁环槽槽侧跳动的主要原因及防控措施，从理论上创建定位面凸点大小与槽侧跳动间函数关系，依据数学模型制定防控作业标准，有效预防了凸点的形成，提升了铸铁环槽槽侧表面质量，提升了生产效率。

关键词：铸铁环槽;定位面凸点;周向跳动

铸铁环槽槽侧跳动超差是引起发动机窜、漏气的重要因素之一，也是活塞铸铁环槽加工过程控制中的重点和难点。仅从机床行走精度、刀具、工装精度上考量，现有装备有充分能力保证其特性值符合设计要求。但在活塞加工实践中，装夹定位配合面间极易夹杂铝屑，形成定位端面凸点，导致活塞止口定位端面不能和止口胎定位端面完全贴合，装夹后的活塞中心线与机床主轴/止口定位胎中心线不同轴，发生偏转夹角，形成定位偏差，如图1所示，导致加工过程中沿活塞高度方向偏转放大后使活塞铸铁环槽周向跳动超差，由此也会导致活塞在后续加工过程中出现甩偏、头跳、头部外圆精车余量不足问题。

有效控制定位面凸點的形成是保证槽侧周向跳动不超差的关键，这就对定位面夹杂铝屑的数量和厚度提出了严格要求，定位面不可有目视可见残留铝屑或偶有遗漏的残留铝屑其厚度应控制在一定的范围内是对定位面凸点问题改进的基本方向。

1 凸点对铸铁环槽槽侧跳动影响的理论计算

通过凸点对铸铁环槽槽侧跳影响的理论研究，计算出满足产品性能要求所允许夹杂铝屑的最大极限厚度，为生产过程中夹杂铝屑厚度的控制划定一个参考基准及控制线，也为对凸点控制能力及方法进一步的提高与改进提供理论支持。

2 凸点防控方法及能力测算

传统防控手段主要依托操作者在活塞装夹之前使用毛刷清理定位面，确保定位面清洁、不夹杂铝屑，实践中清理效果不理想，通过调查统计，清理后的合格率仅为62%。为避免毛刷清理对定位面造成的二次污染，我们将清理方式改为洁净切削液冲洗+高压气吹清理相结合的方式。为研究切削液冲洗+高压气吹清理作业的可靠性，对其进行了过程能力的跟踪测试。本文选用均值—极差控制分析，对数据的采集频次为5只/4小时，每张控制图的子组容量为25组，样本容量为125只，并利用Minitab软件进行了过程能力的计算和分析。从均值—极差测算结果分析，所有的测量点均未超出控制线，同时点子的排列是随机的，根据哈休特理论和八种判异准则分析，无连续9点落在中心线同一侧的现象，无连续6点递增或递减的现象，无连续14个相邻点交替上下的现象，无连续三点中有两点落在中心线同一侧且距离中心线超过2个标准差的现象，无连续5点中有4点落在中心线同一侧且距离中心线超过1个标准差的现象，无连续15点落在中心线两侧且距离中心线1个标准差以内的现象，无连续8点落在中心线两侧且距中心线1个标准差之外的现象，由此可判断均值图和极差图均受控，该过程处于统计过程控制状态。因此，采用洁净切削液冲洗+高压气吹清理相结合的方式清理定位端面，能有效预防定位面凸点的形成，相对于传统的垫屑防控措施，还提高了生产效率、降低了操作者劳动强度。

3 结语

结合理论分析，评价出定位面凸点的极限控制基准，确定切削液冲洗+高压气吹清理的作业指导标准， 较传统防控效果有了很大提高，对铸铁环槽表面质量的提高起到了积极作用，同时也降低了生产成本、减轻了劳动强度。

参考文献：

[1]倪天宝.铝-硅合金活塞铸铁环槽表面质量研究[D].济南：山东大学，2017.

[2]翟可芬，赵庆阳，王沂蒙.活塞铸铁环槽的车削加工[J].工具技术，2010，44（09）：74-75.

[3]马林，罗国英.全面质量管理基本知识[M].北京：中国经济出版社，2001.

作者简介：倪天宝（1983-），男，河南确山人，硕士，工程师，研究方向：内燃机活塞产品工艺开发。