變（biàn）速箱殼體加工尺寸偏移原因與解決方（fāng）案
2020-5-11 來源：上海（hǎi）汽車變速器有限公司 作者：張璐
摘要:介紹了一例非設備故障引起的加工 尺寸偏移問題，通過（guò）對工件定位夾緊（jǐn）執行元件的 動作順序及機床夾具液壓（yā）控製方式的深入分析， 確診了（le）加工尺寸偏移發生的原因，采取合理的方 式解決了加工尺寸偏移的問題。 我公司某變速（sù）箱殼體機加工生（shēng）產線（xiàn）由 3 個工 位共 3 台機床組成（chéng），3 台機床（chuáng）均為單主軸雙托盤 交換加工的形式。3 台機床所使用的夾具均為恒 輪公司設計製（zhì）造的（de）液壓夾具。該生產線的 20 工 位使用牧野品牌加工中心經供應商改造後配以 恒輪公司（sī）製造的液壓夾具對殼體（tǐ）進行加工，10、 30 工位使用恒輪品牌加工中心。
1.故障現象（xiàng）與設備例行檢查（chá）
產品批量生產之後，20 工位常出現殼體底 麵上的孔係位置尺寸整體偏移（yí）的情況，偏移無固 定方向，呈現隨機性，加工極易產生廢品，質量（liàng） 難以控製。對機床進行了例行檢查，機（jī）床絲杠、 導軌無明顯磨損（sǔn）現象（xiàng），主軸端跳、徑跳（tiào）和拉力均 正常，主軸夾頭及（jí）刀柄接觸麵無磨損情況，定位 軸（zhóu）、進給（gěi）軸的（de）重複定位精度在機床合格指標範圍 內，機床性能良好。查詢重點轉向該工位的液壓 夾具，經檢查，夾具上定位麵、定位銷和夾緊頭 均無磨損鬆動（dòng）情況，液壓油溫度壓力均正常。變 速箱殼體及其夾（jiá）具如圖 1 所示。
圖 1 變速箱（xiāng）殼體及其（qí）夾具示意（yì）圖
1. 脹套 2.定位麵 3.定位銷 4.夾緊頭
2.夾具工作原理的分析
深入分析該工位夾具及其液壓控製的工作原理 :
（1）殼體的定位與夾緊。殼體的定位由夾具 上的雙脹套、定位（wèi）麵和定位銷實現，夾緊由夾具 上一周均布的 4 個夾緊頭完成，遵循先定位（wèi）、後 夾（jiá）緊的順（shùn）序原則。殼體在 10 工位上已加工完成 在 20 夾具（jù）上（shàng）定位所需的基準平麵、銷孔及與雙 脹套（tào）接觸的基準大孔。夾具（jù）上的雙脹套限製（zhì）了殼 體（tǐ）的橫向（xiàng）移動（dòng）與（yǔ）轉動、垂直方向移動與轉動，定 位麵限製殼（ké）體的縱向移動，定位銷限製殼體的縱 向（xiàng）轉動，導致殼體的 6 個自由度被完全限製。殼 體上（shàng）料後，夾具（jù）上（shàng）的定位麵、定位銷已與殼體接 觸，此時圖 2 夾具裝配（pèi）圖中所示的活塞下腔存在著一定壓力的液壓油，當執行殼體夾緊指令時， 活塞下（xià）腔的液壓油卸壓，活塞在碟簧作用下帶動 拉杆、壓板和橫銷同時向下運動，拽動雙脹套向（xiàng） 下移動，脹（zhàng）套沿斜麵外漲，與（yǔ）殼體基準大孔緊密 接觸，實現殼體的定位。殼體（tǐ）夾緊所用 4 個夾緊 頭在液壓油的作用下縮回，夾緊指令（lìng）發出後，液 壓油（yóu）卸壓，夾緊頭依靠（kào）其內部的彈簧複位（wèi）而伸出， 其倒角（jiǎo）與殼體喇叭口接觸並壓緊，外撐於（yú）殼體喇（lǎ） 叭口，實現殼體（tǐ）的夾緊（jǐn）。負責殼體（tǐ）定位夾緊的這 5 個液壓執行與彈簧複（fù）位機構均可視為單作用液 壓缸，在無液壓壓力狀態下（xià）為殼體的定位和夾緊 ; 殼體（tǐ）放鬆時，液壓油進入單作用液壓缸推（tuī）動活（huó）塞 運動，使外脹的（de）雙脹套形變複原、4 個夾（jiá）緊頭（tóu）縮回， 殼體即可從夾具上取下（xià）。
圖 2 夾具裝配圖
1.殼體（tǐ） 2.雙脹套 3.壓板 4.拉杆 5.橫銷 6.碟（dié）簧 7.活塞 8.夾緊頭
（2）夾具液壓控製原理。圖 3 所示為該工位 恒輪（lún）公司製（zhì）造（zào）夾具的液壓原理圖，分析夾具上（shàng）與 殼體夾緊放鬆有關的夾緊、放（fàng）鬆，並檢測液壓（yā）接口。
圖 3 夾具液壓原理圖
殼體放鬆指令發出後（hòu），液壓油通過耦合器進 入放（fàng）鬆接口，流經濾芯、單（dān）向閥（fá）及單向節流閥 1.8 後，一路通過液控單向閥 1.9、單向節流閥 1.10 進入定位脹套液壓缸，液壓缸中的活塞上移，雙 脹套形變（biàn）複原 ; 另一路通（tōng）過（guò）液控單向閥 2.3、單（dān） 向節（jiē）流閥 2.4 進入 4 個殼體夾緊液壓缸中，4 個 夾緊頭縮回，殼體放鬆。 殼體夾緊指令發出後，液（yè）壓油進入夾緊（jǐn）接口， 通過濾芯、單向閥（fá）後（hòu），其中一路到達液控單向（xiàng）閥 1.9 的控製口，將該液控單向閥頂開，殼體放鬆 狀態下定（dìng）位脹套液壓缸中的液壓油（yóu）沿單（dān）向節流閥 1.10、液控單向閥 1.9、單向節流（liú）閥 1.8 及單向閥， 從放（fàng）鬆接口（kǒu）流出，定（dìng）位脹套液壓缸的活塞在碟簧 的作用下往下移動，雙脹套（tào）脹開，殼體定位 ; 另 一路液壓油在壓力上升到頂開順序閥 2.1 的彈簧 後進入無杆活塞缸 2.2，同時（shí）到達液（yè）控（kòng）單（dān）向閥 2.3 的控製（zhì）口，待無（wú）杆活塞缸 2.2 中（zhōng）的活塞被液壓油 頂（dǐng）到行程最（zuì）末端時液壓油壓力升高，這時升高的 壓力油才會頂開液控單向閥 2.3，使殼體放鬆狀 態下 4 個（gè）殼體夾緊液壓缸中的液壓油沿單向節流 閥（fá） 2.4、液控單向閥 2.3、單向節流（liú）閥 1.8 及單 向（xiàng）閥，從（cóng）放鬆接口流出（chū），4 個殼（ké）體夾緊液壓（yā）缸的 活塞經彈簧複（fù）位，夾緊頭（tóu）伸出，殼體夾緊。殼體（tǐ） 的定位脹套液壓缸與（yǔ）殼體夾緊液壓缸的動作存在 先後順序 : 液壓油（yóu）先到達液控單向閥 1.9 的控製 口，使定位脹套液壓缸中的液（yè）壓油泄壓，殼（ké）體完 成定位動（dòng）作 ; 由於順序閥 2.1 和無杆活塞缸 2.2 的存在，殼體夾緊液壓缸的動作需等到液壓油壓（yā）力上升到頂開順序閥 2.1 的（de）彈（dàn）簧，進入無杆活塞（sāi） 缸 2.2，待 2.2 中的活塞運動（dòng）到行程最末端，液 壓（yā）油壓力升高到足（zú）以頂開液控單向閥 2.3 時，4 個夾緊（jǐn）用液壓缸中的液壓油才會泄壓，夾緊頭伸 出將殼（ké）體夾緊。液壓元件 2.1 和 2.2 的存在，使 殼體（tǐ）先定位、後夾緊的正確動作順序得以實現。 理解殼體正確的（de）定（dìng）位夾緊順序是進一步分析和解 決問題的關鍵。
3.機床（chuáng）的夾具液（yè）壓控製分析
恒輪公司按照自己製造的恒輪加工中心配套（tào） 設計（jì）了該生產線 3 個工（gōng）位（wèi）的夾具（jù），前文已述該 20 工位使用牧（mù）野的機床配恒輪公司的夾具，在此（cǐ）將 生產（chǎn）線 10、30 工位的恒輪加（jiā）工中心與 20 工位牧 野加工中（zhōng）心的夾具液壓控製部分進行對比（bǐ）分析。 （1）恒（héng）輪加工中心的夾具液壓（yā）控（kòng）製。如圖 4 所示的恒輪加工中心夾具液壓原（yuán）理圖，夾具托盤 中間液壓耦合器上共（gòng）有 5 個通道，其中通道 1 為 氣路通道，用於殼體定（dìng）位麵的壓縮空氣吹塵 ; 通 道 2 為殼體夾緊（jǐn）時壓力油輸入（rù） ; 通道 3 為殼體放（fàng） 鬆時壓（yā）力油輸入 ; 通道 4 的管路聯接到圖中機床 上的壓力（lì）繼電器，液壓油在殼體夾緊後從通道（dào） 4 返回到該壓力繼電器，用於殼體夾緊的（de）壓（yā）力監測 ; 通道 5 封閉不用。液壓油通過電磁換向（xiàng）閥實現殼 體的夾緊放鬆切換。這 5 個通道分別聯接至恒輪 公司製造夾（jiá）具的吹氣、夾緊、放鬆、檢測和附加 接（jiē）口。
圖 4 恒輪加工中心的夾（jiá）具液壓原理圖
（2）牧野加工中心的夾具液壓控（kòng）製。對比 該工位牧野加（jiā）工中心的夾具液壓原理圖（見圖（tú） 5），牧野加工中心（xīn）的夾具（jù）液壓控製除了分別負 責兩個托盤上夾具殼（ké）體夾緊放鬆的兩組液（yè）壓閥 外（第一組液壓（yā）閥用於上料托盤上殼體的夾緊放 鬆，第二組液壓閥用於加工區域托（tuō）盤上殼體的夾 緊），還存在第三組液壓閥，該組液壓閥隻有一 路液壓油輸出，聯接至托盤（pán） 3 上的夾（jiá）緊裝（zhuāng）置 3， 而機（jī）床其實並不存在第3個托盤。通過現場檢查， 發現該第三組液壓閥的液（yè）壓管路聯接至（zhì）夾具的 檢測接口。
圖 5 牧野加工中心的夾具液（yè）壓（yā）原理圖
4.加工尺寸整體（tǐ）偏（piān）移問題的解決
通過前文的敘述可知，在恒輪機床液壓的夾 具控製部（bù）分和夾具的液壓管路（lù）中，通道 4 聯接到 壓力繼電器，作用僅僅是監測確認殼（ké）體的夾緊狀 態，對夾具上的執行元件不起驅動作用。 而在牧野加工中心上，由於第三組液壓閥的 輸出管路聯接（jiē）到了夾具的檢測接口，經過該通道 的液壓油參與了夾具上 4 個殼體（tǐ）夾緊液壓缸的動 作驅動。觀察第三組液壓閥與（yǔ）第一組液壓閥上電 磁閥線圈的（de）得失電情況可知，在殼體夾緊指（zhǐ）令發 出後，兩電（diàn）磁閥同（tóng）時動作，除了夾緊接口有液壓 油輸入夾具，檢（jiǎn）測接口的液壓油也開始輸入，使 得液壓油快速到達圖 3 中液控單向閥 2.3 的控製 口，順序閥 2.1 對殼體（tǐ）定（dìng）位夾緊（jǐn）動作先後順（shùn）序的 作用失效，出現定位（wèi）脹套液壓缸與殼體夾緊液壓 缸同時動作，由於（yú）管路長（zhǎng）短等（děng）因素，甚至出現夾 緊（jǐn）液（yè）壓缸先動作的情況，反映在殼（ké）體上為定位夾 緊動作同（tóng）時進行，甚至夾緊先於定位，造成殼體 無法正確定（dìng）位，且定位狀態不同，導致（zhì）加工尺（chǐ）寸無固定（dìng）方向整體偏移的情況發生。 在第三（sān）組液壓閥（fá）的輸出管路上增加管式單 向閥，如圖 6 所示，確保（bǎo）輸出的液壓油（yóu）由於單 向（xiàng）閥的封（fēng）閉作用無法進入夾具的檢（jiǎn）測接口，而 該電磁閥線圈的得失電動作不做（zuò）修改，目的在 於使檢測接口管路（lù）中用於壓力監測的油液在殼 體放鬆後，可以通過單向閥從該電磁閥卸壓， 實現與恒輪加工中（zhōng）心夾具液壓控製一致的功 能（néng）。經過改（gǎi）進（jìn）後殼體先定位後夾（jiá）緊的正確順（shùn）序 出（chū）現（xiàn），加工尺寸整體偏移的（de）問題得到解決。
圖 6 增加管（guǎn）式單向閥示意圖
5.結語
本（běn）文敘述的加工尺（chǐ）寸偏移一例並非設備故 障引起，主要原因為設備改造供應（yīng）商在實施改 造時未充分理（lǐ）解兩種品牌加工中（zhōng）心夾具液壓控 製方（fāng）式的區（qū）別，也未深入分析恒輪品牌（pái）夾具工 件定位夾緊執行元件的動作順序，使得兩種品 牌的機床與夾具的匹配出現問題。通過（guò）維修（xiū）人 員的自主維修，對機床與夾具工作原理的深入 分析和最終（zhōng）解決，提高了維修人員的故（gù）障分析 能力，為設備維修中加工尺寸偏（piān）移問題的分（fèn）析 判斷開辟了新思路。
投稿（gǎo）箱：
如果（guǒ）您有機床行業、企業相關（guān）新（xīn）聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果（guǒ）您有機床行業、企業相關（guān）新（xīn）聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更（gèng）多相關信息
業界視點
| 更多
行業數據
| 更多
- 2024年11月 金屬切削機床產量數據
- 2024年11月 分（fèn）地區金屬（shǔ）切削機床產量數據
- 2024年11月（yuè） 軸承出口情況（kuàng）
- 2024年11月 基本型（xíng）乘用車（轎車（chē））產量數據
- 2024年11月 新能源汽車產量數據
- 2024年11月 新能源（yuán）汽車（chē）銷量情況
- 2024年（nián）10月 新能（néng）源汽車產（chǎn）量數據
- 2024年10月 軸承出口（kǒu）情況
- 2024年10月 分地區金屬切削機床產量數據
- 2024年10月（yuè） 金屬切削機床（chuáng）產量（liàng）數（shù）據
- 2024年9月（yuè） 新能（néng）源汽車銷量情況
- 2024年（nián）8月 新能源（yuán）汽車產量數據
- 2028年8月 基本型乘用車（chē）（轎車）產量數據
博文（wén）選萃
| 更多