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                                                                                                                                                                                                        圖1 6S60MEC機(jī)座鏜孔圖

連桿鏜孔精度要求如圖2所示，孔徑圓柱度≤0.03mm，尺寸公差為+0.06/0，孔內(nèi)表面粗糙度達(dá)到Ra1.6

圖2 6S60MEC連桿鏜孔圖

3.  環(huán)境溫度對(duì)鏜孔的影響

溫度對(duì)鏜孔尺寸公差的測(cè)量和控制影響明顯，采購(gòu)用于測(cè)量環(huán)境室溫、冷卻液溫度的溫度計(jì)，分別放置于兩臺(tái)龍門(mén)銑床走臺(tái)處和S17液壓站，測(cè)量不同環(huán)境溫度與冷卻液溫度影響下鏜孔情況；采用紅外線測(cè)溫槍測(cè)量量具（內(nèi)徑千分尺）和工件溫度，保證了數(shù)據(jù)采集的可靠性。

圖3 溫濕度計(jì)測(cè)量環(huán)境溫度

圖4 溫濕度計(jì)測(cè)量環(huán)境溫度

通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，量具千分尺與工件隨溫度的變化情況基本相同，而冷卻液溫度的變化可使工件溫度與室溫有所差異。每月跟蹤測(cè)量6-8次冷卻液溫度，通過(guò)觀察冷卻液溫度的變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)在全年中冷卻液溫度基本在12-26攝氏度之間浮動(dòng)。

3.1環(huán)境溫度對(duì)機(jī)座鏜孔的影響

11月到次年3月，受供暖期、環(huán)境溫度驟降造成的環(huán)境溫度明顯低于冷卻液溫度以及晝夜室溫溫差過(guò)大等因素影響，機(jī)座鏜孔成品時(shí)工件溫度因冷卻液使用而高于室溫4℃以上表現(xiàn)為熱漲（紅外線測(cè)溫槍測(cè)得工件加工溫度與環(huán)境溫度的差值），此時(shí)終檢尺寸比床檢尺寸偏小0.04mm左右，因此實(shí)際鏜孔時(shí)至少要按公差帶的上偏差+0.02mm鏜孔，才能保證機(jī)座軸孔恢復(fù)室溫后測(cè)量尺寸縮小但仍在公差帶內(nèi)。

表1 機(jī)座溫度影響表（天氣溫度驟降室溫溫差大）單位mm

當(dāng)晝夜溫差較小時(shí)，量具千分尺、冷卻液溫度與室溫基本相同，加工工件溫度比室溫略高或略低1℃，機(jī)座軸承孔終檢尺寸縮小量?jī)H為0.01mm左右，滿足公差帶的要求，按圖紙公差要求上偏差鏜孔成品。

表2 機(jī)座溫度影響表（上年取暖期-下年停暖期）單位mm

4-7 月上旬，9-10月期間，室溫、冷卻液溫度和工件溫度基本等同，機(jī)座軸承孔成品尺寸公差隨溫度幾乎無(wú)變化，熱脹冷縮現(xiàn)象不明顯，按圖紙要求公差尺寸鏜孔成品。

表3 機(jī)座溫度影響表（4-7月，9-10月）單位mm

7月下旬到8月未，因?yàn)槭覝孛黠@高于冷卻液水溫，工件受冷卻液水溫影響要明顯大于受室溫溫度的影響，工件溫度低于室溫溫度表現(xiàn)為冷縮，此時(shí)終檢尺寸相比床檢尺寸偏大0.01～0.02mm，所以在這1個(gè)半月機(jī)座軸承孔加工時(shí)應(yīng)按公差尺寸減少0.01～0.02mm鏜孔，以補(bǔ)償軸承孔恢復(fù)室溫后的增大量，如表4所示。

 表4 機(jī)座溫度影響表（7月下旬-8月底）單位mm

3.2環(huán)境溫度對(duì)連桿鏜孔的影響

龍門(mén)銑床工作臺(tái)一次至少放置3根連桿，在鏜孔過(guò)程中各連桿有更多的冷卻時(shí)間，而鏜床一次只能加工1根連桿，鏜孔冷卻時(shí)間較龍門(mén)銑床減少2小時(shí)左右，所以在鏜床鏜連桿孔時(shí)需要比在龍門(mén)銑鏜孔給予更大的補(bǔ)償量，特別在供暖期前后、室外溫度突然驟降（在周末現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度與冷卻液溫度相差過(guò)大，工件溫度與環(huán)境溫度通過(guò)測(cè)溫槍測(cè)溫超過(guò)5℃以上出現(xiàn)熱漲現(xiàn)象）情況下，鏜孔成品時(shí)按公差帶上偏差+0.04mm補(bǔ)償鏜孔。

以5S50MEC#1連桿鏜孔成品為例，實(shí)時(shí)室溫為0～2℃，十四米鏜床鏜十字頭端軸承孔D（+0.05/0）、曲軸端孔D（+0.08/0）加工，四天后復(fù)檢，鏜孔終檢成品尺寸變?yōu)槭诸^端軸孔D（0/-0.01）、曲軸端孔D（+0.01/0），有4件連桿需重新回機(jī)床合鏜十字頭端孔及曲軸端孔，由此可見(jiàn)溫度變化對(duì)鏜孔成品加工有著重要的影響，需要提前進(jìn)行補(bǔ)償。

如表5所示，當(dāng)晝夜溫差較小時(shí)，量具千分尺、冷卻液溫度與室溫基本相同，加工工件溫度比室溫略高或略低1℃，軸孔終檢測(cè)量值較床檢測(cè)量公差縮小0.02mm,因此連桿鏜孔應(yīng)按成品公差增加+0.01～+0.02mm加工。

 表5 連桿溫度影響表（供暖期11月-次年3月）單位mm

 4-7 月上旬，9-10月期間，室溫、冷卻液溫度和工件溫度基本等同，受溫度影響的測(cè)量值在0.01mm左右波動(dòng)，熱脹冷縮現(xiàn)象不明顯，滿足圖紙公差帶要求，因此連桿鏜孔成品尺寸按圖紙要求公差尺寸鏜孔成品。

 表6 連桿溫度影響表（4-7月，9-11月）單位mm

7月下旬到8月未，因?yàn)槭覝孛黠@高于冷卻液水溫，工件受冷卻液水溫影響要大于室溫溫度影響，工件溫度低于室溫溫度出現(xiàn)冷縮現(xiàn)象，終檢測(cè)量值比床檢尺寸偏大0.01～0.02mm，所以在這一個(gè)半月連桿鏜孔成品時(shí)應(yīng)按公差尺寸縮小0.01～0.02mm鏜孔。

 表7 連桿溫度影響表（7月下旬-8月）單位mm

3.3不同溫度下的鏜孔補(bǔ)償

通過(guò)3.1、3.2節(jié)分別研究環(huán)境溫度變化對(duì)機(jī)座鏜孔、連桿鏜孔成品尺寸的影響規(guī)律繪制了如圖5、圖6所示的變化補(bǔ)償量表。通過(guò)機(jī)座軸承孔和連桿鏜孔時(shí)受環(huán)境溫度影響的數(shù)據(jù)采集，為機(jī)床操作者提供了大直徑孔成品加工在不同季節(jié)的人為補(bǔ)償值，例如在冬季11月到次年3月，室溫低于冷卻液溫度，如果晝夜溫差過(guò)大，冷卻液溫度使工件溫度明顯高于室溫時(shí)，操作者在鏜孔成品時(shí)可按尺寸公差上限增大0.02mm左右實(shí)行。

如果現(xiàn)場(chǎng)處于供暖低溫運(yùn)行，工件溫度與室溫相差不明顯時(shí)，可按圖紙公差尺寸加工。在4-6月和9-10月，室溫、冷卻液、工件溫度基本一致，可按圖紙公差尺寸鏜孔成品。

夏季7-8月，室溫高于冷卻液溫度，工件受冷卻液影響使加工溫度低于室溫，在這一個(gè)半月，鏜孔成品尺寸可縮小0.01-0.02mm左右，這樣鏜孔成品后的孔徑尺寸可滿足圖紙要求。

圖5 機(jī)座鏜孔溫度變化補(bǔ)償量表

圖6 連桿鏜孔溫度變化補(bǔ)償量表

4.  螺栓拉伸力對(duì)鏜孔的影響

4.1拉伸力對(duì)機(jī)座鏜孔的影響

機(jī)座成品后，需要與主軸承蓋進(jìn)行裝配，并由主軸承螺栓拉緊后方可進(jìn)行鏜孔工序。機(jī)座、主軸承蓋材質(zhì)均為20#鋼，受到拉伸力影響的形變量基本一致，連接螺栓拉伸力由專(zhuān)利公司約定，根據(jù)機(jī)型不同一般在1300-2200bar之間，因此只能從拉伸間隔時(shí)間想辦法降低拉伸變形對(duì)鏜孔精度的影響。

圖7機(jī)座軸孔連接螺栓拉伸示意圖

為分析裝配時(shí)拉伸間隔時(shí)間對(duì)孔徑的最終鏜孔尺寸和孔徑圓度的影響，跟蹤6G60MEC#13、6G50MEC#9等三臺(tái)主機(jī)拉伸后鏜孔情況，結(jié)果如表8所示機(jī)座主軸承座蓋拉伸時(shí)間間隔在10天左右時(shí)，因拉伸后時(shí)間間隔引起的孔徑圓度誤差基本消除，超過(guò)10天，孔徑圓度誤差基本不變且不滿足生產(chǎn)計(jì)劃納期。

表8 機(jī)座拉伸影響表（間隔時(shí)間≥10天）單位mm

因?yàn)樯a(chǎn)周期限制，一般機(jī)座主軸承蓋拉伸連接后不能等待10天以上再進(jìn)行合鏜孔加工，因此需要不斷縮短間隔時(shí)間并觀察鏜孔效果，以確定出可接受的最小時(shí)間間隔。

通過(guò)持續(xù)跟蹤6G60MEC、6G50MEC等多臺(tái)主機(jī)機(jī)座拉伸間隔最終得出結(jié)論：當(dāng)機(jī)座與主軸承蓋拉伸連接時(shí)間間隔超過(guò)24小時(shí)再進(jìn)行鏜孔成品，孔徑圓度誤差≦0.01mm符合圖紙要求且滿足生產(chǎn)周期。

 表9機(jī)座拉伸影響表（間隔時(shí)間＜10天）單位mm

4.2拉伸力對(duì)連桿合鏜孔的影響

連桿兩端十字頭軸承蓋和曲柄銷(xiāo)軸承蓋為QT400-15鑄鐵件，而連桿本體為45#鋼，拉伸時(shí)受到的拉伸力為1500～2200bar，由于兩個(gè)連接件的材料不同，十字頭端軸承孔聯(lián)接螺栓絲孔在連桿本體中，而曲軸端軸承孔聯(lián)接螺栓的絲孔在鑄鐵軸承蓋內(nèi)，受到拉伸力影響時(shí)材料的形變量不一致，這樣造成拉伸力對(duì)曲柄銷(xiāo)孔孔徑成品尺寸影響較明顯，受影響程度要比機(jī)座軸承孔更大。

圖8連桿軸孔連接螺栓拉伸示意圖

連桿拉伸間隔時(shí)間表10顯示拉抻間隔時(shí)間不足24小時(shí)上機(jī)床鏜孔成品，孔徑圓度超過(guò)圖紙要求0.02mm，造成曲軸端軸孔（爐號(hào)194-0097-2）和十字頭軸孔（爐號(hào)：194-1591-1）回機(jī)床返修。

表10連桿拉伸間隔時(shí)間影響表 單位mm

2019年9月加工青島船柴7G80MEC CSB052#連桿時(shí)，因?yàn)榍嗖衽R時(shí)改變交貨時(shí)間，導(dǎo)致7G80MEC CSB052#連桿軸承蓋拉伸間隔時(shí)間超過(guò)兩周以上才進(jìn)行鏜孔成品，經(jīng)實(shí)測(cè)孔徑圓度基本無(wú)誤差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足圖紙對(duì)圓柱度要求，但加工周期過(guò)長(zhǎng)難以滿足日常生產(chǎn)的要求。

參照機(jī)座鏜孔的研究經(jīng)驗(yàn)，同樣對(duì)后續(xù)6G45MEC、6G50MEC等7臺(tái)在制主機(jī)連桿進(jìn)行拉伸間隔跟蹤，不斷縮短間隔時(shí)間觀察對(duì)鏜孔成品的影響，結(jié)果如下表所示，通過(guò)連桿與軸孔受拉伸間隔時(shí)間的影響數(shù)據(jù)采集分析，我們認(rèn)為連桿在拉伸后靜置24小時(shí)，待拉伸應(yīng)力釋放后，再上機(jī)床進(jìn)行連桿十字頭與曲柄銷(xiāo)孔成品加工能滿足圖紙的形位公差要求，連桿孔徑圓度≤0.02mm。拉伸后靜置24小時(shí)以上為最短拉伸間隔時(shí)間，不但可以確保加工周期還降低連桿重復(fù)返修的機(jī)率。

表11連桿拉伸間隔時(shí)間影響表 單位mm

5.  裝夾方式對(duì)鏜孔的影響

連桿鏜孔成品的裝夾即要滿足鏜孔加工的切削穩(wěn)定性又要避免因裝夾而引起的連桿變形。連桿裝夾變形將影響連桿兩端孔之間的幾何精度要求。連桿鏜孔最佳裝夾方式為平放，采用三點(diǎn)支撐方式，如果采用豎放V型鐵支撐方式，注意壓板著力點(diǎn)在V型鐵上，其它懸空部位適當(dāng)進(jìn)行輔助支撐，在支撐時(shí)用百分表檢驗(yàn)連桿是否有輕微變形。

圖9鏜床連桿裝夾示意圖

龍門(mén)銑床和鏜床在連桿成品加工過(guò)程中，先分別對(duì)十字頭孔和曲柄銷(xiāo)孔粗加工留余量1mm以?xún)?nèi)，再松開(kāi)工裝夾具，釋放連桿鏜孔加工中產(chǎn)生的加工應(yīng)力，這樣雖然增加了操作者反復(fù)更換鏜刀桿和裝夾工件的勞動(dòng)強(qiáng)度，但可以充分釋放鏜孔應(yīng)力對(duì)連桿鏜孔尺寸和形位公差造成的影響，通過(guò)釋放鏜削應(yīng)力后再進(jìn)行半精加工與精加工成品。

圖10龍門(mén)銑床連桿裝夾示意圖

6.  結(jié)語(yǔ)

提出基于環(huán)境溫度影響的鏜孔補(bǔ)償方案，解決了機(jī)座、連桿裝配時(shí)螺栓拉伸間隔時(shí)間對(duì)鏜孔加工精度的影響問(wèn)題，優(yōu)化連桿鏜孔裝夾及加工過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了鏜孔精度的提升，避免鏜孔成品受到溫度、拉伸力、加工應(yīng)力等影響出現(xiàn)的尺寸超差現(xiàn)象，保證施工周期。

該項(xiàng)目創(chuàng)造性的將加工中環(huán)境影響因素考慮到加工范圍內(nèi)，從而動(dòng)態(tài)調(diào)整鏜孔的公差浮動(dòng)范圍，突破了以往僅從圖紙要素獲得加工數(shù)據(jù)的局限，為今后加工大缸徑軸承孔提供了新的思路，具有前瞻性和創(chuàng)造性，在國(guó)內(nèi)及同行業(yè)處于領(lǐng)先地位。

提高主機(jī)機(jī)座軸承孔、連桿合鏜孔加工精度和加工質(zhì)量，降低返修率，提高加工效率，為公司在今后大直徑鏜孔類(lèi)多種經(jīng)營(yíng)工件的加工積累經(jīng)驗(yàn)，增加公司的利潤(rùn)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社,2013.

[2]聞邦春.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

作者簡(jiǎn)介  鄒子俊，1968年生，男，特級(jí)技師，NC龍門(mén)銑床主操作。

任超，1990年生，男，工程師，產(chǎn)品工藝。

汪源超，1985年生，男，技師，NC龍門(mén)銑床主操作。

韓毅飛，1986年生，男，技師，NC龍門(mén)銑床主操作。

劉緒光，1985年生，男，技師，NC龍門(mén)銑床主操作。

來(lái)源：船柴