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汽車(chē)制動(dòng)主缸體加工工藝改進(jìn)設(shè)計(jì)

2022-6-23 來(lái)源：長(zhǎng)春科技學(xué)院作者：劉振利

汽車(chē)制動(dòng)主缸體是汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)中的重要安全部件，柱塞式主缸體（以下簡(jiǎn)稱(chēng)主缸體）是其中的一種。目前主缸體的加工方式大體分為兩種 :一種是采用高端多軸數(shù)控設(shè)備以工序集中的方式加工，但設(shè)備昂貴，投入高，調(diào)整時(shí)間較長(zhǎng)，雖是今后加工方式發(fā)展的方向，但普及還需要一定時(shí)間 ; 另一種是采用中端數(shù)控設(shè)備，部分工序集中的生產(chǎn)線方式加工，產(chǎn)線布局靈活，設(shè)備成本投入較低，目前在大部分企業(yè)仍在應(yīng)用，但工序的安排和加工方式上存在不合理的地方，有改善的空間，比如，安裝孔的加工、避免裝夾壓痕等方面。

1. 生產(chǎn)加工過(guò)程與常見(jiàn)問(wèn)題

企業(yè)在工序的安排和對(duì)加工過(guò)程改進(jìn)仍在不斷地完善中。在這里主要針對(duì)該種加工方式中存在的不足進(jìn)行加工工藝的改進(jìn)。主缸體的生產(chǎn)加工過(guò)程，通常采用生產(chǎn)線的加工方式，工序一般劃分為 5 步（見(jiàn)表 1）。

表 1 主缸體加工工藝流程

安裝孔工序是其中的一道工序（安裝孔和加工設(shè)備見(jiàn)圖 1）。實(shí)際生產(chǎn)中，由于主缸體型號(hào)較多，生產(chǎn)過(guò)程中需要經(jīng)常進(jìn)行不同型號(hào)的主缸體切換，當(dāng)更換不同型號(hào)的主缸體時(shí)，每道工序都要進(jìn)行夾具的切換調(diào)整。不同工序的調(diào)整時(shí)間不同，如果切換調(diào)整過(guò)程中某道工序的調(diào)整時(shí)間過(guò)長(zhǎng)就會(huì)影響到下一道工序的調(diào)整，或造成整條生產(chǎn)線處于停滯狀態(tài)。

圖 1

之前，安裝孔工序在切換主缸體進(jìn)行調(diào)整時(shí)，產(chǎn)生的廢品數(shù)量過(guò)多，每次的廢品數(shù)量平均在 7件左右，每條生產(chǎn)線每年產(chǎn)生調(diào)整廢品近 300 件，造成了很大的浪費(fèi)。同時(shí)，切換主缸體時(shí)調(diào)整效率低，每次的調(diào)整時(shí)間在 30~60min 不等，并且加工過(guò)程主缸體質(zhì)量不穩(wěn)定，經(jīng)常會(huì)影響到下道工序的加工。

因此，針對(duì)這種情況，有必要分析問(wèn)題的原因，對(duì)該工序的加工進(jìn)行必要的改進(jìn)設(shè)計(jì)。

2. 原因分析

在主缸體安裝孔的加工過(guò)程中，采用的設(shè)備是臺(tái)式雙軸鉆，夾具使用的是手動(dòng)連桿夾緊方式，它的調(diào)整步驟見(jiàn)表 2。

表 2

出現(xiàn)問(wèn)題的主要原因是 : 由于不同型號(hào)主缸體的安裝孔間距不一致，在調(diào)整時(shí)首先要更換夾具上板，夾具上板面有和主缸體安裝孔孔距相應(yīng)的兩個(gè)導(dǎo)向孔，再手動(dòng)調(diào)整雙軸鉆的兩個(gè)軸之間的離，使雙軸鉆的軸距和上板面導(dǎo)向孔的間距位置相互重合。但是，在調(diào)整兩個(gè)軸和夾具的位置時(shí)（前后左右調(diào)整），都是手動(dòng)調(diào)整，沒(méi)有精確的定位，所以很難保證一次調(diào)整好兩者的位置，需要多次重復(fù) 3~5 步驟，調(diào)一次，試切一次，尺寸不合格就產(chǎn)生 1 件廢品，調(diào)整的次數(shù)越多產(chǎn)生的廢品就越多，調(diào)整時(shí)間也就越長(zhǎng)，造成很大的浪費(fèi)。

同時(shí)，雙軸鉆剛性不足，夾具夾緊結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，在生產(chǎn)加工時(shí)很容易造成尺寸超差，影響下道工序的加工。因此，主要問(wèn)題是 : 調(diào)整過(guò)程費(fèi)時(shí)，精度差 ; 雙軸鉆剛性不足（參見(jiàn)圖 2）。

圖 2

針對(duì)上述問(wèn)題，安裝孔工序原有的夾具和加工機(jī)床（雙軸鉆床）不再適合安裝孔加工，考慮到精益生產(chǎn)和優(yōu)化生產(chǎn)線布局，改進(jìn)方案為 : 設(shè)計(jì)一套可同時(shí)加工安裝孔和膛線加工夾具，并取消雙軸鉆設(shè)備。

具體方法是 : 把安裝孔工序移到現(xiàn)有加工中心設(shè)備上，現(xiàn)有加工中心設(shè)備是指膛線和儲(chǔ)油孔加工工序所使用的加工中心設(shè)備，因?yàn)檫@臺(tái)加工中心設(shè)備上加工膛線的工序和安裝孔工序裝夾加工方式非常相似，完全可以把膛線、安裝孔這兩道工序合并在一起，一次裝夾完成原來(lái)兩道工序的加工。而且，原有膛線和儲(chǔ)油孔工序的加工節(jié)拍相比其它工序較短，可以充分利用該工序的節(jié)拍，而不影響整個(gè)生產(chǎn)線的加工節(jié)拍（見(jiàn)圖 3）。

圖 3

4. 實(shí)施效果

針對(duì)原有安裝孔調(diào)整存在的問(wèn)題采取了重新設(shè)計(jì)夾具的改進(jìn)方式，該套夾具具有如下特點(diǎn) :

（1）采用氣缸夾緊代替原有手動(dòng)夾緊方式，夾緊準(zhǔn)確穩(wěn)定。

（2）為了減少夾具高度，氣缸夾緊沒(méi)有采用氣缸直接夾緊，而是設(shè)計(jì)了撥叉杠桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)巧妙合理。

（3）主缸定位套采用由下往上安裝的設(shè)計(jì)，減少主缸體和定位套接觸面，更好的避免接觸面之間由于墊屑而產(chǎn)生的表面壓痕。

（4）夾具上板采用讓刀槽和排屑槽設(shè)計(jì)，一是使夾具上板的通用性大幅提高（不再需要更換上板），二是排屑更順暢。

具體原理和方案為（見(jiàn)圖 4）: 在更換調(diào)整主缸體時(shí)，將相應(yīng)尺寸的定位套 5 由下往上裝入上板 1 中，手持主缸體 2 裝入夾具上板 1內(nèi)，安裝孔的法蘭面與定位套 5 下端面接觸，安裝孔 3 外端與定位銷(xiāo) 4 接觸，限制主缸體軸向轉(zhuǎn)動(dòng)。然后，扳動(dòng)氣缸 15 的氣源開(kāi)關(guān)，氣缸 15 推動(dòng)氣缸推桿 14 向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)銷(xiāo)子 13 帶動(dòng)撥叉連桿 12 繞著銷(xiāo)子 11 轉(zhuǎn)動(dòng)，撥叉連桿 12 另一端通過(guò)銷(xiāo)子 10 帶動(dòng)滑動(dòng)軸 9 在內(nèi)套 8 中移動(dòng)，滑動(dòng)軸 9 帶動(dòng)與其螺紋連接的頂尖 6 向上運(yùn)動(dòng)，頂尖6 頂?shù)街鞲左w下端中心孔內(nèi)，將主缸體夾緊。

圖 4

上板 1 有讓刀槽，將加工兩個(gè)安裝孔 3 位置讓開(kāi)，加工刀具在數(shù)控程序控制下完成兩個(gè)安裝孔的加工。

取消雙軸鉆設(shè)備，把膛線、安裝孔這兩道工序合并在一起后，充分利用了加工中心設(shè)備，而不影響整個(gè)生產(chǎn)線的加工節(jié)拍。采用了數(shù)控編程方式，調(diào)整方便快捷，提高調(diào)整效率 80% 以上 ;減少了一道工序操作，并取消了原來(lái)工序繁瑣的調(diào)試工作，操作者勞動(dòng)強(qiáng)度降低 ; 取消了安裝孔工序加工設(shè)備，縮短生產(chǎn)線，便于管理和精益生產(chǎn)線的布局。

該方法主要應(yīng)用于汽車(chē)制動(dòng)主缸體安裝孔、膛線、豎孔等加工和工序的優(yōu)化，以及其它行業(yè)主缸體在垂直方向裝夾和加工方面的使用，可以提高主缸體裝夾的穩(wěn)定性，控制加工精度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等。同時(shí)減少設(shè)備更新的投入資金，減少設(shè)備能源損耗和提高產(chǎn)品的良品率和企業(yè)的產(chǎn)能，在主缸體的生產(chǎn)中得到了推廣應(yīng)用。

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