在金融危機(jī)的影響下，汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，汽車及零部件企業(yè)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，各大主機(jī)廠對(duì)曲軸的質(zhì)量和精度要求越來(lái)越嚴(yán)格。為了滿足客戶需求，我公司提出“以工藝為龍頭”的指導(dǎo)方針，要求改進(jìn)、優(yōu)化曲軸加工工藝，進(jìn)一步提升產(chǎn)品質(zhì)量和效率，提高客戶滿意度。通過(guò)對(duì)鍛鋼曲軸加工工藝進(jìn)行整體優(yōu)化試驗(yàn)，不僅取得了良好的效果，提高了鍛鋼曲軸的產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)還提高了生產(chǎn)線的產(chǎn)能，解決了產(chǎn)量與質(zhì)量此消彼長(zhǎng)的難題。

曲軸加工現(xiàn)狀

曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件之一，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)批量大，品種更換頻繁，精度要求高。主軸連桿頸的尺寸精度為IT6~IT7，圓度≤0.005mm，表面粗糙度Ra0.2～0.4。因此，一條先進(jìn)的曲軸生產(chǎn)線不僅要實(shí)現(xiàn)柔性換產(chǎn)以面對(duì)市場(chǎng)需求，還要滿足工藝要求，保證加工精度，最終生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。鍛鋼曲軸生產(chǎn)線擁有世界頂級(jí)的數(shù)控機(jī)床、先進(jìn)的加工工藝及日臻完善的管理制度，不僅大幅提升了曲軸的加工效率，實(shí)現(xiàn)了柔性快速換產(chǎn)能力，而且更好地保證了曲軸的加工質(zhì)量。當(dāng)前，曲軸的質(zhì)量主要通過(guò)機(jī)加工和熱處理的過(guò)程控制來(lái)保證，其途徑大致有以下三種：

1. 人為檢測(cè)：指通過(guò)專業(yè)質(zhì)檢人員（或操作人員自檢、互檢）對(duì)每道工序按照工藝要求進(jìn)行在線測(cè)量，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，避免不合格產(chǎn)品周轉(zhuǎn)到下道工序或出現(xiàn)批量廢品。

2. 設(shè)備控制：指依靠較高設(shè)備精度保證當(dāng)前工序的加工精度，是保證尺寸精度、形狀精度和位置精度的有效方式，也是先進(jìn)曲軸加工生產(chǎn)線的標(biāo)志之一。

3. 工藝保障：工藝是機(jī)加工過(guò)程中將曲軸毛坯轉(zhuǎn)化成成品的“法律”準(zhǔn)繩，是產(chǎn)品質(zhì)量的根本保證，也是提高加工效率的前提。

對(duì)于上述三種提升產(chǎn)品質(zhì)量的途徑，我公司對(duì)各個(gè)生產(chǎn)線有針對(duì)性地進(jìn)行了試驗(yàn)論證。通過(guò)不斷地改進(jìn)我們發(fā)現(xiàn)：人為檢測(cè)相對(duì)難度較低，但是后期改善效果不明顯。通過(guò)先進(jìn)設(shè)備控制加工精度已在鍛鋼生產(chǎn)線和部分鐵軸生產(chǎn)線上實(shí)施，改善效果可觀，但如果全公司普及需要投入大量資金。對(duì)于工藝保障，由于國(guó)內(nèi)外鍛鋼曲軸的加工工藝大同小異，且刀具、砂輪、切削液、淬火漲量、加工參數(shù)及加工余量等影響質(zhì)量因素涉及改善周期長(zhǎng)、優(yōu)化空間小及普及性差等特點(diǎn)，若通過(guò)工藝的改進(jìn)、優(yōu)化大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量難度無(wú)疑是最大的。

                                   圖1為止推擋側(cè)臺(tái)為基準(zhǔn)的加工工藝

統(tǒng)籌分析加工工藝

現(xiàn)場(chǎng)的加工工藝文件經(jīng)過(guò)一系列的改進(jìn)和優(yōu)化后，刀具材質(zhì)、加工參數(shù)、加工余量及工裝夾具的設(shè)計(jì)精度等影響加工質(zhì)量和加工效率的工藝參數(shù)已基本固化。當(dāng)設(shè)備具備相當(dāng)高的加工精度，每臺(tái)設(shè)備嚴(yán)格按照工藝進(jìn)行生產(chǎn)，卻無(wú)法保證加工過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)不合格產(chǎn)品時(shí)，我們往往認(rèn)為問(wèn)題在于人為檢測(cè)不到位。實(shí)踐證明，加大人為檢測(cè)力度不僅增加了曲軸的制造成本，而且不能從根本上消除問(wèn)題。如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量提升需要對(duì)現(xiàn)行工藝進(jìn)行深入研究。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)加工工藝的數(shù)據(jù)收集和整體分析我們發(fā)現(xiàn)：影響加工質(zhì)量、加工效率的主要因素集中在精磨主軸、連桿之前的工序，其具體問(wèn)題體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

1. 由于頻繁換產(chǎn)，同一產(chǎn)品存在不同廠家、不同爐號(hào)的毛坯淬火漲量不一致的問(wèn)題，盡管漲量差距不大，也需要對(duì)整條生產(chǎn)線的機(jī)加工工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，影響了換產(chǎn)速度和換產(chǎn)質(zhì)量。

2. 同一尺寸的不同工序?qū)に噮?shù)的控制不統(tǒng)一，增大了精磨主軸、連桿的加工余量，降低了精磨的加工效率。

3. 依賴卡規(guī)、塞規(guī)等防錯(cuò)手段，具有人為因素影響及檢測(cè)誤差大的缺點(diǎn)。

4. 以止推檔側(cè)面為定位基準(zhǔn)，受刀具、砂輪磨耗及淬火漲量影響變化大，導(dǎo)致出現(xiàn)軸頸側(cè)面精磨磨不起來(lái)的現(xiàn)象。以止推檔側(cè)臺(tái)為基準(zhǔn)的加工工藝如圖1所示。

上述問(wèn)題嚴(yán)重影響了鍛鋼曲軸生產(chǎn)線產(chǎn)品質(zhì)量的進(jìn)一步提升，必須徹底解決。

解決方案

針對(duì)不同曲軸的淬火漲量不一致，工藝參數(shù)控制不統(tǒng)一及檢測(cè)手段受人為因素影響大的問(wèn)題，我們?cè)囼?yàn)論證了一種新的加工工藝——檔心距加工工藝。檔心距加工工藝是指主軸和連桿在機(jī)加工過(guò)程中始終以止推檔的中心線為基準(zhǔn)向其他各軸頸加工，加工后軸向尺寸為止推檔基準(zhǔn)線到各個(gè)軸頸中心線的距離，如圖2所示。

                                               圖2為擋心距加工工藝

檔心距加工工藝的特點(diǎn)

檔心距加工工藝一直未被采用的主要原因是難以實(shí)現(xiàn)過(guò)程檢測(cè)，無(wú)法確保軸向尺寸是否滿足工藝要求，而且國(guó)內(nèi)外客戶提供的成品圖紙基本都沒有標(biāo)注檔心距。對(duì)于工藝人員而言，根據(jù)加工余量及定位基準(zhǔn)等能夠方便、快速地制定出各工序的加工工藝，該標(biāo)注方式方便了在線檢測(cè)及成品驗(yàn)收，但是并不一定完全適用于現(xiàn)場(chǎng)加工。例如，半精車主軸工序，因刀片存在磨耗，操作者利用卡規(guī)測(cè)量三、四主軸軸向尺寸誤差較小，但是測(cè)量一、七主軸時(shí)，因卡規(guī)產(chǎn)生變形及主觀因素的影響，不能精確保證軸向尺寸誤差，淬火后測(cè)量一、七主軸的軸向尺寸變化值不穩(wěn)定，超差0.2～0.3mm的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。R圓角、側(cè)臺(tái)必須采取增加加工余量才能保證加工質(zhì)量，造成精磨工序成本增加，且精磨的加工時(shí)間主要消耗在側(cè)臺(tái)和R上，降低了加工效率和設(shè)備的利用率。同樣，連桿的加工也存在上述問(wèn)題。

將檔心距加工工藝應(yīng)用到鍛鋼曲軸生產(chǎn)線，取得了顯著的加工效果，充分體現(xiàn)了新工藝獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，與止推檔側(cè)面為基準(zhǔn)的加工工藝相比具有以下特點(diǎn)：

1. 保證精磨前主軸、連桿各軸頸到止推檔的檔心距控制在工藝（D±0.05mm）范圍內(nèi)，精磨后軸向尺寸控制在D±0.04mm（成品的軸向尺寸公差要求為D±0.15～0.25mm），滿足工藝要求。

2. 徹底解決了換產(chǎn)過(guò)程中不同廠家、爐號(hào)的曲軸淬火漲量不一致的問(wèn)題。

3. 軸向尺寸受刀具和砂輪側(cè)面磨耗、淬火漲量波動(dòng)及淬火前后主軸跳動(dòng)的影響極小，可以忽略不計(jì)。

4. 換產(chǎn)過(guò)程中，只需在在線檢測(cè)平臺(tái)上對(duì)檔心距進(jìn)行精確校驗(yàn)，就能實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)快速成功換產(chǎn)。

5. 避免了CBN精磨主軸、連桿取消分檔后易切偏的現(xiàn)象，顯著提升了磨削質(zhì)量，在磨削條件未變的情況下，精磨效率提高了28%～30%。

6. 實(shí)現(xiàn)了主軸、連桿側(cè)面粗加工和半精加工的工藝減量。

7. 依靠設(shè)備精度保證檔心距，避免了操作者對(duì)軸向尺寸的修改導(dǎo)致前后工序檔心距不統(tǒng)一的現(xiàn)象，并取消了對(duì)軸向卡規(guī)的依賴。

檔心距加工工藝彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的以止推檔側(cè)面為定位基準(zhǔn)的加工工藝缺陷，經(jīng)過(guò)換產(chǎn)和大批量生產(chǎn)的驗(yàn)證，不僅大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量，而且有效降低了不合格品率，適宜在先進(jìn)的曲軸生產(chǎn)線上推廣。

新工藝的實(shí)施及注意要點(diǎn)

1. 淬火前，加工主軸、連桿的注意事項(xiàng)主要包括：

（1）對(duì)于新工藝的實(shí)施首先要考慮淬火漲量，通過(guò)測(cè)量每個(gè)軸頸的絕對(duì)漲量來(lái)確定半精車主軸和精銑連桿軸向尺寸的縮量。

（2）精銑連桿的軸向基準(zhǔn)需與主軸止推檔中心線重合。

（3）編制工藝時(shí)，以檔心距的最小距離作為尺寸下限，并按照尺寸下限制作卡規(guī)通端。

（4）卡規(guī)、塞規(guī)以略緊為宜，過(guò)緊不必調(diào)整程序參數(shù)。

2. 淬火后，加工主軸、連桿的注意事項(xiàng)主要包括：

（1）精車淬火后主軸止推檔基準(zhǔn)與半精車淬火前主軸止推檔基準(zhǔn)重合。

（2）精車淬火后主軸止推檔基準(zhǔn)到淬火后連桿各軸頸的檔心距相等。

（3）確保止推檔基準(zhǔn)線到各個(gè)軸頸的檔心距接近理想尺寸。

（4）保證軸頸兩側(cè)臺(tái)加工余量均勻。

新工藝的實(shí)施并不意味著要取代原工藝，而是在原工藝的基礎(chǔ)上將軸向尺寸做了一些調(diào)整，因此，新的加工工藝更加適合在現(xiàn)場(chǎng)使用。

輔助加工工藝措施

新加工工藝與原加工工藝的制定原則及測(cè)量方式存在一定的差距，需要采用以下輔助措施進(jìn)行修正，保障新工藝的順利實(shí)施。

1. 整體工藝采用前緊后松原則

前緊后松原則是指根據(jù)整條生產(chǎn)線的加工情況來(lái)確定加工余量，提高淬火前的加工精度，為后序加工留出合適的余量。保證淬火前后軸頸側(cè)臺(tái)余量均勻，確保檔心距測(cè)量準(zhǔn)確。

2. 提高在線檢測(cè)手段

新工藝要取消依靠卡規(guī)確定軸向尺寸的測(cè)量方式，依靠在線檢測(cè)平臺(tái)，精確測(cè)量各軸頸的檔心距，將差值輸入機(jī)床，確保檔心距精確。

實(shí)踐表明，檔心距加工工藝較止推檔側(cè)臺(tái)為基準(zhǔn)的加工工藝，消除了原工藝依靠先進(jìn)設(shè)備難以控制質(zhì)量的難題，提高了質(zhì)量過(guò)程控制力度，降低了人為因素的影響，具有穩(wěn)定性和先進(jìn)性，而且明顯地提高了加工質(zhì)量和加工效率。以新工藝為主線，對(duì)整條生產(chǎn)線的設(shè)備生產(chǎn)效率、人員安排及加工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，合理利用各項(xiàng)資源，有效避免人員緊缺、設(shè)備生產(chǎn)過(guò)剩導(dǎo)致的制品積壓現(xiàn)象的出現(xiàn)。

結(jié)語(yǔ)

隨著我公司開展的生產(chǎn)方式變革的不斷深入、引進(jìn)設(shè)備加工精度的不斷提高以及新工藝的實(shí)驗(yàn)成功，當(dāng)前各個(gè)生產(chǎn)線的加工工藝將會(huì)得到大幅度的改進(jìn)和優(yōu)化，加工質(zhì)量、加工效率也會(huì)得到進(jìn)一步提高，為實(shí)現(xiàn)客戶與企業(yè)互利雙贏、長(zhǎng)久合作打下了夯實(shí)的基礎(chǔ)。