尺寸链换算引起的超差分析

陈家军

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545027）

0 引言

柳州某汽车厂机加工车间2016年11月16日，缸盖机加工车间机粗加工零件缸盖螺栓安装孔工位，零件正常频次抽检，发现缸盖螺栓安装孔#1014及回油孔#1033位置度分别超差0.0402和0.0209（如图1）；零件加工分A/B两线，标定测量设备正常，检查机床，隔离前后零件并测量，发现A线零件仍有超差。

图1 缸盖零件加工特征图样

缸盖螺栓安装孔#1014及回油孔#1033位置度，都是三坐标测量每班首件/换刀件/1/40首末孔，三坐标测量报告超差情况。如图2所示。

图2 1/40频次件抽检件超差报告

1 原因分析

缸盖螺栓安装孔#1014及回油孔#1033加工以F1000、#2055、#2056一面两销为定位基准[1]（如图3），工艺先钻后扩，查阅零件加工图纸，钻孔后相对于BCD 基准的测量位置度公差为|j|n0.3｜B｜C｜D｜，B 基准是F1000面，C基准是#1010，D基准是#1019（如图1）；#1019、#1010孔在前工位加工后位置度测量基准是|j|n0.2|A|U|T|，A 基准是 F2000，U 是 #2055，T 基准是#2056（如图3），#1014、#1033孔位置度精度是建立在#1019、#1010加工合格的前提之下，之间存在一个尺寸链的换算。

图3 零件装夹定位图

2 工艺优化

为了保证上下工位尺寸公差链有效，生产中一般多采用极值法计算，计算的出发点是假定尺寸链中各组成环同时获得极限尺寸，即所有增环都获得最大（小）尺寸时，所有减环都获得最小（大）尺寸[2]。即

实际零件加工过程出现以上事件概率较小，在大批量生产加工零件时，零件尺寸符合正态分布曲线。即靠近中间的尺寸多，接近于最大或最小极限尺寸的零件所占的比例非常小，如图4。

图4 零件加工的正态分布曲线

例如：零件分别在三个工位加工三个特征A、B、C，特征公差值分别为，B特征的位置度相对A为基准加工，C特征位置度相对于B基准加工，实际测量C特征是以A基准作为测量基准，当+a+c＞f时，特征A/B偏上差；当-b-d＜-f时，特征A/B都偏下差，特征C会出现超差的风险，要求a+c＜e以及-b-d＞-f是保证基准转换后尺寸链达到闭环，避免出现超差。见图5

图5 零件分别在三个工位加工三个特征A、B、C示意图

由以上分析得出结论，零件加工过程中如存在尺寸链的换算，必须提高闭环的加工精度，而相继带来的问题便是增加了加工难度，因此零件加工工艺上应该尽量避免测量上的尺寸换算。

通过以上分析，收严前工序加工#1010、#1019孔位置度公差，跟踪验证缸盖螺栓安装孔#1014及回油孔#1033加工过程能力如下，从改善后跟踪效果可以看出，过程能力稳定（如图6）。

图6 过程能力D-DAS数据

3 结束语

通过对零件加工中基准换算带来的超差分析，当工艺上无法规避测量基准上的基准换算时，在保证定位的前提下，采取提高本工位的加工精度以及提高前工位加工进度能有效降低超差风险。

[2]周龙保.内燃机学[M].北京：机械工业出版社，2005：349-351.

[1]王雅红，刘克敬.机加工过程中工艺尺寸链分析[J].轴承，2002（3）：12-13.