缸孔作为发动机机体加工的关键部位，其加工后的位置尺寸、位置精度、表面粗糙度以及清洁度等各项指标至关重要。为查找缸孔偏心问题失效原因，本文结合我公司某GDI发动机在完成缸孔加工后缸孔壁偏心问题（图1）进行逐项分析，并提出可行的改进方案。分析时现场抽取10台机体进行缸孔壁对比数据测量，详细偏差如表1所示。

失效原因分析
1.毛坯材质分析
经过毛坯厂家与现场工作人员的对接确认观察检测，得出铸件毛坯材质疏松、毛坯定位基准点粗糙及工件重复定位位移等为非主要因素。
2.设备精度分析
通过现场技术工程师与维修专家对加工设备的精度打表检测得出，加工设备的主轴精度跳动量、夹具装夹定位精度均在合格公差范围之内，不影响工件加工的需求。调查结果如下：通过心棒以及专用检测工具对主轴跳动进行检测，检测结果主轴圆跳动均在0.002 mm左右，在标准要求的0.005 mm范围内。由此可以排除主轴跳动的影响。
3.工装夹具分析
通过对夹具图纸及加工工艺的分析，缸孔粗加工后由于毛坯余量较大，同时该工装夹具锁紧机构的设计存在缺陷，加工振动大导致夹具横向定位限制点（如定位销、锁紧机构和压紧螺栓）脱落，虽有压板起到压紧作用，但因工件横向定位已无完全限制作用，导致工件横向可能会出现轻微的跑偏现象（如跑偏0.03 mm)，这也是最终影响缸孔偏心问题的主要因素。在凸轮式夹紧对中定位机构中（图2），对中夹紧机构设计主要原理为控制主控制杆拧紧旋转凸轮机构，使其夹具夹紧定位A、B两点自动对中起到夹紧定位作用。其缺点主要体现在凸轮机构设计上，粗加工内容相对毛坯加工留有余量较大，容易产生加工时的振动，造成A、B点松动脱落，横向自由度无法限制，形成装夹和加工的双重积累加工误差。另外此夹具对中机构设计不易装夹，更存在控制杆与设备主轴干涉的弊端，影响工艺设计编排，最终导致跑偏后加工出现失效问题。

4.人为因素分析
现场操作人员通过对机体装夹的反复确认和加工验证，发现机体缸孔壁偏心问题仍然存在，由此说明此问题非人为装夹原因。

拟定改进方案
通过调查发现，工件毛坯的铸造一致性不好，最大差距达2 mm。该问题是导致缸孔偏心的主要原因。
进一步根据现状调查结果进行详细分析，工装夹具设计缺陷为主要影响因素，因此需对此工装夹具进行重新优化设计和改进，以满足工件装夹和加工精度的要求，彻底解决缸孔孔壁加工偏心的质量问题。首先通过对夹具夹紧机构的分析研究以及走访夹具厂家进行加工参考，分析工装图纸尺寸的各种特殊特性，识别和制定夹具优化设计的准确方案，明确夹具的对中机构夹紧和位移设计方案。图3为全新的夹具对中机构优化设计的效果实体，该夹具机构采用单定位式设计，A端为卡扣式自由伸缩式设计，B端为螺纹拧紧式设计。装夹时先缩回A点，工件装入后将A点伸入定位后，再拧紧B点定位即可。

改进效果验证
针对上述所有的末端影响因素进行收集，经过小组讨论并分工对影响因素逐一确认，制定相关改进措施。
1.工装夹具
重新优化设计夹具，改善了原夹具不易装夹的缺点；取消了凸轮机构设计；节约了装夹利用扳手工具的装夹时间；避免了加工因振动锁紧脱落的影响。改进后的试制夹具为机械式夹具，夹具液压接口使用机床可编程液压接口。使用机械夹具夹紧的目的在于节省成本和制造周期，且夹紧单元结构尺寸较小，方便夹紧点的合理布局。夹具设计为采用底面和面上两销定位，便于操作人员安全可靠、快速上下装夹工件。
2.毛坯方面
每个工件加工前，先测量机体2号、3号缸孔，计算确定机体中心横向坐标实际值。将工件平移至工艺定位销孔位置，计算差值，通过前面20台机体的加工验证，确定实际中心值与定位销工艺值偏差为1.8～2.7 mm的机体最终缸孔壁厚≤0.5 mm,为可继续加工范围。
最终验证确定毛坯可继续加工范围为1.8～2.7 mm。针对同批次的20台机体，通过机床激光红宝石测量分别对工件机体2号、3号缸孔进行坐标点测量，得出横向坐标值统计如表2所示。需要注意的是：①机体横向中心点计算公式为:（X1+X2）/2； ②机体横向中心至工艺定位销点横向坐标设计距离为137mm。

3.验证结果
通过现场装夹工件和实际加工，发现其新夹具改善了原夹具不易装夹和加工振动的缺点；取消了之前的凸轮机构设计；节约了装夹利用手动扳手工具的装夹时间；避免了加工振动锁紧机构脱落的影响。
通过对夹具的重新设计改进，然后对20台机体缸孔的试制加工验证测量看出，缸孔壁厚最大差距均控制为小于或等于0.5 mm偏差，满足实际验证加工的需求。
　　
结语
我们通过对缸孔壁偏心失效的改进研究，提出了对现有夹具对中机构的优化设计和装夹加工改进。上述设计和改进方案基本上满足了缸孔的各项加工精度要求，为后期量产阶段问题的解决提供了必要的依据，具体成果为：
1.取消了原凸轮工作机构，改善了工件不易装夹的缺点，满足了更易于加工工艺方案设计的需要。
2.在保留原有夹具整体设计思路的基础上，对该机构进行局部优化设计改进，使其装夹结构趋于合理，既要满足夹具对中的性能，又能解决夹具对中机构易振动脱落的缺点。
3.基于缸孔建立坐标零点的测量编程方式，很好地保证了缸孔加工质量，也为发动机其他关键部位的加工提供了宝贵的经验，为发动机加工工艺性选择提供了优化思路。