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缸体机械加工工艺设计
发动机
缸体是发动机零件中结构较为复杂的箱体零件,
其精度要求高,
加工
工艺复杂,
并且加工加工质量的好坏直接影响发动机整个机
构的性能,
因此,
它
成为各个发动机生
产厂家所关注的重点零件之一。
1.
发动机缸体的工艺特点
缸体为一整体
铸造结构,其上部有
4
个缸套安装孔;缸体的水平隔板将缸体<
/p>
分成上下两部分;
缸体的前端面从到后排列有三个同轴线的凸轮轴
安装孔和惰轮
轴孔。
缸体的工艺特点
是:结构、形状复杂;加工的平面和孔比较多;壁厚不均,
刚度低;
加工精度要求高,
属于典型的箱体类加工零件。
缸体的主要
加工表面有
顶面、主轴承侧面、缸孔、主轴承孔及凸轮轴孔等,它们的加工精度将直接影
响
发动机的装配精度和工作性能,
主要依靠设备进度、
工夹具的可靠性和加工工艺
的合理性来保证。
2.
发动机缸体工艺方案设计原则和依据
设计工艺方案应在保证产品质量的同时,充分考虑生产周期、成本和环境保
护;
根据本企业能力,
积极采用国内外先进的工艺技术和装备,
不断提高企业工
艺水平。发动机缸体机械加工工艺设计应遵循以下基本原则:
(
1
)加工
设备选型原则
加工设备选型采用刚柔结合的原则,加工设
备以
卧式加工中心为主,少量采用立式加工中心,关键工序—曲轴孔、缸孔、平衡轴
p>
孔加工采用高精度高速卧式加工中心,
非关键工序—上下前后四个平
面的粗铣采
用高效并有一定调整范围的专用机床加工;
(
2
)集中工序原则
关键工序—曲轴孔、缸孔、平衡轴孔的精加工缸盖结
合面的精铣
,
采用在集中在一道工序一次装夹完成全部加工内容方案,
以确
保产
品精度满足缸体关键品质的工艺性能和有关技术要求。
<
/p>
根据汽车发动机缸体的工艺特点和生产任务要求,
发动机缸体机械
加工自动
生产线由卧式加工中心
CWK500
< br>和
CWK500D
加工中心、
专
用铣
/
镗床、
立式加工中
心
matec-30L
等设备组成。
(
1
)顶底面及瓦盖止口面
粗铣组合机床
本机床为双面卧式专用铣床,采
用移动工作台带动工件,
机床采用进口西门子
S7
-200PLC
系统控制,
机床设独立
电控柜,切削过程自动化完成,有自动和调整两种状态;
(<
/p>
2
)
高速卧式加工中心
< br>CWK500
该加工中心可实现最大流量的湿加工,
但
由于设备自动排屑处理系统是通过位于托盘下的内置宽式排屑器而完成,
该加工
中心可以进行干加工;机床主轴转速
600
0r/min
,快速进给速度
38m/min
< br>;
(
3
)前后端面粗铣组合机床
机床采用液压传动;控制系统采
用进口西门
子
S7-200PLC
系统
控制,机床具有一定的柔性;
(
4<
/p>
)采用机床
TXK1500
本机床
有立式加工中心改造而成形,具备立式加
工中心的特点及性能,该机床具有高精度、高强
度、高耐磨度、高稳定性、高配
置等优点;
< br>(
5
)高速立式加工中心
mat
ec-30L
该加工中心主轴最高转速
9000
r/min
。
控制系统采用西门子公司
SINUMERIK840D
控制系
统
(
6
)高
速卧式加工中心
CWK500D
主轴最高转速
15000
r/min
。
3.
发动机缸体机械加工工艺设计的主要内容
发动机缸体结构复杂,精度要求高,尺寸较大,是薄壁零件,有若干精度要
求较高的
平面和孔。
发动机缸体机械加工的工艺特点是:
主要是平面和孔
的加工,
加工平面一般采用刨、
铣削等方法加工,
加工孔主要采用镗削,
加工小孔多用钻
削。
由于缸体结构复杂,
因此如何保证各表面的相互位置精度是加工中的一个
重
要问题。
3.1
毛坯的选择
发动机缸体采用的材料一
般是灰铸铁
HT150
、
HT200<
/p>
、
HT250
,也有采用铸铝
或者钢板的,此发动机缸体采用高强度合金铸铁。缸体在加工前进行时效处理,
以消除铸件内应力和改善毛坯的力学性能。
提高毛坯精度
,减少加工余量,是提高自动生产线系统生产率及加工质量的
重要措施。
由于国外箱体类零件毛坯质量和精度较高,
其生产线系统已实现了毛
坯直接上线,
既省去了毛坯检查装置,
也节省了由
于毛坯质量问题而浪费的加工
工时,提高了综合效益。因此,精化毛坯是提高生产率最有
潜力的出路。对于发
动机缸体生产线,
可在零件上线前粗铣六个
面,
去除大部分余量,
便于零件直接
上
线。
3.2
机械加工工艺基准的选择和加工
选择合理的加工工艺基准,
直接关系到能否保证零件的加工质量
。
一般来说,
工艺基准可分为粗基准和精基准。
(
1
)粗基准对于上线的毛
坯,其粗基准的选择尤为重要,如果粗基准选择
不合理,会使加工余量分布不均匀,加工
面偏移,造成废品。在缸体生产线中,
我们采用侧面作为粗基准;
(
2
)粗基准对于发动机缸体这种
箱体零件来说,一般采用“一面两销”为
全线的统一基准。
对于
较长的自动自动生产线系统,
由于定位销孔在使用过程中
的磨损
造成定位不准确,
因此,
将定位销孔分为
2-3
段使用。
在缸体定位销孔的
加
工中,我们采用了以侧面、底面和主轴孔定位,在加工中心上加工。
3.3
机械加工加工阶段的划分和工序的安排
一个零件往往有许多表面需要加工,当然表面的加工精度是不同的。加工精
度较高的表
面,
往往要经过多次加工;
而对于加工精度低的表面,
只要经过一两
次就行了。因此,拟定工艺顺序时,要抓住“加工精度高的
表面”这个矛盾,合
理安排工序和合理划分加工阶段。
安排工艺
顺序的原则是:
先粗后精,
先面后孔,
先基准后其他。在发动机缸体的机械加工中同样应遵循这一原则。
(
1
)粗加工阶段
在发动机缸体的机械加工过程中,安排粗加工工序,对
毛坯全面进行粗加工
,切去大部分余量,以保证生产效率;
(
< br>2
)半精加工阶段
在发动机
缸体的机械加工过程中,为了保证一些重要
表面的加工精度,
安
排一些半精加工工序,
将精度和表面粗造度要求中等的一些
表面
加工完成,而对要求高的表面进行半精加工,为以后的精加工做准备;
(
3
)精加工阶段
对精度和表面粗造度要求高的表面进行加工;
(
4
)次要小表面的加工
如螺纹孔,可以在精加工主要表面后进行,一方
面加工时对工件
变形影响不大,
同时废品率也降低;
另外,
如果主要表面出废品
后,这些小表面就不必再加工了,从而避免浪费工时。但是,如
果小表面的加工
很容易碰伤主要表面时,就应该把小表面加工放在主要表面的精加工之前
;
(
5<
/p>
)辅助工序也要妥善安排
如检验工序
,在零件粗加工阶段之后,关键
工序加工前后,零件全部加工完毕后,都要适当安排。<
/p>
对加工阶段进行划分,
具有以下好处:
首先,
可以在粗加工后采取措施消除
工
作内应力,保证精度;其次,精加工放在最后面,不至于在运输过程中损坏工
件已加工表
面;再次,先粗加工各面,可以及早发现毛坯缺陷并及时处理,不会
浪费工时。不过对于
一般小工件就不要分的很细。
3.4
缸体的主要加工表面和辅助工序
缸体主要加工表面和辅助工序有:
(
1
)平面加工
目前,铣削是发动机缸体平面加工的主要手段,国内铣削
进给量一般为
300-400mm/min
,与国外铣削进给量
2
000-4000 mm/min
相比,相
差甚远,有待于提高
,因此,提高铣削进给量,缩短辅助时间,是提高生产效率
的主要途径,发动机缸体精加
工一些平面时的铣削进给量达到
2399mm/min
,大
p>
大提高了效率;
顶面的铣削是缸体加工中
的一个关键工序,其平面度要求为
0.02/145mm
,
p>
表面粗造度为
Ra1.6um
。在缸体的加
工中,采用侧面和主轴轴承孔定位,顶面、
底面和中间瓦盖面同时加工,
在加工中采用线外对刀装置,
能较好地满足发动机
缸体
加工精度要求;
(
2
)一般孔系的加工
一般孔系的加工仍采用传统的钻
、扩、镗、铰、攻
丝等工艺方法。
课题在设计具体的工艺方案时
,
采用涂层刀具、
内冷却刀具等先
进刀
具,采用大流量冷却系统,大大提高了切削速度,提高了生产率;
(
3
)深油孔加工
传统的加工方法是采用麻花钻进行分级进给,其生产效
率低,加工质量差。
在发动机缸体深油孔的加工中,采用枪钻工艺;
(
4
)三轴孔的加工
三
轴孔的加工为缸体孔系加工中精度要求高,工时长
的限制性工序。因此,工序安排、加工
方法、刀具等都应该特别注意。合盖前加
工,既缸体半圆孔和主轴承盖得加工,其主要目
的是去除毛坯余量、释放应力,
为后序加工做准备;
在加工中心
上加工曲轴孔时,
采用双面镗孔,
先在曲轴孔一
段端镗孔到
1/2
长度时,然后工作台回转
180
度,从另外一端再镗另一
1/2
长;
(
5
)缸孔的加工
缸孔的加工时缸体机械加工中的关
键工序之一,一般情
况下,其加工工艺过程为粗镗、半精镗、精镗和珩磨。为及早发现缸
孔内壁的铸
造缺陷,消除应力,应尽量提前粗镗缸孔;由于缸孔的结构特点不同,需采用
珩
磨工艺,
以提高缸孔表面质量。
在大
批量生产中,
缸孔的珩磨一般采用多轴珩磨
机或珩磨自动线。<
/p>
再次我们采用珩磨自动线,
由粗珩、
精珩
和检测三台设备组成;
(
6
)清洗
清洗分为湿式清洗和干式清洗。缸体机械加工自动生产线采用
大
流量湿式清洗;
(
7
)检测
检测分为在线检测和线外检测两种。在发动机缸体的质量检测
中
,根据实际情况采用线外检测,主要采用三坐标测量机对缸体进行综合测量,
每
200
件抽查
1-5
件
,每班抽查一件。
4.
小结
通过对发动机缸体的结构和工艺
特点进行分析,
论述了发动机缸体机械加工
工艺方案的原则和依
据以及切削用量的选择,
并以高速铣削和调头镗孔为例,
设
p>
计、
分析了发动机缸体的高速铣削和调头镗孔工艺过程,
及在加工中需要注意的
问题。
Cylinder block machining process design
Engine parts
engine block is a more complex structure of spare
parts box, its high
precision,
complex
process,
and
the
processing
quality
will
affect
the
overall
performance engine,
so it has become the engine manufacturer's focus
parts one.
cal Characteristics of the
engine cylinder block
Cylinder
cast
for
a
whole
structure,
and
its
upper
part
4
cylinder
mounting
hole;
cylinder
standard
cylinder
is
divided
into
upper
and
lower
divisions
into
two
parts;
cylinder
to
the
rear
of
the
front-side
arrangement
of
the
previous
three
coaxial
mounting hole of the camshaft and the
idler axle hole.
Cylinder
process
features
are:
the
structure
of
complex
shape;
processing
plane,
more
than
holes;
uneven
wall
thickness
and
stiffness
is
low;
processing
of
high
precision typical of
box-type processing part. The main processing of
the surface of
cylinder
block
top
surface,
the
main
bearing
side,
cylinder
bore,
the
main
and
camshaft
bearing
bore
holes
and
so
on,
they
will
directly
affect
the
machining
accuracy of the
engine assembly precision and performance, mainly
rely on precision
equipment,
industrial
fixtures
reliability
and
processing
technology
to
ensure
the
reasonableness.
block
process design principles and the basis for
Design
Technology program should be to ensure product
quality at the same time,
give
full
consideration
to
the
production
cycle,
cost
and
environmental
protection;
based
on
the
enterprises
ability
to
actively
adopt
advanced
process
technology
and
equipment, and constantly enhance their
level of technology. Engine block machining
process design should follow the
following basic principles:
(1)
The
selection
of
processing
equipment
,the
principle
of
selection
adopted
the
principle
of
selection
adopted
the
principle
of
combining
rigid-flexible,
processing
each
horizontal
machining
center
is
located
mainly
small
operations
with
vertical
machining
center,
the
key
process
a
crank
hole,
cylinder
hole,
balancer
shaft
hole
High-
speed
processing
of
high-precision
horizontal
machining
center,
an
upper
and
lower
non-critical
processes
before
and
after
the
four-dimensional
high-
efficiency
rough milling and have a
certain adjustment range of special machine
processing;
(2)
focus on a key process in principle process the
body cylinder bore, crankshaft
hole,
Balance Shaft hole surface finishing and the
combination of precision milling
cylinder head, using a process focused
on a setup program to complete all processing
elements in order to ensure product
accuracy The key quality processes to meet the
cylinder capacity and the relevant
technical requirements;
According to the technological
characteristics of automobile engine cylinder
block
and the production mandate, the
engine block machining automatic production line
is
composed
of
horizontal
machining
center
CWK500
and
CWK500D
machining
centers,
special
milling/boring
machine,
vertical
machining
centers
matec-30L
and
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