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发动机典型零件工艺分析 - 图文

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铸造精度较高,能保证缸体侧面对气缸孔轴线的尺寸精度,也可选用侧面上的几个工艺凸台作为粗基准,这样便于定位和夹紧。

由于缸体毛坯有一定的铸造误差,故表面粗糙不平。如直接用粗基准定位加工面积大的平面,因切削力和夹紧力较大,容易使工件产生变形,同时由于粗基准本身精度低,也容易因振动而使工件产生松动。通常是采用面积很小、相距较远的几个工艺凸台作为过渡基准。

10-5c所示为先以粗基准定位加工过渡基准,然后以过渡基准定位加工精基准。图l0-5a表 示毛坯侧面上的工艺凸台,底面法兰台及60°缺口。首先在铸造车间以第一,七主轴,承座孔和第一气缸孔为粗基准进行定位,从第一、六气缸孔的上部平面压紧,铣出侧面上的几个工艺凸台(过渡基准),如图l0-5b所示,然后在机加工车间以侧面的工艺凸台及底面法兰中的两个凸台定位,初铣顶面和底面(底面为精基准),如图10-5c所示。再以底面和靠近底面的两个工艺凸台及法兰上铸出的缺口定位,钻、铰两个工艺孔(精基准),如图l0-5d所示。所以,缸体加工过程中选用的粗基准是第一、七主轴承座孔;第一气缸孔、底面的两个法兰凸台及60°缺口。 1.4.2精基准的选择

在选择精基准时,应考虑如何保证加工精度和安装方便。大多数缸体的精基准都选择底面及其上的两个工艺孔,其优点是:

1)底面轮廓尺寸大,工件安装稳固可靠。

2)缸体的主要加工表面,大多数都可用以作为基准,符合基准统一原则,减少了由于基准转换而引起的定位误差。例如主轴承座孔、凸轮轴轴承孔、气缸孔以及主轴承座孔端面等,都可用它作为精基准来保证位置精度。

3)加工主轴承座孔和凸轮轴轴承孔时,便于在夹具上设置镗杆的支承导套,能捉高加工精度并能捉高切削用量。

4)由于多数工序都以此作为基准,各工序的夹具结构大同小异,夹具设计、制造简单,缩短了生产准备周期,降低了成本。由于采用单一的定位基准,可避免加工过程中经常翻转工件,从而减轻了劳动量。

底面作为精基准也有一些缺点:

1)用底面定位加工顶面时,必然存在基准不重合产生的定位误差,难以保

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证顶面至主轴承座孔轴线的距离公差(用来保证压缩比)。

2)加工时不便于观察切削过程。

也有采用顶面为精基准的,其优缺点大致与上述相反。主轴承座孔轴线虽然是设计基准,但由于其半圆孔结构和装夹不方便,所以当前国内生产中很少用作精基准。近年来国外已开始采用主轴承座孔作为精基准。

1.5 加工阶段的划分和加工顺序的安排

1.5.1 加工阶段的划分

缸体的加工可划分为四个阶段:

1)粗加工阶段 该阶段主要是去除各个加工表面的余量并做出精基准,其关键问题是如何提高生产率。

2)半精加工阶段 该阶段主要是为最终保证产品和工艺要求作好准备,对于某些部位也可以由粗加工直接进入精加工而不用半精力旺,缸体上的主要孔系的加工例如主轴承孔、凸轮轴孔、缸孔、挺杆孔等都有半精加工阶段。

3)精加工阶段 该阶段主要是保证缸体的尺寸精度、形状精度、位置精度及表面粗糙度,是关键的加工阶段。缸体上大多数加工部位,经过这一加工阶段都可完成。

4)精细加工阶段 当零件上某些加工部位的尺寸、形状要求很高,表面粗糙度值要求很低,用一般精加工手段较难达到要求时,则要用精细加工。由于精细加工的余量很小,只能提高尺寸精度和形状精度以及表面质量,而对位置精度的提高见效甚微。缸体上的不镶套缸孔及主轴承座孔常有精细加工的要求。 1.5.2缸体工序顺序的安排

由于缸体形状复杂,且有厚度不同的壁和筋在加工过程中由多种原因造成的内应力易使工件产生变形。因此,加工时应遵循以下原则:

1)首先从大表面切去大部分加工余量,以保证精加工后零件的变形最小。 2)切削力大、夹紧力大以及易发现零件内部缺陷的工序应安排在前面进行。 3)由于加工深油孔时容易产生内应力,安排时要注意对加工精度的不利影响。

4)正确地安排密封试验、衬套和轴承等的压装以及清洗检验等非加工工序。

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从表10-1可以看出,缸体加工顺序的安排有下面几个特点:

1)用作精基准的表面(底面及两个工艺孔)代先加工,这样使以后的加工都有一个统一的工艺基准,这不但对于简化设备工装及方使运输带来好处,而且为减少工件的定位误差提供了必要条件。

2)按照先粗后精的原则尽量把零件加工划分成几个阶段,这样有利于在加工过程中消除内应力,以限制工件在加工过程中的变形量。

3)按加工顺序便于零件进行加工。由于缸体形状复杂,输送比较困难,特别是在大量生产条件下,尽可能减少零件的转动,以免增加装置。

4)合理地安排检验工序。将其安排在粗加工阶段结束之后,装瓦盖和装飞轮壳之前。在自动线生产中每段自动线最后一个工位往往是检验,这样可防止不合格的半成品流入后面的自动线。

1.6 主要加工工序的分析

1.6.1第一道工序

拉削加工:拉削平面是一种高效率、高精度的加工方法,主要用于大量生产中。这是因为拉刀削平面的生产率很高,这是因为拉刀或工件的移动速度比铣削的进给速度要快得多。拉削速度一般为8~10m/min,而铣削时工作台的进给量一般小于1000mm/min。拉刀可在一次行程中去除工件的全部余量,而且粗精加工可一次完成。拉削的精度较高,这是因为拉刀各刀齿的负荷分布良好,修光齿(校准齿)能在较佳的条件下工作,切削速度低,刀齿的使用寿命高。此外,拉床只有拉力(或工件)的移动,因此运动链简单,机床的刚度高。拉削平面的精度最高可达IT7,表面粗糙度为砌3.2~1.6mm。

拉削不但可以加工单一的、敞开的平面,也可以加工组合平面,在发动机零件的加工中得到了广泛地应用。若用拉刀加工缸体主轴承座孔分离面(对口面)和锁口面,既满足了高的生产率也保证了组合平面间的位置和尺寸精度,所以在国内外汽车制造业中被广泛采用。

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上图是拉削EQ6100型汽油机缸体平面用的卧式双向平面拉床示意图,该拉床是我国自行设计和制造的,全长23m、宽7.1m、高3.6m、重230t、额定拉力为450kN、行程9m.它能自动完成装卸缸体、定位夹紧、回转、翻转等工序,实现自动循环并附有排屑和吸尘装置。

缸体毛坯用推料器通过上料辊道推上第一工位回转夹具,自动夹紧后,该夹具回转90°,刀具溜板由无极变速的电动机组通过丝杠螺母机构驱动。

该机床共有刀片3000多片,拉削速度最高达到25~30m/min并实现无级变速,实际应用为7~8m/min,机床主电机功率为250kW。这种平面拉床用来加工缸体其生产效率很高,质量也非常稳定。它可以替代双面或单面组合铣床10台以上,因此占地面积大为减少,但耗电量大、刀具制造和调整比较困难,较复杂,所以投资和生产费用较大。

下拉刀全长7.55m,共分六级,对底面及锁口面进行粗拉,精拉,对半圆面进行粗拉,对口面进行半精拉及粗拉。底面拉刀采用分屑拉削法,镶以硬质合金不重磨刀片,共48齿,齿升量为0.2mm,切削余量为4.8mm。半精拉及精拉的部分采用不重磨刀片,共24齿,齿升量为0.2~0.05mm,包含三个修光齿,切削余量为1.7mm。对口面拉刀采用层剥法,共48齿,齿升量为0.2~0.05mm,切削余量为5.63 mm。半圆面拉刀采用两齿一组的分屑拉削法,共54齿,每组齿升量为0.2—0.1lmm,切削余量为4.75mm。锁口面拉刀也是采用两齿一组的

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分屑拉削法,共54齿,每组齿升量为0.2~0.13mm,切削余量为4.25mm。

上拉刀全长5.04m,顶面拉刀采用两齿一组的分屑拉削法,共72齿,每组齿升量为0.25 ~0.1mm,切削余量为5.75mm。窗口面拉刀采用层剥法,共64齿,齿升量在0.1mm以下,切削余量为5.7mm。

缸体拉削后,底面和顶面的平面度均不超过0.05mm/50mm,底面全长不超过0.lmm,顶面全长不超过0.2mm,所有加工尺寸精度均不超过±0.15mm范围。

下图所示为该机床拉削缸体各表面位置图。下拉刀拉削机体底面1、锁口面2、对口面3及半圆面4,然后第一工位回转夹具复位,由另一个推料器推入翻转装置,回转180°后被推入第二工位回转夹具。定位、夹紧后回转90°,刀具溜板作反向行程拉削,由上拉刀加工顶面5及窗口面6。加工以后第二工位回转夹具复位,机体被推出,由辊道送至下一道工序。

1.6.2孔及孔系加工

缸体主要加工的孔是缸孔、主轴承孔、凸轮轴孔及挺杆孔等,这些孔的直径较大、孔较深、尺寸精度和表面质量要求较高,这些孔所组成的孔系均有较严格的位置精度要求,因此给加工带来较大的困难。另一方面缸体中还有很多纵横交叉的油道孔,虽然其尺寸精度、位置精度及表面质量要求不高,但孔深较大,在大量生产条件下也成为一大难题。

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铸造精度较高,能保证缸体侧面对气缸孔轴线的尺寸精度,也可选用侧面上的几个工艺凸台作为粗基准,这样便于定位和夹紧。由于缸体毛坯有一定的铸造误差,故表面粗糙不平。如直接用粗基准定位加工面积大的平面,因切削力和夹紧力较大,容易使工件产生变形,同时由于粗基准本身精度低,也容易因振动而使工件产生松动。通常是采用面积很小、相距较远的几个工艺凸台作为过渡基准。10-5c所示
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