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汽車(chē)發(fā)動(dòng)機端蓋加工工藝改進(jìn)研究論文
摘要：以汽車(chē)發(fā)動(dòng)機端蓋零件為研究對象，以提高其加工精度和加工效率為目的，針對其結構特點(diǎn)，分別從生產(chǎn)工藝、專(zhuān)用數控機床及夾具設計、加工工藝改進(jìn)等方面對其進(jìn)行闡述，詮釋該零件的工藝改進(jìn)方案和取得的效果，為同類(lèi)零件的加工工藝改進(jìn)提供了借鑒。
關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機端蓋;夾具設計;工藝改進(jìn)
在汽車(chē)制造領(lǐng)域中，離合器、變速箱、發(fā)動(dòng)機和底盤(pán)都屬于加工工藝復雜的典型部件。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機端蓋是發(fā)動(dòng)機上的重要部件之一，發(fā)動(dòng)機端蓋的加工精度直接影響發(fā)動(dòng)機的性能。目前，使用國內設備加工發(fā)動(dòng)機端蓋的工藝為兩次裝夾加工，不僅定位誤差大、加工步驟繁瑣、加工效率低，而且零件加工精度、一致性都受限于生產(chǎn)工人的水平。隨著(zhù)生產(chǎn)企業(yè)對發(fā)動(dòng)機端蓋的加工精度要求不斷提高，生產(chǎn)數量逐年增加，如何提高其產(chǎn)品的加工精度和生產(chǎn)效率已成為亟待解決的問(wèn)題。本文正是來(lái)源于國內某汽車(chē)零部件加工制造類(lèi)企業(yè)定制數控專(zhuān)用車(chē)床用于生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機端蓋時(shí)所需的配套技術(shù)服務(wù)方案。本文主要針對發(fā)動(dòng)機端蓋的結構特點(diǎn)，以解決該類(lèi)零件加工中存在的問(wèn)題為目標，并最終制定出合理、高精、高效的加工方案。
1零件結構、精度要求及工藝路線(xiàn)
1.1發(fā)動(dòng)機端蓋的結構分析
從圖1可以看出零件材質(zhì)為鋁，薄壁、夾持時(shí)極易產(chǎn)生變形。夾持后的彈性變形較大。加工時(shí)由于工件外圓耳部是斷續切削，會(huì )造成刀具切入部位存在切削紋，同時(shí)，夾持后的彈性變形，會(huì )造成工件平面度、外圓圓度、外圓與內孔同軸度超差。
1.2發(fā)動(dòng)機端蓋尺寸與精度要求分析
由圖2可見(jiàn)，該汽車(chē)發(fā)動(dòng)機端蓋的形位精度要求高：基準Aφ226.5圓度0.05；φ221.1與基準A同軸度φ0.03；5-φ5.8位置度φ0.6；φ60與基準Bφ87.5同軸度φ0.04；垂直度要求0.03等。
1.3原加工工藝方案分析
最初用戶(hù)只用普通車(chē)床加工，加工工藝過(guò)程為在車(chē)床上利用三爪卡盤(pán)夾持外圓，先加工內孔、內孔端面、端面槽；之后進(jìn)行二次裝卡，撐內孔，再加工五個(gè)爪的端面、外圓、徑向槽、外圓端面。原加工工藝方案中需要兩次裝夾，在第二次裝夾時(shí)，耗時(shí)長(cháng)、定位誤差大、加工精度低，不僅出現加工后的變形現象，還有運輸中的磕碰變形。同時(shí)，原加工工藝方案，每班次只能加工64件（7.5min一件），采取三班制，一個(gè)月最多也只能加工4224件，加工效率低，根本滿(mǎn)足不了生產(chǎn)需求。
2加工工藝方案改進(jìn)
2.1加工設備的改進(jìn)
加工設備由原來(lái)的普通車(chē)床更換為數控專(zhuān)用機床，該設備是在沈陽(yáng)第一機床廠(chǎng)生產(chǎn)的T2數控機床的原有機械結構上，改進(jìn)設計的一款加工發(fā)動(dòng)機端蓋的專(zhuān)用設備。該設備最大的特點(diǎn)就是采用雙層導軌組成運動(dòng)系統，一層導軌為刀架移動(dòng)所用，另一層導軌為專(zhuān)用夾具所用，在專(zhuān)用夾具所用導軌上配置壓緊機構和組合鉆，如圖3所示。壓緊機構可以沿著(zhù)床身導軌快進(jìn)，接近工件后可以實(shí)現工進(jìn)，壓在工件端面上，其壓緊盤(pán)與工件同步旋轉，刀具穿過(guò)壓緊盤(pán)工作。組合鉆同樣可以沿著(zhù)導軌快進(jìn)，接近工件后可以實(shí)現工進(jìn)，組合鉆放在壓緊機構的托板上，越過(guò)壓緊盤(pán)、對應五點(diǎn)進(jìn)行鉆孔。壓緊機構、組合鉆結構與主軸中心保持一致，可實(shí)現快進(jìn)、工進(jìn)、快退，定位精度高，夾具可靠，傳動(dòng)準確。
2.2專(zhuān)用夾具設計
夾具由定位、壓緊、輔助支撐、氣密檢測、水沖屑、吹氣組成。為降低定位誤差、減小工件變形、提升加工精度，提高加工效率，突破性地提出了一種以摩擦驅動(dòng)代替夾持驅動(dòng)的裝夾方式。定位方式為三個(gè)定位爪定位小外圓（兩個(gè)固定點(diǎn)、一個(gè)活動(dòng)點(diǎn)內有彈簧），端面軸向三個(gè)定位點(diǎn)，兩處角向定位；端面浮動(dòng)支撐五處，分別對應支撐五個(gè)角；壓板上均布的三個(gè)柔性聚氨酯凸點(diǎn)，保證端蓋牢固可靠；夾具體上五個(gè)支撐油缸在油壓作用下彈起，支撐端蓋五個(gè)爪，保證斷續車(chē)削五個(gè)爪斷面的加工精度和鉆孔位置精度；油缸拖動(dòng)多頭鉆電機向工件方向移動(dòng)，實(shí)現在端蓋的五個(gè)爪端面上同時(shí)鉆孔。專(zhuān)業(yè)夾具主體實(shí)物圖見(jiàn)圖4，加工中裝夾方式見(jiàn)圖5。在試制加工過(guò)程中，產(chǎn)品合格率僅為80%，合格率嚴重制約著(zhù)加工質(zhì)量和效率，我們通過(guò)檢測夾持零件后的變形量，檢驗加工完畢的零件精度，發(fā)現問(wèn)題，做如下的調整。首先，改變支撐點(diǎn)的方式和面積，由原來(lái)的點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對面更改為點(diǎn)對內嵌式的點(diǎn)，同時(shí)增加支撐點(diǎn)的面積。其次，改變支撐油缸的壓力。將輔助支撐壓力點(diǎn)的壓力調節到0.3MPa，壓板壓力調節到0.4～0.6MPa，支撐方式也做了微調整。最后，調整夾具的直口形式，防止由于零件鑄件的誤差導致干涉的問(wèn)題，將尾座結構改為壓板結構，方便調節自身精度，方便刀具和鉆頭的調整。調整后的專(zhuān)業(yè)夾具既能保證零件的可靠夾持，又能防止壓力過(guò)大導致零件變形，最終產(chǎn)品加工的精度和效率都達到了用戶(hù)的要求。
2.3加工工藝改進(jìn)
使用專(zhuān)用數控機床和夾具后，可以實(shí)現一次裝夾，完成零件內孔、端面、鉆孔等所有工序的加工，同時(shí)，該專(zhuān)用設備也充分考慮接入自動(dòng)線(xiàn)的需要，在結構設計上留出了足夠的空間。改進(jìn)后的加工順序為先粗車(chē)五個(gè)爪的端面、外圓、徑向槽、外圓端面及內孔、內孔端面、端面槽；使用多頭鉆電機同時(shí)在五個(gè)爪端面上鉆孔，最后精車(chē)五個(gè)爪的端面、外圓、徑向槽、外圓端面及內孔、內孔端面、端面槽。改進(jìn)后的工藝方案為一次裝夾，避免了二次裝卡對加工精度及定位誤差所造成的影響，同時(shí)節約了二次裝卡時(shí)間，縮短了輔助加工時(shí)間，使用多頭鉆電機一次攻鉆五個(gè)孔，與使用伺服動(dòng)力刀座連續五次、每次加工一個(gè)孔比較，大大節約了加工時(shí)間，加工效率提升30%左右；使用摩擦驅動(dòng)代替卡持驅動(dòng)，消除了裝卡變形對工件精度的影響。
3加工精度對比
采用改進(jìn)后的加工工藝方案，通過(guò)多次加工檢測，加工精度和效率都有了明顯的提高，加工精度對比見(jiàn)表1。
4工藝方案實(shí)施及應用
汽車(chē)發(fā)動(dòng)機端蓋零件的車(chē)削加工工藝新方案已被企業(yè)應用。在該零件的加工中，使用這種工藝方案不僅擺脫了原有方案對生產(chǎn)人員的經(jīng)驗、技術(shù)的依賴(lài)，同時(shí)也降低了此類(lèi)零件加工的輔助時(shí)間，大幅度地提高了生產(chǎn)率；專(zhuān)用夾具的使用，使工序能夠集中完成，提升了此類(lèi)零件的加工精度、加工效率和一致性。該工藝方案的成功應用，滿(mǎn)足了國內市場(chǎng)對發(fā)動(dòng)機端蓋零件類(lèi)零件加工領(lǐng)域的需求，縮短了與國外同類(lèi)設備差距，為沈陽(yáng)第一機床廠(chǎng)的產(chǎn)品在汽車(chē)零部件加工領(lǐng)域的使用贏(yíng)得了更多的機遇。
參考文獻
[1]鄭逢美，路瑋琳.高精度等分輪體的磨槽工藝改進(jìn)[J].制造技術(shù)與機床，2018，（1）：116-118.
[2]李梁，肖鐵忠，滕峻林.摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機缸體雙面加工工藝[J].制造技術(shù)與機床，2017，（11）：106-109.
[3]史玉鋒，劉陽(yáng)，王艷柳．發(fā)動(dòng)機排氣歧管加工夾具的設計[J].機械制造，2017，（7）：11-13．
[4]伊顯波，李建，賴(lài)玉活.發(fā)動(dòng)機支架氣動(dòng)專(zhuān)用夾具的設計[J].制造技術(shù)與機床，2017，（12）：161-163.
[5]生海.曲軸軸承蓋夾具的夾壓浮動(dòng)結構[J].組合機床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2002，（7）：3-4.
[6]羅和平，汲軍，閔立.石墨機械加工工藝研究[J].組合機床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2017，（7）：149-151.
[7]羅海全，范立成．一種節氣門(mén)殼體夾具的設計[J]．機械制造，2017，（12）：3-4．
[8]袁慈，孫紹鋒，馮高坡．軋輥精車(chē)加工工藝改進(jìn)[J]．工具技術(shù)，2017，（2）：54-60．
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