【正文】 缸體機(jī)械加工工藝設(shè)計 發(fā)動機(jī)缸體是發(fā)動機(jī)零件中結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的箱體零件，其精度要求高，加工工藝復(fù)雜，并且加工加工質(zhì)量的好壞直接影響發(fā)動機(jī)整個機(jī)構(gòu)的性能，因此，它成為各個發(fā)動機(jī)生產(chǎn)廠家所關(guān)注的重點零件之一。 1. 發(fā)動機(jī)缸體的工藝特點 缸體為一整體鑄造結(jié)構(gòu)，其上部有 4 個缸套安裝孔；缸體的水平隔板將缸體分成上下兩部分；缸體的前端面從到后排列有三個同軸線的凸輪軸安裝孔和惰輪軸孔。 缸體的工藝特點是：結(jié)構(gòu)、形狀復(fù)雜；加工的平面和孔比較多；壁厚不均，剛度低；加工精度要求高，屬于典型的箱體類加工零件。缸體的主要加工表面 有頂面、主軸承側(cè)面、缸孔、主軸承孔及凸輪軸孔等，它們的加工精度將直接影響發(fā)動機(jī)的裝配精度和工作性能，主要依靠設(shè)備進(jìn)度、工夾具的可靠性和加工工藝的合理性來保證。 2. 發(fā)動機(jī)缸體工藝方案設(shè)計原則和依據(jù) 設(shè)計工藝方案應(yīng)在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，充分考慮生產(chǎn)周期、成本和環(huán)境保護(hù)；根據(jù)本企業(yè)能力，積極采用國內(nèi)外先進(jìn)的工藝技術(shù)和裝備，不斷提高企業(yè)工藝水平。發(fā)動機(jī)缸體機(jī)械加工工藝設(shè)計應(yīng)遵循以下基本原則： （ 1）加工設(shè)備選型原則 加工設(shè)備選型采用剛?cè)峤Y(jié)合的原則，加工設(shè)備以臥式加工中心為主，少量采用立式加工中心，關(guān)鍵工序 — 曲軸孔、缸孔、平衡軸孔加工采用高精度高速臥式加工中心，非關(guān)鍵工序 — 上下前后四個平面的粗銑采用高效并有一定調(diào)整范圍的專用機(jī)床加工； （ 2）集中工序原則 關(guān)鍵工序 — 曲軸孔、缸孔、平衡軸孔的精加工缸蓋結(jié)合面的精銑，采用在集中在一道工序一次裝夾完成全部加工內(nèi)容方案，以確保產(chǎn)品精度滿足缸體關(guān)鍵品質(zhì)的工藝性能和有關(guān)技術(shù)要求。 根據(jù)汽車發(fā)動機(jī)缸體的工藝特點和生產(chǎn)任務(wù)要求，發(fā)動機(jī)缸體機(jī)械加工自動生產(chǎn)線由臥式加工中心 CWK500 和 CWK500D 加工中心、專用銑 /鏜床、立式加工中心 matec30L 等設(shè)備組成。 （ 1）頂 底面及瓦蓋止口面粗銑組合機(jī)床 本機(jī)床為雙面臥式專用銑床，采用移動工作臺帶動工件，機(jī)床采用進(jìn)口西門子 S7200PLC 系統(tǒng)控制，機(jī)床設(shè)獨立電控柜，切削過程自動化完成，有自動和調(diào)整兩種狀態(tài)； （ 2）高速臥式加工中心 CWK500 該加工中心可實現(xiàn)最大流量的 濕 加工，但由于設(shè)備自動排屑處理系統(tǒng)是通過位于托盤下的內(nèi)置寬式排屑器而完成，該加工中心可以 進(jìn)行干加工；機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 6000r/min，快速進(jìn)給速度 38m/min； （ 3）前后端面粗銑組合機(jī)床 機(jī)床采用液壓傳動；控制系統(tǒng)采用進(jìn)口西門子 S7200PLC 系統(tǒng) 控制，機(jī)床具有一定的柔性； （ 4）采用機(jī)床 TXK1500 本機(jī)床有立式加工中心改造而成形，具備立式加工中心的特點及性能，該機(jī)床具有高精度、高 強(qiáng)度、高耐磨度、高穩(wěn)定性、高配置等優(yōu)點； （ 5）高速立式加工中心 matec30L 該加工中心主軸最高轉(zhuǎn)速 9000 r/min?？刂葡到y(tǒng)采用西門子公司 SINUMERIK840D 控制系統(tǒng) （ 6）高速臥式加工中心 CWK500D 主軸最高轉(zhuǎn)速 15000 r/min。 3. 發(fā)動機(jī)缸體機(jī)械加工工藝設(shè)計的主要內(nèi)容 發(fā)動機(jī)缸體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高， 尺寸較大，是薄壁零件，有若 干精度要 求較高的平面和孔。發(fā)動機(jī)缸體機(jī)械加工的工藝特點是：主要是平面和孔的加工，加工平面一般采用刨、銑削等方法加工，加工孔主要采用鏜削，加工小孔多用鉆削。由于缸體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此如何保證各表面的相互位置精度是加工中的一個重要問題。 毛坯的選擇 發(fā)動機(jī)缸體采用的材料一般是灰鑄鐵 HT150、 HT200、 HT250，也有采用鑄鋁或者鋼板的，此發(fā)動機(jī)缸體采用高強(qiáng)度合金鑄鐵。缸體在加工前進(jìn)行時效 處理，以消除鑄件內(nèi)應(yīng)力和改善毛坯的力學(xué)性能。 提高毛坯精度，減少加工余量，是提高自動生產(chǎn)線系統(tǒng)生產(chǎn)率及加工質(zhì)量的重要措 施。由于國外箱體類零件毛坯質(zhì)量和精度較高，其生產(chǎn)線系統(tǒng)已實現(xiàn)了毛坯直接上線，既省去了毛坯檢查裝置，也節(jié)省了由于毛坯質(zhì)量問題而浪費的加工工時，提高了綜合效益。因此，精化毛坯是提高生產(chǎn)率最有潛力的出路。對于發(fā)動機(jī)缸體生產(chǎn)線，可在零件上線前粗銑六個面，去除大部分余量，便于零件直接上線。 機(jī)械加工工藝基準(zhǔn) 的選擇和加工 選擇合理的 加工工藝基準(zhǔn)，直接關(guān)系到 能否保證零件的加工質(zhì)量。一般來說，工藝基準(zhǔn)可分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。 （ 1）粗基準(zhǔn)對于上線的毛坯，其粗基準(zhǔn)的選擇尤為重要，如果粗基準(zhǔn)選擇不合理，會使加工余量分布不均 勻，加工面偏移，造成廢品。在缸體生產(chǎn)線中，我們采用側(cè)面作為粗基準(zhǔn)； （ 2）粗基準(zhǔn)對于發(fā)動機(jī)缸體這種箱體零件來說，一般采用“一面兩銷”為全線的統(tǒng)一基準(zhǔn)。對于較長的自動自動生產(chǎn)線系統(tǒng)，由于定位銷孔在使用過程中的磨損造成定位不準(zhǔn)確，因此，將定位銷孔分為 23 段使用。在缸體定位銷孔的加工中，我們采用了以側(cè)面、底面和主軸孔定位，在加工中心上加工。 機(jī)械加工加工階段的劃分和工序的安排 一個零件往往有許多表面需要加工，當(dāng)然表面的加工精度是不同的。加工精度較高的表面，往往要經(jīng)過多次加工；而對于加工精度低的表面，只要 經(jīng)過一兩次就行了。因此，擬定工藝順序時，要抓住“加工精度高的表面”這個矛盾，合理安排工序和合理劃分加工階段。安排工藝順序的原則是：先粗后精，先面后孔，先基準(zhǔn)后其他。在發(fā)動機(jī)缸體的機(jī)械加工中同樣應(yīng)遵循這一原則。 （ 1）粗加工階段 在發(fā)動機(jī)缸體的機(jī)械加工過程中，安排粗加工工序，對毛坯 全面進(jìn)行粗加工，切去大部分余量，以保證生產(chǎn)效率； （ 2）半精加工階段 在發(fā)動機(jī)缸體的機(jī)械加工過程中，為了保證一些重要表面的加工精度，安排一些半精加工工序，將精度和表面粗造度要求中等的一些表面加工完成，而對要求高的表面進(jìn)行半精加 工，為以后的精加工做準(zhǔn)備； （ 3）精加工階段 對精度和表面粗造度要求高的表面進(jìn)行加工； （ 4）次要小表面的加工 如螺紋孔，可以在精加工主要表面后進(jìn)行，一方面加工時對工件變形影響不大，同時廢品率也降低；另外，如果主要表面出廢品后，這些小表面就不必再加工了，從而 避免浪費工時。但是，如果小表面的加工很容易碰傷主要表面時，就應(yīng)該 把小表面加工放在主要表面的精加工之 前； （ 5）輔助工序也要妥善安排 如檢驗工序，在零件粗加工階段之后，關(guān)鍵工序加工前后，零件全部加工完畢后，都要適當(dāng)安排。 對加工階段進(jìn)行劃分，具有以下 好處：首先，可以在粗加工后采取措施消除工作內(nèi)應(yīng)力，保證精度；其次，精加工放在最后面，不至于在運(yùn)輸過程中損壞工 件已加工表面；再次，先粗加工各面，可以及早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷并及時處理，不會浪費工時。不過對于一般小工件就不要分的很細(xì)。 缸體的主要加工表面和輔助工序 缸體主要加工表面和輔助工序有： （ 1）平面加工 目前，銑削是發(fā)動機(jī)缸體平面加工的主要手段，國內(nèi)銑削進(jìn)給量一般為 300400mm/min，與國外銑削進(jìn)給量 20214000 mm/min 相比，相差甚遠(yuǎn)，有待于提高，因此，提高銑削進(jìn)給量，縮短輔助時間 ，是提高生產(chǎn)效率的主要途徑，發(fā)動機(jī)缸體精加工一些平面時的銑削進(jìn)給量達(dá)到 2399mm/min，大大提高了效率； 頂面的銑削是缸體加工中的一個關(guān)鍵工序，其平面度要求為 ，表面粗造度為 。在缸體的加工中，采用 側(cè)面和主軸軸承孔定位，頂面、底面和中間瓦蓋面同時加工，在加工中采用線外對刀裝置，能較好地滿足發(fā)動機(jī)缸體加工精度要求； （ 2） 一般孔系的加工 一般孔系的加工仍采用傳統(tǒng)的鉆、擴(kuò)、鏜、鉸、攻絲等工藝方法。課題在設(shè)計具體的工藝方案時，采用涂層刀具、內(nèi)冷卻刀具等先進(jìn)刀具，采用大流量冷卻系 統(tǒng)，大大提高了切削速度，提高了生產(chǎn)率； （ 3）深油孔加工 傳統(tǒng)的加工方法是采用麻花鉆進(jìn)行分級進(jìn)給，其生產(chǎn)效率低，加工質(zhì)量差。在發(fā)動機(jī)缸體深油孔的加工中，采用槍鉆工藝； （ 4）三軸孔的加工 三軸孔的加工為缸體孔系加工中精度要求高，工時長的限制性工序。因此，工序安排、加工方法、刀具等都應(yīng)該特別注意。合蓋前加工，既缸體半圓孔和 主軸承蓋得加工，其主要目的是去除毛坯余量、釋放應(yīng)力