發(fā)動機缸體缸孔精膛加工工藝設(shè)計

1、2.1翁動機主要參數(shù)及技術(shù)要求發(fā)門機吃豔散發(fā)動機缸體缸孔精膛加工工藝設(shè)計氣紅怵名稱工直線型氣缸怵材料牌號*H1250I：件卄卜屯尺；311mnix29Kinmx237mm虹孔尺寸:直卷網(wǎng)久5mm深度!LSrnm工杵硬度：179'247HBW匸件J：J1tJt30Kg技術(shù)難點分析企業(yè)姑氣址怵缸孔的尺寸精度及形位誤甦提出了較髙要茨，給出了圖樣見國2.（1）四缸扎4X065.5Tnm的母狀位宙公澄鑒求報嚴(yán)格.既姿保跡西虹孔岡嗖0.00書mm*圓柱度0.008mm,丈亶保證缸孔中心軸拔對曲軸孔公共軸線的垂直度OJUnini.（2）四缸孔盛栓尺寸要求65.5±0.02mm*（3）四缸孔

2、耐后的表面粗槪演要求Ra=32m圖2一|掘術(shù)圈樣Fiif2.1Tcxlmicaldrawing要達(dá)到以上所仃的技術(shù)要求，加工難度很大，主耍表現(xiàn)為：缸孔尺寸精度0.02mm與農(nóng)面粗糙度3.2pmZfuJ的矛盾：岡度及例柱度耍求為0.008mm,缸孔尺寸精度要求為0.02mm刀具在加工時會因曆損而使其將度較難維序，需要設(shè)計結(jié)構(gòu)合理的I動補償?shù)毒邔崿F(xiàn)在線刀具磨損補償，保證加工質(zhì)呈。2.2發(fā)動機生產(chǎn)規(guī)模及工藝特點生產(chǎn)規(guī)模缸休機械加工生產(chǎn)線綱領(lǐng)為：100.000件/年.加工對彖：汽車發(fā)動機缸體。設(shè)為要求：加工中心及專用機床.工作制度：300/年，2班制生產(chǎn)/日，8小時/班，生產(chǎn)效率91%,議備員荷率90

3、%.生產(chǎn)節(jié)拍:300X2X8X0.91X0.9X60/100000=2.4nin/件。工藝特點缸體的工藝特點是:結(jié)構(gòu)、形狀復(fù)雜:加工的平面及孔多：壁厚不均勻，剛度較低:但加工幫度要求很奇，屬r典型的箱體類加工零件缸體的主耍加工衣而仃頂而、主柚承座側(cè)面、缸孔、主軸承孔及凸輪軸孔等，它們的加工精度將直接彫響發(fā)動機的裝配椿度和工作性能.主要依靠i殳條精度、工夾具的可靠性和加工工藝的介理性來保uE,w,.缸體加工工藝流程見表2.1。農(nóng)2.1缸體加工工藝派程Tab21TheIcchnob莒icalprocesscylinderblocLprocessed洋號工序內(nèi)容1i:件進(jìn)入平臺.清除坯件定位而E剌.

4、飛邊.ri測坯件氣孔.褊認(rèn)報廢幾審小于5%.it入機加2粗、半椿銃上下平面留余fit3粗、轎銃購端面4粗、梢銃右側(cè)面凸臺5轉(zhuǎn)嚓平而工藝孔.上平面工藝孔6銃兩側(cè)而剰余凸臺、斜平而7銃開檔內(nèi)側(cè)六個而、賽孔8缸孔啟部消氣槽2.3發(fā)動機缸體缸孔精鋒加工工藝選擇9粗建缸孔10精鋒缸孔及孔口倒角11鉆斜油孔及主油道帰孔12鉆通逍13鉆斜通逍14攻油道孔絲、鉆攻側(cè)蟻孔及倒和15左端鉆鐵孔及倒角右端鉆尿孔及倒角16左端鉆戰(zhàn)孔及倒角右端鉆戰(zhàn)孔及倒角17銃止推口18銃止口19銃五軸承座止口20粗鏗曲軸孔21裝軸承蓋22精鏗曲軸孔23回轉(zhuǎn)式清洗24粗陽缸孔25WJfjfcJL26精曲缸曲軸孔27精光上平面及倒角28

5、嵇光鐵平面及（劉角29清洗油進(jìn)相通孔.去毛剌.堵油塞30曲軸孔通道試水壓31型腔試水樂32未機加倒角孔進(jìn)出口、凸臺関ML上下面四周倒角.倒閱33打標(biāo)記34通過式全方位清洗35烘干36打包37入庠發(fā)動機缸孔垃削工藝簡介錘削是指鐮削刀具的旋轉(zhuǎn)運動做為上運動，而工件或角削刀具做直線進(jìn)給運動的切削加工方法W鏡削一般用作工件的半精加工及精加工.在本課題中,缸體缸孔精加工采用漳削方式為達(dá)到企業(yè)缸孔技術(shù)圖樣的粋度要求，需要選擇或設(shè)計先進(jìn)的缸體生產(chǎn)線、加工設(shè)備與加工工藝.缸孔精強加工時，主要有苗類方法，一是推錘、拉垃或推拉過。二是調(diào)頭鏗孔.（1）推錘、拉錘與推拉角推鋒是指鐮頭沿若角桿前進(jìn)的方向作進(jìn)給運動的角削

6、方法。推鐮加工的特點是：上卜料及丿川L萬便，結(jié)構(gòu)牧為簡單，加I.狹華島但是，由于受鋰桿軸向切削抗力，推鋰在加工過程中一直處于柚向樂縮狀態(tài)當(dāng)軸向切削抗力未達(dá)到便鐐桿彎曲的臨界值時，錘桿將保持其逍線形狀的平衡.僮懺即使受到一個微小的徑向力，也會產(chǎn)生一個徴小的彎曲在徑向力解除后，鏗桿將恢復(fù)梵直線形狀平衡狀態(tài)，這說明此狀態(tài)下角H的直線形狀的平衡是穩(wěn)定的，本課題缸孔精鏗即采用直線形狀穩(wěn)定平衡狀態(tài)下的推橈.其他曲線形狀平衡未予介紹.拉鋰是指盤頭沿著It桿后退的方向作進(jìn)給運動的鏡削方法其特門址:加工工程中建桿一直處于拉伸狀態(tài)，僅在徑向力作用F做微小彎曲變形,且因為軸向拉伸力的存在，提高了垃葉抗彎llll變形

7、的能力.因此拉鏗的穩(wěn)定性較好，能保證加工幾軸線的較髙的直線度。但是限制了切削速度及進(jìn)給雖，加工效率較低。推拉錘是指推錘與拉錘結(jié)合的一種錘削方法.（2）調(diào)頭憧孔掉頭僚孔就是指刀具分別從零件兩堪先后鐐進(jìn)長孔的加工方法"調(diào)頭鐐孔可分為工作臺不動、工件本身回轉(zhuǎn)180或工件一次裝先、工作臺回轉(zhuǎn)180。等幾種方式.調(diào)頭毬扎主耍應(yīng)用長徑比較大的孔加工，在長徑比較大時，如采用推鐘或拉遠(yuǎn)的逹削方法，容易產(chǎn)生以下間題"Ml：（1）加工時，鐮刀深入被加工孔內(nèi)，鐐刀處于相對較為密封的空何內(nèi).錘刀在其鏗削過程中產(chǎn)生的切屑與切削熱不易排除，彤響彼加工孔質(zhì)就：<2）鏡桿固定端而與刀具切削點的距離較

8、大,切附時在徑向切削分力的作用下易使鏗桿產(chǎn)生彎曲，且易引起振動,形響被加工孔質(zhì)量；（3）鏗削時很難保證被加工孔的鬪柱度和同釉度的耍求。由以卜.問題的產(chǎn)生，在長徑比較大的場合，-般采用調(diào)頭垃孔的鏗削方法.英優(yōu)勢是,6"n,：（1）調(diào)頭鏡孔將憧孔的長度變小:<2）逹孔時，由于鏗桿選身雖較小，無盅支承，既簡化了鋰桿的結(jié)構(gòu)，消除了鏗桿支承件限制刀具系統(tǒng)回轉(zhuǎn)速度不高的影響，能較大程度的提高刀具系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)速度:<3）采用調(diào)頭遠(yuǎn)孔匸藝鏗孔時.整個刀具系統(tǒng)鏗卄部分伸出量較小.有利干蝕桿剛度、強度的提髙，因僮桿旋轉(zhuǎn)精度髙而使被僮孔尺寸及形狀槁度得到提髙：<4）鏡削時，由于整個刀具系統(tǒng)結(jié)

9、構(gòu)變得更為緊湊.其占用的空何較傳統(tǒng)鏡孑L方法冇所減少，從而使工件的加工區(qū)域變得更為寬敞，工人在操作時更為方便門如，大大減輕了工人的勞動強度。缸孔精角工藝選抒在缸體加工屮.缸孔將蝕是缸體加匚過程中三道關(guān)鍵工序之一，其加工箱度直接決定發(fā)動機的品質(zhì).為保證缸孔的持度.企業(yè)在規(guī)劃這道工序時會結(jié)合門身及產(chǎn)品實際悄況而選擇最合適的方案”缸孔精錫加工工藝選擇涉及到加工設(shè)備、鐐削工藝、僮刀等因素目前,缸體加工生產(chǎn)線應(yīng)用最廣的有兩種,一種是完全由加工中心組成的自動缸體線:另一種則是由組合/專用機床和加工中心相混合的柔性線,即“混合型柔性n動線”，這種生產(chǎn)模式為眾賽汽乍企業(yè)與機床廠商看好并優(yōu)先采用，其優(yōu)點是既具仃

10、相當(dāng)?shù)娜嵝詠V具仃較髙的生產(chǎn)敗率，采用這種模式加工缸體時，缸孔的角削工序由專用鏡床完成國.本課題缸體生產(chǎn)線采用的是“混合型柔性自動線”.即設(shè)計缸體缸孔加工專用垃床，缸孔的垃削工序由此專機完成.鐮孔是箱體類零件中加工孔的常用工藝方法z對干長徑比較小的孔，傳統(tǒng)的工藝一般是采用刀具從零件的一端僮進(jìn)，即推垃，這是一種非常經(jīng)濟(jì)且應(yīng)用極為廣泛的孔加工方法。對于長徑比較大的孔,如果采用傳統(tǒng)工藝加工紅孔.由鏗軸呈懸臂狀態(tài)，鏗削時，由于鏡臂的懸伸量較長，很容易造成被加匸孔尺寸精度和形位精度超差，因而不采用這種加工方法，般采用調(diào)頭角孔的方法此缸體缸孔的孔徑比為1.8.孔徑比較小.故采用刀具從零件的一端鏗進(jìn)的傳統(tǒng)工藝

11、.為提高生產(chǎn)敗率.將會床設(shè)計為雙僮頭的專用立式錘床。鐐削過程示意圖見圖2.2。圖22加I：過程示意圖Fig2.2Processingsdieines由r缸孔幫僮厲尺寸搐度及形位稱度耍求均較高，在此號機上配備了帯門動補償系統(tǒng)的垃頭，用以改善和提高缸孔加工質(zhì)雖為進(jìn)一步提髙缸孔加匸質(zhì)雖.減少切削熱帶來的缸孔尺寸與形位偏建，提高切削速度，延長刀具使用壽命，缸孔粽鐐時采用濕式加工.2.4發(fā)動機缸體缸孔加工工藝設(shè)計基準(zhǔn)的選擇合理止確的選擇定位基準(zhǔn)，是保證缸孔加工精度及提高加工生產(chǎn)效率的前提。零件定位基準(zhǔn)的選擇一股有以下四方面的基本原則1"9'：(1) 盡雖便用零件上的設(shè)計妹準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)

12、，可以避免因基準(zhǔn)不瑕合而引起的定位誤差，保證加工椿度：(2) 確保零件一次裝夾能完成盡可能真的羌權(quán)擷位的加T：(3) 屬批雖加工時，對刀基準(zhǔn)與零件定位基準(zhǔn)重合：(4) 零件必須多次安裝時應(yīng)遵守基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則.依據(jù)以上原則并結(jié)合缸孔加工實際，缸孔搟鏗加工時采用“一面兩銷”作為定位基準(zhǔn)，限制缸體的6個門由度.缸休的底而作為定位的第一基準(zhǔn)：靠近后端的工藝銷孔為第二基準(zhǔn)，定位銷采用短岡定位銷：靠近前端的工藝銷孔作為第三基準(zhǔn).定位銷采用短菱形定位銷。如圖2.3。砒：$*1/序:i01wJo!1!|ZC-IJ一fl一11proi合=（a）入主視圖定位基準(zhǔn)（b）。俯視圖定位展準(zhǔn)圖2.3定位基準(zhǔn)示意圖Fig2

13、.3Locatingdatumschemes切削參敵與切削用量的確定2.4.2.1切削速度的確定切削速度主要由刀具材料及被加工工件材料決定.本課題所加工缸體的材料是HT25O（灰鑄鐵），其密度為：主要成分為C,3.16%3.30%：Si,1.79%1.93%：Mn,0.89%1.04%：S,0.094%0.125%：P,0.120%0.170%：硬度為：179-247HBW。本課題缸體加工均采用濕式加工，因而在缸孔稱銳加工時,為提高刀具壽命，刀具應(yīng)具仃高硬度、高耐磨性及良好的導(dǎo)熱性。在（2仃的切削黑色金屬的刀具材料中，PCBN（聚晶立方氮化硼）刀具的鎖度晟高，梵咐磨性是涂層刀具和陶瓷刀具的5-

14、1（）倍，且其具仔非常好的導(dǎo)熱件和熱穩(wěn)定性，在1200-C高溫下仍具仃較高碩度，在此溫度下也不與Fc、Ni、Co等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，能滿足鎖態(tài)切削、高速切削時的惡劣加工條件，因此本課題缸扎耕垃刀具選抒PCBN刀具.對fPCBN刀具.當(dāng)其用J：切削灰鑄鐵材料時，切削參數(shù)決定其磨損速度.切削參敵中對刀具壽命杉響晟大的是切削速度。研兀資料表明：PCBN刀具切削灰鑄鐵時其刀具壽命不符合泰勒公式,隨著速度的增加,刀具壽命會發(fā)生彎曲心叫見圖2.4.圖24刀兵壽命與切削速度關(guān)系Fig2.4Toollifeandcuningspeedrelationship臾國GE公司的怙皿Deming等人研究實驗衣明，柄錘時P

15、CBN刀具切削速度在400m/min以I:比較合理，過大或過小都將使PCBN刀具壽命、加工將度或表面質(zhì)址產(chǎn)生不可預(yù)期的結(jié)果因此.本課題精鐳缸孔時的切削連度選抒為Vc=400m/nin.機床主軸轉(zhuǎn)速的確定匕軸轉(zhuǎn)速的計算可恨據(jù)切削理論進(jìn)行計雋根據(jù)切川基本論.主軸轉(zhuǎn)速的計算公式為：1000VII=-(2.1)式中：n為機床主軸轉(zhuǎn)速r/min:d為刀具直徑，mm：Vc為切削速度.m/min»式(2.1)中刀具直徑d=65.5mm,將選取的數(shù)據(jù)代入式(2.1),可以算出機床主軸轉(zhuǎn)速n=1944r/min二2.423進(jìn)給參數(shù)的確定根據(jù)高速鏗削及精錘缸孔的持點及耍求同時考慮PCBN刀具髙速精鏗灰鑄

16、鐵時的合理切削參數(shù)的背吃刀量,0.1-2mm/r的進(jìn)給砒).選取較小的進(jìn)給雖與背吃刀雖.選取進(jìn)給ffif=Omm/r,背吃刀ap=0.1mm.垃削時，進(jìn)給速度計算公式為(2.2)式中：Vf為給速度.mm/mimn為機床忙軸轉(zhuǎn)速.r/min:f為進(jìn)給雖.mm/r-將選収的值代入式(2.2),可以得到進(jìn)給速度Vf=194.4mm/min。切削參數(shù)及切削用雖見2.3o農(nóng)2.3精箇I：序切削參數(shù)及切削用址Tab3.2Thefineboringprocessofcuttingparametersandcuttingparameters加工內(nèi)容刀具直徑(mm)切削速度(ni/min)轉(zhuǎn)速(r/min)將漳缸孔65.54001944加工內(nèi)容堆紳ft(imn/r)背吃刀雖(nun)進(jìn)給速度(inni/min)精僅缸孔0.10.1194.4藝過程IIIF缸體缸孔的長徑比較小.采用推錘的傳統(tǒng)工藝方案對其缸孔進(jìn)行精加工.工序簡圖見圖2.5o圖25秸鋒I：序簡圖Fig2.5Thefinebori