汽車發(fā)動機(jī)的加工工藝方案分析和改進(jìn)

　　這篇工藝論文投稿發(fā)表了汽車發(fā)動機(jī)的加工工藝方案分析和改進(jìn)，伴隨著社會進(jìn)步和發(fā)展背景下, 人均汽車保有量不斷增長, 汽車發(fā)動機(jī)排放問題愈加嚴(yán)重, 成為威脅生態(tài)環(huán)境的主要問題之一。尤其是在可持續(xù)發(fā)展背景下, 汽車發(fā)動機(jī)排放問題受到了廣泛關(guān)注和重視, 成為當(dāng)前首要待解決的問題之一。

　　關(guān)鍵詞：工藝論文投稿,發(fā)動機(jī)端蓋;夾具設(shè)計;工藝改進(jìn)

　　在汽車制造領(lǐng)域中，離合器、變速箱、發(fā)動機(jī)和底盤都屬于加工工藝復(fù)雜的典型部件。汽車發(fā)動機(jī)端蓋是發(fā)動機(jī)上的重要部件之一，發(fā)動機(jī)端蓋的加工精度直接影響發(fā)動機(jī)的性能。目前，使用國內(nèi)設(shè)備加工發(fā)動機(jī)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。隨著生產(chǎn)企業(yè)對發(fā)動機(jī)端蓋的加工精度要求不斷提高，生產(chǎn)數(shù)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題。本文正是來源于國內(nèi)某汽車零部件加工制造類企業(yè)定制數(shù)控專用車床用于生產(chǎn)發(fā)動機(jī)端蓋時所需的配套技術(shù)服務(wù)方案。本文主要針對發(fā)動機(jī)端蓋的結(jié)構(gòu)特點，以解決該類零件加工中存在的問題為目標(biāo)，并最終制定出合理、高精、高效的加工方案。

　　1零件結(jié)構(gòu)、精度要求及工藝路線

　　1.1發(fā)動機(jī)端蓋的結(jié)構(gòu)分析

　　從圖1可以看出零件材質(zhì)為鋁，薄壁、夾持時極易產(chǎn)生變形。夾持后的彈性變形較大。加工時由于工件外圓耳部是斷續(xù)切削，會造成刀具切入部位存在切削紋，同時，夾持后的彈性變形，會造成工件平面度、外圓圓度、外圓與內(nèi)孔同軸度超差。

　　1.2發(fā)動機(jī)端蓋尺寸與精度要求分析

　　由圖2可見，該汽車發(fā)動機(jī)端蓋的形位精度要求高：基準(zhǔn)Aφ226.5圓度0.05;φ221.1與基準(zhǔn)A同軸度φ0.03;5-φ5.8位置度φ0.6;φ60與基準(zhǔn)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

　　最初用戶只用普通車床加工，加工工藝過程為在車床上利用三爪卡盤夾持外圓，先加工內(nèi)孔、內(nèi)孔端面、端面槽;之后進(jìn)行二次裝卡，撐內(nèi)孔，再加工五個爪的端面、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，耗時長、定位誤差大、加工精度低，不僅出現(xiàn)加工后的變形現(xiàn)象，還有運輸中的磕碰變形。同時，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，一個月最多也只能加工4224件，加工效率低，根本滿足不了生產(chǎn)需求。

　　2加工工藝方案改進(jìn)

　　2.1加工設(shè)備的改進(jìn)

　　加工設(shè)備由原來的普通車床更換為數(shù)控專用機(jī)床，該設(shè)備是在沈陽第一機(jī)床廠生產(chǎn)的T2數(shù)控機(jī)床的原有機(jī)械結(jié)構(gòu)上，改進(jìn)設(shè)計的一款加工發(fā)動機(jī)端蓋的專用設(shè)備。該設(shè)備最大的特點就是采用雙層導(dǎo)軌組成運動系統(tǒng)，一層導(dǎo)軌為刀架移動所用，另一層導(dǎo)軌為專用夾具所用，在專用夾具所用導(dǎo)軌上配置壓緊機(jī)構(gòu)和組合鉆，如圖3所示。壓緊機(jī)構(gòu)可以沿著床身導(dǎo)軌快進(jìn)，接近工件后可以實現(xiàn)工進(jìn)，壓在工件端面上，其壓緊盤與工件同步旋轉(zhuǎn)，刀具穿過壓緊盤工作。組合鉆同樣可以沿著導(dǎo)軌快進(jìn)，接近工件后可以實現(xiàn)工進(jìn)，組合鉆放在壓緊機(jī)構(gòu)的托板上，越過壓緊盤、對應(yīng)五點進(jìn)行鉆孔。壓緊機(jī)構(gòu)、組合鉆結(jié)構(gòu)與主軸中心保持一致，可實現(xiàn)快進(jìn)、工進(jìn)、快退，定位精度高，夾具可靠，傳動準(zhǔn)確。

　　2.2專用夾具設(shè)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(qū)動代替夾持驅(qū)動的裝夾方式。定位方式為三個定位爪定位小外圓(兩個固定點、一個活動點內(nèi)有彈簧)，端面軸向三個定位點，兩處角向定位;端面浮動支撐五處，分別對應(yīng)支撐五個角;壓板上均布的三個柔性聚氨酯凸點，保證端蓋牢固可靠;夾具體上五個支撐油缸在油壓作用下彈起，支撐端蓋五個爪，保證斷續(xù)車削五個爪斷面的加工精度和鉆孔位置精度;油缸拖動多頭鉆電機(jī)向工件方向移動，實現(xiàn)在端蓋的五個爪端面上同時鉆孔。

　　專業(yè)夾具主體實物圖見圖4，加工中裝夾方式見圖5。在試制加工過程中，產(chǎn)品合格率僅為80%，合格率嚴(yán)重制約著加工質(zhì)量和效率，我們通過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(xiàn)問題，做如下的調(diào)整。首先，改變支撐點的方式和面積，由原來的點對點、點對面更改為點對內(nèi)嵌式的點，同時增加支撐點的面積。其次，改變支撐油缸的壓力。將輔助支撐壓力點的壓力調(diào)節(jié)到0.3MPa，壓板壓力調(diào)節(jié)到0.4～0.6MPa，支撐方式也做了微調(diào)整。最后，調(diào)整夾具的直口形式，防止由于零件鑄件的誤差導(dǎo)致干涉的問題，將尾座結(jié)構(gòu)改為壓板結(jié)構(gòu)，方便調(diào)節(jié)自身精度，方便刀具和鉆頭的調(diào)整。調(diào)整后的專業(yè)夾具既能保證零件的可靠夾持，又能防止壓力過大導(dǎo)致零件變形，最終產(chǎn)品加工的精度和效率都達(dá)到了用戶的要求。

　　2.3加工工藝改進(jìn)

　　使用專用數(shù)控機(jī)床和夾具后，可以實現(xiàn)一次裝夾，完成零件內(nèi)孔、端面、鉆孔等所有工序的加工，同時，該專用設(shè)備也充分考慮接入自動線的需要，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上留出了足夠的空間。改進(jìn)后的加工順序為先粗車五個爪的端面、外圓、徑向槽、外圓端面及內(nèi)孔、內(nèi)孔端面、端面槽;使用多頭鉆電機(jī)同時在五個爪端面上鉆孔，最后精車五個爪的端面、外圓、徑向槽、外圓端面及內(nèi)孔、內(nèi)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，同時節(jié)約了二次裝卡時間，縮短了輔助加工時間，使用多頭鉆電機(jī)一次攻鉆五個孔，與使用伺服動力刀座連續(xù)五次、每次加工一個孔比較，大大節(jié)約了加工時間，加工效率提升30%左右;使用摩擦驅(qū)動代替卡持驅(qū)動，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，加工精度對比見表1。

　　4工藝方案實施及應(yīng)用

　　汽車發(fā)動機(jī)端蓋零件的車削加工工藝新方案已被企業(yè)應(yīng)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，同時也降低了此類零件加工的輔助時間，大幅度地提高了生產(chǎn)率;專用夾具的使用，使工序能夠集中完成，提升了此類零件的加工精度、加工效率和一致性。該工藝方案的成功應(yīng)用，滿足了國內(nèi)市場對發(fā)動機(jī)端蓋零件類零件加工領(lǐng)域的需求，縮短了與國外同類設(shè)備差距，為沈陽第一機(jī)床廠的產(chǎn)品在汽車零部件加工領(lǐng)域的使用贏得了更多的機(jī)遇。

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　　作者：張開學(xué) 徐寶軍 張勃 單位：遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院數(shù)控工程系

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