發(fā)動(dòng)機(jī)五大件加工工藝_圖文

1、發(fā)動(dòng)機(jī)主要零件加工工藝簡(jiǎn)介發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)零件的制造質(zhì)量直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能水平和可靠性,因 此加工質(zhì)量要求很高, 對(duì)各零件的加工工藝與設(shè)備要求也很高, 同時(shí)生產(chǎn)方式 的確定也直接影響到零件加工工藝的設(shè)計(jì),汽車(chē)生產(chǎn)往往是大批量生產(chǎn)方式, 因此工藝設(shè)計(jì)時(shí)大部分都是流水線(xiàn)方式。發(fā)動(dòng)機(jī)零件較多,從質(zhì)量控制、制造成本和專(zhuān)業(yè)化上考慮,發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī) 廠(chǎng)一般主要加工缸體、缸蓋、曲軸、凸輪軸、連桿等幾個(gè)關(guān)鍵零件,由于發(fā)動(dòng) 機(jī)的各零件精度要求較高, 因此常采用設(shè)備精度高、 質(zhì)量保證能力強(qiáng)、 勞動(dòng)強(qiáng) 度低的專(zhuān)機(jī)或自動(dòng)線(xiàn)加工,以下將簡(jiǎn)要介紹上述零件的加工工藝。一、氣缸體加工工藝氣缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)安裝所有零件的基礎(chǔ)件。 其構(gòu)成

2、發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體, 發(fā)動(dòng)機(jī)通 過(guò)氣缸體將發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)(活塞、連桿、曲軸、飛輪等和配氣機(jī)構(gòu) (缸蓋、 凸輪軸、 進(jìn)氣歧管、 排氣歧管、 挺桿、 正時(shí)齒輪等 以及供油、 潤(rùn)滑、 冷卻等機(jī)構(gòu)聯(lián)接為一個(gè)整體。1、氣缸體結(jié)構(gòu):氣缸體結(jié)構(gòu)共同點(diǎn)是一個(gè)近似六面體箱式結(jié)構(gòu),薄壁,加工面、孔系較 多,屬典型的箱體內(nèi)零件,主要加工有缸孔、主軸承孔、凸輪軸孔等,有潤(rùn)滑 油道、冷卻水道、安裝螺孔等多種孔系,有多種聯(lián)結(jié)、密封用凸臺(tái)和小平面, 它們的加工精度直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配精度和工作性能, 同時(shí), 為提高機(jī)體剛 度和強(qiáng)度,還分布有許多加強(qiáng)筋。2、氣缸體材料:由于缸體在發(fā)動(dòng)機(jī)作功過(guò)程中需承受燃?xì)獗l(fā)力及螺栓緊固力所

3、產(chǎn)生的 熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力, 所以要求本體有足夠的強(qiáng)度、 剛性及耐熱性, 常用的缸體 材料有灰鑄鐵、 合金鑄鐵、 鋁合金及鎂合金等。 卡車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體材料多以 灰鑄鐵、 合金鑄鐵或低銅鉻鑄鐵等為主, 其機(jī)械性能、 鑄造性能和耐熱性能較 好, 小型發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體缸蓋多采用鋁合金材料, 充分發(fā)揮其比重小、 導(dǎo)熱性能 好的特點(diǎn)。3、氣缸體加工工藝由于氣缸體屬箱體類(lèi)零件,在加工過(guò)程中的定位普遍采用一面兩銷(xiāo),夾 緊一般采用頂面或兩側(cè)面。3.1 缸體加工順序安排缸體的加工面和孔系較多,要求的加工精度也不一樣,對(duì)于加工精度要 求高的尺寸, 往往需要進(jìn)行多次加工, 對(duì)于加工精度要求不高的尺寸, 加工次 數(shù)可減少

4、, 因此在工序設(shè)計(jì)和安排時(shí), 要合理安排和劃分加工階段。 根據(jù)這樣 的原則,缸體的加工工序通常安排為:先面后孔,先粗后精,粗精分開(kāi);先基準(zhǔn)后其它。缸體各面的加工一般采用銑削的加工方式,孔系加工一般采用鉆、 擴(kuò)、鉸、鏜削、攻絲等加工方式。缸體的粗基準(zhǔn)加工一般在鑄造廠(chǎng)完成,粗基準(zhǔn)的加工定位采用缸孔分 中,以保證加工后缸孔壁厚均勻,一般先以粗基準(zhǔn)定位,粗銑頂、底面,精銑 底面, 接著加工定位精基準(zhǔn)孔, 再以精基準(zhǔn)定位, 進(jìn)行各個(gè)面、 一般孔的加工、 主要孔粗加工; 部件裝配后再進(jìn)行主要面、 孔的精加工。 精基準(zhǔn)常以缸體裝配 基準(zhǔn)或?qū)ｉT(mén)加工的一面兩銷(xiāo)定位,全線(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一,利于保證加工精度。缸體上相互位置

5、要求高的重要面和孔系, 盡量集中在一道工序上一次定位 夾緊完成,以減少重復(fù)定位誤差的影響,有利于保證其相互位置精度。3.2 主要工藝介紹主要工藝流程:粗鏜缸孔底孔半精鏜缸孔底孔精鏜缸孔底孔壓裝缸 套精鏜缸孔粗珩缸孔精珩缸孔 主要工藝流程:粗鏜半圓孔裝配瓦蓋半精鏜主軸承孔精鏜主軸承 孔。 4、缸體主要加工工藝過(guò)程工藝設(shè)計(jì)時(shí)主要根據(jù)設(shè)計(jì)綱領(lǐng)的大小、 產(chǎn)品加工精度要求、 工藝水平、 生 產(chǎn)成本等因素, 考慮工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選型方案, 各個(gè)缸體的結(jié)構(gòu)略有不同, 工 藝設(shè)計(jì)也有不同,但工藝流程大致相同,主要工藝流程有以下內(nèi)容:序號(hào) 工序內(nèi)容 常用設(shè)備1 毛坯上線(xiàn)、檢查2 粗銑缸體前后端面 專(zhuān)機(jī)或加工中心3

6、 粗銑缸體頂平面 專(zhuān)機(jī)或加工中心4 粗銑缸體底平面、瓦蓋結(jié)合面及止口面 專(zhuān)機(jī)或加工中心5 粗鏜缸體曲軸半圓孔 專(zhuān)機(jī)或加工中心6 半精銑底平面、鉆鉸底面定位銷(xiāo)及底面孔加工 專(zhuān)機(jī)或加工中心7 鉆凸輪軸孔、主油道孔 專(zhuān)機(jī)或加工中心8 粗鏜缸孔 專(zhuān)機(jī)9 粗、精銑缸體兩側(cè)面 專(zhuān)機(jī)或加工中心 10 前后端面孔系加工 專(zhuān)機(jī)或加工中心 11 頂面水孔、缸蓋定位銷(xiāo)孔及深油孔加工 專(zhuān)機(jī)或加工中心 12 缸體挺桿孔、缸蓋緊固螺栓孔加工 專(zhuān)機(jī)或加工中心13 精銑底平面、 瓦蓋結(jié)合面, 缸蓋緊固螺栓孔及瓦蓋螺栓孔加工專(zhuān)機(jī)或加工中心14 零件中間清洗15 瓦蓋裝配16 凸輪軸孔,挺桿體定位銷(xiāo)孔及前后端面銷(xiāo)孔加工 專(zhuān)機(jī)或加

7、工中心 17 前后兩端面精銑 專(zhuān)機(jī)或加工中心 18 精鏜主軸孔、第四主軸承止推面、凸輪軸孔 專(zhuān)機(jī) 20 精銑頂平面,精鏜缸孔 專(zhuān)機(jī) 21 缸孔珩磨 專(zhuān)機(jī) 22 零件最終請(qǐng)洗 專(zhuān)機(jī) 23 缸體油道、水道密封試驗(yàn)24 壓凸輪軸襯套25 總成檢查及下線(xiàn)在加工過(guò)程中,會(huì)根據(jù)零件姿態(tài)的變換需要增加翻轉(zhuǎn)設(shè)備。二、氣缸蓋加工工藝1、氣缸蓋的結(jié)構(gòu)及材料 氣缸蓋形狀一般為六面體, 系多孔薄壁件, 其上有氣門(mén)座孔、 氣門(mén)導(dǎo)管孔、 各種光孔及螺紋孔、 凸輪軸孔等。 汽油機(jī)缸蓋有火花塞孔, 柴油機(jī)缸蓋有噴油 器孔。根據(jù)缸蓋在一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上的數(shù)量可分為整體式缸蓋和分體式缸蓋等。 只覆 蓋一個(gè)氣缸的稱(chēng)為單體氣缸蓋, 覆蓋兩

8、個(gè)以上氣缸的稱(chēng)為塊狀氣缸蓋 (通常為 兩缸一蓋,三缸一蓋 ,覆蓋全部氣缸的稱(chēng)為整體氣缸蓋(通常為四缸一蓋, 六缸一蓋 。 根據(jù)氣缸蓋上凸輪軸的個(gè)數(shù)可分為單頂置凸輪軸式 (SOHC、雙頂置凸輪 軸式 (DOHC氣缸蓋。根據(jù)缸蓋每缸的氣門(mén)數(shù)量可分為如 2氣門(mén)、 4氣門(mén)等。由于氣缸蓋在發(fā)動(dòng)機(jī)作功過(guò)程中需承受燃?xì)獗l(fā)力及螺栓緊固力所產(chǎn)生 的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力, 所以要求缸蓋本體有足夠的強(qiáng)度、 剛性及耐熱性, 以保 證在氣缸體的壓力和熱應(yīng)力的作用下能可靠地工作。 它與氣缸墊的結(jié)合面應(yīng)具 有良好的密封性, 其內(nèi)部的進(jìn)排氣通道應(yīng)使氣體通過(guò)時(shí)流動(dòng)阻力最小, 還應(yīng)冷 卻可靠,并保證安裝在其上的零件能可靠地工作。常

9、用的缸蓋材料有灰鑄鐵、 合金鑄鐵、 鋁合金及鎂合金等。 卡車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī) 的缸蓋材料多以灰鑄鐵、 合金鑄鐵或低銅鉻鑄鐵等為主, 其機(jī)械性能、 鑄造性 能和耐熱性能較好; 小型發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋多采用鋁合金材料, 充分發(fā)揮其比重小、 導(dǎo)熱性能好的特點(diǎn)。隨著市場(chǎng)對(duì)高馬力、 高轉(zhuǎn)矩、 低廢氣排放以及降低燃料使用量等需求的持 續(xù)增長(zhǎng), 這迫使大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)需要不斷提高點(diǎn)火峰壓, 使發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷 和機(jī)械負(fù)荷大幅度增加。 熱負(fù)荷及機(jī)械負(fù)荷的同時(shí)升高, 使目前使用的常規(guī)鑄 鐵和合金鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)已達(dá)到或超過(guò)了其使用上限。 目前蠕鐵已逐漸在發(fā)動(dòng)機(jī)缸 蓋的鑄造生產(chǎn)領(lǐng)域得到應(yīng)用。2、氣缸蓋的工藝安排缸蓋安排加工順序時(shí)總的原

10、則是:先面后孔、先粗后精、先主后次、先基 準(zhǔn)后其他, 大致過(guò)程是頂?shù)灼矫妗?過(guò)渡定位基準(zhǔn)加工主定位基準(zhǔn)加工前后 端面及兩側(cè)面加工各面一般孔系加工精銑底面導(dǎo)管閥座底孔及精加工。 為避免底平面劃傷,影響缸蓋的密封性,保證導(dǎo)管閥座的加工精度,在閥座導(dǎo)管底孔精加工工序之前將底平面精銑一次, 若基準(zhǔn)定位銷(xiāo)反復(fù)定位使用 后,有明顯磨損,可考慮安排兩套定位銷(xiāo)或?qū)υㄎ讳N(xiāo)再精鉸一次。導(dǎo)管閥座加工是整個(gè)缸蓋工藝的重點(diǎn), 為保證產(chǎn)品質(zhì)量, 導(dǎo)管閥座的精加 工一般采用專(zhuān)機(jī), 錐面加工采用車(chē)削工藝, 小批量生產(chǎn)線(xiàn)主要采用加工中心完 成導(dǎo)管閥座的粗精加工。在所有機(jī)加工序完成后,設(shè)總成試漏工序,以保證缸蓋無(wú) ” 漏水、漏

11、氣、 漏油 ” 等三漏問(wèn)題。導(dǎo)管閥座壓裝工序采用壓力位移監(jiān)控,保證壓裝質(zhì)量。 為保證缸蓋清潔度,應(yīng)合理安排除毛刺,振動(dòng)除屑、清洗等邊緣工序。 3、缸蓋加工的定位方式3.1 缸蓋為典型的箱體類(lèi)零件,其加工工藝復(fù)雜,加工精度高,定位方式 一般為一面兩銷(xiāo)。 由于缸蓋頂面與缸體無(wú)直接配合關(guān)系, 缸蓋頂面及該面上的 兩個(gè)定位銷(xiāo)孔常用來(lái)作為過(guò)渡基準(zhǔn), 缸蓋底面 (與缸體的接合面 及該面上的 兩個(gè)定位銷(xiāo)孔作為主要定位基準(zhǔn)。3.2 導(dǎo)管閥座的加工定位方式精加工氣門(mén)閥座工作錐面和導(dǎo)管孔時(shí), 多數(shù)是以與缸體的接合面和該平面上的兩個(gè)定位銷(xiāo)孔進(jìn)行定位。 這種曾被普遍應(yīng)用的一面二銷(xiāo)的定位方式, 由于 夾具定位銷(xiāo)與閥座、

12、 導(dǎo)管孔之間的位置誤差以及相鄰閥座 (和相鄰導(dǎo)管孔 之 間的位置誤差均會(huì)造成加工余量的偏移, 在最終精加工時(shí), 導(dǎo)致剛性差的鉸刀 也隨之產(chǎn)生加工偏移,所以采用這種定位方式并非總能達(dá)到規(guī)定的精度。 另外一種定位方式為采用缸蓋結(jié)合面平面和導(dǎo)管孔外圓進(jìn)行定位。 采用這 種定位方式, 夾具的定位導(dǎo)套與機(jī)床主軸應(yīng)保持很?chē)?yán)的同軸度, 以確保加工余 量的均布。 這樣, 閥座和導(dǎo)管孔只需進(jìn)行一次性加工就能達(dá)到規(guī)定的公差。 但 是, 缺點(diǎn)是在一個(gè)工位上只能加工一個(gè)閥座及導(dǎo)管孔。 與采用一面兩銷(xiāo)定位方 式相比,生產(chǎn)率要低一些,也就是,在保持同樣生產(chǎn)率的情況下,需要增加一 定數(shù)量的加工工位,從而增加了生產(chǎn)線(xiàn)的長(zhǎng)度。

13、4、缸蓋的加工工藝簡(jiǎn)介4.1 主要加工工藝缸蓋的平面加工一般采用機(jī)夾密齒銑刀進(jìn)行銑削加工, 孔系一般采用搖臂 鉆床、組合機(jī)、加工中心等設(shè)別進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸方式加工;導(dǎo)管及閥座采用冷 凍或常溫壓裝方式進(jìn)行壓裝, 常溫壓裝過(guò)程中一般采用位移 壓力控制法對(duì)裝 配過(guò)程進(jìn)行控制。缸蓋與缸體結(jié)合面的貼合質(zhì)量將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量, 同時(shí), 此面通常作 為缸蓋加工的統(tǒng)一工藝基準(zhǔn)。 因此, 缸蓋結(jié)合面的加工也是缸蓋加工的關(guān)鍵工 序。 根據(jù)加工精度的不同要求, 缸蓋底面的加工主要采用銑削, 也有采用砂輪 或砂帶磨削的加工方法,磨削的速度高、精度高、毛刺少。氣門(mén)座圈和導(dǎo)管與缸蓋底孔為過(guò)盈配合, 要求精度高, 因此底孔

14、加工質(zhì)量 很重要, 壓裝壓氣門(mén)座圈和導(dǎo)管之前的底孔加工典型工藝方法是:鉆導(dǎo)管底孔 擴(kuò)锪氣門(mén)座圈底孔鏜或鉸導(dǎo)管底孔半精鏜氣門(mén)座圈底孔鏜氣門(mén)座圈 底孔、鉸或槍鉸導(dǎo)管底孔。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí), 由于可燃?xì)怏w是在缸蓋燃燒室壓縮后進(jìn)行點(diǎn)燃, 致使氣門(mén) 閥座承受很高的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。 這既要求閥座有很高的耐磨性, 還要有很 好的密封性。 如果閥桿工作時(shí)中心發(fā)生偏移除了會(huì)導(dǎo)致有害的熱傳導(dǎo)和閥桿及 導(dǎo)管孔的很快磨損外, 還會(huì)造成耗油量的增加。 因此, 對(duì)氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔的 加工精度提出了很高的要求, 特別是對(duì)氣門(mén)閥座工作錐面與導(dǎo)管孔的相互間的 同軸度規(guī)定了很?chē)?yán)的公差。 壓裝氣門(mén)座圈和導(dǎo)管之后的氣門(mén)座圈錐面和導(dǎo)管孔

15、 加工,一般均采用精鏜 (車(chē) 或锪氣門(mén)座錐面、槍鉸導(dǎo)管孔。導(dǎo)管閥座的加工刀具常采用一把專(zhuān)用刀具同時(shí)加工氣門(mén)閥座和導(dǎo)管孔, 有 利于提高同軸度。 氣門(mén)座圈的加工難點(diǎn)在于內(nèi)孔的幾何形狀復(fù)雜, 為了獲得一 個(gè)寬度恒定的工作錐面, 特別是交線(xiàn)處的尺寸公差與位置公差更難控制, 加工 閥座的工作錐面, 一般是采用锪削和車(chē)削兩種成型工藝。 采用锪削加工時(shí), 由 于閥座是淬硬材料(HRC50-58 ,刀刃的磨損較快,而這種刀刃磨損的輪廓會(huì) 復(fù)制在密封錐面上, 從而影響到閥座工作時(shí)的密封性。 但其優(yōu)點(diǎn)是刀具的結(jié)構(gòu) 和刀具切削運(yùn)動(dòng)的控制較為簡(jiǎn)單。 用車(chē)削工藝加工閥座工作錐面可避免锪削時(shí) 出現(xiàn)的缺陷。氣缸蓋加工完成

16、后,需對(duì)氣道、水道、油道進(jìn)行試漏,根據(jù)毛坯狀況,也可在中間增加試漏工序。試漏時(shí)采用堵頭將氣道、水道、油道進(jìn)行密封,然后 充氣, 檢測(cè)氣壓降低或泄漏量, 判斷是否有漏點(diǎn)。 試漏有干式和濕式試漏兩種。 4.2 氣缸蓋加工工藝過(guò)程根據(jù)缸蓋的結(jié)構(gòu)、材料、產(chǎn)量、加工精度等要求,工藝過(guò)程設(shè)計(jì)也會(huì)有所 不同,主要工藝過(guò)程有以下內(nèi)容:序號(hào)工序內(nèi)容常用設(shè)備1 毛坯上線(xiàn)、檢查2 頂面定位基準(zhǔn)及彈簧座面加工 專(zhuān)機(jī)或加工中心 3 粗銑、半精銑進(jìn)排氣面 專(zhuān)機(jī)或加工中心 4 粗銑、半精銑前后端面 專(zhuān)機(jī)或加工中心 5 粗銑、半精銑頂?shù)灼矫?專(zhuān)機(jī)或加工中心 6 缸蓋螺栓孔加工專(zhuān)機(jī)或加工中心 7 進(jìn)排氣閥座底孔、導(dǎo)管底孔粗加工

17、 專(zhuān)機(jī)或加工中心 8 前后端面燃油道、回油孔加工 專(zhuān)機(jī)或加工中心 9 前后端面和進(jìn)氣面及其孔系加工 專(zhuān)機(jī)或加工中心 10 導(dǎo)管底孔和閥座底孔加工 專(zhuān)機(jī)或加工中心 11 進(jìn)、排氣導(dǎo)管壓裝 專(zhuān)機(jī)或加工中心 12壓裝進(jìn)、排氣閥座專(zhuān)機(jī)或加工中心堵頭13 頂平面及其孔系精加工 專(zhuān)機(jī)或加工中心 14 底平面及其孔系精加工 專(zhuān)機(jī)或加工中心15 清洗 專(zhuān)機(jī) 16 總成試漏 專(zhuān)機(jī) 17終檢下線(xiàn)三、曲軸加工工藝 1、曲軸結(jié)構(gòu)及材料:曲軸屬細(xì)長(zhǎng)桿件,主要由主軸頸、連桿頸、油封軸頸、齒輪軸頸組成,在 主軸頸、連桿頸上有油孔,兩端有螺紋孔根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),曲軸主要有直列和 V 型曲軸,上圖為直列曲軸,主軸 頸用于支撐整

18、個(gè)曲軸,連桿頸與連桿相連,帶動(dòng)連桿活塞做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況,曲軸常用材料有:球墨鑄鐵、合金鋼。 對(duì)于汽油機(jī)曲軸和小型柴油機(jī)曲軸, 由于功率較小, 曲軸毛坯一般采用球 墨鑄鐵和優(yōu)質(zhì)碳素鋼,常用材料有:QT700-2、 45鋼等;中、重型柴油機(jī)曲軸 毛坯一般采用合金鋼,常用材料有:48MnV 、 35CrMo 等。油封軸頸連 桿 軸 頸齒輪軸頸主 軸 頸油孔曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零件, 由于曲軸具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 剛性差、 技術(shù)要求 高的特性, 因此加工工藝難度大, 而其加工質(zhì)量又直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)性 能和壽命, 且曲軸屬細(xì)長(zhǎng)桿件零件, 在加工中極易產(chǎn)生變形, 這就需要在進(jìn)行 加工工藝

19、設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)曲軸的材料、技術(shù)要求、生產(chǎn)能力等要求,綜合、全面 考慮加工方案,2、主要工藝介紹2.1 中心孔的加工曲軸的中心孔是曲軸加工過(guò)程的重要定位基準(zhǔn), 曲軸常見(jiàn)的中心孔加工方 式為幾何中心孔和質(zhì)量中心孔。以曲軸毛坯軸頸的外圓定心來(lái)加工出的中心孔稱(chēng)為幾何中心孔, 以曲軸毛 坯的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量中心加工的中心孔稱(chēng)為質(zhì)量中心孔。 由于幾何中心孔的加工工藝 簡(jiǎn)單、 設(shè)備價(jià)格低, 因此國(guó)內(nèi)目前大多采用幾何中心孔, 但對(duì)毛坯質(zhì)量差的曲 軸的動(dòng)平衡影響較大。質(zhì)量中心孔的加工是尋找出曲軸的質(zhì)量中心線(xiàn)后, 在曲軸兩端加工出中心 孔, 使其兩端加工出中心孔的軸線(xiàn)與曲軸的質(zhì)量中心線(xiàn)重合。 采用質(zhì)量中心孔 定位加工曲軸的

20、主要優(yōu)點(diǎn)為:減少曲軸動(dòng)平衡時(shí)的去重量, 提高動(dòng)平衡的合格 率, 降低去重工序的加工節(jié)拍, 改善曲軸內(nèi)部質(zhì)量補(bǔ)償, 但質(zhì)量中心孔的設(shè)備 價(jià)格昂貴,且設(shè)備大都需要進(jìn)口。2.2 軸頸的粗加工傳統(tǒng)的加工工藝設(shè)計(jì)時(shí), 曲軸主軸頸及連桿軸頸的粗加工都采用多刀車(chē)削 工藝, 即同時(shí)使用多把刀具一次完成軸頸的粗加工。 曲軸車(chē)削機(jī)床采用多刀徑 向切削軸頸的方式,效率較高,但存在變形大、加工精度低、柔性差等缺點(diǎn)。由于多刀車(chē)削受到加工精度低和柔性差的影響,已逐步被后來(lái)開(kāi)發(fā)出的 CNC 車(chē)削、 CNC 外銑和 CNC 內(nèi)銑、車(chē) -拉工藝所淘汰。CNC 曲軸內(nèi)銑機(jī)床是 70年代開(kāi)發(fā)的曲軸加工新機(jī)床,內(nèi)銑的加工方式是:當(dāng)裝

21、有硬質(zhì)合金刀片的內(nèi)銑刀盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)徑向切入至軸頸尺寸后, 刀盤(pán)環(huán)繞軸 一周完成曲軸扇形面、軸頸、圓角、軸頸的銑削。機(jī)床帶有中心架,可在一次 安裝下,依次銑削出所有主軸頸、連桿頸,由于各軸移動(dòng)均為數(shù)控,因此機(jī)床 具有極大的柔性, 適用于多品種生產(chǎn), 銑削過(guò)程中多個(gè)刀片參與切削, 銑削力 小,因而曲軸彎曲變形小,加工精度高。 內(nèi)銑加工2.3 軸頸的精加工曲軸是以?xún)啥丝锥ㄎ坏妮S類(lèi)零件, 工件兩端中心孔的幾何形狀、 粗糙度的 好壞在加工過(guò)程中都會(huì)影響到軸頸精加工的質(zhì)量, 而且在粗加工過(guò)程中, 中心 孔也會(huì)受到破壞, 因此, 曲軸在精磨之前往往都會(huì)增加一道工序, 對(duì)粗加工后 的中心孔進(jìn)行修正,以提高磨削加

22、工質(zhì)量。曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零件之一, 技術(shù)要求也較高, 其軸頸直徑公差一般為 IT6級(jí)公差,軸頸表面粗糙度為 Ra0.4Ra0.2,因此為保證產(chǎn)品質(zhì)量要求,曲 軸在經(jīng)過(guò)粗加工后, 必須對(duì)所有軸頸進(jìn)行磨削的精加工, 以提高軸頸精度和降 低表面粗糙度。 曲軸軸頸傳統(tǒng)的磨削方法分半精磨和精磨兩個(gè)階段, 但隨著毛 坯制造技術(shù)的發(fā)展和粗加工設(shè)備加工精度的提高, 目前大多數(shù)曲軸加工廠(chǎng)已取 消了半精磨工藝, 這樣可以縮短曲軸的加工流程, 同時(shí)也降低了曲軸的生產(chǎn)成 本。 曲軸磨削加工普通外圓磨削方式適用于曲軸主軸頸的磨削加工, 而無(wú)法實(shí)現(xiàn)連桿頸的加 工, 傳統(tǒng)的連桿頸的加工常采用偏心夾具定位夾緊加工連桿頸,

23、 但這樣設(shè)備的 柔性較差, 加工精度較差, 目前隨著機(jī)床制造技術(shù)的發(fā)展, 連桿頸的磨削則采 用跟蹤磨削法。 跟蹤磨削法是以主軸頸中心線(xiàn)為回轉(zhuǎn)中心, 一次裝夾依次完成 曲軸連桿頸的磨削加工(也可用于主軸頸磨削 ,磨削連桿軸頸的實(shí)現(xiàn)方式是 通過(guò) CNC 控制砂輪的進(jìn)給和工件回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)兩軸聯(lián)動(dòng), 來(lái)完成曲軸加工進(jìn)給。 跟蹤磨削法采用一次裝夾、 在一臺(tái)數(shù)控磨床上依次完成曲軸主軸頸和連桿頸的磨 削加工,能有效地減少設(shè)備費(fèi)用,降低加工成本,提高加工精度和生產(chǎn)效率。 磨削完成后需對(duì)軸頸和圓角進(jìn)行拋光, 以降低軸頸的表面粗糙度, 提高表 面質(zhì)量, 曲軸拋光根據(jù)磨削表面質(zhì)量以及產(chǎn)品要求, 采用不同粒度的砂帶進(jìn)行

24、拋光。 曲軸砂帶拋光2.4 曲軸油孔加工曲軸油孔一般孔徑較小、深度較深,屬深孔加工,因此加工難度較大,曲 軸油孔加工最早采用搖臂鉆加工, 內(nèi)壁質(zhì)量較差, 刀具壽命較低, 工人勞動(dòng)強(qiáng) 度大, 無(wú)法滿(mǎn)足大批量加工需求, 后逐漸被組合機(jī)代替, 雖說(shuō)可以滿(mǎn)足大批量 生產(chǎn)需求, 但是設(shè)備柔性較差, 刀具壽命也相對(duì)較低, 目前已逐漸采用槍鉆加 工, 槍鉆用來(lái)加工深孔的深度一般可以做到槍鉆直徑的 100 倍以上, 另外槍鉆 加工可以達(dá)到的精度很高, 視不同的被加工材料和選用不同的切削用量可以一 次加工出精度很高的孔。 槍鉆 2.4 曲軸強(qiáng)化工藝為提高曲軸的強(qiáng)度、 增加表面耐磨性, 曲軸一般需要對(duì)軸頸表面、

25、圓角等 處進(jìn)行強(qiáng)化處理,常用的強(qiáng)化工藝有淬火、滾壓、氮化等,由于淬火適應(yīng)范圍 廣、效率高、強(qiáng)化效果好,因此淬火成為目前主要的強(qiáng)化工藝。 感應(yīng)淬火 3、曲軸加工工藝過(guò)程雖然曲軸的品種較多, 結(jié)構(gòu)上一些細(xì)節(jié)有所不同,但加工工藝過(guò)程大致相同。序號(hào) 工序內(nèi)容 常用設(shè)備1 銑端面打中心孔(毛坯廠(chǎng)加工 專(zhuān)機(jī)2 毛坯上線(xiàn)、檢查3 車(chē)止推軸頸外圓 專(zhuān)機(jī)或數(shù)控車(chē)4 粗磨止推軸頸外圓 外圓磨床5 主軸頸粗加工 專(zhuān)機(jī)或數(shù)控車(chē)6 兩端軸頸粗加工 專(zhuān)機(jī)或數(shù)控車(chē)7 連桿頸粗加工 萬(wàn)能設(shè)備配偏心夾具、專(zhuān) 機(jī)、外銑或內(nèi)銑機(jī)床8 油孔加工 萬(wàn)能設(shè)備或?qū)C(jī)9 中間清洗 清洗機(jī)10 熱處理 專(zhuān)機(jī)或?qū)Ｓ霉ぱb 11 校直 專(zhuān)機(jī)12 止

26、推面磨削 專(zhuān)機(jī)13 軸頸磨削 專(zhuān)機(jī)14 兩端螺紋孔、定位銷(xiāo)孔加工 專(zhuān)機(jī)或加工中心 15 銑鍵槽 萬(wàn)能設(shè)備或?qū)C(jī) 16 動(dòng)平衡 專(zhuān)機(jī)17 探傷 專(zhuān)機(jī)18 拋光 專(zhuān)機(jī)19 清洗 清洗機(jī)20 下線(xiàn)檢查在關(guān)鍵工序常配備專(zhuān)用量具對(duì)加工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。四、凸輪軸加工工藝1、凸輪軸結(jié)構(gòu)及材料: 凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中配氣機(jī)構(gòu)中的重要部件, 在發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)中, 它合理 地控制進(jìn)排氣門(mén)的開(kāi)啟、 關(guān)閉時(shí)間和開(kāi)合量, 使經(jīng)過(guò)壓縮的燃油混合氣充分燃 燒, 推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)做功, 然后將廢氣排出燃燒室, 因此它影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力 性、經(jīng)濟(jì)性和排放。凸輪軸屬于細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件, 剛性差、 易變形, 要準(zhǔn)確控制發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣 門(mén)定時(shí)開(kāi)啟

27、和關(guān)閉, 凸輪應(yīng)具有很高的輪廓精度、 相位角度要求和良好的耐磨 性能及整體剛性。 因此, 其軸頸和凸輪的加工成為整個(gè)凸輪軸加工工藝的重點(diǎn), 其加工多以車(chē)削、銑削和磨削工藝及表面強(qiáng)化(淬火、噴丸、氮化等輔助工 藝相結(jié)合。凸輪軸常用材料有球墨鑄鐵、合金鑄鐵、冷激鑄鐵、中碳鋼、合金鋼等, 球墨鑄鐵一般用于單缸凸輪軸, 合金鑄鐵一般用于高速凸輪軸。 冷激鑄鐵取消 熱處理,節(jié)約能源,加工余量較小,常用于轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)或汽油機(jī)凸輪軸。對(duì)于 少量生產(chǎn)或試制時(shí), 也可利用相應(yīng)的棒料切削加工成型, 但這樣材料的利用率 很低。2、主要工藝介紹2.1 主軸頸的加工凸輪軸主軸頸的加工常采用車(chē)削、熱處理、磨削、拋光的加工工

28、藝,傳統(tǒng)粗加工多采用多刀車(chē)削工藝, 但由于加工變形大、 設(shè)備柔性差等問(wèn)題, 目前已 逐步被 CNC 車(chē)削、 外銑等加工方式所替代, 磨削加工根據(jù)產(chǎn)量的大小, 常采用 多砂輪或單砂輪磨削。 CNC 車(chē)削2.2 凸輪軸頸的加工凸輪軸頸的形狀似桃子, 其形狀設(shè)計(jì)目的是為了保證進(jìn)、 排氣充分, 而且 氣門(mén)在開(kāi)、 閉過(guò)程中不要產(chǎn)生過(guò)大的沖擊, 凸輪軸頸的形狀直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)整 機(jī)動(dòng)力性能、 燃油經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo), 因此凸輪軸中凸輪軸頸的加工至關(guān)重要。 凸輪軸頸的粗加工常用凸輪仿形車(chē)床車(chē)削加工或 CNC 銑削加工, 精加工采 用凸輪磨床進(jìn)行磨削, 傳統(tǒng)磨削采用靠模方式磨削, 目前隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展, 以采用

29、無(wú)靠模的 CNC 軌跡跟蹤磨削, 機(jī)床砂輪進(jìn)給軸和工件旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行插補(bǔ)磨 削方式,完全取消了機(jī)械靠模,從而具有良好的柔性、加工精度較高。凸輪軸頸傳統(tǒng)加工流程:仿形多刀車(chē)粗磨淬火半精磨、 精磨靠模 砂帶拋光, 目前的加工流程:CNC 無(wú)靠模外銑機(jī)床銑削凸輪淬火 CNC 無(wú)靠 模磨床 CBN 砂輪磨削凸輪柔性?huà)伖馔馆? 凸輪軸制造工藝的發(fā)展3.1 快速點(diǎn)磨工藝快速點(diǎn)磨工作原理:采用寬度僅幾毫米的 CBN 砂輪磨削, 砂輪軸線(xiàn)和水平 工件軸線(xiàn)之間傾斜而產(chǎn)生一個(gè)后角, 這樣砂輪與工件之間的接觸區(qū)由線(xiàn)接觸減 小為點(diǎn)接觸(實(shí)際上是一個(gè)很小的半橢圓面 ,由于磨削點(diǎn)四周的冷卻性良好 和采用了切削能力強(qiáng)的 CBN

30、 砂輪得以實(shí)現(xiàn)高速高效磨削。3.2 組合式凸輪軸目前, 大部分發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的加工都采用的是整體式凸輪軸, 加工工藝流 程較長(zhǎng),設(shè)備投資較大,因此,凸輪軸的制造工藝已向組合式凸輪軸發(fā)展。組 合式凸輪軸只需半精加工和精加工, 凸輪、 齒輪等可采用不同的材料, 而且重 量可減輕 30%以上。4、凸輪軸主要加工工藝過(guò)程序號(hào) 工序內(nèi)容 常用設(shè)備1 銑端面打中心孔 專(zhuān)機(jī)2 粗車(chē)主軸頸 萬(wàn)能設(shè)備或數(shù)控設(shè)備3 凸輪軸頸粗加工 專(zhuān)機(jī)、外銑4 熱處理 專(zhuān)機(jī)5 校直 專(zhuān)機(jī)6 粗磨軸頸、凸輪等 外圓磨床或?qū)C(jī)7 精磨軸頸、凸輪等 外圓磨床或?qū)C(jī)8 探傷 專(zhuān)機(jī)9 拋光 專(zhuān)機(jī)10 清洗 專(zhuān)機(jī)11 下線(xiàn)檢查五、連桿加工工藝

31、1、連桿功用及結(jié)構(gòu)連桿是連接活塞與曲軸的動(dòng)力功能件。連桿小頭通過(guò)活塞銷(xiāo)與活塞相連, 連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連。 并把活塞承受的氣體壓力傳給曲軸, 使活塞 的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 連桿工作時(shí), 承受活塞頂部氣體壓力和慣性力的作用, 而這些力的大小 和方向都是周期性變化的。 因此, 連桿受到的是壓縮、 拉伸和彎曲等交變載荷。 這就要求連桿強(qiáng)度高,剛度大,重量輕,連桿常用材料有 QT700-2、 40MnV 、 38MnSiV35。連桿結(jié)構(gòu)分為三部分:連桿小頭、連桿桿身、連桿大頭。連桿組件的構(gòu)成:連桿體、連桿蓋、螺栓與螺母、襯套。 連桿的結(jié)構(gòu)類(lèi)型通常按結(jié)合面結(jié)構(gòu)形式分為兩類(lèi):平切口:結(jié)

32、合面與連桿桿身軸線(xiàn)垂直 (見(jiàn)下圖 , 通常用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。 斜切口:結(jié)合面與連桿桿身軸線(xiàn)成一定夾角(見(jiàn)下圖 ,通常用于柴油 發(fā)動(dòng)機(jī)。 2、連桿工藝設(shè)計(jì)連桿外形不規(guī)則而且較復(fù)雜,不易實(shí)現(xiàn)定位,大小頭是細(xì)長(zhǎng)的桿身連接, 容易變形;尺寸公差、形位公差,表面粗糙度等要求較高。連桿的加工工序遵 循先面后孔,先基準(zhǔn)后其它的原則。連桿是一個(gè)剛性比較差的零件, 因此定位夾緊應(yīng)減少變形對(duì)加工精度的影 響。連桿加工過(guò)程之中,大多數(shù)工序都是以大小頭端面、大頭孔或小頭孔,以 及零件圖紙之中規(guī)定的工藝凸臺(tái)為精基準(zhǔn)的。 為保證大頭孔與端面垂直, 加工 大小頭孔時(shí), 應(yīng)以一端面為定位基準(zhǔn)。 加工其中一孔的時(shí)候, 通常以另外一個(gè) 孔作為定位基準(zhǔn)。2.1主要工藝介紹連桿的兩端面是加工過(guò)程中主要的定位基準(zhǔn)面,而且在許多工序中反復(fù) 使用, 所以應(yīng)先加工它, 并隨著工藝過(guò)程的進(jìn)行要逐漸精化, 以提高其定位精 度,大批量生產(chǎn)中,連桿兩端面多采用磨削和拉削加工。兩端面加工工藝流程常為:粗銑精銑粗磨精磨連桿大