经典图书 缸体作为核心零部件,其缸孔的高精度加工要求是制约提高发动机品质的难题,主要体现在缸体顶面、缸孔、曲轴孔几个方面。
我们先来看一段完整的宝马汽车中国工厂-发动机缸体制造组装全过程: 视频请搜索夹具侠,进入网站社区版块查看原文
▲缸体生产线实拍 从视频中以及历来的经验可以总结出,以下几个要点,能保证缸体复杂生产过程的精确性:采用带自动补偿功能的加工中心,并通过专用夹具一次定位夹紧、关键工序刀具的选型、优化加工中心CNC及珩磨机程序、恒温恒湿的生产条件保证等,下面我们通过一项实例具体来看看。
一 实例:缸体尺寸特性要求
下图所示为一项发动机最终产品尺寸示意图,包括缸体顶面、缸孔、曲轴孔精加工尺寸,有关要求说明如下:
▲发动机最终产品尺寸示意图1
缸体顶面尺寸:缸体顶面到曲轴孔距离尺寸公差为0.08 mm,顶面粗糙度为Rmax12.5 μm,顶面对曲轴孔的平行度为 0.05 mm,顶面平面度为0.05 mm。 缸孔尺寸:缸孔直径公差为0~0.015 mm,缸孔对曲轴孔垂直度要求为0.05 mm/150 mm,缸孔加工位置度精度为 直径 0.2 mm,缸孔圆柱度精度要求为0.01 mm,缸孔粗糙度为Rz2~5 μm。
▲发动机最终产品尺寸示意图2
缸体曲轴孔尺寸:曲轴孔的粗糙度为Rz10 μm,直径公差为0~0.018 mm,曲轴孔位置度精度要求 直径0.2 mm、圆度为0.005 mm、圆柱度为0.005 mm,曲轴孔第2、第3、第4档的同轴度为0.008 mm。
二 顶面精加工各项工艺控制
1.缸体的装夹定位按照产品图纸进行设计。因图面尺寸基准为底面及底面两定位销孔,而这类基准在前面工序已加工出来,所以缸体顶面加工定位基准为底面及底面两定位销孔,这样消除了因基准转换造成的精度误差。 2.由于缸体空间尺寸较大,加工过程若装夹不紧会使缸体产生微小晃动,严重影响加工精度,故需要在夹具上设计若干自锁式辅助支撑点及装夹点,且应保证缸体装夹受力均匀,防止因装夹受力不均,加工后释放应力而影响了缸体平面度。 3.加工中心增加3点三检的气检方式,装夹不到位会及时报警,保证了产品加工的稳定性。
4.缸体顶面精铣、精密孔加工时采用立方氮化硼(CBN)刀片、铰刀。这些刀具寿命长,且具有加工精度高、表面粗糙度参数值小、生产率高等优点。若采用硬质合金刀片,则在大批量生产的条件下无法保证粗糙度的加工要求,只要镀层的硬质合金刀片加工超过100件,就容易产生粗糙度超差,而采用CBN刀片则效果要好很多,可以加工200件以上。 5.控制加工中心切削参数,优化CNC走刀路线,适当提高切削速度,可减少缸体顶面因进刀、出刀时吃刀量受力不均而造成的缸体前后端面平面度超差。 6.大盘铣削加工后,通过CNC控制程序及追加大毛刷,绕着缸体顶面沿铣刀加工路线刮一遍,剔除缸体毛刺。
7.车间温湿度控制。控制设定恒温20±2℃、相对湿度40%~60%,减少热胀冷缩对缸体精加工的影响。 缸体顶面精加工后的平行度、平面度、粗糙度检测报告如下所示。
▲缸体顶面尺寸检测报告
三 缸孔精加工各项工艺控制
四 曲轴孔精加工各项工艺控制 (完整案例请搜索夹具侠,进入网站社区版块)
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