王利全，龐利軍，張繼平

(1.包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)控技術(shù)系，內(nèi)蒙古 包頭 014030；2.北方重工集團(tuán) 專用機(jī)械公司，內(nèi)蒙古 包頭 014030)

某特種車輛發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋數(shù)控加工工藝方案制定

王利全1，龐利軍2，張繼平2

(1.包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)控技術(shù)系，內(nèi)蒙古 包頭 014030；2.北方重工集團(tuán) 專用機(jī)械公司，內(nèi)蒙古 包頭 014030)

發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋制造是汽車制造的核心部分，其反映了一個(gè)國(guó)家汽車制造業(yè)的整體發(fā)展水平。本文以某特種車輛發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋為例，就其加工內(nèi)容、技術(shù)要求及刀具選取等方面進(jìn)行了全面的分析，并制定了數(shù)控加工工藝方案。

發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋；數(shù)控加工；工藝方案；制定

發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的制造是汽車制造業(yè)的核心之一，它直接反映了一個(gè)國(guó)家的汽車制造業(yè)水平。隨著我國(guó)汽車制造業(yè)水平的不斷發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的研發(fā)和改型在不斷推進(jìn)，其加工方法也呈現(xiàn)多樣化。本文以某特種車輛發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋為例，介紹了其數(shù)控加工工藝方案的制定。車輛發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的毛坯為合金鋁鑄件，具體零件結(jié)構(gòu)圖及剖面圖如圖1所示。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋圖

1 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋加工工藝分析

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋數(shù)控加工內(nèi)容的選取

在發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的加工內(nèi)容中，由于缸蓋端面要和發(fā)動(dòng)機(jī)缸體配合，同時(shí)在加工過(guò)程中要保證端面和進(jìn)排氣管道的垂直度要求，對(duì)表面質(zhì)量和加工精度要求較高；同時(shí)，進(jìn)排氣管道兩口的垂直度要求較高，整個(gè)管道內(nèi)腔的最大半徑為27.3 mm，最小處僅為2.32 mm，曲率半徑變化較大，表面粗糙度要求為Ra0.8 μm，加工難度較大，故適合在高速五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床上加工完成。

1.2 加工精度、表面質(zhì)量及技術(shù)要求分析

該零件端面的表面粗糙度要求為Ra1.6 μm，加工的進(jìn)排氣管道口徑尺寸為51 mm，內(nèi)腔處的最大尺寸為54.6 mm；孔內(nèi)壁曲面曲率半徑最小處為0.224 mm，最大處為5.65 mm，孔內(nèi)壁曲面曲率半徑變化較大；尺寸精度為0.005 mm；管道的表面粗糙度要求為Ra0.8 μm。

1.3 加工順序的安排

根據(jù)缸蓋端面及進(jìn)排氣管道口的加工精度要求，采用先粗后精方式安排數(shù)控銑削加工順序。在加工過(guò)程中，受工件結(jié)構(gòu)的制約，孔兩端的軸線相互垂直，因此需要從兩端分別進(jìn)行加工。為保證兩端加工時(shí)刀具路徑的對(duì)接，降低加工誤差，要保證在一次裝夾下，從兩端進(jìn)行粗、精交叉加工[1]。

1.4 刀具的選擇

根據(jù)零件的材料特性及工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可采用立銑刀完成發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋端面的整個(gè)加工過(guò)程，但應(yīng)注意粗、精加工分別選用2把立銑刀。由于進(jìn)排氣管道口徑小于管道內(nèi)部的最大直徑，管道的曲率半徑變化較大，因此可采用帶球頭的整體硬質(zhì)合金鼓型刀具。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋數(shù)控加工工藝的制定

根據(jù)零件的加工工藝分析和結(jié)構(gòu)可知，發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的加工特點(diǎn)如下：1)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋鑄造應(yīng)力集中，加工變形大；2)進(jìn)排氣管道口徑小于管道內(nèi)部的最大直徑，同時(shí)內(nèi)部管道的曲率半徑變化較大，加工中容易發(fā)生刀具干涉現(xiàn)象；3)加工管道需要從兩端進(jìn)行，存在刀路對(duì)接問(wèn)題。

根據(jù)上述分析情況，在制訂發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋數(shù)控加工工藝時(shí)，應(yīng)主要考慮如下幾個(gè)方面。

1) 數(shù)控銑削加工機(jī)床型號(hào)的確定。由于零件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和較高的加工精度要求，需要選擇高速五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床來(lái)完成零件的加工[2]。例如，可選擇SKY-5L16075單轉(zhuǎn)臺(tái)單擺頭高速五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，該機(jī)床的具體參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 SKY-5L16075數(shù)控機(jī)床參數(shù)表

2) 加工定位裝夾方案及夾具種類的確定。為保證加工精度和零件的相對(duì)位置精度，敞開了加工中刀具運(yùn)行的空間，在加工過(guò)程中采用專用組合夾具。

3) 加工工步劃分及工步順序的安排。由于精度要求較高，為保證零件的加工精度，提高刀具耐用度與生產(chǎn)效率，可采用按刀具劃分和粗、精加工分開劃分工步的方法，共劃分為8個(gè)工步，并采用先粗后精的原則安排工步順序。

4) 刀具的選擇。根據(jù)零件材料及加工特點(diǎn)，采用帶球頭的整體硬質(zhì)合金鼓型刀具，刀具柄部直徑為10 mm，刀具直徑為12 mm。加工端面的刀具粗、精加工分開，分別采用面銑刀和φ20 mm的硬質(zhì)合金立銑刀[3-4]。

按照工藝分析過(guò)程中制定的工藝方案，選用在相應(yīng)的機(jī)床、刀具和夾具等在五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床上完成零件的加工。

3 結(jié)語(yǔ)

數(shù)控技術(shù)在汽車制造業(yè)特別是發(fā)動(dòng)機(jī)制造過(guò)程中的不斷應(yīng)用普及，必將會(huì)促進(jìn)汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，我國(guó)的汽車制造技術(shù)在不久的將來(lái)必將會(huì)達(dá)到一個(gè)新的高度。

[1] 童偉，申戈琍.中國(guó)電子學(xué)會(huì)電子機(jī)械工程分會(huì)2007年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C]. 昆明：中國(guó)電子學(xué)會(huì)電子機(jī)械工程分會(huì)，2007.

[2] 宋放之.數(shù)控機(jī)床多軸加工技術(shù)實(shí)用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[3] 陳吉紅，胡濤，李民.數(shù)控機(jī)床現(xiàn)代加工工藝[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2008.

[4] 袁哲俊，劉華明.金屬切削設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

責(zé)任編輯鄭練

FormulationoftheNCMachiningProcessSchemeofaSpecialVehicleEngineCylinderHead

WANG Liquan1, PANG Lijun2, ZHANG Jiping2

(1.CNC Technology Department, Baotou Vocational & Technical College, Baotou 014030, China;2.Northern Heavy Industries Group Special Machinery Company, Baotou 014030, China)

Manufacturing of engine cylinder head is the key part of automobile manufacturing, which reflects a country's level of development of the automobile manufacturing industry. The paper took a special vehicle engine cylinder head for example, mainly aimed at the processing, technical requirements and tool selection of a comprehensive analysis, and developed project of NC machining technology.

engine cylinder head, NC machining, process scheme, development

TH 122

：B

王利全(1979-)，男，講師，主要從事數(shù)控加工等方面的研究。

2015-01-13