楊繼光

（朝陽工程技術(shù)學(xué)校，遼寧 朝陽 122000）

主軸承蓋是柴油機(jī)機(jī)體總成的一部分，起到固定曲軸的重要作用，其質(zhì)量直接影響主軸承孔的精度，是柴油機(jī)上一個(gè)重要的零部件。

1 工藝改進(jìn)前狀況分析

遼寧某企業(yè)原來的102系列船用柴油機(jī)主軸承蓋生產(chǎn)線為單體鑄件加工，所需設(shè)備數(shù)量較多，占地面積較大，并且存在設(shè)備老化、工藝落后以及設(shè)備需要更新、大修等一系列問題，嚴(yán)重影響工件加工質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)效率。尤其隨著該企業(yè)船用柴油機(jī)產(chǎn)量的提高，單體鑄件加工問題更加凸顯，制約著企業(yè)生產(chǎn)效率的提高。提高柴油機(jī)質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、不斷提高生產(chǎn)效率是企業(yè)追求的目標(biāo)，所以決定對當(dāng)前傳統(tǒng)生產(chǎn)線進(jìn)行改進(jìn)，對102系列船用柴油機(jī)主軸承蓋加工采用新工藝，以提高企業(yè)生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，并降低生產(chǎn)成本。經(jīng)過仔細(xì)研究，決定采用主軸承蓋連體加工的新工藝方案，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單件加工。經(jīng)過檢驗(yàn)，其連體加工的新工藝，在工件加工精度、加工效率等方面都大大提升。

2 新加工工藝的主要改進(jìn)

2.1 在加工零件毛坯上的改進(jìn)

為了驗(yàn)證102系列船用柴油機(jī)主軸承蓋連體加工新工藝的可行性，開展了小批加工的工藝試驗(yàn)以及性能試驗(yàn)，進(jìn)行了連體鑄造毛坯圖的設(shè)計(jì)，把原來5個(gè)單件的主軸承蓋鑄成一體，如圖1所示。

圖1 連體鑄造毛坯

2.2 在粗加工階段上的改進(jìn)

在102系列船用柴油機(jī)主軸承蓋傳統(tǒng)單件加工最初階段，首先要通過圓盤銑和圓盤磨進(jìn)行銑、磨上下面等加工，同時(shí)加工4個(gè)邊瓦（主軸承蓋） 和1個(gè)四瓦 （第四主軸承蓋），邊瓦厚度為30 mm，四瓦厚度為32 mm。多年來，由于尺寸不一致，毛坯留量始終以四瓦厚度為準(zhǔn)，無形中增大了鑄件原材料耗費(fèi)，同時(shí)也使銑、磨上下面的刀具和砂輪損耗過大。與此同時(shí)，伴隨著大量去除金屬的切削過程，產(chǎn)生較大的切削應(yīng)力，從而影響最終尺寸的穩(wěn)定。磨削之后還須退磁，退磁如若操作不當(dāng)，將留有殘存的剩磁，極易粘結(jié)鐵屑，這將影響后面的定位以及裝配時(shí)的主軸孔清潔度。如若采用連體加工，上、下面的加工就可由后階段的切斷工序來完成，以上問題將不復(fù)存在。

在銑、磨上下面之后的銑結(jié)合面、銑字頭面等工序中，同時(shí)使用平口鉗夾緊。該夾壓方式?jīng)]有向下的壓力，所以夾緊受力之后工件容易產(chǎn)生上翹，使支承面接觸不實(shí)，導(dǎo)致工藝系統(tǒng)剛性不足，產(chǎn)生應(yīng)力和變形，影響最終尺寸的穩(wěn)定。

若采用連體加工，則能大大提高工件剛性。通過改進(jìn)傳統(tǒng)的裝夾方式，采用壓板夾緊工件，就可減小工件的應(yīng)力和變形。通過小批工藝試驗(yàn)，效果良好。圖2為工藝試驗(yàn)設(shè)計(jì)的銑、鉆通用夾具。

圖2 銑、鉆通用夾具

該工裝由于當(dāng)時(shí)為工藝試驗(yàn)所用，為節(jié)省投入，設(shè)計(jì)時(shí)就要求同時(shí)兼顧銑結(jié)合面、螺釘面、字頭面、加工中心等內(nèi)容的加工，適用于批量生產(chǎn)，批量加工時(shí)所用夾具可根據(jù)具體加工內(nèi)容，參照該夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.3 在車半圓孔加工效率上的改進(jìn)

在102系列船用柴油機(jī)主軸承蓋傳統(tǒng)的加工工藝中，車半圓孔為瓶頸工序，一次只能加工2件，勞動(dòng)強(qiáng)度大，加工效率低。考慮到生產(chǎn)節(jié)拍的問題，還需配備3臺(tái)六角車床，機(jī)床的操作者須三班倒。而采用連體批量生產(chǎn)，六角車床將被淘汰。通過對六角車床進(jìn)行改造，把車孔變?yōu)殓M孔，既有效利用了資源，又提高了生產(chǎn)效率，取得了良好效果。改進(jìn)的鏜孔夾具如圖3所示。

圖3 鏜孔夾具

該夾具是按照在銑鏜床上加工要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的，目的是為批量加工做準(zhǔn)備，驗(yàn)證由車孔轉(zhuǎn)換成鏜孔工藝的可行性。新設(shè)計(jì)的鏜孔夾具，一次可同時(shí)加工2件連體主軸承蓋（1件連體為5件主軸承蓋），經(jīng)過驗(yàn)證，效果很好，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。這個(gè)改進(jìn)不但提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)還減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

接下來將對六角車床進(jìn)行改造，改造方案大致是將車床卡盤卸下，換上新設(shè)計(jì)的鏜刀桿，并將其插入主軸；再卸掉刀架等不使用的部件，裝上新設(shè)計(jì)的夾具，使夾具固定在大拖板上，隨拖板移動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給，同時(shí)鏜刀隨主軸旋轉(zhuǎn)，這樣就完成了鏜孔加工。

2.4 在鉆孔、鉸孔位置精度上的改進(jìn)

在102系列船用柴油機(jī)主軸承蓋加工工藝鉆孔、鉸孔工序中，主要以結(jié)合面和止口面定位，由于鉆模板精度及定位方式等原因，導(dǎo)致螺栓孔和銷孔位置度長期不能達(dá)到技術(shù)要求，只能采用過渡工藝，以達(dá)到生產(chǎn)要求。

而采用連體加工新工藝，采用數(shù)控鉆床以代替現(xiàn)有的鉆孔專機(jī)，較大地提高了孔組位置度精度。將加工止口面和鉆、鉸孔加工順序改變，先進(jìn)行鉆孔、鉸孔，再以φ19銷孔定位，加工尺寸的止口面，這樣就可提高各孔和定位面的孔間位置度精度，從而有效解決這一技術(shù)難題。

2.5 在切斷工藝上的改進(jìn)

連體加工的切斷工藝，采用切割專機(jī)就可實(shí)現(xiàn)。為此，在該企業(yè)下屬某分廠的臥式加工中心進(jìn)行連體主軸承蓋試切的工藝試驗(yàn)。試驗(yàn)中設(shè)計(jì)了切斷加工工裝，選用φ250、寬6的切斷刀具，效果很好。通過小批量工藝試驗(yàn)，切開表面沒有發(fā)現(xiàn)砂眼、氣孔等鑄造缺陷，表面硬度符合圖紙要求。

采用連體切斷工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

第一，原鑄件毛坯每件上、下面都必須留有加工余量，且毛坯外皮較硬，增加了刀具磨損。而連體毛坯的兩件之間只要滿足切口寬度就可以，而且不存在毛坯外皮硬的問題，既節(jié)省了鑄造原料，又降低了刀具、砂輪的損耗。

第二，圓盤銑、圓盤磨工序加工過程鑄鐵屑污染嚴(yán)重，圓盤磨使用冷卻液，流量大，冬天的工作環(huán)境極差。而采用連體切斷工藝就可以很好地改善工作環(huán)境。

第三，銑、磨上下面，使用設(shè)備為2臺(tái)圓盤銑、3臺(tái)圓盤磨、1臺(tái)退磁機(jī)，而切斷工序只需一臺(tái)切斷專機(jī)就可以，縮短了工藝流程，使工藝更加集中。

第四，采用連體切斷工藝，大大減小了加工時(shí)的切削應(yīng)力，延長了切削刀具的使用壽命，較大地提高了加工工件精度的穩(wěn)定性。

3 檢驗(yàn)分析

為了更好地對工藝改進(jìn)進(jìn)行檢驗(yàn)，不僅要對102系列船用柴油機(jī)主軸承蓋連體工藝試制加工和工藝驗(yàn)證進(jìn)行檢驗(yàn)，還要對新工藝加工的零件裝配到柴油機(jī)上后進(jìn)行整機(jī)試驗(yàn)。待毛坯試制驗(yàn)證完成后，進(jìn)行機(jī)體主軸承蓋加工、裝配拆裝主軸承蓋和試車工藝試驗(yàn)。在工藝驗(yàn)證過程中，對102系列船用柴油機(jī)主軸承蓋的鑄造毛坯材質(zhì)、金相、硬度進(jìn)行了檢測，均符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。最后，經(jīng)裝機(jī)進(jìn)行性能和600小時(shí)可靠性試驗(yàn)，主軸承蓋的強(qiáng)度完全滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

在考慮企業(yè)實(shí)際情況和發(fā)展需求的前提下，對102系列船用柴油機(jī)主軸承蓋連體加工工藝進(jìn)行了改進(jìn)，增強(qiáng)了工件剛性、減少了夾壓及切削變形，并提高了半圓孔瓶頸工序的生產(chǎn)效率和銷孔及各孔的位置精度。同時(shí)切斷工序的采用，完全取代銑、磨上下面工序，大大改善了粗加工階段的加工條件，降低了不必要的材料消耗及刀具損耗，有力地保證了加工精度的穩(wěn)定?？傊?，采用連體加工新工藝，提高了102系列船用柴油機(jī)主軸承蓋的加工質(zhì)量，具有很好的推廣價(jià)值。

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