夏怡文
摘 要:隨著我國經(jīng)濟水平的提高,汽車在人們?nèi)粘I钪姓紦?jù)了重要的地位,基于此,我國汽車市場的競爭也越來越激烈,許多汽車生產(chǎn)商為了占有汽車市場,便致力于提高創(chuàng)新能力,升級汽車的加工工藝,以較高的生產(chǎn)技術(shù)來提高生產(chǎn)效率,從而提高汽車的生產(chǎn)質(zhì)量,以質(zhì)量效益作為占據(jù)市場的核心競爭主力。除此之外,汽車還為我國社會的生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供了運輸動力的保證,因此必須以高質(zhì)量的汽車質(zhì)量才能提高其在社會生產(chǎn)活動中所發(fā)揮的效應(yīng)。而在汽車的生產(chǎn)加工過程中,曲柄是汽車機構(gòu)中承載動力的裝置,同時也作為零件連接了結(jié)構(gòu)的其他零件,傳遞著汽車的動力因素,并且把握著汽車的動力方向,由此可見,曲柄零件機械加工工藝在汽車生產(chǎn)加工中的重要性。本文將圍繞汽車曲柄零件機械加工工藝,首先對其進行細致全面的分析,從而引出汽車曲柄零件機械加工工藝方案的優(yōu)化,希望能給汽車加工行業(yè)提供有價值的建議。
關(guān)鍵詞:汽車曲柄;零件;機械加工;工藝方案優(yōu)化
1 引言
汽車的應(yīng)用和發(fā)展促進了世界交通產(chǎn)業(yè)的進步,并且為社會的生產(chǎn)力提供了汽車運輸力的支撐,促進了人們社會生活方式的轉(zhuǎn)變,也促進了社會生產(chǎn)的改革發(fā)展。隨著汽車經(jīng)濟市場以及科技生產(chǎn)水平的日漸成熟,汽車生產(chǎn)也不斷吸收先進的工藝技術(shù),從而實現(xiàn)了汽車整體生產(chǎn)水平的提高,汽車質(zhì)量與安全也得到了有效的保證。在我國汽車制造技術(shù)發(fā)展的大背景下,曲柄零件的工藝加工技術(shù)和方案都趨向成熟,能夠為汽車的發(fā)動裝置提供承載運動以及運動方向。
曲柄在汽車中的使用表現(xiàn)為汽車發(fā)動機結(jié)構(gòu)的曲柄連桿機構(gòu),曲柄的功能是通過往返運動的活塞從而實現(xiàn)曲軸的旋轉(zhuǎn)運動,同時將活塞作用力轉(zhuǎn)換成對外輸出的外輸出的轉(zhuǎn)矩,以驅(qū)動汽車車輪轉(zhuǎn)動。曲柄連桿機構(gòu)有活塞組、連桿組、曲軸、飛輪組等零件組成。
在汽車曲柄零件的加工工藝之中,曲柄的零件材料需要進行細致的優(yōu)選,確保零件材料能夠適應(yīng)汽車曲柄連桿機構(gòu)的工作要求,同時,曲柄零件的安裝位置必須使用切削技術(shù)進行精確地加工,才能保證曲柄工作的合理性和精準度。汽車曲柄零件的加工工藝的質(zhì)量和精準度都是依據(jù)加工方案來規(guī)范的,如果機械加工工藝的方案在制定設(shè)計時存在差錯等不合理因素,就容易導致實際汽車曲柄零件加工實際效果與零件圖紙效果不符,最終導致汽車曲柄連桿機構(gòu)的工作效能缺失,進而對汽車的整體生產(chǎn)質(zhì)量都會產(chǎn)生影響。所以,在進行曲柄零件機械加工時,一定要優(yōu)化其工藝方案,將加工的精度視為工藝方案的重點設(shè)計因素。
2 汽車曲柄零件
汽車曲柄零件是構(gòu)成曲柄連桿機構(gòu)的基本要素,而曲柄連桿機構(gòu)由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組三個部分組成[1],其中活塞連桿組包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿四種零件;機體組包括氣缸體、汽缸墊、氣缸蓋、曲軸箱、氣缸套以及油底殼;曲軸飛輪組包括曲軸、飛輪、扭轉(zhuǎn)減震器、平衡軸。這些零件都實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的動力傳遞以及零件與零件之間的連接,在零件的作用力下形成了曲柄結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了曲柄連桿機構(gòu)在發(fā)動機中的動力效能。
根據(jù)汽車曲柄工作原理和工作要求,對曲柄零件的材料、尺寸和位置都有嚴格的要求。首先,汽車曲柄材料要求曲柄零件選擇以SC480的碳素鋼作為優(yōu)質(zhì)材料,同時曲柄零件的毛坯要以SC480為材料鑄件而成。曲柄零件毛坯的余量是足夠并且穩(wěn)定的,Φ55G7孔的位置精準是由Φ70提供的精準協(xié)助,保證了加工的精準位置。其次,汽車曲柄零件的尺寸以及表面精度在曲柄零件上平面、下平面以及曲柄槽體部分比較容易把握,而在Φ50G7和Φ86H7兩孔是需要通過準確的計算以及精確的切削技術(shù)才能夠把握的。Φ50G7和Φ86H7兩孔之間的距離為1860+0.1。[2]
3 汽車曲柄零件機械加工工藝方案的分析
根據(jù)汽車曲柄零件在材料、位置、尺寸精準等要求,經(jīng)過分析和研究整理,得出了初始的機械加工工藝方案,具體如下:
(1)經(jīng)過劃線的操作處理,可以發(fā)現(xiàn)曲柄的零件毛坯是存在缺陷的,各個位置的加工量也基于毛坯存在不同。
(2)用銑床技術(shù)進行處理,經(jīng)過銑削技術(shù)能夠精準地切削零件的尺寸以及其上平面和下平面,從而將其切削至上平面72mm、下平面67mm以表面精度Ra25,這些參數(shù)都符合曲柄零件在圖紙上的設(shè)計數(shù)據(jù)。
(3)曲柄零件的裝夾可以采用組合的壓板,在立式加工的中心過程之中,一般表現(xiàn)為如下的加工工藝過程:鏜削是鏜孔經(jīng)常使用的切削工藝,可以將孔的精確度控制為半粗糙到精確加工,對孔的精確度有一個良好的把控。而鏜孔,可以通過加工的方式進一步擴大孔徑,從而提高孔的精確度,并且能夠降低孔表面的粗糙感,提高其表面精度。因此,在孔Φ86H7一直到孔Φ81幾個的位置上先用粗糙的加工進行鏜孔,其主要作用是為Φ86H7做好精確鏜孔的位置鋪墊,以及可以為Φ55G7的孔做好位置的定位,以此來為搖擺鉆床上的加工底孔工序做好相應(yīng)的準備。
(4)鉆床是鉆孔的一種工藝,主要是用鉆頭進行加工的鉆孔機床面,其主要特點是工件固定不懂,刀具鉆孔做旋轉(zhuǎn)運動。經(jīng)過上一個步驟的鋪墊,可以使用鉆床來進行孔Φ55G7的底孔加工,而鉆孔工藝從Φ55G7一直持續(xù)到Φ42,以鉆床工藝來奠定下一步Φ55G7精細加工的基礎(chǔ)。
(5)用不帶臺階的平面定位,在立式加工過程的中心上,用半精細到精細的鏜孔加工Φ80到Φ86H7,[3]同樣用半精細到精細的鏜孔加工Φ52到Φ52G7。
(6)用67的臺階平臺進行定位,在應(yīng)用加工的中心上在孔Φ76處停止端口,從而完成了零件圖紙的整個鏜孔精準的要求。
以上是汽車曲柄零件機械加工工藝的初始方案,是當前加工方案中比較常見的圖紙設(shè)計,然而經(jīng)過分析和探究,可以發(fā)現(xiàn)一些既定的問題需要解決和完善,以下將問題和缺陷羅列了出來:首先,這種初始的零件機械加工工藝方案展現(xiàn)出了較低的加工效率,需要采取多種工藝以及工序再加上不同的精準度的調(diào)節(jié)來進行加工,這個加工過程會花費加工團隊大量的工作時間,所以極其不利于加工效率的提高;其次,有些加工孔,比如Φ52G7和Φ86H7,他們的圓柱度可能會發(fā)生與設(shè)計圖紙精準度不符合的現(xiàn)象。而在加工中心工作的過程中,主軸功率和曲柄的零件切削加工性能上可能會出現(xiàn)相應(yīng)的偏差,比如主軸功率不足,切削加工精確度不符合要求,這些細節(jié)都會導致孔的圓柱度不夠精確,對后續(xù)的零件安裝也會造成程度不一的影響,所以必須進一步優(yōu)化方案來保證加工的精確效應(yīng)。
4 汽車曲柄零件機械加工工藝方案的優(yōu)化
基于上述所分析的初始工藝方案的不足,結(jié)合當前汽車曲柄的性能要求以及曲柄零件的精準度,從而基于初始工藝方案的基礎(chǔ)上提出了一些優(yōu)化方案和措施,優(yōu)化情況具體如下:
(1)在初始加工方案的基礎(chǔ)上,優(yōu)化后的方案在第一二步驟的工序是保持不變,即首先經(jīng)過劃線的操作處理;其次,用銑床技術(shù)進行處理,零件切削至上平面72mm、下平面67mm以表面精度Ra25。
(2)在上述步驟完成之后,更換了裝夾方式,使用通用的夾具來裝夾零件,在此之后的加工過程的中心機床上,更改了各個孔切削的加工方案:首先,在第一次裝夾的時候,根據(jù)曲柄零件的下平面作為定位的基準,從而使用銑削工藝進行Φ81X5的銑削加工,這個工序是幫助鏜孔進行位置的精準定位;其次,在Φ81切削加工完成之后,就可以以Φ81好的孔為位置精準[4],從而在186的位置上鉆3個Φ5的孔,為下一步的加工做鋪墊基礎(chǔ);在第二次裝夾的時候,翻轉(zhuǎn)曲柄零件需要進行曲準夾,從而確保Φ81X5孔位置的精確,以此完成其所在上平面的位置精準,從而進行Φ81X8孔的細小加工,這個加工步驟是以Φ50G7孔為位置基準。
(3)Φ52G7到Φ40的孔都是用鉆削技術(shù)來加工,以此來為Φ52G7孔的半精確以及精確加工做好鋪墊作用。
(4)在Φ86H7和Φ52G7兩個鏜孔的鏜床工藝中,使用的是專業(yè)的裝夾工具:在第一次裝夾時,使用專業(yè)的夾具,并以Φ81X8來進行位置的定位,然后使用鏜削加工法,控制粗鏜到細鏜的精確力度,加工Φ40到Φ52G7的孔,并保證其表面的粗糙程度符合設(shè)計圖紙的要求;第二次裝夾時,要借助Φ52G7孔來作為定位基準,從而使用專業(yè)夾具來對Φ70到Φ86H7的孔進行鏜削加工,這些孔的表面粗糙程度一定要嚴格控制處理好。
以上是改良方案的具體內(nèi)容,值得注意的是,在曲柄上加工孔時,一定要借助平衡塊來克服外力作用的離心力,保持孔加工的平衡性。
5 結(jié)束語
在初始方案的基礎(chǔ)上,從工藝的順序、采用的技術(shù)以及裝夾工具等內(nèi)容對方案進行了優(yōu)化和調(diào)整,使用優(yōu)化方案進行汽車曲柄零件機械加工工藝后,可以促使其加工效率提高了22%,且加工所產(chǎn)生的材料浪費也降低到了1%的水平,以此達到了汽車曲柄零件加工效率提升的目的,并能夠滿足曲柄連桿機構(gòu)對零件加工的精準要求,有效提高了汽車曲柄連桿機構(gòu)的整體質(zhì)量。
參考文獻:
[1]劉后進.淺議汽車曲柄連桿機構(gòu)的工作原理[J].黑龍江交通科技,2014(37):148.
[2]佚名.汽車曲柄零件機械加工工藝方案優(yōu)化[J].科技風,2019.
[3]張吉林.汽車曲柄零件機械加工工藝方案優(yōu)化[J].裝備制造技術(shù),2018,No.279(3):153-155.
[4]趙滿倉.淺議汽車曲柄連桿機構(gòu)的工作原理[J].黑龍江交通科技,2015,38(12):155-155.