叢明
摘要:針對(duì)某型氣缸蓋的材料、結(jié)構(gòu)及尺寸精度特點(diǎn),進(jìn)行機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì),重點(diǎn)研究了在智能化生產(chǎn)條件下的工藝流程和工藝布局優(yōu)化設(shè)計(jì),分析了關(guān)鍵尺寸工藝特性及加工方法。
關(guān)鍵詞:氣缸蓋;工藝設(shè)計(jì);精益生產(chǎn);機(jī)械加工
0 ?引言
某型柴油機(jī)是我公司重點(diǎn)引進(jìn)的研發(fā)項(xiàng)目,氣缸蓋做為該型柴油機(jī)的關(guān)鍵部件,具有型腔復(fù)雜、結(jié)構(gòu)緊湊,尺寸精度等級(jí)高的特點(diǎn)。為了保證研發(fā)質(zhì)量及生產(chǎn)效率,需要設(shè)計(jì)一套以工位節(jié)拍制為基礎(chǔ)的適用公司現(xiàn)有DMG智能化柔性生產(chǎn)線的工藝規(guī)程,指導(dǎo)該型氣缸蓋在精益模式下生產(chǎn)制造。
1 ?工藝設(shè)計(jì)
1.1 氣缸蓋功能特性
氣缸蓋是柴油機(jī)重要組成部分,其安裝在機(jī)體缸臺(tái)面并密封內(nèi)部氣缸,與缸套、活塞配合形成燃燒室。燃燒室將噴油器和噴油泵噴入的高壓霧狀燃油與空氣混合燃燒,產(chǎn)生高溫?zé)崮芡苿?dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng),將熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能輸出。
1.2 氣缸蓋受力分析
氣缸蓋一直處于高溫高壓的工作環(huán)境,裝配時(shí)必須使用高強(qiáng)度氣缸螺栓通用過大預(yù)緊力固定氣缸蓋,這樣氣缸蓋就要承受巨大的機(jī)械應(yīng)力,另外因?yàn)闅飧咨w內(nèi)部腔體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,溫度場(chǎng)嚴(yán)重不均勻,將產(chǎn)生巨大熱應(yīng)力,容易導(dǎo)致整體變形。這就對(duì)氣缸蓋的設(shè)計(jì)和加工提出了更高的要求,尤其是氣缸蓋高壓密封面、噴油器孔、進(jìn)排氣閥和導(dǎo)管孔的加工工藝提出更高的要求。
1.3 關(guān)鍵尺寸分析
氣缸蓋的關(guān)鍵加工部位主要包括:火力面、噴油器孔、進(jìn)排氣閥座及導(dǎo)管孔,其中進(jìn)排氣閥座及導(dǎo)管孔的加工涉及到鑲嵌閥座和導(dǎo)管后的二次加工。以某型氣缸蓋為例,主要尺寸如表2。
①火力面加工。傳統(tǒng)的氣缸蓋火力面加工采用數(shù)控立車加工,但是DMG柔性線具有較高的集成化加工能力,實(shí)際操作中應(yīng)盡量減少重復(fù)裝夾工步,減弱人為操作過程對(duì)加工質(zhì)量的不確定性影響,增強(qiáng)自動(dòng)化效率。根據(jù)設(shè)備情況決定采用DMG柔性生產(chǎn)線中的加工中心使用直徑?準(zhǔn)100mm的盤銑刀對(duì)火力面多次銑削的加工方法,保證平面度0.03/100×100的要求。
②噴油器孔加工。該型氣缸蓋的噴油器孔是由多個(gè)同軸心臺(tái)階孔組成,尺寸公差要求+0.039mm以內(nèi),關(guān)鍵是保證多個(gè)臺(tái)階孔間相互同軸度Φ0.1mm及相對(duì)火力面垂直度0.05mm的要求。分析認(rèn)為需要采用符合刀具,對(duì)多個(gè)臺(tái)階孔同時(shí)鏜孔加工,依靠刀具本身精度保證同軸度的加工精度。
③進(jìn)排氣閥座孔及導(dǎo)管孔加工。進(jìn)排氣閥座孔及導(dǎo)管孔的加工難點(diǎn)主要是保證閥座孔與導(dǎo)管孔的同軸度要求,因閥座孔與導(dǎo)管孔空間距離較遠(yuǎn),同時(shí)孔徑比差較大,普通刀具難以保證加工精度,必須采用符合刀具同鉸孔,保證孔系間的同軸度精度要求。
2 ?工藝流程設(shè)計(jì)
某型氣缸蓋將采用DMG柔性線進(jìn)行國產(chǎn)化制造,該柔性線是由4臺(tái)高精度加工中心組成,具備自動(dòng)在線檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)和全自動(dòng)化加工功能的智能化加工能力,為此制訂了匹配制造設(shè)備的工藝流程。(表3)
①DMG柔性生產(chǎn)線采用全自動(dòng)智能化生產(chǎn),其在運(yùn)行過程中依靠“觸點(diǎn)式”在線檢測(cè),要求氣缸蓋毛坯料具有較高的鑄造精度,防止產(chǎn)生干涉,損壞設(shè)備。為此增加毛坯三維檢測(cè)工序,對(duì)氣缸蓋毛坯鑄造尺寸進(jìn)行三維掃描,確定毛坯尺寸符合要求。
②去除傳統(tǒng)劃線工序,通過提高鑄造水準(zhǔn)和三維掃描檢測(cè)可以有效的保證毛坯精度,通過預(yù)加工定位孔及定位面,就可以保證定位精度,所以決定去除劃線工序。
③設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)的統(tǒng)一,建立“設(shè)計(jì)—工藝—制造”一體化的精益研發(fā)機(jī)制,工藝人員參與氣缸蓋的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,提供制造工藝參數(shù),將設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)完美統(tǒng)一,避免出現(xiàn)因?yàn)樵O(shè)備、工裝等符合性因素導(dǎo)致的基準(zhǔn)不統(tǒng)一而參數(shù)制造精度下降。
④工藝流程中工裝投入及裝夾工序設(shè)計(jì)如表4。
DMG柔性線中的工裝都安裝在專用托盤上,控制系統(tǒng)可以通過托盤上的記憶芯片設(shè)定托盤編號(hào),氣缸蓋裝夾在相應(yīng)的工裝上后,會(huì)被存儲(chǔ)入DMG柔性線的托盤庫中。相應(yīng)托盤上的氣缸蓋只要在控制系統(tǒng)中調(diào)用對(duì)應(yīng)的加工程序就可以進(jìn)行預(yù)先設(shè)定好的加工工序。
3 ?結(jié)論
本文通過對(duì)某型氣缸蓋進(jìn)行工藝分析和工藝流程設(shè)計(jì),得到一套適用于DMG柔性生產(chǎn)線使用的工藝規(guī)程,解決了由傳統(tǒng)“劃線—找正—加工”的向“三維掃描—預(yù)加工—加工”模式的轉(zhuǎn)變,并采用氣缸蓋全研發(fā)過程中設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的統(tǒng)一原則,提高批量生產(chǎn)的效率與精度。
參考文獻(xiàn):
[1]王先逵,賈云福,張世昌.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995.
[2]馮幸安,黃玉美,關(guān)慧貞.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.
[3]徐發(fā)壬.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,1993.
[4]甘永立.幾何量公差與檢測(cè)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2007.