网站地图|收藏本站|在线留言 | 腾讯微博 | 新浪微博 欢迎进入山东万户数控设备有限公司官网! 发布日期:2019-04-22

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铸铝合金缸体加工自动线

铸铝合金缸体加工自动线占地总长约14米,占地宽度约5.5米,总高约6.4米,生产线采用日本FANUC总线控制系统。铸铝合金缸体重约20kg,节拍7.2分钟。

产品简介

铸铝合金缸体加工自动线主要由3台卧式加工中心单元及上、下料架工位组成。自动线由机械手自动上、下料,缸体姿态机械手自动转换,各主机配备A轴或者B轴转台及专用夹具,夹紧可靠,定位精确。主要对缸体的前后面、顶底面及进、排气面进行铣面、钻孔、铰孔及攻丝等进行高速、高效的粗、精加工。

传统能源的供应日益见紧,环境保护的压力日趋加大,使汽车向小排量、高功率、低油耗、低排放方向发展。因而对发动机的性能要求越来越高,发动机正在采用高性能、高强度材料,材料的强度的提高对机械加工提出了更高的要求,对机床、刀具、加工工艺提出了更高要求。现以发动机的缸体加工谈谈点滴体会。 

零件结构及材料 

缸体是发动机的基础件,更是关键件。上表面是缸盖安装面,下表面与油底壳配合,前面有前罩盖,后面是变速器,左右分别是进排气面。各大平面形状精度高、尺寸精度高,相互位置准确,表面粗糙度低。缸体上还有活塞往复运动的汽缸孔和安装曲轴的主轴承孔;更密布有油道、水道,大大小小的定位孔和螺纹孔。 

缸体材料为铸造铝合金ZL111,这种铝合金有良好的铸造性,铸件外观状态好、精度高;强度高、气密性好、耐高压;经热处理后力学性能是硅铝系合金中最好的,同时又具有良好的加工性,适于机械加工。铸件公差按GB/T6414-CT7级,不允许有裂纹、冷格、缩孔、疏松、及浇不足;为提高铸件强度,增加了必要的加强筋。 

精度简述 

(1)上下平面是缸体的基本表面,在Smax=377×325m㎡的范围内,表面粗糙度Ra1.6。

(2)前、后面,表面粗糙度Ra1.6。

(3)底面上2-∮13H7销孔与底面一起构成了缸体的设计基准和工艺基准;顶面上的两个销孔是缸盖的安装定位基准,前后面各有两个销孔分别为前罩盖和变速器壳体的安装定位,其余的孔则为螺纹孔和油孔。 

(4)缸体上最重要的孔是缸孔和曲轴孔。活塞往复高速运动,使缸孔即承受活塞环的摩擦力又承受高温燃气的膨胀压力和热应力,既有交变载荷又有冲击载荷。含磷耐磨铸铁L111做的缸套,在缸体浇注时即镶铸在缸体中,使缸孔在苛刻的工作条件下,具备良好的性能,满足了发动机工作需要。 

缸孔的具体参数和精度:四个缸孔4-∮G±0.01mm、表面粗糙度RzDIN2~5μ。

(5)主轴孔即为曲轴安装定位又为曲轴工作定位,承受曲轴高速旋转的摩擦和冲击。为确保曲轴定位稳定可靠,选用了灰铸铁做主轴承盖,这样主轴孔就由双金属构成。孔的具体参数:直径∮K﹢0.016、表面粗糙度Ra0.8。

可见汽油发动机的缸体是一个精度高、结构复杂的薄壁箱体件。欲实现缸体的高速、高效、高质量加工,必须将机床、刀具、材料诸多因素综合考虑,而把这方方面面有机地串联在一起的就是加工工艺,因此欲实现缸体的高速高效加工必须有科学、先进、合理的加工工艺。 

工艺路线 

工艺路线影响产品质量、影响生产效率、影响生产成本,必须合理安排。确定工艺路线的原则: 

(1)保证产品符合设计图样及相关技术资料要求,并且质量稳定。 

(2)有利于发挥设备及工艺系统的效能,方便操作,物流合理。 

(3)尽量做到生产周期短,效率高,成本低。 

缸体加工的工艺路线如下: 

(1)毛坯予加工形成了底面的一面二销的工艺基准;以此为基准完成排气面各凸台的加工,形成转换基准。 

(2)以排气面凸台定位,加工底面及二定位销孔,形成底面的‘一面两销’工艺定位基准,同时粗加工缸孔,粗铣顶面。本工序结束前以较小加工余量对底面及定位销孔进行一次精加工,确保底面的平面度、与顶面的平行度、及好的尺寸精度和较低的粗糙度,为以后的各工序准备一个好的工艺基准。 

(3)以底面的“一面两销”为基准,加工主轴承盖安装面、曲轴半圆孔;精加工前后面控制两面的平面度、垂直度、位置度和表面粗糙度,加工前、后面,上面的孔系。装配主轴承盖。 

(4)精镗曲轴孔,缸孔;最后以较小的余量对底面进行精加工,确保底面有好的平面度、低的表面粗糙度和与顶面的平行度。 

(5)绗磨缸孔,铰绗曲轴孔。 

(6)最终检验。 

加工的时候请切记:缸体内腔多、壁厚薄、压紧点要合理,压紧力要适当,避免出现安装、定位、压紧变形。 

机床的选用 

高速加工中心,主轴最高转速16,000rpm,X、Y、Z轴进给速度可在1-6,000mm/min内随意调节,快进速度60m/min,B轴转速40rpm(360×1°旋转分度工作台),主轴最大功率20/30kW,最大扭矩95/143N﹒m,X、Y、Z线性轴定位精度0.0021mm,重复定位精度0.00125mm。双托盘,装卸零件和加工同时进行,提高了加工效率。 

经调研、考察,及针对缸体的精度、产量及加工节拍进行具体分析,该机床无论主轴功率、扭矩,主轴转速,进给速度,还是进给精度、定位精度以及重复定位精度,完全可以满足产品精度需要和产品加工要求。

刀具的选用 

刀具是机械加工中最关键、最活跃的因素,它敏感地影响加工质量和生产效率,应慎重选择并经实际加工确认。应用于加工中心进行高速、高效切削的数控刀具不仅要硬度高、耐磨性好,还应该强度高、韧性好,同时还要: 

(1)具有高的可靠性——切削稳定、质量一致、换刀次数少、寿命长。 

(2)安装精度高、重复定位好,互换性好、快换性强。 

(3)系列化、标准化、通用化。 

(4)具有良好的断屑性、排屑性。 

面系加工 

如前所述,缸体的六个面是发动机的基本安装面,欲保证发动机的精度和性能必须控制好缸体的六个平面的精度,尤其底面是缸体加工的主要工艺基准。为此缸体平面加工刀具选用了KSCM-AluMill高速面铣刀。KSCM-AluMill面铣刀,钢制刀盘铝制刀体,即有足够的刚性又减轻了重量,且双金属结构有利于减震。PCD刀片高导热性、低摩擦系数,更有极高的硬度、优良的耐磨性;该刀具高的金属去除率,低加工毛刺,有利于提高加工效率,高速切削时尺寸稳定、寿命长,效率高、质量好,非常适用于加工含硅铸造铝合金。几个月的加工实践也证明了这一点。 

孔系加工 

复合刀具有利于提高加工效率,阶梯钻是最简单、最常用的复合刀具。缸体的孔系加工选用了180°顶角阶梯钻头: 180°顶角,钻孔时几乎没有径向力,四条直线韧带沿圆周对称分布,导向性好,兼具修光作用,孔的直线度和位置度得到大幅提高。缸体的螺纹孔以及安装孔钻孔选用了这种180°顶角阶梯钻头。 

三刃阶梯钻:圆周均布三个切削刃,钻芯比二刃钻头厚,强度高,弥补了硬质合金韧性差的弱点;其刀尖前端形状特殊,可自动定心,不需予加工中心孔;切削刃多增大了每转进给量;强度高,可进行高速切削,大幅度缩短了加工时间,提高了加工效率,此钻头尤其适于加工深孔;其尺寸精度最高可达H9,位置精度最高可达±0.011mm,粗糙度Ra2.5~10,最高切削速度可达Vmax=350m/min。缸体的油孔加工,尤其深油孔加工采用了三刃 阶梯钻。 

孔系加工的又一重要内容是挤压螺纹,挤压丝锥的挤压使被加工材料产生塑性变形而使螺纹成型,它不像切削成型的螺纹被切断了金属纤维,挤压螺纹的金属纤维是连续的,因而强度高,常被用于连杆螺栓、主轴承盖螺栓、缸体连接螺栓等高强螺栓连接。挤压加工内螺纹的关键是准确给出挤压前的孔的尺寸——孔小,挤压变形的金属多,将使丝锥被挤坏;孔大,挤压变形的金属少,螺纹充不满。经反复试验,终于摸索出了最佳数据,成功地完成了挤压螺纹加工。 

金刚石铰刀是适应高精度大批生产的需要发展起来的一种精密孔加工刀具。缸体定位销孔的精加工使用了分体式可转位金刚石铰刀,切削速度V=400~500m/min,充分发挥了高速加工中心的性能,提高了加工效率。抽检产品Φ8R8(-0.019/0.041)、Φ10R8(﹦0.0410/0.019)、Φ13H7(+0.018)三组孔,尺寸变动范围在0.014mm之间,尺寸精度最大误差不到公差的60% ,平均误差<0.005mm,孔表面粗糙度<Ra0.8,圆柱度误差<0.008mm。实现了产品加工的高精度高效率。 

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