汽缸蓋加工工藝改進(jìn)及關(guān)鍵工裝設(shè)計(jì)

閆愛(ài)春 包家善

（泰安航天特種車(chē)有限公司，山東泰安 271000）

1 問(wèn)題的提出

單缸柴油機(jī)屬于農(nóng)機(jī)產(chǎn)品，利潤(rùn)低批量大，所以各種零部件的加工需要在保證質(zhì)量的前提下盡可能地提高加工效率，需將廢品率降到最低，降低加工成本。零部件的廢品率一旦升高，柴油機(jī)就會(huì)出現(xiàn)零利潤(rùn)甚至負(fù)利潤(rùn)。汽缸蓋是柴油機(jī)中三大關(guān)鍵件之一，其加工質(zhì)量的高低直接影響到柴油機(jī)的整體性能，為此汽缸蓋的加工質(zhì)量一直是主機(jī)廠和生產(chǎn)氣缸蓋配套廠家比較重視的問(wèn)題。汽缸蓋的原有加工工藝在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)易出現(xiàn)進(jìn)、排氣門(mén)加工不起來(lái)的問(wèn)題，所以需要對(duì)原有工藝加以調(diào)整改進(jìn)，但不能調(diào)整太大，以免加工所用專(zhuān)機(jī)被廢棄，給企業(yè)造成巨大浪費(fèi)。工藝的調(diào)整使用需要工裝來(lái)保證，為此需調(diào)整工藝、設(shè)計(jì)專(zhuān)用工裝。

2 工藝性分析

圖1為汽缸蓋加工簡(jiǎn)圖。汽缸蓋為鑄造毛坯件，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑄造困難，對(duì)鑄造質(zhì)量的要求又高，不允許有氣孔、砂眼等鑄造缺陷，鑄件成品率相對(duì)較低，要求加工時(shí)盡量保證不因機(jī)加工的原因而產(chǎn)生廢品。而加工路線比較長(zhǎng)，加工精度要求高，特別是進(jìn)（D2）、排（D3）氣門(mén)孔，氣門(mén)導(dǎo)管孔（D1）的尺寸公差（H7）及形位公差要求都很高，表面粗糙度要求也高，對(duì)其加工一般需要專(zhuān)用復(fù)合刀具鉆、擴(kuò)、鉸才能達(dá)到其精度要求。進(jìn)、排氣門(mén)孔，氣門(mén)導(dǎo)管孔的加工精度的高低直接影響到汽缸蓋的質(zhì)量，汽缸蓋的加工質(zhì)量對(duì)柴油機(jī)的性能起到至關(guān)重要的作用。既要保證加工質(zhì)量又要保證機(jī)加工效率，因此給機(jī)加工帶來(lái)很大的困難，需要制定合理的工藝和設(shè)計(jì)合理的工裝來(lái)保證。

3 工藝改進(jìn)

原有工藝為：（1）以上平面的不加工面部位定位，用圓盤(pán)轉(zhuǎn)銑床專(zhuān)機(jī)轉(zhuǎn)銑氣缸蓋下平面；（2）以下平面定位，用圓盤(pán)轉(zhuǎn)銑床專(zhuān)機(jī)轉(zhuǎn)銑汽缸蓋面上平面；（3）以下平面及一端面定位，用對(duì)銑專(zhuān)機(jī)對(duì)銑進(jìn)、排氣管接合面；（4）以下平面及排氣管接合面和前面定位，對(duì)鉆定位銷(xiāo)孔及連接螺栓孔，鉸定位銷(xiāo)孔；（5）以一面兩銷(xiāo)定位，用專(zhuān)機(jī)粗加工進(jìn)、排氣門(mén)孔，氣門(mén)導(dǎo)管孔；（6）以一面兩銷(xiāo)定位，用專(zhuān)機(jī)半精加工進(jìn)、排氣門(mén)孔，氣門(mén)導(dǎo)管孔；（7）……以下工序基本相同，不作贅述。

原加工工藝雖能保證加工效率，但易出現(xiàn)在加工進(jìn)、排氣門(mén)孔時(shí)進(jìn)、排氣門(mén)孔壁上遺留黑皮現(xiàn)象，產(chǎn)生無(wú)法修補(bǔ)的廢品，造成很大的浪費(fèi)，使加工成本居高不下。為此急需改進(jìn)汽缸蓋的加工工藝?，F(xiàn)改進(jìn)如下：（1）以上平面的不加工面部位定位，用圓盤(pán)轉(zhuǎn)銑床專(zhuān)機(jī)轉(zhuǎn)銑汽缸蓋面下平面；（2）以下平面定位，用圓盤(pán)轉(zhuǎn)銑床專(zhuān)機(jī)轉(zhuǎn)銑汽缸蓋面上平面；（3）以下平面及進(jìn)、排氣門(mén)孔的兩毛坯孔定位，鉆、鉸定位銷(xiāo)孔；（4）以一面兩銷(xiāo)定位，用對(duì)銑專(zhuān)機(jī)對(duì)銑進(jìn)、排氣管接合面；（5）以一面兩銷(xiāo)定位，對(duì)鉆連接螺栓孔；（6）以一面兩銷(xiāo)定位，用專(zhuān)機(jī)粗加工進(jìn)、排氣門(mén)孔，氣門(mén)導(dǎo)管孔；（7）以一面兩銷(xiāo)定位，用專(zhuān)機(jī)半精加工進(jìn)、排氣門(mén)孔，氣門(mén)導(dǎo)管孔；（8）……以下工序與原工藝基本相同，不作贅述。

工藝改進(jìn)的重點(diǎn)是將加工定位銷(xiāo)孔的工序提前到加工完汽缸蓋的上、下平面后。定位銷(xiāo)孔的加工要以上平面放置，以下平面及進(jìn)、排氣門(mén)孔的兩毛坯孔定位，定位銷(xiāo)孔加工后，以后工序的加工都以此兩定位銷(xiāo)孔定位，符合基準(zhǔn)重合和統(tǒng)一的原則，使加工質(zhì)量得以保證。定位銷(xiāo)孔加工質(zhì)量的高低直接影響后續(xù)工序的加工質(zhì)量。因此工藝調(diào)整后關(guān)鍵在于定位銷(xiāo)孔加工，定位銷(xiāo)孔的加工質(zhì)量要有合理的工裝來(lái)保證。

4 工裝設(shè)計(jì)及應(yīng)用

圖2為定位銷(xiāo)孔的加工專(zhuān)用工裝設(shè)計(jì)示意圖，此工裝由27個(gè)零件（包括標(biāo)準(zhǔn)件）組成。支撐螺桿7、壓緊螺桿18用螺紋固定在底板1上，兩定位擋塊2、墊鐵25、26用螺釘3連接在底板1上，兩定位擋塊2將工件定位在底板上，墊鐵25、26支承工件。導(dǎo)套22兩件分別用螺釘27固定在鉆模板9上，一導(dǎo)套內(nèi)裝進(jìn)氣門(mén)定位銷(xiāo)23、彈簧15、螺栓13，另一導(dǎo)套內(nèi)裝排氣門(mén)定位銷(xiāo)24、彈簧15、螺栓13。定位銷(xiāo)定位部分做成錐銷(xiāo)可根據(jù)工件進(jìn)、排氣門(mén)毛坯孔的大小在導(dǎo)套內(nèi)上下移動(dòng)，比較準(zhǔn)確地定位鉆模板和工件。浮動(dòng)壓板12用銷(xiāo)軸14連接在橋式壓板11上，用銷(xiāo)軸將橋式壓板連接在支撐螺桿7上，球形螺母16、壓緊螺桿18及浮動(dòng)壓板12將鉆模板和工件一同壓緊，可進(jìn)行定位銷(xiāo)孔的鉆、鉸。

此工裝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部位是進(jìn)、排氣門(mén)定位銷(xiāo)的設(shè)計(jì)。進(jìn)、排氣門(mén)定位銷(xiāo)下端定位工件部分做成圓錐面，并銑削成三棱面（如圖3所示），以減小與鑄造毛坯孔的接觸面積和因毛坯孔尺寸大小及形狀不規(guī)則而造成的定位誤差，上端與導(dǎo)套采用間隙配合（H7/f6）使進(jìn)、排氣門(mén)定位銷(xiāo)能夠順利地上下浮動(dòng)，內(nèi)裝壓縮彈簧15使進(jìn)、排氣門(mén)定位銷(xiāo)與工件進(jìn)、排氣門(mén)毛坯孔緊密配合，螺栓13將進(jìn)、排氣門(mén)定位銷(xiāo)連接在鉆模板上，不至于壓縮彈簧將進(jìn)、排氣門(mén)定位銷(xiāo)頂出。

5 結(jié)語(yǔ)

汽缸蓋加工工藝經(jīng)論證確定，隨之制定了專(zhuān)用工裝的設(shè)計(jì)方案，專(zhuān)用工裝設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行各種零部件制作、裝配，調(diào)試工藝后試加工。經(jīng)對(duì)加工后的零件檢測(cè)后符合要求，進(jìn)、排氣門(mén)孔壁上遺留黑皮現(xiàn)象不再出現(xiàn)，達(dá)到了預(yù)期的效果，驗(yàn)證了工藝、工裝的正確性。

汽缸蓋加工工藝經(jīng)此調(diào)整改進(jìn)，并使用此工裝進(jìn)行加工后，機(jī)加工造成的廢品率幾近為零，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了加工效率，降低了加工成本，保證了柴油機(jī)的利潤(rùn)。隨后將改進(jìn)后的加工工藝和工裝的設(shè)計(jì)使用推廣到生產(chǎn)汽缸蓋的配套廠家，配套廠家使用后，贊揚(yáng)改進(jìn)的合理和實(shí)用，即將新工藝介紹給生產(chǎn)汽缸蓋的廠家以供參考。

［1］王文斌等編輯.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［2］楊黎明等編輯.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1996.