汽車缸蓋罩蓋軸向止推側(cè)面加工方法的研究

閆新和,稅清偉

(1.中信戴卡股份有限公司工程技術(shù)研究院，河北秦皇島 066011；2.廣州汽車集團(tuán)股份有限公司，廣東廣州 511455)

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汽車缸蓋罩蓋軸向止推側(cè)面加工方法的研究

閆新和1,稅清偉2

(1.中信戴卡股份有限公司工程技術(shù)研究院，河北秦皇島 066011；2.廣州汽車集團(tuán)股份有限公司，廣東廣州 511455)

汽車發(fā)動機(jī)缸蓋罩蓋軸向止推側(cè)面加工方法,是以工件的定位平面定位，然后通過夾具翻轉(zhuǎn)，刀具又從工件定位面的方向通過夾具背面掏空的孔洞進(jìn)入夾具中對零件實(shí)施加工；刀具采用角度頭式銑刀，對零件上一個支撐筋的兩個側(cè)面或兩個支撐筋的4個側(cè)面同時進(jìn)行加工，角度頭銑刀上有與主軸垂直的刀具軸，刀具軸上安裝4個銑刀盤，一次進(jìn)刀的同時對零件的4個側(cè)面進(jìn)行加工，解決了該類工件止推側(cè)面無法高效加工的問題。

缸蓋罩蓋；止推側(cè)面；加工方法

0 引言

為了限制凸輪軸的軸向移動，需要對汽車發(fā)動機(jī)缸蓋罩蓋支撐筋兩側(cè)的軸向止推側(cè)面進(jìn)行加工。傳統(tǒng)的加工方式是采用臥式銑床，用一個長刀桿串上一串銑刀盤，并把刀桿的一端裝在主軸上，另一端裝在滑枕的支撐塊上，由工作臺進(jìn)給帶動工件移動實(shí)施加工；或者在數(shù)控設(shè)備上經(jīng)常采用在一把刀桿上，安裝一組或兩組銑刀盤，先在一端進(jìn)刀對支撐筋兩側(cè)的軸向止推側(cè)面進(jìn)行加工，然后零件回轉(zhuǎn)180°，再對另一端支撐筋兩側(cè)的軸向止推側(cè)面進(jìn)行加工。但是對于特殊的汽車缸蓋罩蓋軸向止推側(cè)面，以上加工方案均無能為力，需要研究一種非常規(guī)的方法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定而高效的加工[1]。

1 各種汽車缸蓋罩蓋形式及其加工方式

通常，為滿足后序凸輪軸裝配的需要，往往對此類汽車缸蓋罩蓋軸向各止推側(cè)面的粗糙度及相互位置精度要求較高，圖1是某款汽車缸蓋罩蓋軸向止推側(cè)面的圖紙要求。

圖1 某款汽車缸蓋罩蓋軸向止推側(cè)面的技術(shù)要求(基準(zhǔn)未標(biāo)出)

圖2—3是用常規(guī)方法加工，用球頭銑刀模擬側(cè)銑加工止推側(cè)面。為保證滿足圖紙要求的粗糙度，必須分粗銑和精銑兩次加工，模擬結(jié)果顯示加工節(jié)拍較長、止推側(cè)面根部圓弧尺寸無法滿足且有側(cè)銑振刀的風(fēng)險。因而常規(guī)加工方法無法保證滿足止推側(cè)面的加工要求，必須探討其他可靠性及效率較高的加工方法。

圖2 傳統(tǒng)加工——粗銑

圖3 傳統(tǒng)加工——精銑

圖4所示汽車缸蓋罩蓋的凸輪軸結(jié)構(gòu)形式為通過式，采用臥式銑床加工軸向止推側(cè)面。

圖4 臥式銑床加工軸向止推側(cè)面的方式

圖5所示汽車缸蓋罩蓋的凸輪軸結(jié)構(gòu)形式為通過式，采用數(shù)控加工中心、掉頭加工的方式對汽車缸蓋罩蓋軸向止推側(cè)面進(jìn)行加工。

圖6所示為一種特殊汽車缸蓋罩蓋的結(jié)構(gòu)形式。

其凸輪軸孔一端是通孔而另一端是盲孔，對于這樣零件側(cè)面的加工，以上的常規(guī)加工方法都無法實(shí)現(xiàn)。所以尋求一種能夠?qū)D6所示零件軸向止推側(cè)面進(jìn)行高效加工且操作簡單的加工方法尤為急迫。

2 特殊汽車缸蓋罩蓋及其軸向止推側(cè)面加工方法的研究

對于特殊汽車缸蓋罩蓋及其軸向止推側(cè)面加工方法，開始作者也曾臨時采用球頭立銑刀進(jìn)行過加工。但是采用這種方法，僅僅銑一個側(cè)面就需要150 s，8個側(cè)面需要的時間太長，況且采用這種方法加工后的粗糙度一般狀態(tài)只能在Rz18～Rz28之內(nèi)[2]，很難達(dá)到Rz10的要求，顯然這種方法不論是生產(chǎn)效率還是粗糙度都不能滿足大批量生產(chǎn)的需要。

為了解決這個零件的加工難題，需要一種角度頭銑刀，目前市面能找到的角度頭銑刀中，要么伸出來的軸頭直徑太細(xì)輸出功率不夠、要么就是體積過大無法進(jìn)入被加工件的內(nèi)部，而且軸頭都是單一方向伸出，沒有兩個方向伸出的。經(jīng)過廣泛調(diào)研，作者自行設(shè)計了一款專門加工零件軸向止推側(cè)面的多片銑刀盤式角度頭銑刀，將主軸的軸向進(jìn)給轉(zhuǎn)化為刀盤的徑向進(jìn)給，刀盤采用三面刃形式，并且左右分別安裝兩片刀盤，同時對4個側(cè)面進(jìn)行加工。

如圖7所示，角度頭銑刀由銑刀上體、銑刀下體、蝸桿、蝸輪軸、鎖緊蓋、刀柄軸、定位銷軸、定位栓、彈簧、錐齒輪、刀具軸、銑刀盤等構(gòu)成 。

銑刀上體和銑刀下體配合后內(nèi)孔同軸，并在孔內(nèi)貫穿裝有蝸輪軸，蝸輪軸與支撐在銑刀上體的蝸桿嚙合，蝸輪軸內(nèi)通過軸承裝有刀柄軸，刀柄軸上部的刀柄可與機(jī)床主軸配合，下部通過錐齒輪的嚙合把扭矩傳遞給刀具軸并使裝在刀具軸上的銑刀盤旋轉(zhuǎn)工作，角度頭銑刀裝到機(jī)床上以后，其主軸上的定位塊和彈簧驅(qū)動定位栓在鎖緊蓋的開口處進(jìn)出實(shí)現(xiàn)刀柄軸旋轉(zhuǎn)的離合動作，蝸桿的轉(zhuǎn)動可以實(shí)現(xiàn)銑刀上體相對銑刀下體的角度調(diào)整。

圖8是一種角度頭銑刀加工缸蓋罩蓋支撐筋兩側(cè)的軸向止推側(cè)面的示意圖。

圖9是使用該角度頭銑刀加工時使用的夾具。設(shè)備選用立式加工中心,夾具是在現(xiàn)有的加工中心第四軸轉(zhuǎn)盤的基礎(chǔ)上，配上尾座和橋板而成,直接利用橋板做夾具體。首先工件大平面向下定位裝夾,然后橋板翻轉(zhuǎn)使零件大平面向上,橋板上掏空,角度頭銑刀在橋板的掏空位置下刀并對工件兩個支撐筋的4個側(cè)面同時加工,夾具上可以同時裝夾兩個零件,以提高加工效率。角度頭銑刀可以在加工中心上實(shí)現(xiàn)自動換刀，總加工時間滿足工藝要求。

圖7 一種角度頭銑刀結(jié)構(gòu)圖

圖8 角度頭銑刀加工示意圖

圖9 角度頭銑刀在立式4軸加工中心上的加工示意圖

3 結(jié)束語

經(jīng)過工廠現(xiàn)場的試切使用,工件裝夾操作方便、夾具動作靈活可靠、軸向止推側(cè)面的加工幾何精度及粗糙度高，特別是加工節(jié)拍快，滿足了大批量生產(chǎn)的要求，已被主機(jī)廠認(rèn)可確定。

此汽車缸蓋罩蓋軸向止推側(cè)面的加工方法已經(jīng)申報發(fā)明專利(201609534605)及實(shí)用新型專利(201621177924X、2016211779254)。

[1]王永飛,姚龍水.3102柴油機(jī)氣缸蓋設(shè)計[J].汽車零部件,2014(3):69-71. WANG Y F,YAO L S.Design of 3102 Diesel Engine Cylinder Head[J].Automobile Parts,2014(3):69-71.

[2]王先逵.機(jī)械加工工藝手冊[M].2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

Study on the Machining Method of the Axial Thrust Side Face of the Cylinder Head Cover

YAN Xinhe1,SHUI Qingwei2

(1.Engineering Technology Institute, CITIC Dicastal Co.,Ltd.,Qinhuangdao Hebei 066011,China;2.Guangzhou Automobile Group Co.,Ltd.,Guangzhou Guangdong 511455,China)

In the process of the axial thrust side face in a car engine cylinder cover, the workpieces was located by the location plane, the tool was gone through the back hole of the fixture from the locating direction, then the part was processed. The tool was an angular head milling tool, which could be used to mill the two side faces of one support bar or 4 side faces of two support bars at the same time. This angular head had a tool axis that was perpendicular to the spindle. There were 4 milling cutters on the tool axis. By milling the side faces simultaneously, the problem that this kind of workpiece can not be processed efficiently is solved.

Cylinder cover; Thrust side face; Processing method

2017-06-22

閆新和(1969—)，男，工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)械制造。E-mail：yxh20000@126.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.07.007

U464

B

1674-1986(2017)07-026-04