某型氣缸蓋機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)

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(guó)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(kù)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。

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