某型氣缸蓋機械加工工藝設計

叢明

摘要：針對某型氣缸蓋的材料、結構及尺寸精度特點，進行機械加工工藝規(guī)程設計，重點研究了在智能化生產條件下的工藝流程和工藝布局優(yōu)化設計，分析了關鍵尺寸工藝特性及加工方法。

關鍵詞：氣缸蓋;工藝設計;精益生產;機械加工

0 ?引言

某型柴油機是我公司重點引進的研發(fā)項目，氣缸蓋做為該型柴油機的關鍵部件，具有型腔復雜、結構緊湊，尺寸精度等級高的特點。為了保證研發(fā)質量及生產效率，需要設計一套以工位節(jié)拍制為基礎的適用公司現(xiàn)有DMG智能化柔性生產線的工藝規(guī)程，指導該型氣缸蓋在精益模式下生產制造。

1 ?工藝設計

1.1 氣缸蓋功能特性

氣缸蓋是柴油機重要組成部分，其安裝在機體缸臺面并密封內部氣缸，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，產生高溫熱能推動活塞往復運動，將熱能轉化為動能輸出。

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，裝配時必須使用高強度氣缸螺栓通用過大預緊力固定氣缸蓋，這樣氣缸蓋就要承受巨大的機械應力，另外因為氣缸蓋內部腔體結構復雜，溫度場嚴重不均勻，將產生巨大熱應力，容易導致整體變形。這就對氣缸蓋的設計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、進排氣閥和導管孔的加工工藝提出更高的要求。

1.3 關鍵尺寸分析

氣缸蓋的關鍵加工部位主要包括：火力面、噴油器孔、進排氣閥座及導管孔，其中進排氣閥座及導管孔的加工涉及到鑲嵌閥座和導管后的二次加工。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，實際操作中應盡量減少重復裝夾工步，減弱人為操作過程對加工質量的不確定性影響，增強自動化效率。根據設備情況決定采用DMG柔性生產線中的加工中心使用直徑？準100mm的盤銑刀對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同軸心臺階孔組成，尺寸公差要求+0.039mm以內，關鍵是保證多個臺階孔間相互同軸度Φ0.1mm及相對火力面垂直度0.05mm的要求。分析認為需要采用符合刀具，對多個臺階孔同時鏜孔加工，依靠刀具本身精度保證同軸度的加工精度。

③進排氣閥座孔及導管孔加工。進排氣閥座孔及導管孔的加工難點主要是保證閥座孔與導管孔的同軸度要求，因閥座孔與導管孔空間距離較遠，同時孔徑比差較大，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 ?工藝流程設計

某型氣缸蓋將采用DMG柔性線進行國產化制造，該柔性線是由4臺高精度加工中心組成，具備自動在線檢測、數(shù)據采集存儲和全自動化加工功能的智能化加工能力，為此制訂了匹配制造設備的工藝流程。（表3）

①DMG柔性生產線采用全自動智能化生產，其在運行過程中依靠“觸點式”在線檢測，要求氣缸蓋毛坯料具有較高的鑄造精度，防止產生干涉，損壞設備。為此增加毛坯三維檢測工序，對氣缸蓋毛坯鑄造尺寸進行三維掃描，確定毛坯尺寸符合要求。

②去除傳統(tǒng)劃線工序，通過提高鑄造水準和三維掃描檢測可以有效的保證毛坯精度，通過預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設計基準與工藝基準的統(tǒng)一，建立“設計—工藝—制造”一體化的精益研發(fā)機制，工藝人員參與氣缸蓋的整個設計過程中，提供制造工藝參數(shù)，將設計基準與工藝基準完美統(tǒng)一，避免出現(xiàn)因為設備、工裝等符合性因素導致的基準不統(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計如表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定托盤編號，氣缸蓋裝夾在相應的工裝上后，會被存儲入DMG柔性線的托盤庫中。相應托盤上的氣缸蓋只要在控制系統(tǒng)中調用對應的加工程序就可以進行預先設定好的加工工序。

3 ?結論

本文通過對某型氣缸蓋進行工藝分析和工藝流程設計，得到一套適用于DMG柔性生產線使用的工藝規(guī)程，解決了由傳統(tǒng)“劃線—找正—加工”的向“三維掃描—預加工—加工”模式的轉變，并采用氣缸蓋全研發(fā)過程中設計基準和工藝基準的統(tǒng)一原則，提高批量生產的效率與精度。

參考文獻：

[1]王先逵，賈云福，張世昌.機械制造工藝學[M].北京：機械工業(yè)出版社，1995.

[2]馮幸安，黃玉美，關慧貞.機械制造裝備設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[3]徐發(fā)壬.機床夾具設計[M].重慶：重慶大學出版社，1993.

[4]甘永立.幾何量公差與檢測[M].重慶：重慶大學出版社，2007.