鑄造缸蓋用磨削胎具設(shè)計(jì)優(yōu)化與應(yīng)用

王福祥，陳海東，孫曉敏，汪忠杞

（1.濰柴動(dòng)力股份有限公司 工藝工匠研究院，山東濰坊 261061；2.濰柴動(dòng)力（濰坊）材料成型制造中心有限公司，山東濰坊 261199）

0 前言

智能制造、綠色制造是現(xiàn)如今我國(guó)制造行業(yè)發(fā)展的方向[1]。鑄造行業(yè)作為機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)，更是堅(jiān)定秉承著“綠色制造”的理念。而鑄件清理工序智能化、綠色化一直是困擾鑄造行業(yè)的難題[2]。鑄造從業(yè)者們對(duì)鑄件的清理磨削關(guān)注度越來(lái)越高，開發(fā)出了非標(biāo)自動(dòng)化磨削機(jī)及其胎具等[3]，一定程度上改善了鑄造環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率。但非標(biāo)設(shè)備及其胎、夾具開發(fā)通用化程度仍然存在不足，這就需要我們諸多從業(yè)者繼續(xù)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化[4]。本文以本公司某自動(dòng)化磨削線磨削胎具為研究對(duì)象，進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化開發(fā)[5]。優(yōu)化后胎具通用化程度高，更換簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)可靠性強(qiáng)，可在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用推廣。

1 現(xiàn)狀描述

現(xiàn)有胎具及磨削存在問(wèn)題的缸蓋如圖1 所示。圖1a 所示，磨削胎具由4 處支撐柱、前后2 處限位柱構(gòu)成，磨削過(guò)程中限位柱插入缸蓋閥座孔進(jìn)行定位。受限于車間生產(chǎn)不同規(guī)格缸蓋，單一胎具無(wú)法實(shí)現(xiàn)通用化，不同缸蓋進(jìn)行磨削時(shí)必須進(jìn)行整體更換磨削胎具，影響生產(chǎn)效率。同時(shí)，由于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)，定位柱出現(xiàn)不同程度磨損，導(dǎo)致缸蓋定位偏差，磨削缸蓋出現(xiàn)磨削不均勻現(xiàn)象，需要人工進(jìn)行二次磨削，甚至直接導(dǎo)致缸蓋報(bào)廢。針對(duì)該胎具定位不精確、通用性差等問(wèn)題，進(jìn)行了磨削胎具設(shè)計(jì)優(yōu)化。

圖1 現(xiàn)有磨削胎具結(jié)構(gòu)圖及磨削不均勻氣缸蓋

2 優(yōu)化方案

本方案設(shè)計(jì)了一種適用于缸蓋清理磨削機(jī)的磨削胎具，可以實(shí)現(xiàn)缸蓋批縫的批量磨削。該磨削胎具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，可以通過(guò)更換組件實(shí)現(xiàn)不同產(chǎn)品磨削胎具的通用。

該磨削胎具整體結(jié)構(gòu)示意如圖2 所示，由底板組件、支撐組件、限位組件構(gòu)成。底板組件由底板、鑲塊A、鑲塊B、鑲塊C 組成。為保證底板組件的強(qiáng)度，底板厚度控制在35mm～50mm 之間。將底板做成沉槽結(jié)構(gòu)，沉槽位置對(duì)應(yīng)放置鑲塊A、鑲塊B、鑲塊C，鑲塊厚度在20 mm～25mm。鑲塊通過(guò)對(duì)角兩處圓定位銷來(lái)保證定位，并利用固定螺釘把緊固定。

圖2 磨削胎具整體結(jié)構(gòu)示意圖

支撐組件、限位組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，如圖3所示。支撐組件、限位組件通過(guò)沉槽結(jié)構(gòu)、固定螺釘固定在對(duì)應(yīng)鑲塊上。限位組件由限位座、定位柱構(gòu)成，其中定位柱頭部是根據(jù)磨削缸蓋閥座孔形狀隨形設(shè)計(jì)，頭部進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理來(lái)增加強(qiáng)度。限位座上配有耐磨塊，限位座與耐磨塊之間有不同厚度的墊片。磨削過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整墊片來(lái)調(diào)節(jié)限位柱與缸蓋間隙，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)缸蓋限位功能。支撐柱上配有固定螺母用來(lái)把緊定位柱。

圖3 磨削胎具組件結(jié)構(gòu)

該支撐組件中增加了限位座，通過(guò)限位座來(lái)輔助限位缸蓋前后端，磨削胎具使用過(guò)程中難免磨損，當(dāng)定位柱出現(xiàn)磨損導(dǎo)致定位偏差時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)限位座上的墊片進(jìn)行調(diào)整限位座與缸蓋之間的間隙，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精確定位，避免出現(xiàn)磨削偏差，導(dǎo)致鑄件壁厚不均而報(bào)廢。

在切換不同缸蓋時(shí)，該磨削胎具通過(guò)直接更換對(duì)應(yīng)不同缸蓋的鑲塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。每種缸蓋對(duì)應(yīng)的鑲塊上的定位柱結(jié)構(gòu)可以依據(jù)產(chǎn)品隨形設(shè)計(jì)，增加了磨削胎具的通用性。需要說(shuō)明的是，為保證鑲塊與底板定位精確、可靠性高，在鑲塊與底板間預(yù)留0.1mm 間隙進(jìn)行間隙配合，同時(shí)配置定位銷套結(jié)構(gòu)，利用間隙+銷套進(jìn)行定位，定位后利用緊固螺栓進(jìn)行固定。

3 應(yīng)用效果

優(yōu)化設(shè)計(jì)后胎具及磨削缸蓋效果如圖4 所示。經(jīng)過(guò)持續(xù)驗(yàn)證，缸蓋在胎具上定位相對(duì)準(zhǔn)確，磨削效果較好，已連續(xù)運(yùn)行480h 左右，未出現(xiàn)磨削量過(guò)大或不足情況。胎具進(jìn)行優(yōu)化后，不需要再更換胎具底板，整體可靠性強(qiáng)。

圖4 設(shè)計(jì)優(yōu)化后胎具及磨削效果

4 結(jié)論

與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，該優(yōu)化胎具具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以通過(guò)調(diào)整墊片厚度實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整缸蓋磨削定位間隙，避免了磨削胎具在使用過(guò)程中出現(xiàn)磨損導(dǎo)致定位不準(zhǔn)，造成鑄件磨削不均勻甚至報(bào)廢。

（2）胎具底板沉槽+鑲塊結(jié)構(gòu)整體可靠性高。磨削不同缸蓋時(shí)更換方便，定位柱不受缸蓋閥座孔形狀限制，可以依據(jù)產(chǎn)品隨形設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)自由度大，最大限度的實(shí)現(xiàn)了磨削不同缸蓋時(shí)胎具的共用。