缸体混流工艺

EQ6100、EQD6102缸体混流工艺改造前言混流工艺设计总原则混流工艺设计结束语2007年12月前言西城作业部缸体工段缸体生产线（EQD6102缸体线）设计生产纲领为10万/年，2002年年产量为4万，生产能力放空，生产成本增加，作业部处于负效益状态，与此同时，EQ6100发动机产量持续下降—原设计生产纲领为14万/年，2002年12月产量降到1000台，预计下降趋势还会继续，导致装备大量闲置，生产成本增加。通过对西城作业部缸体工段缸体线生产现场进行考察，EQ6100与EQD6102缸体的加工工艺基本相似，使用的设备也大同小异,如果在西城作业部缸体工段缸体生产线实现EQ6100、EQD6102缸体混流生产，可以整合优势设备，改进加工工艺，补充工序能力，实现混流生产纲领为6万/年,不仅降低缸体加工成本，而且可以提高加工质量。一、混流工艺设计总原则：根据两种缸体产品结构相似的特点，采用一机多品种加工工艺，个别工序填平补齐，实现两种缸体交叉混流生产；整合优势设备，提高部分工序加工质量；能力薄弱工序采用双套设备，提高能力。二、混流工艺设计：由于在EQD6102缸体加工线上实现EQ6100、EQD6102两种缸体混流，因此工艺流程的基调基本是以EQD6102缸体加工流程设定的。粗拉缸体六个面→精铣底平面→钻铰定位销孔→粗铣、精铣前后端面及两侧面→粗镗缸孔→铣主轴承座两侧面及瓦片槽→前后端面孔系加工→顶、侧面孔系加工→底面孔系加工→清洗→半精镗、精镗缸孔→精拉瓦盖结合面→清洗→压缸套，装瓦盖→主轴、凸轮轴孔的半精加工和精加工→挺杆孔的半精加工和精加工→缸套孔的精加工→缸孔珩磨→精铣顶平面→总成清洗→装配→气压试验→清洗→发送总成2.1工艺流程二、混流工艺设计：1.定位基准：EQ6100、EQD6102缸体机加工的粗基准均为缸体进气侧四个凸台和法兰面上两凸台，两种缸体六个凸台的位置及尺寸基本上一致。两种产品机加工的精基准都采用一面两销（即缸体底面和底面上两工艺孔），两种产品底面的外形尺寸基本一致，而两工艺孔的孔径及中心距产品设计为相同的。因此两种产品粗基准和精基准的统一，是实现混流的前提条件。2.2工艺设计及应用设计二、混流工艺设计：2.主要加工面：两种缸体要加工的平面主要有底平面、顶平面、前后端面、瓦盖结合面（即对口面、锁口面）、窗口面等。由于两种产品的粗基准一致，两种产品的底平面、顶平面、瓦盖结合面、窗口面均在大拉床上进行粗加工。但底平面、顶平面、瓦盖结合面都要发生装配关系，并且底平面还要作为后序工序的加工基准，因此底平面、顶平面、瓦盖结合面均安排了精加工工序。底平面和顶平面的精加工主要采用高速密齿铣削方式，刀片主要采用硬质合金YG6或YG6X，由于两种产品的底平面、顶平面、瓦盖结合面等在产品设计上尺寸基本一致，在粗加工和精加工中都采用同一设备，同一工装。两种缸体的前后端面、两侧面导向凸台、凸台平面、主轴承座侧面等都采用卧式组合铣自动线，局部尺寸通过调整行程或刀具，就可实现两种产品的混流生产。2.2工艺设计及应用设计二、混流工艺设计：3.孔及孔系加工：缸体的主要孔及孔系有:缸孔、主轴承孔、凸轮轴孔、挺杆孔及主油道孔等。这些孔直径大，孔深，尺寸精度、表面粗糙度和形位精度要求高，加工难度大。加工这些孔时，必须合理选择机床、加工方法及工艺参数。现将几大孔系的加工工艺进行分析：缸孔加工：EQ6100、EQD6102发动机缸体缸套底孔产品设计尺寸分别φ105为和φ107，缸套孔产品设计尺寸为φ100和φ102。由于两种产品的缸套底孔和缸套孔的中心线到主定位销孔的基本尺寸产品设计一致。因此两种产品的缸套底孔和缸套孔的粗加工及精加工都使用同一设备加工，只需用对刀器调整刀片径向尺寸，即可完成两种产品缸孔的加工。至于缸套孔的精加工珩磨工序，只需更换珩磨头，在同一台设备上就可完成两种产品缸孔的珩磨。2.2工艺设计及应用设计二、混流工艺设计：3.孔及孔系加工：缸孔加工：发动机的气缸体缸孔是气体压缩、燃烧和膨胀的空间，并对活塞起导向作用。缸孔表面是发动机磨损最严重的表面之一。它往往决定了发动机的大修期和寿命。随着发动机向高速、强化、高寿命方向的发展，对缸孔的设计和加工提出了更为苛刻的要求，它的加工质量将直接影响发动机的性能。缸体在加工过程中由于受到各种力的综合作用而产生变形，使缸孔达到所要求的精度变得非常困难。这些作用力可概括为加工时的切削力、工件的夹紧力、铸造的残余应力、温度变化时热胀冷缩而产生的应力，压装缸套和堵盖时的压力以及缸体装配时螺栓拧紧力等，这些作用力有的在加工过程中逐渐消失，有的则伴随整个加工过程，而如何设法减小和平衡这些作用力，有效控制缸孔的变形是贯穿整个缸孔加工的着眼点，也是缸孔加工发展和进步的主要标志。下面具体分析影响缸孔加工精度的因素。2.2工艺设计及应用设计二、混流工艺设计：3.孔及孔系加工：缸孔加工：缸孔的加工顺序：大致工艺流程：各平面加工→粗镗缸孔→深油孔加工→各平面孔系加工→半精镗缸孔→精镗缸孔→缸孔分组→压缸套→主轴承孔、凸轮轴孔半精加工、精加工→精镗缸套孔→珩磨缸孔→精铣顶平面→总成清洗→压堵盖→水压试验→终检→发送总成从上面的工艺流程可知：1)各平面加工均放在一开始加工，力图将大部分铸造表面切除，使缸体铸造应力得到释放，以免影响缸孔的加工精度。2)各平面孔加工提到缸孔加工前进行，以免在缸孔周围孔加工时造成缸孔的变形。3)受缸心距影响，缸套很薄。为使缸套牢牢贴合在缸孔底孔上面产生良好的传热效果，同时也不使后续加工导致缸套窜动变形和开裂，必须提高缸套与缸孔配合精度以及配合表面的接合力，所以缸套底孔的圆度要求0.01mm，尺寸公差为0.045mm，并且通过缸孔，缸套的分组来保证过盈间隙。2.2工艺设计及应用设计二、混流工艺设计：3.孔及孔系加工：缸孔加工：定位精度：缸孔的加工以气缸体底平面和两个工艺孔作为定位基准。由于气缸体加工工艺流程较长，粗加工时容易把工艺孔碰伤和磨损，而EQD6102缸体底平面上的两定位销孔既作为粗加工的基准，又作为精加工的基准，因此在精加工过程中，由于工艺孔的磨损和碰伤，保证不了定位精度。目前，新工艺采用分段使用两个工艺孔的方法，即粗加工时用工艺孔的下半部分，精加工时用其上半部分，以提高精加工的定位精度。2.2工艺设计及应用设计二、混流工艺设计：3.孔及孔系加工：缸孔加工：设备因素：目前缸孔的加工主要是镗削和珩磨，现EQ6100、EQD6102缸体缸孔加工主要采用的设备——金刚镗床（K072），因为金刚镗床加工属于精密镗削加工，且切削速度高，加工孔的精度可达H6级，孔距公差可控制在±0.005-0.01mm,孔的形状误差可达0.004-0.005mm。金刚镗床的主要特点如下：(1)金刚镗床上的高精度镗头是获得高加工精度的关键，金刚镗头的主轴圆跳动在0.01mm左右，镗头的高回转精度能确保缸孔较小的形状误差；(2)金刚镗床的进给量通常为0.02-0.08mm/r，切削深度通常为0.05-0.2mm。切削面积小，切削过程中产生的切削力也小，这就减小了工件的加工变形；(3)金刚镗床有较好的防振、隔振措施，电机、变速机构的振动一般传不到镗头上。刀头、刀杆在高速旋转时产生的动不平衡引起的自振常用减振机构减小其影响，这就保证了工件的加工表面能获得较好的粗糙度。2.2工艺设计及应用设计二、混流工艺设计：3.孔及孔系加工：缸孔加工：刀具因素：粗镗缸孔目前普遍采用对称安排的四片或六片甚至更多不重磨刀片的镗刀。这就要求机床刚性足、功率大以提供足够大的切削扭矩。镗刀也相应设计为直径不可调整的结构，有利于提高刀具的强度和刚性，同时为克服振动，平衡切削力，多轴组合镗床已采用相反旋向的刚性主轴，用以改善切削条件。半精镗缸孔时，镗刀的刀片数量不宜太多，一般以2-3片为宜，否则会因受力过大而导致缸孔变形或缸套的移动，严重时甚至会导致薄壁缸套开裂。对于精镗缸孔则通常采用单刀，目前在进口机床中已普遍采用自动测量与刀具磨损自动补偿装置，使测量与补偿有机联系，且由机床内部自动完成。2.2工艺设计及应用设计二、混流工艺设计：3.孔及孔系加工：缸孔加工：压缸套因素：压干式缸套是缸孔加工工艺中较为敏感的工序之一。为了控制缸套的变形，要准确选用过盈配合量，并在缸套压入后通过对其精加工来修正其压配所产生的变形，而不采用预先珩磨后滑配装入气缸套。在实际生产过程中，为了更好地控制过盈量的大小，必须严格控制缸孔直径和缸孔圆柱度以及缸套外径，此外，缸孔和缸套的分组，也是应该值得重视的工序。缸孔和缸套分组是否准确，现主要靠操作工的责任心。2.2工艺设计及应用设计二、混流工艺设计：3.孔及孔系加工：缸孔加工：缸孔热变形因素：缸孔的粗加工、半精加工、精加工都属于大余量加工，现EQ6100、EQD6102缸体缸孔加工完后，热变形量很大。主要由于缸孔半精加工后，间隔不到2分钟就进行精加工，半精加工产生的热变形还没消失，就进行精加工，那么精加工过程中缸孔还要发生热变形，因此缸孔的尺寸精度很难保证。气温对缸孔的加工精度影响也很大。由于热变形的存在，工艺尺寸精度要求应比产品设计尺寸精度要求高。在现场容易出现，在本道工序检查合格，但在后工序检查就不合格的情况，因此应根据不同的季节,制定不同的加工工艺。2.2工艺设计及应用设计二、混流工艺设计：3.孔及孔系加工：主轴孔与凸轮轴孔加工：EQ6100、EQD6102发动机缸体主轴承孔产品设计尺寸分别为Φ80和Φ85，凸轮轴底孔和凸轮轴衬套孔产品设计尺寸分别为Φ55和Φ51.5。由于两种产品的主轴承孔和凸轮轴孔的位置基本尺寸产品设计一致。因此两种产品的主轴承孔和凸轮轴孔的半精加工和精加工都使用同一设备加工，主轴承孔只需用对刀器调整刀片径向尺寸，即可完成两种产品主轴承孔的加工,两种产品换型生产时,加工凸轮轴孔的设备和工装不需作调整。为了将7个主轴承孔的孔径修正到基本一致，并保证主轴承孔的表面粗糙度，主轴承孔的最终精加工采用了珩铰工艺，使用电镀金刚石铰刀。采用珩铰工艺加工主轴承孔也是一种先进的加工工艺。2.2工艺设计及应用设计0.03080二、混流工艺设计：3.孔及孔系加工：挺杆孔加工：挺杆孔是通过钻、扩、镗、铰等工序完成的，两种产品的挺杆孔位置基本尺寸在产品设计上一致，两种产品的加工采用同一设备，由于EQ6100、EQD6102缸体挺杆孔的孔径尺寸分别设计为Φ27和Φ30,因此在生产中，通过更换刀具，实现两种产品的混流生产。挺杆孔由于是在粗面上钻孔，钻孔位置偏差较大（位置度Φ60mm），采用扩和镗工序来修正钻孔的位置误差。在机床结构上，为了减少定位误差，采用活动钻模板，即提高了机床的刚性，又提高了加工的稳定性。2.2工艺设计及应用设计0.03080二、混流工艺设计：3.孔及孔系加工：主油道孔的加工：EQ6100、EQD6102缸体主油道孔全长808mm，孔径Φ14-14.6mm，属深孔加工。由于钻孔时，铁屑不易排出，现采用组合机从前、后端面分4次钻通。2.2工艺设计及应用设计0.03080二、混流工艺设计：3.孔及孔系加工：一般孔系的加工：缸体的一般孔系主要是指缸体六个面上的螺纹孔，顶面上的水孔和缸盖紧固螺栓孔，瓦盖螺栓孔等孔系。由于这些孔系的加工精度要求不高，一般采用钻、攻丝工艺就可达到产品设计要求。在混流工艺设计中，凡是两种产品基本位置尺寸一致的，采用同一设备，通过更换刀具实现混流生产，凡是位置基本尺寸不一致的，采用双套设备加工，实现混流生产。2.2工艺设计及应用设计二、混流工艺设计：缸体加工混流线各工序的加工余量、切削用量、工时定额只选取了部分加工尺寸进行计算，主要是铣削、钻削、车削等加工方法，而其它的则是通过查表获得。精铣底平面切削深度：0.65mm转速：260r／min进给量：0.8mm/r基本工时：1.58min钻挺杆孔粗车止推面2.3切削用量、工时定额的确定结束语由于原EQ6100缸体与EQD6102缸体生产两种生产线主要加工设备为专用机