汽车发动机工艺与刀具应用技术的新动向

2009-1-14张书桥张书桥教授级高级工程师教授级高级工程师汽车发动机工艺与汽车发动机工艺与刀具应用技术的新动向刀具应用技术的新动向20092009--11--1414„„引言引言„„发动机制造工艺新动向发动机制造工艺新动向„„刀具应用技术新动向刀具应用技术新动向提纲提纲20092009--11--1414引言引言汽车行业发展趋势‰强制性控制车辆排放‰发展新能源汽车‰提高生产效率‰汽车轻量化设计‰降低生产成本‰提高车辆安全性‰提高车辆安全性‰提高车辆舒适性20092009--11--1414引言引言汽车行业发展面临的问题环保问题、用户需求的多样性、社会结构的变化解决问题的思路1)缩短生产准备时间2)注意批量和品种的变化解决问题的措施建立高效、柔性的生产制造系统最关键的措施：采用高速加工技术20092009--11--1414引言引言现代发动机技术开发设计发展动向由于石油能源短缺和环保压力，发动机研究发展出现以下四个方面1、优化发动机技术2、改进传统燃料，进而研发替代能源3、发展混合动力4、开发燃料电池技术，实现排放零污染20092009--11--1414引言引言德国大众EA8881.8TFSI发动机属于最新一代技术优化的FSI发动机，它将替代当前使用的MPI发动机，其性能优于上一代的EA113发动机。该机型具有完美的扭矩/功率曲线。德国大众1.8TSI发动机介绍20092009--11--1414„„引言引言„„发动机制造工艺新动向发动机制造工艺新动向„„刀具应用技术新动向刀具应用技术新动向提纲提纲20092009--11--1414发动机制造工艺新动向发动机制造工艺新动向‰轻量化的铝缸体、缸盖和中空套装凸轮轴重量轻；导热性好，可提高发动机的压缩比；缸体和缸盖的膨胀率相同，较少了热应力，同时提高了结合面的刚性。铝缸盖铝缸体中空套装凸轮轴20092009--11--1414发动机制造工艺新动向发动机制造工艺新动向‰高效柔性生产线如图，为高效率柔性生产线的设计方案，它具有如下特点：ƒ小型化ƒ柔性突出ƒ易于转变加工内容ƒ系列化这是一种全新的FTL生产线（FlexibleTransferLine）20092009--11--1414‰缸盖敏捷制造系统发动机制造工艺新动向发动机制造工艺新动向•年产130万件缸盖•高柔性、高效率、高精度•分为初加工和粗、精加工——初加工包括铣定位面以及用于运输、夹紧和钻孔，主油道钻孔等，由54台高效数控加工中心组成——粗精铣前后端，粗精镗轴承孔，粗精镗燃烧室孔，由172台加工中心组成4套系统20092009--11--1414‰敏捷制造系统目前国内轿车曲轴生产线多为柔性生产线，这种生产线多为加工家族系列曲轴。为了进一步提高生产效率，提高柔性，更快地适应市场，FTL下一部是发展敏捷柔性生产线AFTL（AgileFlexibleTransferLine)。曲轴敏捷柔性生产线的特点：•由高速加工中心和高效专用机床组成•由机械手连接•采用柔性夹具和高效专用刀具•增加产能，采用平行设备增补发动机制造工艺新动向发动机制造工艺新动向20092009--11--1414‰“鱼骨型”布置的的曲轴生产线发动机制造工艺新动向发动机制造工艺新动向20092009--11--1414发动机制造工艺新动向发动机制造工艺新动向‰干式加工方式增多冷却液对环境和操作者的身体都产生一定的危害，另一方面，冷却液的处理是不经济的。据统计，德国机加工工业中随着20％的切削加工采用干式切削，总的制造成本降低1~6%。刀具成本5-6％节省1-6%切削液成本8-12%其他80%20092009--11--1414发动机制造工艺新动向发动机制造工艺新动向‰复合加工•在制造业中，提高生产效率同时保证加工精度是制造商和用户的要求。复合加工的弱点—加工精度低，已经大大改善。•复合加工通过提高交换精度，削减操作人员、半成品，另一方面通过提高工件的加工精度来增加其附加值。20092009--11--1414发动机制造工艺新动向发动机制造工艺新动向‰发动机零件加工新工艺•车-车拉•高速外铣•高速磨削•连杆涨断•激光珩磨20092009--11--1414发动机制造工艺新动向发动机制造工艺新动向‰连杆激光涨断工艺20092009--11--1414发动机制造工艺新动向发动机制造工艺新动向‰缸孔的激光珩磨激光造型珩磨可以同时达到缸孔表面粗糙度和储油性能的要求，还不会影响缸孔表面的加工质量。采用激光珩磨可以降低汽车发动机油耗量，延长三元催化器的寿命，降低排放量，减少磨损。流体动态润滑（激光珩磨)20092009--11--1414„„引言引言„„发动机制造工艺新动向发动机制造工艺新动向„„刀具应用技术新动向刀具应用技术新动向提纲提纲20092009--11--1414‰曲轴车-车拉加工z曲轴轴颈加工发展了车－车拉工艺。大大提高加工柔性。刀具应用技术新动向刀具应用技术新动向20092009--11--1414刀具应用技术新动向刀具应用技术新动向‰曲轴轴颈车-车拉曲轴轴颈采用车－车拉工艺，干式加工，具有加工精度高、生产效率高的优点，轴颈圆跳动可以控制在0.05mm以内。20092009--11--1414‰曲轴高速外铣刀具曲轴外铣刀具应用技术新动向刀具应用技术新动向20092009--11--1414刀具应用技术新动向刀具应用技术新动向‰复合加工刀具连杆半精镗大头孔复合刀具连杆大头孔半精镗与铣油槽为组合刀具。加工条件：Vc=150m/minf=0.15~0.2mm/rev20092009--11--1414刀具应用技术新动向刀具应用技术新动向‰复合加工刀具气门座圈锥面与导管孔的同心度有非常高的要求，并且导管材质和气门座圈材质不同。用双速电机控制的Mapal镗铰刀加工导管孔和镗车气门座圈锥面的复合加工方法。导管孔镗铰加工条件：Vc=80m/minf=0.15mm/revap=0.3~0.4mm缸盖精加工气门座圈孔锥面和导管孔刀具20092009--11--1414刀具应用技术新动向刀具应用技术新动向‰干式加工刀具在缸体的缸孔的粗加工中，为了提高加工效率，采用氮化硅陶瓷刀片进行干加工。举例：在粗镗Φ72的缸孔，用Si3N4刀片，转速为3200rpm，进给两0.75mm/r，加工一个缸体只需5秒，大量切削热被刀屑带走，减少了工件热变形。20092009--11--1414刀具应用技术新动向刀具应用技术新动向‰干式加工刀具凸轮轴钻孔和攻丝采用硬质合金钻头和丝锥，加工中喷油水酒精微量冷却和润滑。加工条件：(钻孔）Vc=78m/minf=248mm/min(攻丝）Vc=12m/minfz=1mm/rev20092009--11--1414‰曲轴深孔的高效率加工用内冷硬质合金钻头加工孔深与孔径比为10~20的深孔。在加工效率、刀具寿命、稳定性方面满足了生产要求。条件：中碳钢V=70m/minfz=0.2mm/r用单刃深孔钻加工，V=80m/minfz=0.024mm/z刀具耐用度（根）0100200300400500600新产品老产品刀具应用技术新动向刀具应用技术新动向20092009--11--1414‰凸轮轴磨削加工凸轮轴采用CBN砂轮高速磨削已普遍在使用。JUNKER开发了快速点磨技术磨削凸轮轴轴颈。凸轮轴磨削CBN砂轮刀具应用技术新动向刀具应用技术新动向20092009--11--1414‰铝合金缸盖的加工刀具铝合金缸盖缸盖铣刀刀具应用技术新动向刀具应用技术新动向缸盖孔加工采用硬制合金钻头，刚性主轴，用HSK液压夹头联结。20092009--11--1414谢谢谢谢结束