发动机缸体缸孔精膛加工工艺设计

1、2.1翁动机主要参数及技术要求发门机吃豔散发动机缸体缸孔精膛加工工艺设计气紅怵名称工直线型气缸怵材料牌号*H1250I：件卄卜屯尺；311mnix29Kinmx237mm虹孔尺寸:直卷网久5mm深度!LSrnm工杵硬度：179'247HBW匸件J：J1tJt30Kg技术难点分析企业姑气址怵缸孔的尺寸精度及形位误甦提出了较髙要茨，给出了图样见国2.（1）四缸扎4X065.5Tnm的母狀位宙公澄鉴求報严格.既姿保迹西虹孔岡嗖0.00書mm*圆柱度0.008mm,丈亶保证缸孔中心轴拔对曲轴孔公共轴线的垂直度OJUnini.（2）四缸孔盛栓尺寸要求65.5±0.02mm*（3）四缸孔

2、耐后的表面粗槪演要求Ra=32m图2一|掘术圈样Fiif2.1Tcxlmicaldrawing要达到以上所仃的技术要求，加工难度很大，主耍表现为：缸孔尺寸精度0.02mm与农面粗糙度3.2pmZfuJ的矛盾：岡度及例柱度耍求为0.008mm,缸孔尺寸精度要求为0.02mm刀具在加工时会因曆损而使其将度较难维序，需要设计结构合理的I动补偿刀具实现在线刀具磨损补偿，保证加工质呈。2.2发动机生产规模及工艺特点生产规模缸休机械加工生产线纲领为：100.000件/年.加工对彖：汽车发动机缸体。设為要求：加工中心及专用机床.工作制度：300/年，2班制生产/日，8小时/班，生产效率91%,议备员荷率90

3、%.生产节拍:300X2X8X0.91X0.9X60/100000=2.4nin/件。工艺特点缸体的工艺特点是:结构、形状复杂:加工的平面及孔多：壁厚不均匀，刚度较低:但加工帮度要求很奇，属r典型的箱体类加工零件缸体的主耍加工衣而仃顶而、主柚承座侧面、缸孔、主轴承孔及凸轮轴孔等，它们的加工精度将直接彫响发动机的装配椿度和工作性能.主要依靠i殳条精度、工夹具的可靠性和加工工艺的介理性来保uE,w,.缸体加工工艺流程见表2.1。农2.1缸体加工工艺派程Tab21TheIcchnob莒icalprocesscylinderblocLprocessed洋号工序内容1i:件进入平台.清除坯件定位而E剌.

4、飞边.ri测坯件气孔.褊认报废几审小于5%.it入机加2粗、半椿铳上下平面留余fit3粗、轿铳购端面4粗、梢铳右侧面凸台5转嚓平而工艺孔.上平面工艺孔6铳两侧而剰余凸台、斜平而7铳开档内侧六个而、赛孔8缸孔啟部消气槽2.3发动机缸体缸孔精锋加工工艺选择9粗建缸孔10精锋缸孔及孔口倒角11钻斜油孔及主油道帰孔12钻通逍13钻斜通逍14攻油道孔丝、钻攻侧蟻孔及倒和15左端钻铁孔及倒角右端钻尿孔及倒角16左端钻战孔及倒角右端钻战孔及倒角17铳止推口18铳止口19铳五轴承座止口20粗铿曲轴孔21装轴承盖22精铿曲轴孔23回转式清洗24粗阳缸孔25WJfjfcJL26精曲缸曲轴孔27精光上平面及倒角28

5、嵇光铁平面及（刘角29清洗油进相通孔.去毛剌.堵油塞30曲轴孔通道试水压31型腔试水乐32未机加倒角孔进出口、凸台関ML上下面四周倒角.倒閱33打标记34通过式全方位清洗35烘干36打包37入庠发动机缸孔垃削工艺简介锤削是指镰削刀具的旋转运动做为上运动，而工件或角削刀具做直线进给运动的切削加工方法W镜削一般用作工件的半精加工及精加工.在本课题中,缸体缸孔精加工采用漳削方式为达到企业缸孔技术图样的粋度要求，需要选择或设计先进的缸体生产线、加工设备与加工工艺.缸孔精強加工时，主要有苗类方法，一是推锤、拉垃或推拉过。二是调头铿孔.（1）推锤、拉锤与推拉角推锋是指镰头沿若角杆前进的方向作进给运动的角削

6、方法。推镰加工的特点是：上卜料及丿川L万便，结构牧为简单，加I.狹华岛但是，由于受锂杆轴向切削抗力，推锂在加工过程中一直处于柚向乐缩状态当轴向切削抗力未达到便镣杆弯曲的临界值时，锤杆将保持其逍线形状的平衡.僮忏即使受到一个微小的径向力，也会产生一个徴小的弯曲在径向力解除后，铿杆将恢复梵直线形状平衡状态，这说明此状态下角H的直线形状的平衡是稳定的，本课题缸孔精铿即采用直线形状稳定平衡状态下的推橈.其他曲线形状平衡未予介绍.拉锂是指盘头沿着It杆后退的方向作进给运动的镜削方法其特门址:加工工程中建杆一直处于拉伸状态，仅在径向力作用F做微小弯曲变形,且因为轴向拉伸力的存在，提高了垃叶抗弯llll变形

7、的能力.因此拉铿的稳定性较好，能保证加工几轴线的较髙的直线度。但是限制了切削速度及进给虽，加工效率较低。推拉锤是指推锤与拉锤结合的一种锤削方法.（2）调头憧孔掉头僚孔就是指刀具分别从零件两堪先后镣进长孔的加工方法"调头镣孔可分为工作台不动、工件本身回转180或工件一次装先、工作台回转180。等几种方式.调头毬扎主耍应用长径比较大的孔加工，在长径比较大时，如采用推鐘或拉遠的逹削方法，容易产生以下间题"Ml：（1）加工时，镰刀深入被加工孔内，镣刀处于相对较为密封的空何内.锤刀在其铿削过程中产生的切屑与切削热不易排除，彤响彼加工孔质就：<2）镜杆固定端而与刀具切削点的距离较

8、大,切附时在径向切削分力的作用下易使铿杆产生弯曲，且易引起振动,形响被加工孔质量；（3）铿削时很难保证被加工孔的鬪柱度和同釉度的耍求。由以卜.问题的产生，在长径比较大的场合，-般采用调头垃孔的铿削方法.英优势是,6"n,：（1）调头镜孔将憧孔的长度变小:<2）逹孔时，由于铿杆选身虽较小，无盅支承，既简化了锂杆的结构，消除了铿杆支承件限制刀具系统回转速度不高的影响，能较大程度的提高刀具系统旋转速度:<3）采用调头遠孔匸艺铿孔时.整个刀具系统铿卄部分伸出量较小.有利干蚀杆刚度、強度的提髙，因僮杆旋转精度髙而使被僮孔尺寸及形状槁度得到提髙：<4）镜削时，由于整个刀具系统结

9、构变得更为紧凑.其占用的空何较传统镜孑L方法冇所减少，从而使工件的加工区域变得更为宽敞，工人在操作时更为方便门如，大大减轻了工人的劳动强度。缸孔精角工艺选抒在缸体加工屮.缸孔将蚀是缸体加匚过程中三道关键工序之一，其加工箱度直接决定发动机的品质.为保证缸孔的持度.企业在规划这道工序时会结合门身及产品实际悄况而选择最合适的方案”缸孔精锡加工工艺选择涉及到加工设备、镣削工艺、僮刀等因素目前,缸体加工生产线应用最广的有两种,一种是完全由加工中心组成的自动缸体线:另一种则是由组合/专用机床和加工中心相混合的柔性线,即“混合型柔性n动线”，这种生产模式为众赛汽乍企业与机床厂商看好并优先采用，其优点是既具仃

10、相当的柔性乂具仃较髙的生产败率，采用这种模式加工缸体时，缸孔的角削工序由专用镜床完成国.本课题缸体生产线采用的是“混合型柔性自动线”.即设计缸体缸孔加工专用垃床，缸孔的垃削工序由此专机完成.镰孔是箱体类零件中加工孔的常用工艺方法z对干长径比较小的孔，传统的工艺一般是采用刀具从零件的一端僮进，即推垃，这是一种非常经济且应用极为广泛的孔加工方法。对于长径比较大的孔,如果采用传统工艺加工紅孔.由铿轴呈悬臂状态，铿削时，由于镜臂的悬伸量较长，很容易造成被加匸孔尺寸精度和形位精度超差，因而不采用这种加工方法，般采用调头角孔的方法此缸体缸孔的孔径比为1.8.孔径比较小.故采用刀具从零件的一端铿进的传统工艺

11、.为提高生产败率.将會床设计为双僮头的专用立式锤床。镣削过程示意图见图2.2。图22加I：过程示意图Fig2.2Processingsdieines由r缸孔帮僮厉尺寸搐度及形位稱度耍求均较高，在此号机上配备了帯门动补偿系统的垃头，用以改善和提高缸孔加工质虽为进一步提髙缸孔加匸质虽.减少切削热带來的缸孔尺寸与形位偏建，提高切削速度，延长刀具使用寿命，缸孔粽镣时采用湿式加工.2.4发动机缸体缸孔加工工艺设计基准的选择合理止确的选择定位基准，是保证缸孔加工精度及提高加工生产效率的前提。零件定位基准的选择一股有以下四方面的基本原则1"9'：(1) 尽虽便用零件上的设计妹准作为定位基准

12、，可以避免因基准不瑕合而引起的定位误差，保证加工椿度：(2) 确保零件一次装夹能完成尽可能真的羌權撷位的加T：(3) 属批虽加工时，对刀基准与零件定位基准重合：(4) 零件必须多次安装时应遵守基准统一的原则.依据以上原则并结合缸孔加工实际，缸孔擀铿加工时采用“一面两销”作为定位基准，限制缸体的6个门由度.缸休的底而作为定位的第一基准：靠近后端的工艺销孔为第二基准，定位销采用短岡定位销：靠近前端的工艺销孔作为第三基准.定位销采用短菱形定位销。如图2.3。砒：$*1/序:i01wJo!1!|ZC-IJ一fl一11proi合=（a）入主视图定位基准（b）。俯视图定位展准图2.3定位基准示意图Fig2

13、.3Locatingdatumschemes切削参敌与切削用量的确定2.4.2.1切削速度的确定切削速度主要由刀具材料及被加工工件材料决定.本课题所加工缸体的材料是HT25O（灰铸铁），其密度为：主要成分为C,3.16%3.30%：Si,1.79%1.93%：Mn,0.89%1.04%：S,0.094%0.125%：P,0.120%0.170%：硬度为：179-247HBW。本课题缸体加工均采用湿式加工，因而在缸孔稱锐加工时,为提高刀具寿命，刀具应具仃高硬度、高耐磨性及良好的导热性。在（2仃的切削黑色金属的刀具材料中，PCBN（聚晶立方氮化硼）刀具的锁度晟高，梵咐磨性是涂层刀具和陶瓷刀具的5-

14、1（）倍，且其具仔非常好的导热件和热稳定性，在1200-C高温下仍具仃较高硕度，在此温度下也不与Fc、Ni、Co等发生化学反应，能满足锁态切削、高速切削时的恶劣加工条件，因此本课题缸扎耕垃刀具选抒PCBN刀具.对fPCBN刀具.当其用J：切削灰铸铁材料时，切削参数决定其磨损速度.切削参敌中对刀具寿命杉响晟大的是切削速度。研兀资料表明：PCBN刀具切削灰铸铁时其刀具寿命不符合泰勒公式,随着速度的增加,刀具寿命会发生弯曲心叫见图2.4.图24刀兵寿命与切削速度关系Fig2.4Toollifeandcuningspeedrelationship臾国GE公司的怙皿Deming等人研究实验衣明，柄锤时P

15、CBN刀具切削速度在400m/min以I:比较合理，过大或过小都将使PCBN刀具寿命、加工将度或表面质址产生不可预期的结果因此.本课题精镭缸孔时的切削連度选抒为Vc=400m/nin.机床主轴转速的确定匕轴转速的计算可恨据切削理论进行计隽根据切川基本论.主轴转速的计算公式为：1000VII=-(2.1)式中：n为机床主轴转速r/min:d为刀具直径，mm：Vc为切削速度.m/min»式(2.1)中刀具直径d=65.5mm,将选取的数据代入式(2.1),可以算出机床主轴转速n=1944r/min二2.423进给参数的确定根据高速铿削及精锤缸孔的持点及耍求同时考虑PCBN刀具髙速精铿灰铸

16、铁时的合理切削参数的背吃刀量,0.1-2mm/r的进给砒).选取较小的进给虽与背吃刀虽.选取进给ffif=Omm/r,背吃刀ap=0.1mm.垃削时，进给速度计算公式为(2.2)式中：Vf为给速度.mm/mimn为机床忙轴转速.r/min:f为进给虽.mm/r-将选収的值代入式(2.2),可以得到进给速度Vf=194.4mm/min。切削参数及切削用虽见2.3o农2.3精箇I：序切削参数及切削用址Tab3.2Thefineboringprocessofcuttingparametersandcuttingparameters加工内容刀具直径(mm)切削速度(ni/min)转速(r/min)将漳缸孔65.54001944加工内容堆紳ft(imn/r)背吃刀虽(nun)进给速度(inni/min)精僅缸孔0.10.1194.4艺过程IIIF缸体缸孔的长径比较小.采用推锤的传统工艺方案对其缸孔进行精加工.工序简图见图2.5o图25秸锋I：序简图Fig2.5Thefinebori