康明斯发动机连杆多吨位加工设备特点

康明斯发动机连杆多吨位加工设备特点

1连续工艺设计可靠性是发动机的主要部件之一。连杆承受活塞销传来的气体作用力以及连杆本身摆动和活塞组往复运动时的惯性力,这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此,连杆受到压缩、拉伸和弯曲等交变载荷的作用,这要求连杆的质量尽可能小并具有足够的刚度和强度。如强度不足,会发生连杆螺栓、大头盖及杆身断裂,造成严重事故。如刚度不足,会使连杆大头变形失圆,导致连杆大头轴瓦因油膜破坏而烧损;还会使连杆杆身弯曲,造成活塞与气缸偏磨、活塞环漏气和窜油等。因而其加工质量的好坏,对发动机各方面性能有非常大的影响。对康明斯B系列连杆来说,半精加工和精加工是其最关键的工序,工艺及设备也较复杂,其工序中有八项要求CPK值大于1.33,因此本工序是整个连杆加工中最关键的和最重要的工序,本工序控制不好将直接导致零件废品率上升,同时也使零件的成本居高不下,降低了市场的竞争力。本文主要针对我公司使用的BW多工位连杆加工设备的加工工艺及设备的特点进行介绍。2康明斯b系列连杆的设计由于连杆要承受周期性往复惯性力,就需要有足够的强度和刚度,而强度和刚度与重量及外形尺寸是相矛盾的,因此康明斯B系列连杆的设计在确保刚性的同时,力求减轻重量,并对连杆的加工工序进行有效控制。在考虑连杆小头受到的爆发压力及惯性力影响,将小头侧面加工成斜面形,杆身截面采用“I”字形,大头采用台阶形平切口,以减少螺栓受到的剪切力,防止螺栓松动等。因而对其加工尺寸及形位公差要求更苛刻。连杆结构如图1。3压装衬套孔精铣加工工艺特点BW多工位连杆加工设备是由德国BURKHARDT+WEBERGRUPPE公司制造的(下面简称BW),是SLP连杆自动线中的OP60工序,该设备采用五个工位,可实现一次装夹完成上下料、半精镗、压衬套、精镗及自动检测5个工序,减少了加工过程中连杆的重复定位,提高了加工质量和效率。(1)上下料工位。采用手动上下料,用液压销、液压钉和液压手臂夹紧限位,确保装夹可靠;上料时限制小头内孔的液压销缩回,连杆用五个液压定位钉进行初步定位,关上防护门后,液压定位销伸出,将零件的上下位置限制住,同时液压手臂伸出压紧连杆大头孔四周,确保零件准确定位并牢靠。(2)对大头孔进行半精镗,并对大头孔两端面倒角。其动作顺序如下:滑台向前快速前进→滑台工进(压行程阀)镗完内孔,同时挡铁油缸带电,伸出(起缓冲滑台)→行程开关发迅→倒角油缸前进倒完前角→挡铁油缸失电→滑台快进(行程约2mm即挡铁油缸行程)→倒角油缸快进到最前面(伸刀)→挡铁油缸带电,伸出推动滑台快退(行程约2mm)→倒角油缸带电退回倒完后角(外圆半径由大到小)→滑台快速退回,挡铁油缸失电。如果加工中动作顺序出现差错,将会出现严重的打刀现象。其中值得注意的是:滑台在整个加工过程中前进一侧始终带电,直至滑台后退,电磁阀才反向带电返回,这个过程非常重要,曾经因为该动作的一个换向阀的电磁铁接线不可靠,出现频繁的打刀,电气监控各阀的动作顺序没有一点问题,从各方面查找没有发现异常,用手捅阀机床动作正常,经过反复检查,发现控制滑台换向的电磁铁带电(电磁铁上的指示灯亮),可是阀芯没有动作,即该信号不可靠,后更换了该电磁铁的接头,故障消除。由于对整体过程的动作顺序清楚了,再也没有出现加工过程中倒角刀频繁打刀现象。另外,该挡铁油缸为单腔缸,只能伸出,返回靠滑台前进中的力量顶回,行程约2mm。(3)压装衬套工位。通过滑道将衬套滑到气缸手爪上,气缸将衬套送到位,用液压压头将衬套压入连杆小头中。衬套位置由压头的定位套来保证其压入深度。(4)精镗连杆大、小头孔。保证连杆所有的关键尺寸的公差及CPK值。这是一个要求非常严格的工序,其中镗大头孔利用了气液转换装置,保证精镗刀准确地加工尺寸,并自动缩回不留刀痕。小头孔采用比较常用的推杆机构控制精镗刀的伸张及回缩。(5)对零件的大、小头孔径进行检测,并将检测结果反馈给精镗工位,实现自动补偿,保证加工尺寸长期稳定(由于该设备使用时间较长,该工位的功能失效,已失去自动检测功能,因而第四工位的自动补偿也暂且没有使用,但其设计理念是非常先进的,值得借鉴)。4该工艺的主要部件的结构、功能和维护方法4.1孔多通道铣头的结构半精镗镗刀是由四把刀组成,四把刀的安装位置分别成90°,其中两个刀片安装于镗刀体上,位置相差180°,位于同一截面上,作用是对大头孔半精镗,另两个刀片安装于斜面滑动体上,通过油缸推动滑动体在固定的斜面上前进、后退,实现对大头孔的两端面进行倒角。其镗头结构如图2。只要调整好各行程开关的位置及各管路的压力,系统按上面介绍的顺序动作,就不会出现异常的打刀现象,并且倒角大小也很均匀。4.2bw精铣工况精镗工位分别对连杆的大、小头孔进行精密镗孔,公差要求大头孔径:±0.013mm;小头孔径:±0.007mm;大小头孔中心距:±0.025mm;两孔中心平行度0.15mm;大头孔对定位端面的垂直度0.07;大头孔的圆度0.013,直线度0.013;小头孔表面粗糙度Ra0.6;大头孔表面粗糙度Ra0.4,并且前面的八项都要求CPK值>1.33,因而对设备的自身精度及加工过程控制非常关键。大、小头主轴结构是采用高精度角接触球轴承和双列圆柱滚子轴承支承,能使机床中主轴的刚性达到很高,采用角接触轴承可以实现对轴承的预紧,使主轴能承受更大的轴向和径向的负荷,并且装配后主轴能达到很高的精度,一般主轴的径向跳动精度都可控制在0.002mm以内。BW精镗工位大、小头的主轴具体结构见图3。如图4,小头镗刀采用推杆式镗刀机构,通过调整油缸行程控制刀尖的伸缩量,控制小头孔径尺寸。精镗小头孔的镗刀由两把刀组成,两刀安装位置成90°,相距约40mm,第一把刀在镗刀本体4上,初镗内孔,第二把刀在可调刀体3上,自动伸张精镗小头孔,精镗后第二把刀自动缩回,使精镗后不留下退刀痕。大头镗刀采用SAMSOMATIC刀具径向尺寸补偿机构(ATC),该装置是将气压转化为液压,以油压作为动力使补偿头部位发生弹性变形来实现自动伸缩和补偿,该机构由驱动刀座位移的补偿头和控制压力的控制器组成,控制器上装有控制压力功能的气动伺服阀门,其基本结构见大头主轴结构,具体控制过程如图5。该机构的维护方法是:一般在气压0.4MPa时,将表打在刀尖处,指针能快速移动到全行程,如果指针在一定范围内摆动或不稳定,则说明油腔中有气体,需要进行排气。排气时拧松螺钉,重复进刀动作即可;如发现有退刀痕时,需要给油室加油,将重约30g、清洁的液压油放入加油器中,再将加油器插入充油单向阀中给系统供油,慢慢将油加入到油室中直到加满为止;检查有无油泄漏,可在0.4MPa下,让补偿装置进刀,并保持该状态约15min。指针如有任何下降动作,表明系统存在泄漏点,需及时对该系统检查并更换相应的密封等。4.3转台带型故障维护该回转工作台是采用液压缸推动齿条,齿条再带动齿轮旋转来实现的。当转台抬起油缸落下时,齿条油缸向右移动,带动转台顺时针旋转。当转台旋转到位后,转台抬起油缸上升,齿条油缸向左移动,为下一循环作准备,同时转台锁紧插销油缸上升将转台锁往,使转台准确定位于每一个工位,确保加工质量的可靠性。转台转不到位的故障维护方法:先将转台抬起,让齿轮轴与齿条油缸脱开,松螺母,让齿条油缸前进到位,然后再将齿轮轴啮合,拧紧螺母,转台落下即可使转台到位,即可进行自动循环。总之,只有对其整个结构进行深入的分析,了解其结构与原理,掌握机床工作的每一个动作顺序,相信没有什么解决不了的故障。5具有可压缩张力的刚性点液压系统其特点适合用于加工属于第一经过对该设备的深入分析及日常维护,发现该设备有许多值得我们工程人员学习和借鉴的地方,其中很多结构都是比较精典的。同时也为今后对设备进行有针对性的维护和保养,并及时排除设备故障提供有益的帮助。其补偿头的结构原理如图6。这种结构的突出特点是具有装有动力组件并可发生弹性变形的补偿头,该补偿头是一种刚性整体结构,在其内部装有由液压活塞和气缸组成的动力组件系统,而由气液压变换器产生的液压则被传递过来,并被转变为使动力组件发生强制性扩张的力,同时在补偿头的外壳装有一个带有平行平板型弹性部的S状切槽,是一个整体结构,但通过油压产生的张力,通过平行弹簧的作用,使其作用于补偿头外壳的受压部件上,使补偿头发生强制性补偿位移。其补偿头的位移量与液压系统的压力成正比,如要控制位移量或补偿量,只需对其施加的压力进行控制即可。由于采用可压缩气体作为介质的气动伺服机构,使刚性体发生弹性变形的动力在气液压变换器处转换为巨大的压力,并且动力源的压力具有可控性,使本系统具备微米级的控制精度。这种系统在解除液压后瞬间即可使刀体恢复到原来的位置,实现自动退刀,确保刀具退刀时不留下退刀痕,达到较高的表面加工质量,当再次施