发动机缸体数控柔性加工生产线建设实施方案(下)- 学兔兔 www.bzfxw.com .pdf

啦 三 。 兰 l 蚕 圜 发动机缸体数控柔性加工 生产 线建设实施 方案( 下 ) 中国三江航天集团红阳机械厂 ( 湖北孝感4 3 2 1 0 0 ) 王华侨张颖吴国君 3 柔性生产线的建设方案 ( 1 )批量设备总投入方案 按流水线最少工序要 求 ，各阶段所需的加工中心设备数量如表 1 所示。 表 1 不同缸体机械加工设 备需 求设备 明细 ( 单位 ：台) 型号 上缸体 下缸体 合缸 工序 立加 卧加 总容量 1 0L 5 4 2 l l 2 5 3 0 O O 1 6L 7 4 2 1 3 3 6 l 0 0 0 0 2 OL 7 4 2 1 3 4 7 2 0 0 0 0 立式加工中心考虑设备的故障，建议采用大行程机 床，从而在单台设备出现故障时，其他相似规格的一台 可以装夹两套工装。由于上下缸体均需要进行基准面的 加工，因此，购置3台立加是有必要的。 在卧式加工中心配置上，合缸后的工序考虑到 1 6 L 以上排量的发动机曲轴孑 L 的加工，因此，需配置较大规 格的设备，从而满足大排量发动机的缸体曲轴孔加工要 求。中间工序采用大规格高速刀柄主轴 的卧式加工中 心，实现缸体次加工多个装配结合面来提高加工效 率。按年产 1 0 0 0 0台套发动机缸体加工设备在流水线的 布置，如图2所示。 t I 珩磨 H检测H清洗H包装 图2 1 0 0 0 0台套缸体设备流水线方式 依据发动机缸体的结构特点、工艺方案流程和生产 线建设的基本原则 ，1 0 0 0 0台套缸体加工生产线所需的 工艺装备明细总表如表2所示。 表 2 年产 1 0 0 0 0台发动机缸体 生产线建设装备明细 型号规格 工 工序名称 设备名称 ， J IT l m 技术指标 序 b mm 加工上缸体 、下 立式加工 1 2 o o l 缸体结合面 中心 A 1 6 o o B T 5 0、6 0 0 0 加工上缸体 、下 立式加工 1 2 0 0 X r m i n ；主 轴 内 2 冷 定 位 精 度 缸体非结合面 中心 A 2 6 0 0 0 O 1 l n l ll ；切 削 加工上缸体 立式加工 l 2 o o X 进给 1 5 m min 3 气缸孔 中心 A 3 6 0 0 精加工下缸体 卧式 加工 5 0 o 4 结合面 中心 B l 5 0 0 加工下缸体侧面 卧式加工 5 o o X 5 及斜面 中心 B 2 5 0 0 加工上缸体 卧式 加工 6 3 0 X B T 5 0 H S K 6 3 A 6 两侧面 中心 B 3 6 3 0 以上 主轴 内冷 、 N C转台定位精 精加工上缸体 卧式加工 6 3 0 X 度 n0 0 8 r n m；切 7 结合面 中心 B 4 6 3 0 削进给 2 0 m m i n 上 、下缸体 连续通式 8 中间清洗 清洗机 上 、下缸体 9 试漏机 气密检查 1 O 合缸 、打标记 加工缸体合件 卧式加工 6 3 0 X B T 5 0 H S K 6 3 A l l 以 上；主 轴 内 两端面及孔系 中心 B 5 6 3 0 冷、N C 转 台； 定位精度 加工缸体曲轴孔 卧式加 工 8 ( )0 1 2 nO 0 5 n u n ：切 削 及气缸孔 中心 B 6 8 0 0 进给 4 0 m m i n l 3 缸孔粗珩磨 珩磨机 Hl l 4 缸孔 精珩磨 珩 磨机 H 2 6 0 0 双进给 、平顶珩 1 5 缸体分解 上下缸体 浪 涌式 l 6 最终清洗 清洗机 1 7 合缸 力矩扳手 德 国 参磊 工冷 加 工 兰 ! 堡 笙! ! 塑幽 WWW r n et al wor ki ng 7 9 50 com ( 续) 型号规格 工 工序名称 设备名称 ， m m x 技术指标 序 b mm 三坐标 测量机 网纹检测仪 进 口 清洁度检测 进 口 l 8 终检 缸孔 中原 气动量仪 量仪 曲轴孔 中原 气动量仪 量仪 对刀仪 德国 1 9 刀量具 、工装 刀柄 、刀具 进 口 B T 5 0 H S K1 0 0 A 工装 2 0 传送带 国产 1 0 L 发动机缸体机加工序为 l 3 道工序，1 6 L 缸体 为 1 5 道机加工序，2 4 L 涡轮增压柴油发动机缸体为 1 9 道工序。立加为每台设备 2 套工装，分布2 道工序，卧 加为双工作台2 道工序。因此，3台立加 + 6台卧加可 以分布 1 8 道工序，从而可有效保证三款型号的发动机 缸体的加工。 缸孔、曲轴孔、缸盖结合面安排在进口双工作台高 精度卧式加工中心上完成。珩磨机粗珩安排在国产珩磨 机上，精珩和平顶珩安排在进口珩磨机上的方案是考虑 到利用国产珩磨机，若不利用国产珩磨机，进口珩磨机 也完全能满足粗珩、精珩的所有工艺需要。 ( 2 )刀具种类针对发动机缸体加工的特征、设备 型号及所要求的加工节拍，将所需要的刀具分成十大 类，即A类：标准钻头 ( 2 0项) ；B类：非标刀具 ( 2 2 项) ； C 类： 标准铣刀 ( 9 项) ； D类： 标准丝锥 ( 1 1 项) ； E类：镗刀 ( 9项) ；F类：端面铣刀 ( 1 O项) ；G类：液 压刀柄及夹套 ( 6 项) ；H类： E R刀柄及夹套 ( 3 6 项) ；I 类：刀柄附件 ( 2项) ；J 类：专用曲轴孔镗刀 ( 3项) 。 ( 3 )专用夹具生产线上夹具的设计、制作要求主 要有：一是要确保缸体加工时的定位精度，这就要求制 作的夹具定位精度高，特别是必须保证定位销的精度、 定位销与定位销之间距离尺寸精度及定位销与定位面垂 直度要求； 二是要确保夹具有足够大的刚性，避免长时 间使用夹具变形；三是要方便缸体的快速装卸，减少不 必要的辅助时间。 囵 星 !旦 堡 笪 ! 塑： 参 (I5 工 冷 加 工 WWW m et a 1 wo r k i ng1 9 5n com ( 4 )缸体检测对于缸体气缸孔孔径尺寸及曲轴孔 孔径等关键尺寸，每件产品加工完成后必须进行检验。 发动机缸体生产线上加工的气缸体、曲轴箱及气缸体组 件，可按以下原则进行检验： 气缸体与曲轴箱分体加工 时， 尺寸为一般精度尺寸， 进行抽检；气缸体组件每班 首件进行检验， 后续加工件的产品除气缸孔孔径与曲轴 孔孔径必须全检外，其余尺寸只需要进行抽检。 4 关键设备的技术指标与选型依据 ( 1 )关键设备的选型依据目前国内包括神龙、上 海通用、 上海大众、 奇瑞等汽车制造厂发动机缸体生产 线均配备了进口的柔性生产线设备， 这是因为发动机缸 体生产线属于流水线作业，对设备的品质要求很高，尤 其是要求设备的故障率低或不出故障。 进口卧式加工中心在加工缸体各孔系、 缸孔、曲轴 孑 L 等方面，由于设备在床身导轨、主轴刀柄、数控系 统、伺服驱动、N C 转台定位的精度高，刚性和稳定性 好，且具备标配的主轴内冷、 刀具磨损检测等功能很容 易解决发动机缸体加工的难题。 依据同行业的应用经验与客户的要求 ，选购设备的 顺序是国产、日本、欧洲的设备。加工中心把购买进 口 加工中心作为主要的选项，立式加工中心可购买 E t 本马 扎克 ( M a z a k )公司生产的设备，卧式加工中心购买德 国海勒 ( H e l l e r )公司、日本牧野 ( M a k i n o )公司等柔 性生产设备。 在缸孔珩磨方面，为保证发动机缸体加工的质量和 提升汽车发动机缸体加工配套的装备能力，优先选择德 国纳格尔公司生产的珩磨机 V S M8 6 0 。该设备在技术 指标、网纹质量、售后服务等方面是可靠的。 由于加工发动机缸体需要的刀具品种多、数量多， 为确保加工稳定性与加工产品的一致性，对刀具品质要 求高，进口刀具的品质相对于国产刀具优势明显，所以 配置生产线刀具应以进口品牌刀具为主，主要的刀具品 牌有山高、肯纳与山特维克可乐满的刀具，尤其是曲轴 孔的镗孔可采用山高的抗振镗刀、德国马帕的曲轴孔铰 刀等品牌刀具。 ( 2 )关键设备的技术指标立式加工中心主要用 于上、下缸体基准面和定位销孔的加工。为充分利用设 备资源，同时考虑设备的故障和替换性，部分设备可放 置两台夹具。由于设备需要放置两套工装用于缸体和曲 轴箱的粗加工定位基准面的加工，设备主要技术指标满 足 方向行程大于1 O 0 0 m m，Y方向行程大于5 5 0 m m，Z 方向行程大于6 0 0 m m，主轴转速大于8 0 0 0 r m i n ，主轴 电 动机连续功率大于 1 1 5 k W。由于需要进行缸孔镗孔， 要求 刀 柄 承 受 重量 7 5 k g ，设 备 定 位 精 度 小 于 0 0 1 2 ram，重复定位精度小于0 O 0 8 m m，刀库容量大于 2 0把 ，切削进给速度大于1 5 0 0 0 mr n m i n ，数控系统采 用 F A N U C 1 8 i 或 S I E M E N S 8 4 0 D等进口数控系统。双 工作台高速卧式加工中心类型设备，是 目前各汽车制造 厂发动机缸体生产线上配备的主要设备。设备的精度 高、效率高、柔性大，对于加工发动机缸体这类批量 大、高精度产品非常适合。另外，设备的加工效率高， 是一般普通卧式加工中心的3倍，所以购买这类设备可 以减少新增设备的数量，从而可以大幅减少设备装机面 积，减少人力资源，方便管理。同时，该类设备比上述 五轴设备的价格低，仅为五轴联动设备的2 3 ，在发动 机生产线上适当配备该类设备，可减少设备投资。 卧式加工中心一次装夹可加工四个面，加工效率 比 立式加工中心高，适合缸体零件的加工，且工作台回 转 ，可以实现斜面、斜孔的加工。卧式加工中心的主轴 刚性好，更容易保证缸孔、曲轴孔的精度。卧式加工中 心主要加工上下缸体曲轴孑 L 、精加工缸体、斜孑 L 、斜面 及两小侧面。 双工作台卧式加工中心设备主要指标要满足行程要 求，主轴转速大于1 2 O O O r m i n ，主轴刀柄承刀重量大于 1 5 k g ， 具备内冷功能，定位精度小于 0 0 1 m m ，重复定 位精度小于 0 0 0 5 m m，刀库容量大于 3 2把。具备刀具 磨损检测功能，切削进给速度大于2 4 O O O m m m i n ，旋转 工作台重合精度小于0 【 ) l m m，采用 F A N U C 1 8 i 或 S I E ME N S 8 4 0 D等数控系统。选择进 口的立卧转换加工中 心，同时完成曲轴孔、缸孑 L 、缸体缸盖结合面的加工， 可有效保证曲轴孔与结合面的平行度、位置度要求 ，保 证缸孑 L 与曲轴孔的垂直度等要求。 进13卧式双工作台五轴加工中心，该类设备是 目前 各汽车制造厂发动机缸体生产线上配备的主要设备之 一 ，设备的精度高、 效率高 、 柔性大，对于加工发动机 缸体这类批量大、高精度产品非常适合 ，特别是在加工 缸体上的斜面与斜孔特征时优越性无与伦比，不需要制 作专门的夹具便可很方便地完成加工。另外，设备的加 l- 三 。 。茎 圜 工效率高，是一般普通卧式加工中心的 3 倍， 所 以购买 这类设备可以减少新增设备的数量，从而可以大幅减少 设备装机面积，减少人力资源，方便管理。 这类设备要求五轴五联动、主轴转速大于1 5 0 0 0 r ra i n 、 切削最大进给速度4 0 m m i n 、定位精度小于 0 O 0 5 m m、 重复定位精度小于0 0 0 3 m m 。这种机床结构采用工作台 旋转 +工作台摆动的五轴机床结构较好，采用主轴摆动 旋转或主轴摆动 +工作台旋转的五坐标加工中心，在投 资和技术工艺方面不太适合缸体结构件的加工。 双轴平顶网纹珩磨机主要完成缸孔的精加工。缸孔 的精度要求高，因此珩磨机要求为：单轴双进给，能实 现粗珩、精珩和在线检测，并能珩网纹。珩磨机是加工 发动机缸体的必需设备，气缸体网纹品质的好坏对发动 机的使用性能与使用寿命影响极大。据凋研，目前在国 内各大汽车制造厂发动机缸体生产线与其他小型发动机 缸体配套生产线