摘 要: 柴油机机体上、下粗铣加工历来是机体加工的重要工序之一。本文对柴油机体上、下面粗铣加工的原工艺方案进行了分析,指出了存在的问题,并提出了新的工艺方案。

关键词: 柴油机机体上、下面粗铣加工 加工工艺 夹具设计

柴油机机体上、下粗铣加工历来是机体加工的重要工序之一,且为第一道工序。由于零件在铸造中的错箱、涨箱,且表面全为毛坯面,加上因箱体结构复杂造成的形状不规则,缺乏合适的定位基面,因此,在制定工艺方案时,我们必须进行认真的分析,并对零件进行工艺性审查,必要时还要对产品设计部门提出工艺方面的要求,以保证产品的工艺性、加工可靠性、经济性和精度等方面的要求。

一、对原工艺方案的分析

1.第一道工序:粗铣机体上下面。

主要定位面采用毛坯下平面定位,由于毛坯下平面不规则,故采用了1个固定支承及2个可调支承定位元件,限制了3个自由度Z、X、Y,以便在装夹时进行调整,使工件达到正确的位置,导向面采用机体毛坯右端面,定位元件采用固定板支承限制2个自由度Z、X,Y没有限制,必须在装夹时找正,加压点位置如图1。

由于下面为分箱面,因此毛坯余量大表面凸凹不平,误差大,必须由操作人员在装夹定位时进行认真的调整找平,不仅耗费工时,而且可靠性差。再加上Y自由度没有限制,更给找正增加了麻烦。由加压点位置和工件形状分析可知,压紧采用了8个压板,下面4个压在翻边上,造成压板悬伸长,故整体来说加压刚性差,装卸不方便。

2.第二道工序。

主要定位面为加工后的平面,由定位块限制3个自由度:Z、X、Y,导向面由固定支承定位元件限制2个自由度:Z、X,止推面由一个固定支承限位限制一个自由度Y,故达到了6点定位,使工件处于理想的定位位置,工件压紧方式如图2,两端各采用一个宽头压板压在瓦口处,采取整体夹紧。

由以上分析可以看出,如柴油机机体用此工艺方案需用两道工序来完成上、下面的加工,需设计两套夹具及两台立式组合机床,而且第一道工序定位、调整、操作复杂,如铣偏极易给后工序造成相对位置偏差,形成废品。由于我们设计的柴油机正处于新产品开发阶段,具体哪种产品具有主导地位及发展前途,必须由市场来决定,故设计时为了节约新产品开发、技术准备的投入,必须尽量采用成组加工及适应多品种加工的需要。基于上述原因,又考虑我们现有的卧式对铣组合机床,我们对原工艺方案进行了改进设计。

二、新工艺方案的分析

1.零件毛坯分析。

根据对零件图样及对毛坯的实际分析、调研后可知,零件左侧为铸造下箱面,右侧为铸造上箱面,两侧均没有合适的定位点。零件整体为薄壁结构,壁内含冷却水腔,仅两端和上、下面因有加工余量而壁厚较大。根据定位夹紧点的选择原则,定位夹紧点必须选在壁厚、变形小的地方及夹紧点尽量对准工件支承点或在支承面内,以减少夹压变形和震动,使零件获得较好的加工稳定性。

2.定位面的确定。

本着定位准确、变形小,利于定位及夹紧的原则,又因机体侧面有翻边,较易选则导向面,所以选择零件的右侧面为主要定位面,翻边选为导向面。

3.定位点的选择。

为减小定位误差,而铸造下箱变形小,稳定统一,定位精度高,故采用铸造下箱面定位,而机体侧壁内有水腔、壁薄,为防止夹紧变形,定位夹紧点必须选择在靠两端处,又考虑到到毛坯的误差,采用三个固定支承和一个可调支承的定位方式,这样既能可靠定位,又不产生过定位,且能使夹紧可靠。

4.夹紧点的确定。

在与定位点相对的侧面,为使方案获得实现,对定位夹紧在毛坯制造方面提出了以下要求:定位面必须改为铸造下箱,提高定位点的面积精度。

三、夹具设计

1.考虑到下一步发动机新产品的开发,该夹具必须能同时满足两种机体的加工要求。

2.按新工艺的要求,主要定位元件采用三个固定支承和一个可调支承,主定位块上应有网纹,以增大摩擦系数,保证定位稳定性,从而减小铣削时的振动和切削力的影响。

3.因工件过重,定位块摩擦系数增大,故人力难以使工件到达准确的位置,靠紧止推面,止推定位及夹紧应采用螺旋式机构,安装在支座上。考虑到制造方便,减少专用件的种类,防止工件因切削力过大产生工件偏移现象,左右支承采用相同结构,均带螺旋夹紧机构,既能定位又能夹紧。

4.考虑到多产品开发的需要,且能减少资金投入,该夹具应能适当调整,同时满足多种机体的加工,故夹具底座长度按一号机体的要求设计,加工其它机体时只需将一侧的支座部件和定位块卸下再安装到预留的位置处即可。

四、技术经济分析

该工艺方案由原两道工序,采用两台立式铣床加工,改为一台现有卧式组合对铣加工,既实现了新产品生产的需要,又少占用一台机床,可节省投资20万元左右。且使用的夹具通过适当调整能满足两种机体的加工,节省技术设计、生产准备及制造费用8000元左右。

五、运用效果

该工艺方案及夹具设计合理,夹具装卸方便,定位夹紧可靠,精度稳定,生产效率高。

参考文献:

[1]李华.机械制造技术[M].北京:高等教育出版社,2004.

[2]单姗珊.金属切削机床概论[M].北京:机械工业出版社,2001.