汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋柔性機(jī)加工線工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用

梁鋒 韋華居 梁慶才

摘 要：缸蓋作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部位之一，他的加工工藝設(shè)計(jì)就十分重要。本文重點(diǎn)介紹缸蓋柔性機(jī)的材料和機(jī)械成型的全部生產(chǎn)設(shè)計(jì)的全過(guò)程。結(jié)合汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋柔性機(jī)加工的實(shí)際情況，根據(jù)設(shè)備的型號(hào)不同，以及工人的現(xiàn)場(chǎng)的操作情況的不同，相應(yīng)的做出科學(xué)合理的規(guī)劃。把握重點(diǎn)的環(huán)節(jié)，合理的安排整個(gè)加工線的生產(chǎn)工作，合理的提高整體的生產(chǎn)效果。本文針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋柔性機(jī)的加工線中的缺陷進(jìn)行分析總結(jié)，并相應(yīng)的提出建設(shè)性的意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋 柔性機(jī)加工線 工藝設(shè)計(jì)

1 簡(jiǎn)述加工汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋柔性機(jī)的重要性

1968年英國(guó)發(fā)明了世界上第一個(gè)柔性制造系統(tǒng)，柔性制造系統(tǒng)發(fā)展至今已經(jīng)取得了很大的發(fā)展進(jìn)步。企業(yè)各自結(jié)合自己的生產(chǎn)實(shí)際切實(shí)更新定制適合自己企業(yè)的柔性機(jī)加工生產(chǎn)線。以柳州市的五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司為例，該公司于2004年投資建設(shè)了兩條柔性的加工生產(chǎn)線即汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的柔性機(jī)加工線的生產(chǎn)工藝。缸蓋是發(fā)動(dòng)機(jī)的主體零件之一，缸蓋位于整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的上部。缸蓋的缸墊、螺栓、氣缸能夠牢固的作用為一體。缸蓋的主要功能包括如下三個(gè)方面，封閉氣缸的上部讓整個(gè)活塞頂部同汽缸壁共同工作成為一個(gè)燃燒室。定制整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門以及之后的一系列的配氣零部件，形成整個(gè)排氣管和出水管的主要裝配基礎(chǔ)系統(tǒng)。氣缸內(nèi)部含有的冷卻水套。氣缸面上冷卻水桶內(nèi)部冷卻水相互連接，可以結(jié)合循環(huán)水系統(tǒng)將內(nèi)部的高溫能量冷卻下來(lái)。由此可見(jiàn)，整個(gè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的加工工藝十分復(fù)雜有很大的精度要求。因?yàn)楦咨w是整個(gè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，缸蓋的精度以及質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)于整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體的使用質(zhì)量以及使用年限有很大的影響。整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋內(nèi)部的關(guān)鍵零件主要是進(jìn)氣孔，排氣孔以及氣門座圈。氣孔以及氣門座圈是影響整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的燃燒質(zhì)量的重要部位，進(jìn)而會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整體的性能以及品質(zhì)有很大的影響效果。

2 簡(jiǎn)述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋柔性機(jī)加工線的工藝設(shè)計(jì)過(guò)程

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的特點(diǎn)

發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要涉及到以下兩個(gè)方面，首先是要保證發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋能夠在氣體的強(qiáng)力壓力以及熱力效應(yīng)的作用下能夠有足夠的剛度以及強(qiáng)度維持穩(wěn)定的工作效果。其次氣缸蓋是一個(gè)六面體形狀多孔薄壁的零件，孔壁的數(shù)量多達(dá)100個(gè)左右，最薄的部分大概3.5mm左右。主體的材料性質(zhì)為鋁合金整體的氣門座以及氣門導(dǎo)管采用的是粉末冶金的方法，氣門座以及氣門導(dǎo)管壓入作業(yè)后需要進(jìn)行精加工。整個(gè)主體部分帶有凸輪軸孔火花塞孔以及螺紋孔等。

2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋材料簡(jiǎn)介

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋材料一般是以鋁合金，灰鑄鐵，蠕墨鑄件這三種為主。根據(jù)汽車選用的燃油種類不同進(jìn)行具體的材料選擇。比如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)一般是采用鋁合金作為缸蓋的原材料，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)通常則采用灰鑄鐵或者蠕墨鑄件作為主要材料。對(duì)于部分小型的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以及對(duì)重量有特殊要求的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也會(huì)采用鋁合金作為缸蓋材料。隨著現(xiàn)今節(jié)能環(huán)保理念的積極倡導(dǎo)，導(dǎo)致對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放量有著越來(lái)越嚴(yán)格的要求，相應(yīng)的強(qiáng)度也要增強(qiáng)。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在以往的四氣門缸蓋中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)氣門間的裂紋。這就需要從缸蓋產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)布置，新材料的使用，鑄造毛坯澆注，發(fā)動(dòng)機(jī)的加工工藝等其他方向進(jìn)行分析討論。解決這些問(wèn)題重點(diǎn)就是要活用蠕墨鑄鐵。作為解決問(wèn)題的有效手段之一，分析三種材質(zhì)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的真實(shí)情況相應(yīng)的使用不同的刀具種類進(jìn)行切削參數(shù)。就能夠發(fā)現(xiàn)鋁合金的加工效率最高蠕墨鑄鐵的加工效率最低。一旦刀具以及切削的參數(shù)選擇不匹配會(huì)造成蠕墨鑄鐵加工效率比灰鑄鐵加工效率低至少30%。

2.3 缸蓋柔性機(jī)加工線工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備概述

在現(xiàn)代的汽車缸蓋柔性機(jī)加工工藝之中鋁合金缸蓋的生產(chǎn)線一般是采用加工中心形成的柔性制造系統(tǒng)，加工設(shè)備一般是采用電主軸為主要部件的加工設(shè)備。電主軸的轉(zhuǎn)速可以超過(guò)7000轉(zhuǎn)。對(duì)于灰鑄鐵和蠕墨鑄鐵汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋生產(chǎn)線設(shè)備分配則主要是三種設(shè)備分布形態(tài)。一是適用于大批量的設(shè)備生產(chǎn)定型缸蓋。這樣的生產(chǎn)線對(duì)于整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期內(nèi)對(duì)于產(chǎn)品的更改要求較少。整體的生產(chǎn)效率高，刀具等一系列的運(yùn)行成本也很低。缺點(diǎn)是一旦出現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)變更的現(xiàn)象，在對(duì)生產(chǎn)線做出相應(yīng)的調(diào)整的時(shí)候就會(huì)相當(dāng)?shù)穆闊脑旃こ倘蝿?wù)量大以及改造生產(chǎn)的工程任務(wù)量大相應(yīng)的會(huì)造成成本的浪費(fèi)。第二種是加工中心的專用生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)線，這種情況就適用于整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)生產(chǎn)周全，可以對(duì)與產(chǎn)品的小變動(dòng)進(jìn)行及時(shí)的處理，這能形成剛性同柔性的完美有機(jī)結(jié)合。全部由加工中心的柔性生產(chǎn)線構(gòu)成的流水線則比較適合產(chǎn)量較低湖綜合還沒(méi)有完全確定型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的生產(chǎn)加工。這樣的生產(chǎn)線成本比較高，加工灰鑄鐵或蠕墨鑄鐵的生產(chǎn)加工中心通常都會(huì)采用機(jī)械主軸。

對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋柔性加工生產(chǎn)線，對(duì)于頂?shù)酌婵梢赃x用立式加工中心的生產(chǎn)方法進(jìn)行生產(chǎn)加工。對(duì)于四側(cè)面孔的加工則可以選用臥式加工中心的方法完成設(shè)計(jì)。同立式加工中線相比較而言，臥式的加工中心的性價(jià)比并不是那么容易讓用戶接受，所以這種方式多應(yīng)用一次多件裝夾和立式加工中心安置的第四回轉(zhuǎn)軸的方式。在實(shí)際的缸蓋加工中，大量使用立式加工中心的設(shè)備設(shè)計(jì)布置方案也是更具優(yōu)勢(shì)的投資成本方案。在生產(chǎn)線的整體布置之中，常使用的集中工序單元是一或U型布線。除此之外，高水平的工藝方案設(shè)計(jì)人員需要認(rèn)真謹(jǐn)慎的考慮進(jìn)去物流最迅速的方案，以及相關(guān)的作業(yè)人員的人員配置，線節(jié)拍平衡，投資與產(chǎn)出綜合成本等其他關(guān)乎汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋柔性機(jī)加工線工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化的工藝。

對(duì)于現(xiàn)實(shí)的實(shí)際加工線工藝設(shè)計(jì)以及設(shè)備從柔性角度出發(fā)，一般會(huì)選擇進(jìn)口的立式加工中心作為整體的加工方案。這樣同選擇臥式的加工中心進(jìn)行比較，可以在達(dá)到加工要求的基礎(chǔ)之上減少設(shè)備費(fèi)用的支出。結(jié)合數(shù)控機(jī)床技術(shù)的深入發(fā)展，立式加工中心的優(yōu)勢(shì)更加明顯。

3 維護(hù)設(shè)備提高生產(chǎn)效率

根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要對(duì)設(shè)備使用要求頻率等因素進(jìn)行判斷選擇合適的維護(hù)方案，保養(yǎng)主要以維修工主導(dǎo)操作人員進(jìn)行輔助有目的性的對(duì)高危零部件進(jìn)行日常保養(yǎng)維護(hù)，雖然不能立即徹底的排除危險(xiǎn)隱患但是可以最大限度的將故障銀魂消滅在萌芽狀態(tài)里。設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃要詳盡規(guī)定時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)周期以及需要的時(shí)間。

每年的年終要對(duì)上一年的機(jī)器狀態(tài)進(jìn)行總結(jié)然后相應(yīng)的提出下一年的規(guī)劃為了保證高效壓低成本要多方參考，考慮零部件的更換以及是否引用新技術(shù)。設(shè)備的管理員作為最了解機(jī)器情況的人要根據(jù)設(shè)備的實(shí)際狀況和說(shuō)明書檢修記錄進(jìn)行備案記錄。針對(duì)特殊部位要進(jìn)行潤(rùn)滑報(bào)備，制定科學(xué)的周期進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)。設(shè)備管理員要事先報(bào)備自己的工作需要物品以及指定的工作人員確認(rèn)維護(hù)檢修內(nèi)容。施工維護(hù)負(fù)責(zé)人要事先確定物料和工作人員人手做好相關(guān)的安全措施做好相關(guān)的記錄。這一系列的工作都要依據(jù)相關(guān)的規(guī)定做好記錄。對(duì)照計(jì)劃進(jìn)行施工針對(duì)相關(guān)人員的物料支取要進(jìn)行實(shí)際的簽名確認(rèn)比照計(jì)劃一項(xiàng)一項(xiàng)執(zhí)行，最后要對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查。

4 結(jié)語(yǔ)

要保證發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋能夠在氣體的強(qiáng)力壓力以及熱力效應(yīng)的作用下能夠有足夠的剛度以及強(qiáng)度維持穩(wěn)定的工作效果，這就需要保證汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的質(zhì)量過(guò)關(guān)。根據(jù)優(yōu)化成本的原則選擇進(jìn)口的立式加工中心作為整體的加工方案，可以減少設(shè)備費(fèi)用支出的同時(shí)結(jié)合數(shù)控機(jī)床技術(shù)使立式加工中心得到進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)展。同樣的還需要維持整加工生產(chǎn)線設(shè)備的穩(wěn)定性，要科學(xué)有效的進(jìn)行設(shè)備檢修以免出現(xiàn)誤工現(xiàn)象。

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