汽缸盖加工工艺改进及关键工装设计

2010-09-29闫爱春包家善

制造技术与机床 2010年9期

闫爱春包家善

（泰安航天特种车有限公司，山东泰安 271000）

1 问题的提出

单缸柴油机属于农机产品，利润低批量大，所以各种零部件的加工需要在保证质量的前提下尽可能地提高加工效率，需将废品率降到最低，降低加工成本。零部件的废品率一旦升高，柴油机就会出现零利润甚至负利润。汽缸盖是柴油机中三大关键件之一，其加工质量的高低直接影响到柴油机的整体性能，为此汽缸盖的加工质量一直是主机厂和生产气缸盖配套厂家比较重视的问题。汽缸盖的原有加工工艺在生产过程中发现易出现进、排气门加工不起来的问题，所以需要对原有工艺加以调整改进，但不能调整太大，以免加工所用专机被废弃，给企业造成巨大浪费。工艺的调整使用需要工装来保证，为此需调整工艺、设计专用工装。

2 工艺性分析

图1为汽缸盖加工简图。汽缸盖为铸造毛坯件，内部结构复杂，铸造困难，对铸造质量的要求又高，不允许有气孔、砂眼等铸造缺陷，铸件成品率相对较低，要求加工时尽量保证不因机加工的原因而产生废品。而加工路线比较长，加工精度要求高，特别是进（D2）、排（D3）气门孔，气门导管孔（D1）的尺寸公差（H7）及形位公差要求都很高，表面粗糙度要求也高，对其加工一般需要专用复合刀具钻、扩、铰才能达到其精度要求。进、排气门孔，气门导管孔的加工精度的高低直接影响到汽缸盖的质量，汽缸盖的加工质量对柴油机的性能起到至关重要的作用。既要保证加工质量又要保证机加工效率，因此给机加工带来很大的困难，需要制定合理的工艺和设计合理的工装来保证。

3 工艺改进

原有工艺为：（1）以上平面的不加工面部位定位，用圆盘转铣床专机转铣气缸盖下平面；（2）以下平面定位，用圆盘转铣床专机转铣汽缸盖面上平面；（3）以下平面及一端面定位，用对铣专机对铣进、排气管接合面；（4）以下平面及排气管接合面和前面定位，对钻定位销孔及连接螺栓孔，铰定位销孔；（5）以一面两销定位，用专机粗加工进、排气门孔，气门导管孔；（6）以一面两销定位，用专机半精加工进、排气门孔，气门导管孔；（7）……以下工序基本相同，不作赘述。

原加工工艺虽能保证加工效率，但易出现在加工进、排气门孔时进、排气门孔壁上遗留黑皮现象，产生无法修补的废品，造成很大的浪费，使加工成本居高不下。为此急需改进汽缸盖的加工工艺。现改进如下：（1）以上平面的不加工面部位定位，用圆盘转铣床专机转铣汽缸盖面下平面；（2）以下平面定位，用圆盘转铣床专机转铣汽缸盖面上平面；（3）以下平面及进、排气门孔的两毛坯孔定位，钻、铰定位销孔；（4）以一面两销定位，用对铣专机对铣进、排气管接合面；（5）以一面两销定位，对钻连接螺栓孔；（6）以一面两销定位，用专机粗加工进、排气门孔，气门导管孔；（7）以一面两销定位，用专机半精加工进、排气门孔，气门导管孔；（8）……以下工序与原工艺基本相同，不作赘述。

工艺改进的重点是将加工定位销孔的工序提前到加工完汽缸盖的上、下平面后。定位销孔的加工要以上平面放置，以下平面及进、排气门孔的两毛坯孔定位，定位销孔加工后，以后工序的加工都以此两定位销孔定位，符合基准重合和统一的原则，使加工质量得以保证。定位销孔加工质量的高低直接影响后续工序的加工质量。因此工艺调整后关键在于定位销孔加工，定位销孔的加工质量要有合理的工装来保证。

4 工装设计及应用

图2为定位销孔的加工专用工装设计示意图，此工装由27个零件（包括标准件）组成。支撑螺杆7、压紧螺杆18用螺纹固定在底板1上，两定位挡块2、垫铁25、26用螺钉3连接在底板1上，两定位挡块2将工件定位在底板上，垫铁25、26支承工件。导套22两件分别用螺钉27固定在钻模板9上，一导套内装进气门定位销23、弹簧15、螺栓13，另一导套内装排气门定位销24、弹簧15、螺栓13。定位销定位部分做成锥销可根据工件进、排气门毛坯孔的大小在导套内上下移动，比较准确地定位钻模板和工件。浮动压板12用销轴14连接在桥式压板11上，用销轴将桥式压板连接在支撑螺杆7上，球形螺母16、压紧螺杆18及浮动压板12将钻模板和工件一同压紧，可进行定位销孔的钻、铰。

此工装设计的关键部位是进、排气门定位销的设计。进、排气门定位销下端定位工件部分做成圆锥面，并铣削成三棱面（如图3所示），以减小与铸造毛坯孔的接触面积和因毛坯孔尺寸大小及形状不规则而造成的定位误差，上端与导套采用间隙配合（H7/f6）使进、排气门定位销能够顺利地上下浮动，内装压缩弹簧15使进、排气门定位销与工件进、排气门毛坯孔紧密配合，螺栓13将进、排气门定位销连接在钻模板上，不至于压缩弹簧将进、排气门定位销顶出。