机加工缸盖线介绍

进入二十一世纪以来,汽车发动机制造业在产品制造、工艺、刀具、生产管理方面都产生了一系列变化,与过去的发动机制造企业有很多不同。在产品方面品种多样化的趋势明显,每个品种的生产数量都在减少,人们嗜好的变化速度很快,产品的寿命周期明显缩短了。汽车行业从品种少、数量多的生产体系向多品种、较大生产量的体系变化着。要满足这种变化,发动机制造业的生产柔性化、高速化是走向之一。要及时方便地应对设计变更、缩短生产准备周期,不断地、及时地推出新产品,采用高速加工中心或加工单元组成柔性加工线已成为当今发动机制造业的一种趋势。

自1968年英国研制出世界第一条柔性制造系统(FMS)到现在，柔性生产技术取得了很大进展。企业纷纷根据自身实际，量身打造最适合自己的生产线。某公司于2006年投资建造了一条柔性加工线，即汽车发动机缸盖柔性机加工线。 发动机生产线规划是一项系统性很强的工作，同时也是一门基于经验的学问。在实际操作中，大量新技术的运用，对管理者及操作人员的素质、工厂运作的水平都有很高的要求。 回顾身边的生产实例我们不难发现，很多失败的例子都是由于生产线选型失误、设备选择错误造成的，从而导致生产效率低、运行成本高。由此可见，发动机生产线早期规划是项目成功与否的关键，合理选择生产线的类型至关重要，它会直接影响到后续生产线的利用率和适应产品更改的能力。下面就以我公司某发动机缸盖加工生产线的工艺规划为例，谈谈如何利用新技术和新工艺，优化工艺设计思路，减少人员数量和降低工人的劳动量，达到提高生产效率的目的。

众所周知，大多发动机的缸盖都为薄壁铸铝件，铸造应力集中，时效时间较长，加工变形量大，因此，导致缸盖加工工艺比较复杂，涉及的技术领域较宽，需充分掌握好各种工艺技术，合理安排好各工序。优化缸盖生产线规划，选用高效的加工设备和高速切削工具等一系列措施，不仅能够有效保证产品质量，而且能够有效地提高生产效率。 根据缸盖的工艺特点和生产线工艺方案，缸盖生产线常规的生产工艺流程为：毛坯上料→探测、铣进排气面、加工定位孔→顶、底面及孔系加工→前后端面孔系加工→挺杆孔、导管阀座底孔加工→中间清洗→试漏→气门导管、阀座压装→燃烧室面和喷油嘴孔精加工→进、排气导管阀座精加工→清洗→装配→凸轮轴孔等的精加工→最终清洗→压装碗形塞、试漏检测→打号→外观检查、下线。

现就该公司缸盖柔性机加工线的工艺设计、特点及应用情况作简要阐述。

1. 产品结构特点和技术要求 1.1 产品结构特点（图纸省略）

某公司产的汽车系列发动机气缸为六面体多孔薄壁零件，主体材料为铝合金，气门座及气门导管为粉末冶金。气门座、气门导管压入后精加工，主体分部有凸轮轴孔、摇臂轴孔、火花塞孔、销孔及螺纹孔等。

1.2主要技术要求 以465Q气缸为例 序号 1 要求内容 数 值 气孔精度（0，+0.015） 导管孔与气门座锥面 气门座锥面与导管孔间跳动0.04 粗糙度Ra0.4 备注 2 3 4 5 6 7

孔径精度（0，+0.025） 凸轮轴孔 同轴度0.02 粗糙度Ra0.8 与底面平行度0.03 孔径精度（0，+0.015） 摇臂轴孔 同轴度0.02 粗糙度Ra1.6 与凸轮孔平行度0.04 底面 平面度0.03 粗糙度Ra1.6 孔径精度（0，+0.015） 销孔 密封性 清洁度 位置精度±0.03 粗糙度Ra1.6 油道、水道在0.3MPa气压下无泄漏 整体小于50mg，其中油道小于8mg 多级孔径 2. 生产线工艺设计概况 2.1设计纲领

在生产线规划、选择生产设备时，降低生产运行成本，其决定因素是工艺设计。工艺设计是质量、成本和效率的龙头，采用好的工艺设计也相当于为企业创造了效益。

本线按单一流水线组织生产。设计以LJ486Q和LJ465Q两种机型为主导，两机型可以通过简单调整工装，轮换生产。需生产其他机型时，通过调整和更换部分工装既可实现。

生产纲领按两种产品要求，即生产LJ486Q气缸盖时3万件/年；生产LJ465Q气缸盖时5万件/年。按年工作日251天，每天两班制、每天工作15h计算。

生产线设备以进口加工中心为主、配少量具一定柔性的专用机床及必须的辅机组成部分。

设备之间采用输送辊道连接。

2.2主要加工工艺分析及设备

从柔性的角度出发，大部分加工内容选用进口立式加工中心完成。针对部分加工内容需在立式加工中心置备第四回转轴。与选用卧式加工中心相比，这样既达到了加工要求，又减少了设备费用支出。随着数控机床的技术不断进步，立式加工中心的性价比更容易让用户接受。本线加工中心为法国进口。

（1） 选用的立式加工中心特点是： 1） 主轴刀柄为BT40；

2） 主轴最高转速为8000r/min； 3） 快速移动32m/min

4） 刀对刀换刀时间0.9-1.2s； 5） 刀库20把。

少部分内容对加工中心因节拍、精度、或成本等影响，该部分内容在产品变化后设备工装调整不大，选用NC专机完成，本线专机为进口。

（2） 轴承座侧面加工。加工余量大，加工部位多，如465气缸盖8个面轴承座侧面

要加工，在专机上用一轴装多把铣刀，可同时完成多个轴承座侧面部位加工。本设备为双工位双主轴多刀组合NC铣床，产品变换时，简单调整既可。

（3） 摇臂轴孔加工。摇臂轴孔为细长孔，如465Q气缸盖摇臂轴孔为（15H7X400）

mm，其钻一铰工序，均采用专机完成。钻孔专机有主轴配水装置，采用直槽钻中心出水冷却。该工序设备为双面组合NC钻/铰机床，可以加工单摇臂轴孔和双摇臂轴孔缸盖。

（4） 凸轮轴孔精加工。凸轮轴孔加工分粗镗-半精镗-精镗三道工序。粗镗、半精镗

在立式加工中心上采用掉头镗方式完成，精镗在专机上采用可微调式多刀，连同止口和多阶凸轮轴孔同时完成。

（5） 其他。

设备冷却采用单立配置，对设备使用的调整、维护等十分方便。比如，针对工件导管与气门座的材料为粉末冶金及其加工精度要求较高的特点，针对该工序设备配备了油性稍大的切削液。

工件定位统一为一面两销，夹具全部采用液压加紧。

2.3辅助工序及设备

（1）工件密封性测试。对缸盖的油道、水道、燃烧室采用气体密封试验工艺进行检测，检测仪器选用进口，其余机构为国内生产。检测设备人工放置工件后自动封堵、检测、并有声光报警系统，油道、水道检测还没有水箱，不合格时工件浸入水箱，可观察工件泄露部位。

（2）压装机。压装动力采用液压驱动，双工位，进排气导管，座圈同时压装。根据不同产品要求，调整压装角度、位置。

（3）清洗机。中间清洗采用普通通过式清洗。 最终清洗采用浪涌加高压喷射方式清洗。设置了浪涌清洗装置、升降清洗装置和横移清洗装置，分别对缸盖不同清洗部位，进行定点定位清洗及大流量翻转冲洗，清洗压力为0.5-0.7MPa。浪涌清洗装置主要是针对缸盖的内外表面及型腔的清洗；还设有翻转倒水吹干、真空干燥等。机内工件输送方式采用机械抬起步伐式输送，准确可靠，并利用定位销定位，保证定位准确，同时机床设置了托盘自动返回装置，变换托盘上的定位机构可以适用不同产品清洗。

清洗液进行两级过滤。一级过滤精度<50um，二级过滤精度<20um。 2.4工艺流程及设备配备 以465Q气缸盖为例

465Q气缸盖工艺流程及设备配备

1 2 3 4 5 6 7

主要加工内容

粗铣顶面、气缸盖罩结合面，锪螺栓位平面，钻孔。

粗铣底面、钻扩铰底面孔及攻螺纹。

粗精铣前后端面、圆弧面，钻前后段面孔及攻螺纹。

铣轴承座侧面。

精铣顶面、气缸盖罩结合面，扩铰工艺孔。

精铣圆弧面，粗镗凸轮轴孔、止口，钻铰前后端面销孔。

铣进排气侧面，钻进排气侧面孔。

设备 立式加工中

心 立式加工中

心 立式加工中

心 NC专机 立式加工中

心 立式加工中

心 立式加工中

心

数量 1 1 1 1 1 1 1

备注 加第四回转

轴

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

钻、攻火花塞孔。

水道试漏。 回油道、内腔试漏。 锪弹簧座，钻奇门导管底孔。 粗、精锪进排气门座孔和奇门导管低孔。

中间清洗。

压装气门导管、气门座。 铰气门导管孔、锪铰气门座锥面。

燃烧室试漏。 钻摇臂轴孔。 水道试漏。 精镗凸轮轴孔。 铰摇臂轴孔。 精铣底面。 最终清洗。 压装水堵塞。 完工检验、入库。

立式加工中

心 试漏机 试漏机 立式加工中

心 立式加工中

心 清洗机 压装机 立式加工中

心 试漏机 NC专机 试漏机 NC专机 NC专机 NC专机 清洗机 压装机

1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1

加第四回转

轴 加第四回转

轴 加第四回转

轴 加第四回转

轴

3. 应用状况

生产线已正常投入使用近多年，期间经过工艺优化，生产效率提高，目前两班月产已超过6000件，加工质量满足图样要求，各方面反映良好，取得了较好的经济效益和社会效益。也为企业今后生产线的设计和制造提供较好的方法和新的理念。

4. 优点和不足

生产线的工艺设计和设备的选型，遵照先进、合理、适用、经济性等原则，以中等品种、中批量、高质量为切入点，投入少，可发展性好，有重新组合和扩展的空间，有较强的多品种适应性，便于适应市场的变化。

不足之处是：仍采用人工清理夹具定位面，每次装夹工件时，夹具定位面的清理、确认靠人工完成；凸轮轴孔、摇臂轴孔及端面销孔分别在不同的设备进行精加工，对工装和设备的精度要求提高。