BMW не новичок в автомобилях. Слава автомобилей BMW неотделима от их «сердца» — производственной мощности двигателей. Сегодня мы нашли комплект конструктивных чертежей двигателя BMW, а также предоставили подробное объяснение технологии обработки двигателя. Учитывая это, могли бы вы, эксперты в области технологий обработки, рассмотреть возможность его создания?
Давайте сначала взглянем на весь участок китайского завода BMW — весь процесс производства и сборки блока цилиндров:
▲Реальный снимок линии по производству цилиндров
Из видео и исторического опыта мы можем обобщить следующие ключевые моменты для обеспечения точности сложного процесса производства цилиндра: использование обрабатывающего центра с функцией автоматической компенсации, а также использование специальных приспособлений для единовременного позиционирования и зажима, подбор ключевые технологические инструменты, оптимизация программ ЧПУ и хонинговального станка обрабатывающего центра, обеспечение производственных условий постоянной температуры и влажности и т. д. Рассмотрим подробнее пример ниже.
один
Пример: Требования к размерным характеристикам цилиндра
На рисунке ниже схематично показаны размеры конечного продукта двигателя, включая окончательные размеры верхней поверхности блока цилиндров, отверстия цилиндра и отверстия коленчатого вала. Соответствующие требования заключаются в следующем:
картина
▲Схематическое изображение конечного размера двигателя 1
Размеры верхней поверхности блока цилиндров: Допуск на размер расстояния от верхней поверхности блока цилиндров до отверстия коленчатого вала составляет {{0}}.08 мм, шероховатость верхняя поверхность - Rmax12,5 мкм, параллельность верхней поверхности отверстию коленчатого вала - 0,05 мм, плоскостность верхней поверхности - 0,05 мм.
Размер отверстия цилиндра: допуск диаметра отверстия цилиндра составляет {{0}}~0.015 мм, требование вертикальности отверстия цилиндра по отношению к отверстию коленчатого вала составляет 0.05. мм/150 мм, точность положения обработки отверстия цилиндра составляет 0,2 мм в диаметре, требование точности цилиндрическости отверстия цилиндра составляет 0,01 мм, шероховатость отверстия цилиндра составляет Rz2 ~ 5 мкм.
картина
▲Принципиальное изображение размеров конечного продукта двигателя 2.
Размер отверстия коленчатого вала цилиндра: Шероховатость отверстия коленчатого вала составляет Rz10 мкм, допуск диаметра составляет 0~0.018 мм, точность положения отверстия коленчатого вала требует диаметр 0,2 мм, округлость 0,005 мм и цилиндричность 0,005 мм. Отверстие коленвала - №2, Соосность 3-й и 4-й передач - 0,008 мм.
два
Различные средства управления процессом отделки верхней поверхности
1. Зажим и расположение корпуса цилиндра спроектированы в соответствии с чертежами изделия. Поскольку базой размера чертежа является нижняя поверхность и два отверстия для установочных штифтов на нижней поверхности, и этот тип базы данных был обработан в предыдущем процессе, базой позиционирования для обработки верхней поверхности цилиндра является нижняя поверхность и два отверстия для установочных штифтов на нижней поверхности. Это устраняет проблему, вызванную преобразованием данных. Ошибка точности.
2. Из-за большого размера цилиндра, если во время обработки зажим не будет плотным, цилиндр будет слегка трястись, что серьезно повлияет на точность обработки. Поэтому необходимо спроектировать несколько самоблокирующихся вспомогательных опорных точек и точек зажима на приспособлении, и они должны гарантировать, что сила зажима цилиндра является однородной и не допускать влияния неравномерной силы зажима и снятия напряжения после обработки на плоскостность детали. цилиндр.
3. В обрабатывающем центре добавлен 3-метод точечного газового контроля. Если зажима нет на месте, он вовремя подаст сигнал тревоги, обеспечивая стабильность обработки продукта.
4. Лезвия и развертки из кубического нитрида бора (CBN) используются для тонкого фрезерования и точной обработки отверстий на верхней поверхности цилиндра. Эти инструменты имеют длительный срок службы и обладают такими преимуществами, как высокая точность обработки, малые значения параметров шероховатости поверхности и высокая производительность. Если используются твердосплавные лезвия, требования к обработке шероховатости не могут быть гарантированы в условиях массового производства. Если твердосплавные лезвия с покрытием обработаны более чем 100 деталями, легко возникнет шероховатость. Однако эффект от использования лезвий из CBN лучше. Много, более 200 штук можно обработать.
5. Контролируйте параметры резания обрабатывающего центра, оптимизируйте траекторию инструмента с ЧПУ и соответствующим образом увеличивайте скорость резания, что может уменьшить чрезмерную плоскостность передней и задней торцевых поверхностей цилиндра, вызванную неравномерной силой на верхней поверхности цилиндр из-за неравномерной силы инструмента при входе и выходе из цилиндра. .
6. После фрезерования большой пластины используйте программу управления ЧПУ и добавьте большую щетку, чтобы очистить верхнюю поверхность цилиндра вдоль маршрута обработки фрезой, чтобы удалить заусенцы цилиндра.
7. Контроль температуры и влажности в цеху. Контролируйте и устанавливайте постоянную температуру 20±2 градуса и относительную влажность 40–60 %, чтобы уменьшить влияние теплового расширения и сжатия на отделку цилиндра.
Отчет о проверке параллельности, плоскостности и шероховатости после обработки верхней поверхности цилиндра выглядит следующим образом.
картина
▲Отчет о проверке размера верхней поверхности цилиндра
три
Различные средства управления процессом чистовой обработки отверстий цилиндров
Требования к окончательному размеру отверстия цилиндра высоки, что находится в центре внимания производственного контроля. Чтобы обеспечить качество хонингования отверстия цилиндра, перед хонингованием необходимо контролировать допуск на размер диаметра отверстия цилиндра в пределах ±0,01 мм. То есть только зона допуска толщиной 20 мкм может пройти газовую проверку, прежде чем ее можно будет ввести в хонинговальный станок для развертывания хонингования. Перед механической обработкой отверстие цилиндра необходимо расточить до заданного размера в обрабатывающем центре. Процесс обработки такой, как показано на рисунке.
картина
▲Схема процесса обработки
Прецизионный расточный инструмент оснащен внутренней системой охлаждения, обеспечивающей своевременный отвод тепла, выделяемого в процессе резки, тем самым снижая температуру локальной обработки и улучшая качество поверхности отверстия цилиндра. Согласно сравнению чертежей конечного продукта, после того, как диаметр отверстия цилиндра был расточен в процессе предварительного хонингования, припуск на обработку составил 0.04~0.{{ 9}}5 мм зарезервировано для последующего хонингования, шероховатость контролируется на уровне Rz10~20 мкм, а цилиндричность контролируется на уровне 0,015 мм. Диаметр позиционирования 0,2 мм и вертикальность 0,05 мм/150 мм соответствуют чертежам изделия, то есть шероховатость, диаметр и цилиндричность отверстия цилиндра контролируются путем развертывания, обеспечивая при этом позиционирование и вертикальность. После прецизионного растачивания отверстия цилиндра диаметр отверстия цилиндра определяется с помощью онлайн-оборудования для газового контроля, и сертифицированные изделия поступают в хонинговальный станок через рольганг с электроприводом. Хотя единовременные инвестиции в импортное оборудование для развертывания и хонингования цилиндров (например, известный хонинговальный станок в Германии) относительно велики, последующие затраты на обработку чрезвычайно низки, а качество обработки стабильно.
Для обработки используйте вертикальный хонинговальный станок. В ходе обработки точильный камень хонинговальной головки подается радиально под механизм расширения и сжатия, и заготовка постепенно обрабатывается до необходимого размера. На внешней периферии хонинговальной головки имеется от 6 до 9 шарнирных шлифовальных брусков. Шесть можно использовать для грубого хонингования. Используются девять хонинговальных стержней, длина которых составляет около 1/3–2/3 длины отверстия цилиндра. При хонинговании скорость возвратно-поступательного движения контролируется на уровне 25–35 м/мин, а эффективность хонингования высокая. Чем больше возвратно-поступательное ускорение хонингования, тем меньше площадь дугового перехода, образующаяся при реверсе, и тем выше качество текстуры хонингования.
Давление хонинговального бруска на стенку отверстия контролируют на уровне {{0}},3~0,5 МПа. Давление хонинговального камня напрямую влияет на качество поверхности заготовки, степень износа шлифовального камня, точность размеров и шероховатость поверхности заготовки.
После того, как отверстие цилиндра будет точно расточено, грубое и тонкое хонингование может соответствовать требованиям к размеру изделия. После хонингования будет получен угол хонингования 20–30 градусов, что хорошо влияет на сохранение смазки в масляной пленке в отверстии цилиндра. Отчеты о проверке диаметра, положения, цилиндричности, вертикальности и шероховатости отверстия цилиндра после хонингования следующие.
картина
Четыре
Различные элементы управления процессом обработки отверстий коленчатого вала.
Максимальная скорость обычно используемых бензиновых двигателей может достигать 6000 об/мин, что предъявляет высокие требования к технологии отверстий коленчатого вала. Чтобы обеспечить качество хонингования отверстий коленчатого вала, перед хонингованием необходимо контролировать допуск на размер отверстия коленчатого вала до ± 0,015 мм, то есть допускается допуск только 0,03 мм. После того, как ремень пройдет газовую проверку, он может быть отправлен в хонинговальный станок для хонингования платформы. Прежде чем отверстие коленчатого вала пойдет на хонингование, отверстие коленчатого вала необходимо расточить до заданного размера в обрабатывающем центре. Схема процесса обработки представлена на рисунке.
картина
▲Схема процесса отверстия коленчатого вала
Прецизионный расточный инструмент обрабатывающего центра имеет внутреннюю систему охлаждения. Поскольку глубина отверстия коленчатого вала большая, достигая 300 мм, требования к расточному инструменту также высоки. Используются лезвия из CBN, их конструкция показана на рисунке.
картина
▲Структурная схема расточного инструмента
Выбор инструмента очень важен. Инструмент имеет 4 пластины для получистового растачивания и 6 пластин для чистового растачивания. В процессе обработки направляющее отверстие сначала расширяется лезвием, и большая часть припуска срезается, а затем получистовое расточное лезвие растачивается до диаметра 48,79 мм, оставляя припуск 0,2 мм. для полотна диаметром 48,995мм для резки; Сначала растачивают отверстие коленчатого вала в положениях 1-й и 2-й передач, а затем вращают поворотный стол, чтобы рассверлить 5-ю, 4-ю и 3-ю передачи отверстия коленчатого вала с другой стороны. Согласно сравнению чертежей конечного продукта, после того, как диаметр отверстия коленчатого вала цилиндра будет точно расточен в процессе предварительного хонингования, для хонингования зарезервирован припуск на обработку 0.04~0,05 мм. последующее хонингование платформы станка.
картина
По сравнению с обычными хонингованными отверстиями коленчатого вала отверстие коленчатого вала с текстурой платформы сокращается на 1/3~1/2, срок службы увеличивается на 10%~20%, увеличивается крутящий момент. на 5%, а расход масла снижается на 50%~60%. Шероховатость платформы хонингования контролируется на уровне Rz10~20 мкм, цилиндричность - на уровне 0,01 мм, диаметр положения - 0,2 мм, округлость - 0,01 мм, соосность - 0,008 мм. Требования к размеру продукта также удовлетворяются за счет хонингования платформы.
Чтобы обеспечить точность размеров, отверстие коленчатого вала хонингуется за один прием, то есть от площадки первой передачи до пятой передачи, при вращении и возвратно-поступательном движении. Отчет о проверке диаметра, округлости, положения, соосности, цилиндричности и шероховатости отверстия коленчатого вала цилиндра после хонингования показан на рисунке.
картина
▲Отчет о проверке размера отверстия коленчатого вала
картина
Для вышеуказанной тонкой обработки верхней поверхности блока двигателя, отверстия цилиндра и отверстия коленчатого вала используются самоблокирующиеся приспособления и конструкция вспомогательной опоры, выбираются современные инструментальные материалы и конструкции комбинаций инструментов, контролируются температура обработки и влажность. , а параметры процесса обработки и запас чипа хорошо контролируются. и другие технологические меры для обеспечения требований к точности отделки продукции, тем самым обеспечивая сборку продукции и производительность массового производства.
