內(nèi)燃機(jī)飛輪加工工藝研究

楊燦宇,楊永發(fā),敬天全

(西南林業(yè)大學(xué),云南,昆明,650224)

內(nèi)燃機(jī)飛輪加工工藝研究

楊燦宇,楊永發(fā),敬天全

(西南林業(yè)大學(xué),云南,昆明,650224)

本文從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā),研究飛輪零件的加工工藝,完成加工工序設(shè)計(jì)。通過(guò)改進(jìn)該飛輪的機(jī)械加工工藝,提高了零件加工精度、降低廢品率、增加經(jīng)濟(jì)效益,

飛輪;加工工藝;工序設(shè)計(jì)

1 引言

飛輪是內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵零件,其功能是調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速變化,起穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的作用,同時(shí)有利于內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng),有利于活塞順利通過(guò)上下止點(diǎn)。該零件的毛坯是鑄件,鑄件需做消除內(nèi)應(yīng)力處理。鑄件不得有裂紋、縮松、夾渣等鑄造缺陷。對(duì)于重要表面、光孔及螺紋表面不允許有任何鑄造缺陷,同時(shí)在加工完成后必須做動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn),防止因動(dòng)不平衡引起的竄動(dòng)等重大安全隱患的產(chǎn)生。每道工序完成后,進(jìn)行自然時(shí)效,消除加工硬化和殘余應(yīng)力,達(dá)到設(shè)計(jì)要求和使用要求。下圖 1為飛輪的零件圖：

圖1 飛輪零件圖

2 飛輪主要加工技術(shù)要求分析[1,2]

該零件屬于多孔類大型盤(pán)類零件。平面和孔系都有行位公差要求,從零件圖可知：該零件的右D端面精度要求較高(如圖 2.2所示),采用粗車 -半精車 -精車的方法加工到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)該端面作為精基準(zhǔn)與B基準(zhǔn)有平行度要求,則應(yīng)把此面作為精基準(zhǔn),加工 B基準(zhǔn),最后以B為精基準(zhǔn)再來(lái)加工右D端面,達(dá)到平行度要求。

(2)Φ354的外圓面及其相鄰端面對(duì)Φ40的孔的軸線有圓跳動(dòng)度和端面跳動(dòng)度的要求(如圖 3所示),在后續(xù)分析加工方案時(shí)應(yīng)保證跳動(dòng)度的要求,同時(shí)該圓柱面還有粗糙度要求,將粗、精加工分開(kāi)使其達(dá)到要求。

(3)右凹槽面有粗糙度要求和平行度要求,且凹槽壁與端面成 75o角(如圖 4所示)。該凹槽是加工面,該端面相對(duì)于基準(zhǔn)B的平行度公差為 0.08,采用粗車 -半精車 -精車工序才能達(dá)到要求。

(4)Φ100的孔軸線與Φ40的內(nèi)孔有同軸度要求,公差值為0.08。采用的加工方法也應(yīng)分為粗車 -精車。且粗車和精車選用的基準(zhǔn)不一樣,因?yàn)榇周嚂r(shí)主要是去除材料成形,可以以左端面和Φ380的外圓面作為定位基準(zhǔn),而精加工時(shí),一方面保證能加工到粗糙度要求,同時(shí)保證Φ100的孔軸線與Φ40的內(nèi)孔的同軸度要求,故應(yīng)以Φ155的內(nèi)圓面和左端面作為基準(zhǔn)保證同軸度要求。

(5)對(duì)于Φ40的孔內(nèi)圓柱面有粗糙度要求 (如圖 2.6所示),該孔也應(yīng)該粗、精加工分開(kāi),以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(6)對(duì)于螺紋孔系和銷孔系其形位公差也有很高的要求,同時(shí)對(duì)孔的粗糙度也有要求(如圖 2.7、2.8、所示)。12個(gè)螺紋孔對(duì)基準(zhǔn)面A和 C有位置度要求,同時(shí)螺紋孔和銷孔在同一個(gè)圓周上,但分度不一樣。因此在加工時(shí)為保證位置度要求因該設(shè)計(jì)工裝時(shí)應(yīng)該有鉆模和鉆模套,一方面可以保證孔與孔之間的相對(duì)位置關(guān)系,同時(shí)在定位時(shí)選擇B基準(zhǔn)面和Φ40的內(nèi)圓面作為定位基準(zhǔn),就能很好保證孔軸線在基準(zhǔn)C、A所確定的理想位置的圓柱面內(nèi),同時(shí)螺紋孔和銷孔有粗糙度要求,對(duì)于螺紋孔的粗糙度要求稍低于銷孔的粗糙度要求。同理在安排鉆孔工序時(shí)要考慮鉆孔能夠達(dá)到的粗糙度等級(jí)。

(7)對(duì)于Φ10的定位銷孔和 6-Φ14.5的孔相對(duì)于基準(zhǔn) B、A也有很高的形位公差要求 (如圖 2.9、2.10所示),在鉆孔時(shí)應(yīng)與上面所用到的鉆模一致,因?yàn)棣?0的銷孔內(nèi)圓面粗糙度要求很高,一般鉆削不能達(dá)到要求,因此還要要通過(guò)鉸孔才能達(dá)到圖紙要求。

(8)最后對(duì)于兩個(gè)徑深比較大的兩個(gè)斜孔 (如圖 2.11所示),因?yàn)闆](méi)有粗糙度和形位公差要求,較容易加工,但是因?yàn)槠錇樾笨?因此在設(shè)計(jì)它的夾具時(shí)應(yīng)該傾斜 45o,保證刀具的加工方向與孔的軸線垂直于水平面,這樣便于排屑和保護(hù)刀具,延長(zhǎng)刀具使用壽命。

綜上還可以得出對(duì)于左端面、Φ354圓柱面及相鄰端面、Φ100的臺(tái)階孔的加工和Φ40的孔加工,因?yàn)槠渲杏型S度要求,有端面跳動(dòng)和圓跳動(dòng)要求,有平行度要求的應(yīng)該盡量在一道工序中全部完成,以保證這些形位公差要求。

3 工藝方案分析[3,4]

3.1 選擇定位基準(zhǔn)

(1)精基準(zhǔn)的選擇：選擇 D平面及Φ380的外圓面作為定位精基準(zhǔn),去粗車 E平面、Φ354的外圓面及相鄰端面、Φ118的外圓面和Φ100的孔。這樣可以保證端面跳動(dòng)、圓跳動(dòng)及平行度要求,為后續(xù)加工提供精基準(zhǔn)。同時(shí)這樣夾具簡(jiǎn)單,操作也容易,可以設(shè)計(jì)為三爪卡盤(pán),易于找正定心。(2)粗基準(zhǔn)的選擇：選擇 E平面和Φ354的外圓柱面為粗基準(zhǔn)去加工精基準(zhǔn)。E平面可以限制三個(gè)自由度,而短圓套又可以限制兩個(gè)自由度,故按照“基準(zhǔn)先行”的原則,被選為精基準(zhǔn)的面在第一道工序應(yīng)加工出來(lái),選擇粗基準(zhǔn)的面應(yīng)盡量平整,粗糙度值相對(duì)較小的面,這樣利于加工后的精基準(zhǔn)定位性能較高。

3.2 擬定工藝過(guò)程方案

(1)擬定方案 由于各表面加工方法及粗精基準(zhǔn)已基本確定,現(xiàn)按照“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”、“基準(zhǔn)先行”的原則,初擬定兩種工藝過(guò)程方案。

(2)工藝方案論證

方案一的優(yōu)點(diǎn)在于：①粗精加工階段劃分明顯,提高不同精度機(jī)床的利用率。同時(shí)保證了個(gè)工序的順利完成;②半精車、精車Φ380的外圓柱面、Φ354的外圓柱面及相鄰端面、E平面、左端面、Φ100的臺(tái)階孔及底平面、Φ40的通孔及倒角,在同一道工序 040中加工完成,采用相同的定位基準(zhǔn),有利于保證端面跳動(dòng)度和同軸度要求;③將孔加工工序安排在面加工之后,有利于提供更為精確的定位基準(zhǔn),避免了孔精加工時(shí)余量不足。該方案也存在弊端：在有的工序中,加工面比較多,易使工人疲勞,反而影響工件加工的質(zhì)量,同時(shí)也易使刀具過(guò)熱,影響刀具壽命。方案二的優(yōu)點(diǎn)在于：①工序安排相對(duì)集中,各工序加工內(nèi)容相對(duì)均勻。②加工間隙時(shí)間長(zhǎng),可以實(shí)現(xiàn)自然時(shí)效,減小加工產(chǎn)生的應(yīng)力。該方案也存在這不足的地方：將 050、060工序分開(kāi)可導(dǎo)致Φ354的外圓柱面、Φ100的臺(tái)階孔及底平面、Φ40的通孔同軸度、端面圓跳動(dòng)度不易保證。

綜合比較,選擇方案一作為飛輪的加工工序方案。雖然在這個(gè)方案中,工序較為集中,每個(gè)工序所用工時(shí)較多,易引起刀具過(guò)熱,但是可以通過(guò)冷卻液的冷卻作用,帶走大量的切削熱,降低刀具溫度。

3 斜小孔的加工

對(duì)于小孔加工,易出現(xiàn)的問(wèn)題有：(1)鉆尖產(chǎn)生比較大振擺,加工質(zhì)量不穩(wěn)定;(2)鉆頭產(chǎn)生引偏;(3)鉆頭切入出和通孔底端有毛刺;(4)排屑條件惡劣,使刀具升溫較快,影響刀具強(qiáng)度硬度,刀具易折斷。改進(jìn)的具體措施有：(1)加工條件的設(shè)定。設(shè)定適合的切削速度、進(jìn)給量以及轉(zhuǎn)速。(2)鉆尖振擺的控制。一般情況下,鉆頭安裝在機(jī)床上后,刃尖不容易進(jìn)行測(cè)量.通常都是測(cè)量鉆柄部位,其回轉(zhuǎn)振擺必須控制在 TI RO.02mm以下,最好能控制在 TIR0.01m以下.因此,鉆頭本身必須是高精度的,夾具的回轉(zhuǎn)振擺精度也必須很高。主軸的回轉(zhuǎn)振擺應(yīng)控制在 TIR0.03mm。(3)切削液的利用。采用一般的冷卻液,從鉆頭的冷卻、排屑效果等方面來(lái)看,均不理想。應(yīng)采用噴霧冷卻方式,選用價(jià)格較貴,但滲透性、附著性良好的切削液,可取得較好的效果。

5 結(jié)論

經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)證明“飛輪殼的工藝切實(shí)可行”夾具調(diào)整靈活方便“工藝能作為典型工藝應(yīng)用于其它型號(hào)的飛輪殼”而且?jiàn)A具操作簡(jiǎn)單“保證了加工質(zhì)量”為企業(yè)節(jié)約了設(shè)備投入資金”并贏得了時(shí)間和效益。

[1]張耀宸.機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè).航空工業(yè)出版社,1993. (1)

[2]楊昂岳,鄒湘軍,吾石林,何漢輝.機(jī)械制造工程學(xué).國(guó)防科技大學(xué)出版社,2004.(2)

[3]王啟平.機(jī)械制造工藝學(xué).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2006.(7)

[4] 張 全.機(jī)械加工工藝對(duì)零件加工精度的影響.工具技術(shù), 2007.(8)

[5]林旭群.大飛輪加工工藝研究.機(jī)電工程技術(shù),2006.(7)

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[7]張金龍,路婉麗,王智民.大型盤(pán)類件成形工藝及模具設(shè)計(jì).模具技術(shù),2008.(4)

TG457.25

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1003-3467(2010)10-0050-02