穩(wěn)壓箱法蘭面螺栓孔機(jī)加工工藝的研究

方偉東

摘 要：穩(wěn)壓箱是柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中的重要零件，直接影響柴油機(jī)氣缸充量和掃氣效果，也是引起增壓器喘振的因素之一。該產(chǎn)品具有薄壁，剛性差易變形，大法蘭面螺栓孔及小法蘭面螺紋孔位置度要求高等特點(diǎn)，其中，大法蘭面螺栓孔位置度將直接影響機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中雙頭螺柱的受力情況。文章主要介紹4400馬力柴油機(jī)用穩(wěn)壓箱大法蘭面螺栓孔的機(jī)械加工工藝。

關(guān)鍵詞：穩(wěn)壓箱；柴油機(jī)；薄壁；變形；位置度；4400馬力；機(jī)械加工工藝

1 研究目的及要求

穩(wěn)壓箱是柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中的重要零件，直接影響柴油機(jī)氣缸充量和掃氣效果，也是引起增壓器喘振的因素之一。增壓并經(jīng)過(guò)中冷后的新鮮空氣，在穩(wěn)壓箱中加以穩(wěn)定后，進(jìn)入氣缸內(nèi)燃燒。因此，穩(wěn)壓箱的質(zhì)量將直接影響柴油機(jī)的性能。

穩(wěn)壓箱具有薄壁，剛性差易變形，大法蘭面螺栓孔及小法蘭面螺紋孔位置度要求高等特點(diǎn)，其中，大法蘭面螺栓孔位置度將直接影響機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中雙頭螺柱的受力情況。

穩(wěn)壓箱大法蘭面通過(guò)雙頭螺柱與柴油機(jī)機(jī)體相連，當(dāng)穩(wěn)壓箱大法蘭面螺栓孔位置度滿足圖紙要求時(shí)，雙頭螺柱不與螺栓孔孔壁相碰，雙頭螺栓只受軸向拉緊力（如圖1）。而當(dāng)穩(wěn)壓箱大法蘭面螺栓孔位置度不滿足圖紙要求時(shí)，雙頭螺柱與螺栓孔孔壁相碰，在機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中，由于柴油機(jī)的震動(dòng)，除了受到軸向拉緊力外，還受到一個(gè)徑向剪切力（如圖2）。雙頭螺柱長(zhǎng)時(shí)間受到徑向剪切力的作用，容易造成疲勞斷裂，導(dǎo)致穩(wěn)壓箱的密封墊片吹破，從而使得穩(wěn)壓箱空氣泄露，降低了柴油機(jī)的功率，惡化了柴油機(jī)的性能。因此，穩(wěn)壓箱大法蘭面螺栓孔位置度好壞將直接影響柴油機(jī)性能。

4400馬力柴油機(jī)為我公司現(xiàn)階段主打產(chǎn)品，相比280柴油機(jī)有諸多改進(jìn)，其中一個(gè)重要的改進(jìn)就是取消原280柴油機(jī)上的前、后穩(wěn)壓箱配置，將前、后穩(wěn)壓箱整合在一起，新的穩(wěn)壓箱長(zhǎng)度達(dá)2773mm，加工大法蘭面螺栓孔時(shí)，傳統(tǒng)的劃線、校線鉆孔加工工藝，因人為因素，大法蘭面螺栓孔的位置度顯然不能滿足圖紙要求。隨著公司大型數(shù)控龍門(mén)加工中心的配備，將原劃線、校線鉆孔加工工藝合并，在數(shù)控機(jī)床設(shè)備上完成劃線、鉆孔工序，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量，又簡(jiǎn)化了工序，提高了生產(chǎn)效率。

本文就是對(duì)公司4400馬力柴油機(jī)用穩(wěn)壓箱大法蘭面螺栓孔數(shù)控加工進(jìn)行工藝研究。

2 試驗(yàn)過(guò)程概述

4400馬力柴油機(jī)用穩(wěn)壓箱材質(zhì)為QT500-7，兼有鑄鐵和鋼的性能，具有強(qiáng)度高、韌性好、延展率大等特點(diǎn)。該產(chǎn)品長(zhǎng)2773mm，寬420mm，高269mm，成品圖如圖3所示。

2.1 工藝分析

穩(wěn)壓箱大法蘭面螺栓孔相對(duì)于穩(wěn)壓箱軸向基準(zhǔn)面、大法蘭面的位置度要求為0.5，原工藝是鏜進(jìn)氣口→劃大法蘭面螺栓孔加工線→搖臂鉆床校線鉆大法蘭面螺栓孔。劃大法蘭面螺栓孔加工線時(shí)采用的基準(zhǔn)面是大法蘭面短邊邊緣，是毛坯面，同時(shí)搖臂鉆床校線鉆孔時(shí)的人為因素，大法蘭面螺栓孔位置度難以滿足圖紙要求。

考慮到穩(wěn)壓箱大法蘭面螺栓孔位置度的基準(zhǔn)面是軸向基準(zhǔn)面，結(jié)合數(shù)控龍門(mén)加工中心的特點(diǎn)，在鏜完穩(wěn)壓箱進(jìn)氣口后，用機(jī)床附件頭配合尋邊器，找正穩(wěn)壓箱的軸向基準(zhǔn)面，同時(shí)較靠近大法蘭面窄邊的進(jìn)氣口密封槽圓，找圓心建立加工坐標(biāo)系，因?yàn)樾?zhǔn)的基準(zhǔn)面都是加工面，精度比原工藝的校毛坯面劃線要高，同時(shí)數(shù)控鉆孔又排除了搖臂鉆床鉆孔時(shí)的人為因素，保證了大法蘭面螺栓孔的位置度。

2.2 加工工藝過(guò)程

穩(wěn)壓箱在鏜完兩側(cè)進(jìn)氣口后，鉗工打磨去除加工飛邊毛刺，將穩(wěn)壓箱吊放在數(shù)控龍門(mén)加工中心工作臺(tái)上，用尋邊器校穩(wěn)壓箱一側(cè)進(jìn)氣口端面，將穩(wěn)壓箱水平放置在工作臺(tái)上，并壓裝。同時(shí)用尋邊器校穩(wěn)壓箱另一側(cè)進(jìn)氣口端面，找正大法蘭面螺栓孔位置度基準(zhǔn)面。

機(jī)床換裝90°附件頭，用尋邊器找正離大法蘭面窄邊最近的進(jìn)氣口密封槽圓圓心坐標(biāo)（X，Y），作為坐標(biāo)系原點(diǎn)，再根據(jù)圖紙上大法蘭面窄邊螺栓孔圓心與第一個(gè)進(jìn)氣口密封圈圓心的距離（120.5）及大法蘭面各個(gè)螺栓孔之間的相對(duì)位置，計(jì)算各個(gè)螺栓孔相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)（X，Y）。

數(shù)控龍門(mén)加工中心的主軸剛性要比搖臂鉆床好，配用高效的硬質(zhì)合金鉆頭，選擇合適的切削參數(shù)后，可以直接在穩(wěn)壓箱大法蘭面上直接鉆削螺栓孔，而無(wú)需預(yù)先鉆定位中心孔。

2.3 試制結(jié)果

穩(wěn)壓箱試制后經(jīng)三坐標(biāo)檢測(cè)儀檢測(cè)，大法蘭面所有螺栓孔的位置度都控制在0.5之內(nèi)，其中第6、22、47、52號(hào)螺栓孔的位置在0.2-0.36之間，其余各螺栓孔的位置度均控制在0.1以內(nèi)（如圖4）。

3 結(jié)束語(yǔ)

按新工藝試制一個(gè)穩(wěn)壓箱，經(jīng)檢測(cè)所有的大法蘭面螺栓孔位置都滿足圖紙要求，個(gè)別螺栓孔的位置度偏大（也在圖紙要求的范圍內(nèi)），經(jīng)分析可能是深孔鉆削導(dǎo)致的輕微喇叭口（第22號(hào)螺栓孔深度達(dá)到269mm，第47、52號(hào)螺栓孔深孔為220mm）及鑄件材質(zhì)不均勻所導(dǎo)致的。

相比老工藝，數(shù)控龍門(mén)加工中心鉆削穩(wěn)壓箱大法蘭面螺栓孔，不止提高了加工精度，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，而且簡(jiǎn)化了工序，減少了在產(chǎn)品在生產(chǎn)線上的流轉(zhuǎn)時(shí)間，同時(shí)數(shù)控設(shè)備的高速切削又提高了生產(chǎn)效率，滿足工廠提高生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)的要求。

由于穩(wěn)壓箱是薄壁類箱體零件，剛性差易變形，同時(shí)高速鉆削時(shí)的切削力不是很大，產(chǎn)品壓裝時(shí)不能壓裝太緊，容易導(dǎo)致產(chǎn)品壓裝變形。

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