鑄造缸蓋用磨削胎具設計優化與應用

王福祥，陳海東，孫曉敏，汪忠杞

（1.濰柴動力股份有限公司 工藝工匠研究院，山東濰坊 261061；2.濰柴動力（濰坊）材料成型制造中心有限公司，山東濰坊 261199）

0 前言

智能制造、綠色制造是現如今我國制造行業發展的方向[1]。鑄造行業作為機械制造業的基礎，更是堅定秉承著“綠色制造”的理念。而鑄件清理工序智能化、綠色化一直是困擾鑄造行業的難題[2]。鑄造從業者們對鑄件的清理磨削關注度越來越高，開發出了非標自動化磨削機及其胎具等[3]，一定程度上改善了鑄造環境，提高了生產效率。但非標設備及其胎、夾具開發通用化程度仍然存在不足，這就需要我們諸多從業者繼續進行設計優化[4]。本文以本公司某自動化磨削線磨削胎具為研究對象，進行設計優化開發[5]。優化后胎具通用化程度高，更換簡便、結構可靠性強，可在實際生產中應用推廣。

1 現狀描述

現有胎具及磨削存在問題的缸蓋如圖1 所示。圖1a 所示，磨削胎具由4 處支撐柱、前后2 處限位柱構成，磨削過程中限位柱插入缸蓋閥座孔進行定位。受限于車間生產不同規格缸蓋，單一胎具無法實現通用化，不同缸蓋進行磨削時必須進行整體更換磨削胎具，影響生產效率。同時，由于長時間連續生產，定位柱出現不同程度磨損，導致缸蓋定位偏差，磨削缸蓋出現磨削不均勻現象，需要人工進行二次磨削，甚至直接導致缸蓋報廢。針對該胎具定位不精確、通用性差等問題，進行了磨削胎具設計優化。

圖1 現有磨削胎具結構圖及磨削不均勻氣缸蓋

2 優化方案

本方案設計了一種適用于缸蓋清理磨削機的磨削胎具，可以實現缸蓋批縫的批量磨削。該磨削胎具結構簡單、可靠，可以通過更換組件實現不同產品磨削胎具的通用。

該磨削胎具整體結構示意如圖2 所示，由底板組件、支撐組件、限位組件構成。底板組件由底板、鑲塊A、鑲塊B、鑲塊C 組成。為保證底板組件的強度，底板厚度控制在35mm～50mm 之間。將底板做成沉槽結構，沉槽位置對應放置鑲塊A、鑲塊B、鑲塊C，鑲塊厚度在20 mm～25mm。鑲塊通過對角兩處圓定位銷來保證定位，并利用固定螺釘把緊固定。

圖2 磨削胎具整體結構示意圖

支撐組件、限位組件結構設計方案，如圖3所示。支撐組件、限位組件通過沉槽結構、固定螺釘固定在對應鑲塊上。限位組件由限位座、定位柱構成，其中定位柱頭部是根據磨削缸蓋閥座孔形狀隨形設計，頭部進行調質處理來增加強度。限位座上配有耐磨塊，限位座與耐磨塊之間有不同厚度的墊片。磨削過程中，通過調整墊片來調節限位柱與缸蓋間隙，進而實現缸蓋限位功能。支撐柱上配有固定螺母用來把緊定位柱。

圖3 磨削胎具組件結構

該支撐組件中增加了限位座，通過限位座來輔助限位缸蓋前后端，磨削胎具使用過程中難免磨損，當定位柱出現磨損導致定位偏差時，可以通過調節限位座上的墊片進行調整限位座與缸蓋之間的間隙，進而實現精確定位，避免出現磨削偏差，導致鑄件壁厚不均而報廢。

在切換不同缸蓋時，該磨削胎具通過直接更換對應不同缸蓋的鑲塊來實現。每種缸蓋對應的鑲塊上的定位柱結構可以依據產品隨形設計，增加了磨削胎具的通用性。需要說明的是，為保證鑲塊與底板定位精確、可靠性高，在鑲塊與底板間預留0.1mm 間隙進行間隙配合，同時配置定位銷套結構，利用間隙+銷套進行定位，定位后利用緊固螺栓進行固定。

3 應用效果

優化設計后胎具及磨削缸蓋效果如圖4 所示。經過持續驗證，缸蓋在胎具上定位相對準確，磨削效果較好，已連續運行480h 左右，未出現磨削量過大或不足情況。胎具進行優化后，不需要再更換胎具底板，整體可靠性強。

圖4 設計優化后胎具及磨削效果

4 結論

與現有技術方案相比，該優化胎具具有以下優點：

（1）可以通過調整墊片厚度實現動態調整缸蓋磨削定位間隙，避免了磨削胎具在使用過程中出現磨損導致定位不準，造成鑄件磨削不均勻甚至報廢。

（2）胎具底板沉槽+鑲塊結構整體可靠性高。磨削不同缸蓋時更換方便，定位柱不受缸蓋閥座孔形狀限制，可以依據產品隨形設計，設計自由度大，最大限度的實現了磨削不同缸蓋時胎具的共用。