枪铰气缸盖气门导管孔及座圈孔DKM009组合机床在实践中的应用.pdf

_ 警 剞 强 习 侧商 I T o p i c s A u t o M a n u f a c t u r i n g T e c h n o lo g y 枪铰气缸盖气门导管孔及座圈孔 D K MO 0 9组合 机床在实践中的应用 李 瑾 方 宇 大谇机 床 集 团有 限青任公 司技 术 中心 ． 主 了 宁 大毒 1 1 6 0 2 1 摘要 阐述了用数控组合机床枪铰气缸盖组件的气门导管孔及座 圈孔的工艺方案 ， 并对机床关键部件的结 构及功能做了介绍。该机床的设计及应用 。 解决了气缸盖／ J i l T中的关键工序气门座圈面及导管孔的 加工精度问题。 关键词 数控组合机床精车锥面枪铰导管孔 加工精度 T h e Ap p l i c a t i o n o f Bo r i n g a n d R e a mi n g Va l v e Se a t a n d Gu i d e wi t h Co mb i n a t i o n Ma c h i n e DK M0 0 9 i n Pr a c t i c e L I J i n，F AN G Yu T e c h n o l o g y C e n t e r ， D a l i a n Ma c h i n e T o o l G r o u p ， D a l i a n 1 1 6 0 2 1 ，C H N Abs t r a c tT h i s t e x t i n t r o du c e s t h e p r o c e s s i n g p l a n o f b o r i n g a n d r e a mi n g v a l v e s e a t a nd g u i d e b y CNC ma c h i n e ． Al s o g i v e a de t a i l e d i n t r o d u c t i o n f o r t h i s ma c h i n e’ S k e y s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n．Th e d e s i g n a n d u s e o f t hi s ma c h i n e s o l v e s a ke y p r o b l e m a b o u t t h e v a l v e s e a t a n d g u i d e’S ma c h i n i n g a c c u r a c y，wh i c h i s a n i mp o r t p r o c e s s i n Cy l i nd e r He a d’ S ma c h i n i n g ． Ke ywo r d sCo mb i n a t i o n CNC Ma c h i n e； F i n i s h i n g Tu r n i n g o f Va l v e S e a t S u r f a c e； Bo rin g a n d Re a mi n g Va l v e Gu i d e；Ma c h i n i n g Ac c u r a c y 随着汽车工业的高速发展及人们环保意识的 E l 益 提高 ， 对汽车排放的要求也越来越高 目前 已达到欧 Ⅲ、 欧Ⅳ等 。发 动机做 为汽车 的核心动力部件对其 性能要求也随之提高。气缸盖做为发动机的主要零件 之一 ， 其气门座圈孔和导管孔的加工是关键工序， 座圈 锥面对导 管孑 L 的跳 动 已 由以前 的 0 ． 0 5 m m 提高 到 0 ． 0 3 m m直至 目前的 0 ． 0 2 m m以内， 粗糙度 为 R 0 ． 8 ～ 1 ． 6 I x m。如果此项精度超差， 将会直接影响发动机 的性能。目前 国内主要发动机厂此类加工机床一般为 进 口， 其价格较高。我厂多年来一直对此类加工工艺 及机床进行跟踪、 研究并同时为一些 国内的发动机厂 进行了设计制造 ， 取得 了较好 的效果及 丰富的经 验。 本文所介绍的 D K M 0 0 9机床就是根据用户的要求 ， 吸 收借鉴国内外机床的技术特点设计的。它关键的技术 指标座圈锥面对导管孔 的跳动为 0 ． 0 2 m m 已得到保 证 1 机床方案的制定 接到此项业务后 ， 我们首先根据用户的要求对产 品图纸进行 了认真的分析 ， 并到用户现场进行调研 。 34 通过调研及与用户 的交流了解到该产品缸盖的导管孔 以前是不加工的， 并且其加工设备均为上世纪 7 0年代 国外二手设备。经过调研后我们确定 了工件的定位、 座圈锥面的加工方法及机床的总体方案。 1 ． 1 被加工零件工序内容及节拍 被加工零件名称 气缸盖组件 ； 材料 气 门导管 H T 2 5 0， 座圈 P L 1 2 MV 4 2 5 ； 硬度 气 门导管 2 0 0～ 2 5 0 HB ， 座圈 4 O～ 4 6 H R C ； 节拍时间 1 ． 4 m i n ／ 件 包括 自动上下料 。 1 ． 2 本机床保证的主要精度 1 保证进气 阀座锥 面对 导管孔 的跳动为 0 ． 0 2 m m； 锥面粗糙度为 0 ． 8 t x m； 排气 阀座锥面对导管孔 的 跳动为 0 ． 0 2 mm； 锥面粗糙度 尺 。 为 0 ． 8 m。 2 保证导管孔孔径精度为 6 9 H 7和 9 0 0 。5 mm； 粗糙度为 R 。 1 ． 6 I,z m。 1 ． 3 切削参数的选用 粗锪进 、 排气锥面 尼 4 8 0 r ／ mi n ， 6 5 m ／ ra i n ； 精车进 、 排气锥面 n 5 4 0 r ／ mi n ， 8 0 m ／ mi n ； 枪铰导管孔 ／Z 2 2 0 0 r ／ m i n ， 6 2 m ／ m i n 。 ／ ／ , 为主轴转速 ； 为切削速度。 ZU U l 0 工件流向 枪铰 上 料 机 l动 滚 道 捧 屑 装 置 ⋯⋯ ⋯ ～ 数 控 输 送带 下 料 滚 道 数 控 滑台 侧 床 身 底 座 图1机床结构图 1 ． 4机床的工作原理 数控滑台快进、 工进 ， 粗 锪进 、 排气锥 面 留余量 0 ． 1 0 mm ， 然后滑台快退 回0 ． 1 5 mm， 精车进 、 排气锥 面至成品 ， 最后枪铰装置工进枪铰导管孔。 1 ． 5 机床结构 D K M 0 0 9 见图 1 两工位气门导管、 座圈孔精加工 组合机床是由夹具 、 数控 滑台、 高精度 刚性镗削头、 精 密镗车刀盘 、 数控输送带 、 高压内冷排屑装置 、 枪铰供 油装置 、 电气柜 、 液压站等部件组成。 2 机床主要部件 2 ． 1 数控滑台 本机床选配 了我厂引进德 国的通用部件 S E M F 6 3 0 ／ 6 3 0精密数控 滑台 ， 是 机床关键 的动力 驱 动部 件。滑台采用精密双螺母滚珠 丝杠 和伺服 电动 机驱 动 ， 伺服电动机与滚珠丝杠之间采用直联形式 ， 通过涨 紧联结套实现无间隙的传动 ； 滑台与滑座之间 ， 采用贴 塑处理 ， 减小了摩擦 系数 ； 导轨采用集 中供油润滑 ， 使 其保持足够的油量。这些设计使精密数控滑台保持了 较高精度的进给速度 ， 从而使机床 的动态性能更好 、 寿 命更长。 2 ． 2 高精度刚性镗削头 高精密刚性镗削头是机床 的重要部件之一 ， 它的 设计 、 加工 、 装配精度直接影响产品的加工质量。为保 证主轴的高刚性及高速 回转 ， 此镗削头 的主轴直径确 定为 t h l 0 0 m m， 主轴 的前后 支撑均采 用角接 触球轴 承， 主轴的主要技术指标端面跳动保证在 0 ． 0 0 3 mm， 径 向跳动保证 在 0 ． 0 0 2 m m 以内。主轴 内部分三层 ， 分别完成锪锥面、 精车锥面和枪铰导 管孔 的加工。主 轴带有气密封。主轴采用伺服电动机驱动， 通过圆弧 同步齿形带与主轴相联结 ， 以适应主轴的平稳传动及 多种转速的变化。其低速用于锪 、 车锥面， 高速用于枪 铰导管孔。 dO U等 l l年 0 2 ． 3精密镗车刀盘 精密镗车刀盘同样是机床 的重要部件之一， 它的 设计 、 加工 、 装配精度也直接影响产品的加工质量。锥 面的精加工通常有锪 、 车 、 插补等多种加工方法 ， 通过 调研及对其 同类加工工艺、 机床的分析 比较最终采用 精车的加工方法 。此刀盘通过联合设计达到了预期的 效果。 2 ． 4 夹具及数控输送带 工件的定位可采用一面二销或一面加导管外 圆定 位两种形式 。通过调研了解到用户底孔加工的位置精 度不是很稳定 ， 因此确定了以一面加导管外圆的定位 形式定位工件。工件在夹具 中侧面 向下， 定位 面带有 气检和吹风 系统 ， 保证工件定 位的准确性及 可靠性。 为避免用导管外圆定位受力 ， 工件侧面在夹具 中的支 撑为浮动支撑 ， 夹 紧为液压夹紧。这种定位夹 紧方式 使加工后 的导管孑 L 壁厚均匀 ， 精车后 的锥面密封带易 控制。 D K M 0 0 9机床 的输送为摆杆输送形式 ， 采用伺服 电动机 ， 通 过无 问隙联接传给滚珠 丝杠 ， 带 动螺母移 动 ， 螺母固定在输送带上 ， 这样就使丝杠的转动变为直 线运动 ， 将工件准确输送到位 。这样的输送方式让工 件的输送位置准确 ， 调整和维修起来都很方便。 2 ． 5 高压 内冷排屑装置 D K M 0 0 9机床采用独 特的高低压冷却系统 ， 高压 为 6 M P a， 用于冷却枪铰刀具并将加工后的导管切屑 强制冲出孔外 ， 低压用于加工进排气锥面刀具的冷却 。 过滤排屑采用 四组过滤 ， 即磁性排屑器 ， 涡旋分离装 置 ， 磁辊分离 器及 纸 带过 滤装 置 ， 过滤 精度 达 到 1 0 Ix m O D K M 0 0 9 机床属于高精密切削设备， 主轴高速旋 转产生的热量及刀具切削时产生的热量会使主轴箱壳 体产生变形 ， 它会使主轴加工精度产生漂移 ， 影响产品 质量。因此本机床采用了 自然冷却和强制冷却相结合 3 5 l 垒羽 “ --E t 铷通靛 而 丽而 从动螺旋伞齿轮精锻成形的物理模拟及数值模拟研究 陈拂晓① ② 皇 涛① 郭俊卿① 严祥俊① ①河南科技大学材料科学与工程学院， 河南 洛阳 4 7 1 0 0 3 ； ⑦河南省有色 ． 金属材料科学与加工技术重点实验 室， 河南 洛阳4 7 1 0 0 3 摘要 通过对从动螺旋伞齿轮的精锻成形过程进行物理模拟和数值模拟研究， 分析了成形过程中齿轮齿形 的填充情况、 等效应力等效应变的分布以及金属 内部质点的流动规律 。 得 出了从动螺旋伞齿轮精锻 过程的金属流动规律 ， 揭示了从动螺旋伞齿轮精锻过程的变形机理， 物理模拟结果与数值模拟结果 吻合。 关键词 螺旋伞齿轮精锻成形物理模拟数值模拟 T h e St u d y o f P h y s i c a l Si mu l a t i o n a n d Nu me r i c a l Si mu l a t i o n f o r P r e c i s i o n F O r mi n g o f Sp i r a l B e v e l Dr i v e n Ge a r CHEN F u x i a o ， HUANG Ta o ① ， GUO J u n q i n g ① ， Y A N X i a n g j u n ① ① S c h o o l o f Ma t e r i a l S c i e n c e a n d E n g i n e e ri n g ， H e n a n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y，Lu o y a n g 4 7 1 0 03，CHN； H e n a n K e y L a b o r a t o r y o f A d v a n c e d N o n -- f e l T O U S Me t a l s ， L u o y a n g 4 7 1 0 0 3 ， C H N Ab s t r a c t P h y s i c a l s i mu l a t i o n a n d Nu me ric a l s i mu l a t i o n f o r p r e c i s i o n f o r mi n g o f s p i r a l b e v e l d r i v e n g e a r a t e s t u d i e d i n t h i s p a p e r ．Th r o u g h t h e a na l y s i s o f t h e fi l l i n g c o n d i t i o n o f g e a r S t e e t h d u rin g t h e f o rm i n g p r o c e s s，t h e d i s t rib u t i o n o f e q u i v a l e n t s t r a i n a nd e q ui v a l e n t s t r e s s，a n d t h e flo w l a w o f i n n e r me t a l p a r t i c l e s ，me t a l flo w l a w a r e o b t a i n e d i n t h e p r e c i s i o n f o r mi ng o f s pi r a l be v e l d riv e n g e a r a n d d e f o r mi n g me c h a n i s m i s i l l u s t r a t e d．Th e nu me ric a l s i mu l a t i o n r e s u l t s a r e i n g o o d a g r e e me n t wi t h t h e p h y s i c a l s i mu l a t i o n r e s u l t s ． Ke y wor ds S p i r a l Be v e l Ge a r ；Pr e c i s i o n F o rm i ng；P hy s i c a l S i mu l a t i o n；Nume ric a l S i mul a t i o n 螺旋伞齿轮承载能力和传动平稳性大大优于直齿 伞齿轮 ， 能很好地满 足高速重载传动要求 。因此 ， 汽 车、 拖拉机、 坦克等的驱动桥上传递动力的齿轮无一例 外地采用螺旋伞齿轮 ， 其显著的性能促使科研人员对 的方法。即加大冷却油箱的体积及散热片和安装强制 制冷恒温装置 ， 使油温保持在 3 5～ 4 5℃。 2 ． 6电气数控 系统 电气系统是整个机床运转的关键环节之一。为了 使机床所有部件运行的稳妥可靠 ， 动作灵活， 必须提高 电气控制系统的功能。因此， 本机床数控 系统采用力 士乐系统 ， 主轴 、 滑台、 输送带均采用伺服 电动机驱动 ， 数控系统配有故障 自动检测 、 C R T彩色界面显示功能 等。由于数控技术在本台机床上的使用 ， 使得该机床 的机械结构变得简单、 运行更稳定可靠， 调整更方便， 大大提高了整机的自动化水平 。 2 ． 7 机床防护 本机床采用全封闭自动防护， 左右拉门结构， 并带 有电磁安全锁。外观采用圆弧流线型设计 ， 避免 了冷 却液和切屑外泄带来的污染， 使机床既美观又实用。 3 6 3 结语 本机床经过精心的设计和制造 ， 各项精度指标完 全达到产品要求， 并有一定的储备量 ， 其中锥面对导管 孔跳动度在 0 ． 0 1 5 m m以内。经过用户将近两年的生 产实践 ， 加工十多万件 ， 精度一直保持稳定 ， 得到用户 一 致的好评。综上所述 ， 该工序的加工机床完全可以 取代进 口设备。 参考文献 [ 1 ] 李洪． 机械加工工艺手册[ M] ． 北京 北京出版社， 1 9 9 0 ． [ 2 ] 李宏胜． 机床数控技术及应用[ M] ． 北京 高等教育出版社， 2 0 0 1 ． [ 3 ] 机械设计手册编委会． 机械设计手册[ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 04 ． 编辑谭弘颖 收稿日 期 2 0 0 9 1 2 2 1 H i l o s t 1 如 果 您 想 发 表 对 本 文 的 看 法 ， 请 将 文 章编 号 埃 入 读 者 意 见 诱 查表 中 的 { 脏 置 o