发动机缸盖CNC定点清洗刀具的改进设计

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对发动机缸盖气门导管孔精铰刀具的优化

对发动机缸盖气门导管孔精铰刀具的优化

qiyekejiyufazhan【摘要】在竞争日益激烈的今天,制造企业如何在保证产品生产加工质量的前提下,提高生产效率,降低制造成本,成为其主要研究方向。

文章介绍了某车企B 系列发动机气缸盖气门导管的加工方式、工艺要求及刀具选型,通过分析现有典型的可调式换片气门导管加工刀具的结构及其存在的缺陷,提出新型一体式刀具的优化方案,提高了刀具加工的稳定性,提升了生产效率,降低了加工成本,并实现了气门导管加工刀具的国产化。

【关键词】B 系列发动机;气门导管;刀具;一体式;优化【中图分类号】TG71【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688(2017)06-0058-030引言发动机是汽车的最核心部分,而作为整台发动机的重要箱体零部件之一,发动机气缸盖加工质量的好坏、精度的高低,是决定发动机性能的基础。

气门导管孔的加工是气缸盖加工的关键点之一,特别是气缸盖气门导管孔的加工精度的好坏将直接影响发动机的性能。

如果进、排气门导管孔与气门的密封配合不佳,产生泄漏,会给发动机造成以下后果:气缸压缩比不足以达到设计要求,功率降低;油耗增加,排放量增大,有产生黑烟并污染环境的风险;会造成进气管内部空气混乱,排气门的温度上升,造成积碳等。

在保证气缸盖气门导管孔的加工精度及产品的质量的情况下,如何提高刀具加工的稳定性,提升产品生产效率和降低加工成本,是各加工制造企业的主要研究方向。

长久以来,发动机气缸盖气门导管孔加工一直是一个难以攻克的技术难点。

某车企B 系列发动机铝合金气缸盖在气门导管加工中,设计工艺为使用直径为 6.90mm 的粗铰刀具(刀具编号T 21206/T 21209)进行预铰孔加工,之后由直径为7.00mm 的精铰刀具(刀具编号T21207/T21210)完成最终加工。

在日常加工生产过程中,精铰刀具(刀具编号T 21207/T 21210)在刀片的使用前期,其加工寿命很短,刀刃磨损较快,加工约10件零件时,导气门管尺寸就接近下差,需要多次换刀进行调整,影响生产效率和节拍。

数控车床加工刀具的优化改进探析

数控车床加工刀具的优化改进探析

数控车床加工刀具的优化改进探析作者:罗文深来源:《中国新技术新产品》2017年第11期摘要:数控车床与普通车床相比较,其加工效率更高,且质量具有可控性,能够确保产品生产质量。

然而,在加工过程中,其精确度也不可避免地会受到刀具的影响,导致工件质量不合规,增加了资本投入。

因此,就需要对加工刀具进行优化与改进,以提升数控车床的加工精度与加工质量。

关键词:数控车床;加工刀具;优化改进中图分类号:TG51 文献标识码:A数控车床不仅能够提高产品的生产质量,而且能够控制生产成本,确保经济效益。

但在实际数控车床生产过程中,其生产效率、产品质量在一定程度上受到加工刀具的影响。

相对来讲,数控车床的加工刀具切削原理跟普通的车床并无差别,然而,结合数控车床的实际加工零件、车床性能,来对刀具进行有效选择,并科学地调整相关参数,是确保加工精度,提升生产效率的前提保障。

本文以GSK980T经济型数控车床加工刀具为例,对其加工刀具存在的问题进行分析,并提出相应的优化改进措施,以提升刀具使用性能,确保加工精度与加工效率。

1.数控车床加工刀具应用现状当前大部分数控车床所使用的刀具均为焊接式的合金车刀,在使用该种刀具进行产品生产加工时,由于轮轴盖零件材质为铸铁,其表面较为坚硬,因此容易导致刀尖磨损,使得被加工的轮轴盖零件表面精度受到较大影响。

同时,在生产过程中,若是使用两把车刀进行,就会因反复换刀而大大延长了程序使用时间,并容易出现崩刀状况,使得刀具的使用成本增加。

2.数控车床加工刀具的优化与改进2.1 加工刀具的有效安装在数控车床的加工刀具安装中,若是安装位置不恰当,或是安装不牢固,会导致切削时发生振动,或致使工件表面存在振纹,容易导致刀具破损,严重影响到工作效率。

因此,在安装过程中,要注意刀具的刀尖要与刀工件轴线保持等高水平。

其中,精加工时,刀尖可以略低于工件轴线,而在粗加工以及车削大直径工件时,刀尖可以略高于工件轴线。

同时,还要注意对车刀探出长度进行控制,以免过长而出现刚度差,使得加工件表面粗糙,或存在扎刀、打刀等问题。

数控车床加工刀具的改进设计

数控车床加工刀具的改进设计

数控车床加工刀具的改进设计作者:周伟来源:《河南科技》2019年第11期摘要:数控车床是一种自动化机床,具有高效率和高精度的特点。

相比普通车床,数控车床有明显的优势,能够保证产品的生产质量,控制生产成本,实现经济效益目标。

数控车床的质量具有可控性,配备动力刀塔,或者多工位刀塔,加工工艺性能更加广泛。

通过数控车床能够加工各种复杂工件,如蜗杆、槽、螺纹、圆弧、斜线圆柱以及直线圆柱等。

同时,数控车床具有圆弧插补、直线插补等各种补偿功能。

批量生产中,数控车床发挥了重要作用。

但是数控车床加工刀具也会影响加工的精确度,使资本投入增加,工件质量缺乏规范性。

因此,要及时改进数控车床的加工刀具,提高加工精度和加工质量。

關键词:数控车床;加工刀具;设计中图分类号:TG519.1 文献标识码:A 文章编号:1003-5168(2019)11-0056-03Abstract: CNC lathe is an automatic machine tool with high efficiency and high precision. It has obvious advantages compared with ordinary lathes, can guarantee the production quality of products, control production costs and achieve economic benefits. The quality of CNC lathes is controllable, equipped with power turrets or multi-station turrets, and the processing technology is more extensive. Through CNC lathes, it can process a variety of complex workpieces, such as worms, grooves, threads, etc., as well as arcs, slanted cylinders, linear cylinders, etc.,with various interpolation functions such as circular interpolation and linear interpolation. In mass production, CNC lathes play an important role. At the same time, CNC lathe machining tools will also affect the accuracy of machining, increase capital investment, and lack of standardization of workpiece quality. Therefore, it is necessary to improve the machining tools of the CNC lathe in time to improve the machining accuracy and processing quality.Keywords: CNC lathe;machining tool;design数控车床是现代使用比较广泛的一种机床,主要切削加工任意椎角的内外圆锥面、盘类零件或者轴类零件的内外圆柱面、复杂回转内外曲面等,可以扩孔、钻孔及切槽等,并根据事先编制的加工程序,自动加工零件。

汽车发动机五大关键件的加工工艺分析

汽车发动机五大关键件的加工工艺分析

汽车发动机五大关键件的加工工艺分析发动机是汽车的“心脏”,汽车的发展与发动机的进步有着直接的关系,发动机主要由5大关键部件组成,包括缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴、连杆等,所以这些核心零部件的加工成为汽车发动机制造的关键。

1.缸体缸体、缸盖作为发动机最核心的零部件,是几乎所有发动机厂家必选的自制件项目。

目前缸体、缸盖等箱体类零件的机械加工发展大趋势是,以数控机床和加工中心组成的柔性生产线逐步替代以组合机为主的刚性生产线。

为了适应大批量生产的需要,先后开发了可换箱式柔性制造单元(FMC)和多台加工中心组成的柔性加工系统(FMS),适应不同品种和批量的制造业需要。

随着CNC控制系统的推广和刀具新材料的开发,高速模块化加工中心在90年代取得突破性进展,由高速加工中心组成的柔性加工系统已广泛用于实际生产。

缸体是承装所有机件的总承,缸体结构共同点是一个近似六面体箱式结构,薄壁,加工面、孔系较多,属典型的箱体内零件,主要加工有缸孔、主轴承孔、凸轮轴孔等,有润滑油道、冷却水道、安装螺孔等多种孔系,有多种联结、密封用凸台和小平面,它们的加工精度直接影响发动机的装配精度和工作性能,同时,为提高机体刚度和强度,还分布有许多加强筋。

缸体孔加工:采用粗镗、半精镗及精镗、珩磨方式加工。

主轴承孔的加工:一般采用粗加工半圆孔,再与凸轮轴孔等组合精加工。

凸轮轴孔的加工:一般采用粗镗,再与主轴承孔等组合精加工。

挺杆孔的加工:一般采用钻、扩(镗)及铰孔的加工方式。

主油道孔的加工:传统的加工方法是采用麻花钻进行分级进给方式加工,其加工质量差、生产效率低,目前工艺常采用枪钻进行加工。

2.缸盖缸盖形状一般为六面体,系多孔薄壁件,其上有气门座孔、气门导管孔、各种光孔及螺纹孔、凸轮轴孔等。

汽油机缸盖有火花塞孔,柴油机缸盖有喷油器孔。

根据缸盖在一台发动机上的数量可分为整体式缸盖和分体式缸盖等。

只覆盖一个气缸的称为单体气缸盖,覆盖两个以上气缸的称为块状气缸盖(通常为两缸一盖,三缸一盖),覆盖全部气缸的称为整体气缸盖(通常为四缸一盖,六缸一盖)缸盖的平面加工一般采用机夹密齿铣刀进行铣削加工,孔系一般采用摇臂钻床、组合机、加工中心等设别进行钻、扩、铰方式加工;导管及阀座采用冷冻或常温压装方式进行压装,常温压装过程中一般采用位移-压力控制法对装配过程进行控制。

机床调整、刀具改进及废刀具的再利用

机床调整、刀具改进及废刀具的再利用

机床调整、刀具改进及废刀具的再利用作者:刘军莹来源:《科学与财富》2018年第19期摘要:随着时代的不断发展,对企业的要求也越来越高,而高效低耗是企业发展的主要动力。

在轴承生产企业,材料费占据了企业总生产成本百分之三十左右,充分利用材料以及废料的再利用再生产能极大的降低产品的成本,从而取得较好的经济效益。

因此,怎样提高材料的利用率,如何实现再利用成为了企业主要考虑的问题,就此问题,本文对机床调整、刀具改进以及废刀具的再利用进行讨论,从而为企业找寻利益最大化的生产途径。

关键词:端面刀具、改进、具体措施、机床引言:在日常生产过程中,刀片反复使用,承受巨大的压力,必然会发生磨损和损耗,如果不加以进行解决,必然会降低企业的加工精度以及生产率。

在加工过程中,前后刀面切削会使得切屑分离,前后刀面与切屑工件的接触,不断的摩擦使温度不断升高,压力也不断加大,然后通过物理与化学共同作用便造成了刀具的磨损,再利用便是对这些磨损的刀具进行再加工,从而提高企业的效率。

一、常见的刀具磨损形式(一)后刀面磨损任何材料的正常磨损都会使刀片失效,最理想的磨损形式是后刀面磨损,该种类型的磨损较为容易遇见的刀具失效的类型。

该种磨损一般是比较均匀的,会使刀刃变钝。

在工作过程中,后刀面的磨损一般是由于有坚硬的细微夹杂物或者加工硬化的材料切入刀片造成的。

另外,后刀具的快速磨损是最不希望见到的情况,快速磨损会降低刀具的使用寿命,从而达不到典型切削时间。

产生快速磨损主要是进行非金属材料和高温合金的切削时。

(二)月牙洼此种磨损方式主要出现在铁基和钛基的高速加工作业中,是一种热化学问题。

扩散磨损和磨料磨损造成月牙洼。

月牙洼会逐渐增大然后发生刀面微崩甚至导致后刀面的快速磨损。

二、端面刀具的改进及再利用(一)端面刀具改进前状况分析由高速钢材料制作而成的端面刀主要应用在多轴车床上,有着把工作端面车平的作用,新端面刀的长度大约为150mm,一般端面刀长度小于90mm时就不能正常使用了,由于装夹端面刀具的刀架上前后两个紧固端面刀的顶丝距离为60mm,若端面刀长度小于90mm,会使端面刀无法压紧,从而产生了跑刀的现象,严重影响了工作的效率,降低了产品的质量,因此端面刀长度小于90mm就不能再使用,使得每个端面刀的利用率不足百分之五十,造成了极大的浪费,耗费了巨大的成本。

CNC改善方案

CNC改善方案
C加工虎口可放0.01mm的负余量,减少fit模发生卡死现象
3.烧焊过不需
二.CNC成本控制:
1)铜料
2)刀具
3)人力资源
1)铜料:
1.直接使用旧铜料废料进行二次加工。建议把 - 前半年的铜公进行一次清理,对于不再需要的铜公,如精粗公各一件的或有两件精公等都能够保留一件,另一件全部清理出来,并统计尺寸大小转给编程,在做编程开料时充分的利用起来!现在我们一个项目每套模所需铜公用量平均为120件铜料,使用旧铜料加工可减少到40-80件!
S
F2500
Z-0.40
S1
F4000
Z-0.30
中光
∮10
S2500
F1500
Z-0.15
S1400
F3500
Z-0.07
光刀
∮4
S4500
F800
Z-0.07
S1600
F3000
Z-0.05
2.编程要求:
1.减少铜料开料尺寸余量,从而减少刀具在加工中的磨损(已完善)
2.优化刀具路径,合理安排刀具路径的顺序,减少不必要的损耗
CNC改善方案
CNC改进建议
一.改进CNC工艺流程
1)铜公加工工艺要求:
1.NC铜公加工R最小加工到R0.5
2.需线割加工铜公无需CNC清角加工,R做到R2即可
3.需EDM放电,CNC加工余量控制在0.1mm以下
3.孔类产品,最小直径大于等于∮0.5,孔高度在5mm以内(包括5mm),必须NC加工到数
4.前模外观面,采用进口铜放电,CNC加工余量控制在0.1mm以下有助于EDM放电加工
5.对于胶位,控制刀具加持长度比所加工深度高出4-6mm,避免刀杆夹持过长受力后发震而导致的过切现象,胶位公差严格控制在±0.005mm

柴油机机体气缸孔加工刀具优化及工艺改进

柴油机机体气缸孔加工刀具优化及工艺改进

2020年 第6期冷加工54刀 具Cutting Tools柴油机机体气缸孔加工刀具优化及工艺改进■■中车戚墅堰机车有限公司配件公司 (江苏常州 213011) 姚 俊 张永振 李祖卫摘要:结合柴油机机体加工的一些新方法及新工艺,充分利用五面体龙门加工中心的功能,对现有的刀具应用及加工工艺进行优化改进,使用新的夹具和刀具,改变工艺路线,提升机体加工质量,降低加工成本,提高加工效率。

关键词:柴油机;气缸孔;刀具优化;新技术;新工艺近几年,随着科技的高速发展,大型龙门五面体加工中心的功能得到不断开发,新技术和新方案不断涌现,很多普通机床的加工内容不断优化到加工中心,原本需要特殊工装和夹具加工的面、孔及螺纹等工序,借助于各种规格和型号的附件铣头,在加工中心一次装夹加工成形,相比较而言,龙门加工中心加工出的内容更准确、精密、可靠并且效率更高。

中车戚墅堰机车有限公司配件公司在引进GE 柴油机产品时,新增一台德国瓦德里西科堡公司的大型龙门五面体加工中心,应用于GE 柴油机机体的加工,加工精度和效率较高,加工出的产品质量稳定、可靠。

近几年,随着公司产品的不断调整,G E 机体产量逐渐不饱和,公司原有产品16V280ZJ 柴油机机体产量增加。

16V280ZJ 柴油机机体在原有的加工刀具和加工工艺下,效率和精度较低,亟待优化。

1. 16V280ZJ 柴油机机体气缸孔加工要求气缸孔加工工序主要完成左右两侧气缸孔平面及平面上各孔、推杆孔平面及平面各孔和顶面及各螺纹孔的加工,有以下特点。

1)加工内容多:该工位需要加工内容如下,机体左右气缸孔平面、16挡气缸孔、16挡推杆孔、64个缸头螺钉孔、64个出水孔及平面上M10、M12及M16等各类型安装螺孔和机体顶面平面及螺纹孔,如图1、图2所示。

图1 气缸孔所在平面位置栏目主持:韩景春2020年 第6期冷加工55刀 具Cutting Tools2)加工精度要求高:气缸孔上孔的圆柱度为0.013mm ,上下孔的同轴度为φ0.04mm ,孔的中心位置度相对于主轴孔1、9挡(见图3)的中心线位置度要求为φ0.12m m ,气缸孔安装面的表面粗糙度值R a =1.6μm ,如图4所示;M45缸头螺栓孔深度为155m m ,如图5所示,左右侧气缸孔中心线与主轴孔中心线的夹角为50°±5′(见图1)。

数控机床定点清洗刀具喷头的设计

数控机床定点清洗刀具喷头的设计

KeyworltCNC Machine Tool Cleaning Cutting Tool Injection Head
1研究现状及发展趋势
在汽车发动机生产过程中,清洁度是评定汽车发
动机质量的重要指标之一°清洁度不仅影响发动机的
耐久性与可靠性,而且最终会影响汽车的使用寿命°
缸盖是汽车发动机的重要部件之一,缸盖上的燃烧室
压水流,冷却系统的冷却液经过滤纸的一级过滤被送 至水箱,随后高压水泵抽出冷却液,再经过高压二级过 滤,将冷却液通入主轴,然后分别通过各个喷水孔对缸 盖上水道孔进行清洗’根据水道孔内铝屑的残存情
况,将水流压力设为5 MPa,此时可以取得良好的清洗 效果⑹°
21 过滤精度设定



°

提升泵将机床的冷却液直接抽取到缝隙式过滤器过
n,与喷头主面相连通的喷水孔垂直于喷
成50。连 ,方便
加工。设有十个工艺孔,刀具喷头在 清洗工作时
需将工艺孔用堵头堵住。刀具喷头装配如图1 所示(7-9 ]o
喷孔
喷头
▲图1刀具喷头装配
5走刀路径
根据刀具喷头的设计,走刀路径相应确定为沿缸
盖长度方向的
,如图2所示。喷水孔


机植制造®总第666期
专题揣导
滤’二级过滤冷却液通过进料箱在过滤无纺布上流
动,无纺布过滤后的冷却液在水箱里储存’三级过滤
冷却液经过抽水泵至反冲洗过滤器过滤°最后由高压
泵供给主轴,由刀具喷头对水道孔进行清洗’经过三
级过滤,最终保证刀具喷头端的冷却液过滤精度达到
设计要求30 |JLm°
3刀柄结构
刀柄与刀具连接的部分可分为三种:液压刀柄、热 胀式刀柄、侧固式刀柄。笔者设计的定点清洗刀具喷
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
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2019年8月第47卷第16期机床与液压MACHINETOOL&HYDRAULICSAug 2019Vol 47No 16DOI:10.3969/j issn 1001-3881 2019 16 017本文引用格式:朱双霞.发动机缸盖CNC定点清洗刀具的改进设计[J].机床与液压,2019,47(16):79-82.ZHUShuangxia.ImprovedDesignofCNCFixed⁃pointCleaningToolforEngineCylinderHead[J].MachineTool&Hydraulics,2019,47(16):79-82.收稿日期:2018-05-31基金项目:江西省教育厅科技项目(GJJ171073);江西省自然科学基金项目(20151BAB206043);江西重大科技项目(20142BBE50067)作者简介:朱双霞(1969 ),女,硕士,教授,主要研究方向为机械设计与制造㊂E-mail:zsx8600@163 com㊂发动机缸盖CNC定点清洗刀具的改进设计朱双霞(新余学院机电工程学院,江西新余338004)摘要:缸盖作为发动机的重要部件之一,其清洁度直接影响发动机的功率㊁排放㊁震动等重要性能㊂由于发动机缸盖燃烧室周围的冷却水道孔小而深,原有的发动机缸盖清洗刀具不能实现定点清洗,无法完全保证工件的清洁度㊂为此,设计一种新型的改进CNC定点清洗刀具,其结构主要包括刀柄和喷头主体,通过在喷头主面上设置6个呈一定角度的喷水孔实现对各水道孔的定点清洗,增强清洗效果㊂并改进了清洗刀具的走刀路线,显著降低了走刀时间,从而加快了生产节拍,节约能耗㊂关键词:CNC;刀具喷头;改进设计;走刀路线;生产节拍中图分类号:TH12ImprovedDesignofCNCFixed⁃pointCleaningToolforEngineCylinderHeadZHUShuangxia(SchoolofMechanicalEngineering,XinyuUniversity,XinyuJiangxi338004,China)Abstract:Thecleanlinessofthecylinderheadwhichisanimportantpartoftheenginedirectlyaffectstheengine spower,emissions,vibrationperformanceandsoon.Intheenginecylinderhead,thecoolingwaterholesaroundthecombustionchamberaretinyanddeep,sotheoriginalenginecylinderheadcleaningtoolcannotachievefixed⁃pointcleaning,andthecleanlinessofthework⁃piececannotbefullyguaranteed.Therefore,anewimprovedCNCfixed⁃pointcleaningtoolwasdesigned,whichmainlyincludedthetoolholderandnozzlebody.Ontheprimarysideofthetoolnozzle,thereweresixblowholesdistributedatacertainangle,andtheycouldcleanthecoolingwaterholesatfixedpoint.Thenewimprovedcleaningtoolcanenhancethecleaningeffect.Meanwhile,themovingpathofthecleaningtoolisalsoimproved,bywhichthemovingtimeofthecleaningtoolissignificantlyreduced,andproduc⁃tiontempoisacceleratedandtheenergyconsumptionissaved.Keywords:CNC;Toolnozzle;Improveddesign;Movingpath;Productiontempo0㊀前言发动机是汽车的心脏,为汽车的行走提供动力,关系着汽车的动力性㊁经济性㊁环保性㊂缸盖作为发动机的重要部件之一,其清洁度直接影响发动机的功率㊁排放㊁震动等重要性能㊂而缸盖深且细小的水道孔和油道孔内部的清洁度是最关键且最难保证的[1-2]㊂发动机对缸体㊁缸盖的密封性有严格的要求,检测其气密性的主要手段是试漏,而试漏对于工件的清洁度有较高的要求㊂经过加工中心加工后,工件会被传送到清洗机中进行清洗,清洗机通常只能保证工件表面及尺寸较大的孔具有良好的清洁度,对于一些较深的小孔,则需要采用喷头对其进行定点清洗[3-4]㊂发动机工厂缸盖线OP140工位原有的刀具喷头一般只有一个喷水孔,不能实现定点清洗,无法完全保证工件的清洁度,而且其走刀路线为折线,导致生产节拍延长㊁能耗增加㊂针对这一情况,本文作者设计了一种新型的刀具喷头结构,解决了原有喷头存在的相关问题㊂1㊀发动机缸盖结构发动机缸盖内部比较曲折复杂,分布着水道㊁油道㊁进气管道和出气管道等㊂发动机缸盖结构如图1所示,其中多数管道尺寸较大,经过清洗机的清洗完全可以达到清洁要求;而燃烧室周围的冷却水道孔尺寸较小且深度较深,如图1中所标示位置,它们的宽度一般只有3mm,深度则达到10mm,清洗机对它们的清洗能力十分有限,因此应有针对性地对其进行清洗,即定点清洗㊂图1㊀发动机缸盖结构图2㊀原有发动机缸盖清洗刀具喷头2㊀原有发动机缸盖清洗刀具原有发动机缸盖清洗刀具喷头的顶端只有一个喷水孔,不能够有效地进行全面的多点清洗,其具体结构如图2所示㊂同时由图1可知,缸盖燃烧室附近的冷却水道孔对称地分布于燃烧室两侧,为了对每个水道孔进行清洗,必须根据孔的分布情况设计喷头的走刀路线㊂原有清洗刀具走刀路线如图3所示,经过燃烧室周围冷却水道孔的曲线即为刀具喷头的走刀路线,由走刀开始到结束,喷头通过的路径为一条弯曲的折线,喷头并不能对水道孔进行定点清洗,无法完全保证水道的清洁度㊂同时这种清洁方式的走刀路径比较长,导致生产节拍明显延长,目前缸盖线OP140工位的节拍时间为170s,而喷头走刀时间达到31s,约占生产节拍的18%㊂图3㊀原有清洗刀具走刀路线3㊀改进的新型发动机缸盖清洗刀具3 1㊀影响清洗效果的参数影响清洗效果的基本参数主要有射流压力㊁射流流量㊁喷水孔直径等[5]㊂其中射流压力直接反映了射流的喷射速度,决定了清洗过程是否能够有效冲刷掉残屑,是整个清洗作业的关键因素㊂在确定射流压力时,应根据被清洗管道及残屑的具体情况进行合理设置;射流流量由泵的流量决定,其大小体现了清洗速度的快慢㊂在确定射流流量时,应充分考虑清洗作业中的能量转换,选择合理的压力与流量进行匹配非常重要;喷头和喷水孔是清洗装置的核心部件,其结构㊁形状㊁尺寸等参数决定了清洗装置的清洗水平及工作效率㊂当泵正常工作时,射流压力和流量也就确定了,如果一个喷头上有n个喷水孔,则每个喷水孔的直径d可由下式[6-7]计算得到:d=εˑq0 658ˑnp(1)式中:p为射流压力;q为射流流量;ε为调节系数,清洗水管道时取1 2 1 3㊂3 2㊀改进清洗刀具的设计根据第2节中的叙述,原有刀具喷头主要存在以下两方面的局限性:原有清洗刀具为单点清洗结构,由于缸盖面的水道孔分布散乱,不能实现定点清洗,无法完全保证冷却水道孔的清洁度;它的走刀路线为折线,导致生产节拍延长,能耗增加㊂本文作者所设计的刀具喷头旨在解决以上两个问题㊂设计的新型改进清洗刀具如图4所示,它主要包括刀柄和喷头主体两个部分㊂图4㊀改进的清洗刀具(1)刀柄结构新型刀具喷头放置于刀库中,未使用时靠刀夹定位于刀盘上㊂图4中结构1为刀柄,需要使用喷头时,可通过调用控制中心的换刀程序将刀柄底端与主轴相嵌,当主轴在程序的控制下动作时,喷头随主轴一同动作[8]㊂刀柄内部留有水流通道,并与喷头主面㊃08㊃机床与液压第47卷上的喷水孔相贯通,如图5所示㊂图5㊀刀柄中的水流通道本文作者所设计的新型改进刀具喷头采用高压水流,冷却系统的冷却液经过滤纸的一级过滤被送至水箱,随后高压水泵抽出冷却液,再经过高压二级过滤,将冷却液引入主轴,再分别通到各喷水孔对工件进行清洗㊂根据水道孔内铝屑的残存情况,将水流压力设为5MPa,这时可以取得良好的清洁效果㊂(2)喷头结构新型喷头设计的最主要目的是改善走刀路线,提高生产节拍㊂为了实现这一目标,所设计的新型喷头由原来的单个喷水孔变为6个,且6个喷水孔位于同一平面上,其中平面是直径为96mm的圆平面㊂为了保证在一次走刀过程中,6个喷水孔能够以最高效率同时清洗冷却水道孔,它们之间必须呈一定的角度㊂考虑到冷却水道孔的分布情况,经过计算和试验,6个喷水孔间的角度分别设计为42ʎ㊁45ʎ㊁63ʎ㊁31ʎ㊁42ʎ与137ʎ,如图6所示,其中喷水孔的直径为3mm,孔中心距离圆平面中心45mm㊂图6㊀各喷水孔间的角度设计同时,考虑到高压冷却液通过时喷头内部所承受的压力以及对喷水孔进行加工时的工艺,将与刀柄中水流通道相连通的喷水孔设计成与水平面成38ʎ,与喷头主面相连通的喷水孔垂直于喷头主面㊂3 3㊀改进清洗刀具的走刀路线在确定刀具喷头的走刀路线时,应该遵循以下原则[9-10]:(1)走刀路线应使喷头能够对工件进行有效的清洗;(2)应使走刀路线最短,提高加工中心的运行效率,减少机床的磨损;(3)尽可能简化走刀路线,这样有利于减少加工中心控制系统的数值计算量和编程工作量㊂相应地,改进刀具的走刀路线由原来的折线变为沿缸盖长度方向的直线,如图7所示㊂图7㊀改进刀具的走刀路线由于各冷却水道孔中心位置与燃烧室中心位置的距离约为45mm,如图8所示,由此可知,在新走刀路线下,喷水孔经过的区域很好地覆盖了冷却水孔所在位置,可以有效地实现清洗㊂图8㊀冷却水道孔与燃烧室的距离4 应用效果分析将本文作者所设计的新型改进清洗刀具应用在公司发动机工厂缸盖线CHM1OP140A工位,试验使用时间为3个月,期间没有出现故障㊂新型改进清洗刀具相对于原清洗刀具的优势如表1所示㊂㊃18㊃第16期朱双霞:发动机缸盖CNC定点清洗刀具的改进设计㊀㊀㊀表1㊀新型改进清洗刀具的优势清洗方式走刀路线走刀时间/s机床生产节拍/s原刀具喷头单点折线31170新刀具喷头多点直线11150㊀㊀由表1可知:使用新型改进清洗刀具后,机床生产节拍提升了20s,即对于一定数量的缸盖,每加工一个缸盖机床的运行时间缩短20s,减少了机床的磨损,降低了能耗㊂从工厂长期的生产情况看,缸盖一线每年缸盖产量至少为20万,整个一期(两个模块)生产线一年节省时间可达到1111h,每年预计节省成本将超过500万元㊂因此新型改进清洗刀具的使用极大地提高了生产效率,降低了人工成本㊂5㊀结论本文作者设计了一种新型发动机缸盖CNC定点清洗刀具,实现了对发动机缸盖燃烧室冷却水道孔的多点定位清洗㊂公司发动机工厂的实际应用表明:该新型刀具喷头使用状况良好,极大地缩短了生产节拍,提高了生产效率,降低了能耗,具有一定的经济效益和使用价值㊂参考文献:[1]姚得强.发动机制造中缸体的典型清洗工艺与装备[J].清洗世界,2007,23(6):12-16.YAODQ.TypicalCleaningCraftsandEquipmentsofCyl⁃inderBodyinEngineProducingProcess[J].CleaningWorld,2007,23(6):12-16.[2]王海洋.发动机缸盖多层水套智能清洁单元的研制[J].组合机床与自动化加工技术,2015(6):143-145.WANGHY.TheDevelopmentoftheCleaningUnitfortheEngineCylinderHeadMultilayerWaterJacket[J].ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechnique,2015(6):143-145.[3]郝忠兴.汽车发动机缸体的试漏机研制[D].大连:大连理工大学,2012.[4]刘裕安.发动机铝缸盖清洗工艺的研究与改进[J].汽车工艺师,2010(11):80-85.[5]刘庭成,范晓红,刘焱.高压水射流清洗机喷嘴的结构与参数[J].清洗世界,2010,26(9):32-37.LIUTC,FANXH,LIUY.StructureandParametersofHighPressureWater⁃jetCleanerNozzles[J].CleaningWorld,2010,26(9):32-37.[6]薛胜雄,黄江平,陈正文,等.高压水射流技术与应用[M].北京:机械工业出版社,1998.[7]鲁军波,陈杰.基于高压水射流分布特性的清洗参数选择[J].中国安全科学报,2004,14(12):70-73.LUJB,CHENJ.SelectionforCleaningParametersBasedonDistributionofHigh⁃pressureWaterJet[J].ChinaSafetyScienceJournal,2004,14(12):70-73.[8]赵长明,刘万菊.数控加工工艺及设备[M].北京:高等教育出版社,2003.[9]杨艳华.浅述数控车床加工中走刀路线的合理确定[J].中国新技术新产品,2011(15):113.[10]袁永富,熊福林.基于最短走刀路线的数控加工程序优化设计[J].机床与液压,2010,38(12):27-28.YUANYF,XIONGFL.OptimalDesignofCNCMachi⁃ningProgramBasedontheShortestToolRoute[J].Ma⁃chineTool&Hydraulics,2010,38(12):27-28.(责任编辑:张艳君)(上接第78页)参考文献:[1]杨世平,余浩,刘金刚,等.液压挖掘机动力系统功率匹配及其节能控制[J].机械工程学报,2014,50(5):152-160.YANGSP,YUH,LIUJG,etal.ResearchonPowerMatc⁃hingandEnergySavingControlofPowerSysteminHy⁃draulicExcavator[J].JournalofMechanicalEngineering,2014,50(5):152-160.[2]程培宝.基于LUDV系统挖掘机液压系统设计分析[J].机械设计与制造,2016(3):250-252.CHENGPB.ResearchonHydraulicSystemofExcavatorBasedonLUDVSystem[J].MachineryDesign&Manufac⁃ture,2016(3):250-252.[3]张大庆.工程机械节能环保研发趋势[J].建筑机械化,2015(6):27-30.ZHANGDQ.EnergyConservationandEnvironmentalPro⁃tectionDevelopingTrendofConstructionMachinery[J].ConstructionMechanization,2015(6):27-30.[4]刘昌盛,何清华,张大庆,等.混合动力挖掘机势能回收系统参数优化与试验[J].吉林大学学报(工学版),2014,44(2):379-386.LIUCS,HEQH,ZHANGDQ,etal.ParameterOptimiza⁃tionandExperimentofPotentialEnergyRecoverySystemofHybridExcavator[J].JournalofJilinUniversity(Engineer⁃ingandTechnologyEdition),2014,44(2):379-386.[5]肖扬,管成,王飞.扭矩耦合式油液混合动力挖掘机能量管理[J].浙江大学学报(工学版),2016(1):70-77.XIAOY,GUANC,WANGF.EnergyManagementStrategyforTorqueCouplingBasedHydraulicHybridExcavator[J].JournalofZhejiangUniversity(EngineeringScience),2016(1):70-77.[6]刘钊.装载机用发动机与液力变矩器匹配及评价指标研究[D].西安:长安大学,2013.(责任编辑:张艳君)㊃28㊃机床与液压第47卷。

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