现代汽车发动机及其关键零部bob综合app手机客户端件最新制造技术和应用

  成功案例     |      2023-01-05 11:21

  bob综合体育近年来,中国汽车发动机制造工艺和技术,尤其是机加工技术取 得了长足的进步与发展。为促进其进一步的提高,由中国汽车工业咨 询委员会和《汽车与配件》杂志主办、上海市汽车工程学会和同济大 学汽车工程学院协办的“2005 年汽车发动机工艺与装备(第十二届) 国际研讨会”于 2005 年 12 月 7-8 日在上海绿洲大厦举行(图 1)。 研讨会内容涉及:现代发动机技术发展趋势、发动机及其关键零部件 最新制造技术和应用、发动机工厂精益设计三方面。下面就研讨会具 体内容作以下概述。

  3、不同的部件可以使用不同的材料以提高产品性能和加工性能。 产品对于不同部件(轴颈、凸轮块、齿轮)有着不同的性能要求,装 配式凸轮轴可以在不同部件上采用不同材料,比如凸轮使用粉末冶金, 齿坯使用铸铁,这将有利于优化产品性能要求,也可以根据情况改善 凸轮轴加工性能和优化成本。

  4、适应产品多品种柔性化的要求。通过更换不同的主轴颈和磨削 不同的凸轮型线,即可生产出多品种的曲轴。

  磨削在线测量的作用主要是精密控制曲轴轴颈的磨削尺寸,是有 效的防错装置。在精磨时测头进给,跟踪纪录外径尺寸的变化:主轴 颈多砂轮磨床通常同时使用两套测量仪,分别控制曲轴前后两端的两 个主轴颈,连杆颈磨床测量仪控制每档连杆颈的磨削尺寸。抛光在线 测量的主要特点是:第一道工序粗抛,适用在线测量仪控制抛光尺寸, 第二道工序精抛,目的是降低表面粗糙度。

  德国埃尔温勇克机器制造有限公司(JUNKER)执行总裁努义士 先生报告的题目是《创新的曲轴磨削技术》(图 8)。传统曲轴轴颈的 磨削,往往是先磨削主轴颈(连杆颈),再磨削连杆颈(主轴颈), 最后磨削大小头等。而勇克机床的理念是“一次装夹,全部加工”, 其优点是:工艺可靠性高;工件搬运次数少;节拍时间缩短;无需多 次装夹,因此可以获得更高地加工质量;停机时间短(如果某一单元 出现故障,所有地加工不会由此中断)。勇克的高速磨削中砂轮的安 装采用的是专利技术——三点安装系统(图 9)。

  汽车的节能、环保、安全是全球研究的重点,而汽车节能和排放 与发动机密切相关。发动机是汽车的心脏,是汽车重要关键部件。bob综合app手机客户端它 的制造质量、制造工艺和装备直接影响汽车的性能和可靠性。汽车发 动机发展趋势向高转速、高功率、高耐久性、高环保性,以及电子化 方向发展。

  勇克公司 JUCRANK 系列机型的摆动跟踪磨床为曲轴的整体加工 提供了全面的解决方案。各种型号的磨床适用于从单汽缸发动机到十 二汽缸发动机的所有型号的曲轴加工。根据加工方式和要求的产量,

  每一种型号的 JUCRANK 磨床都设计并安装有各具特色的平台和砂轮 架。JUCRANK 摆动跟踪磨床几乎可以完成曲轴加工过程中的所有磨削 工序,主轴颈(圆柱形、凹面、凸面)和连杆轴颈(圆柱形、球面、 凹面、凸面)只需一次装夹就可以磨削完毕(图 10)。对硬化处理过 的圆角也可以进行磨削加工。此外,在工艺上,勇克公司的供货范围 还包括了与磨削加工方式的任意组合。不同的机型与勇克机 床组合,可以加工定位轴颈,法兰及齿轮轴颈。

  1、加工后的在线测量。用于验证零件加工后的质量,通常串联于 生产线%检测工件并发现不合格品。

  3、离线抽样检测。由操作工完成检测工作,但一般不用此类方式 对设备进行补偿。适用于按照控制计划进行抽检,确保加工质量的稳

  OP30 序:柔性加工——连杆颈的高速外铣(图 15)。本工序使 用设备是德国 BOEHRINGER 公司专为汽车发动机曲轴设计制造的柔性 数控铣床,该设备应用工件回转和铣刀进给伺服连动控制技术,可以 一次装夹不改变曲轴回转中心随动跟踪铣削曲轴的连杆轴颈,铣削效 率相当高。

  OP50 序:柔性加工工艺替代(曲轴止推面精车滚压工艺)。该 工序具有以下技术特点:滚压抛光止推面并在线测量、滚压抛光代替 磨削加工、可同时进行车削加工、在刀盘上装有滚压抛光装置,可获 得更高精度。该工序使用的是设备是德国赫根塞特(HEGENSCHEID) 的曲轴止推面车滚专机。

  较低的工件报废率;柔性化生产。 装配式凸轮轴制造加工有以下工艺特点: 1、省略了毛坯件的粗加工,工艺流程简单。装配式凸轮轴的各个

  装配部件余量小,精度高,不必象传统凸轮轴那样要从毛坯件(铸件 火锻件)开始进行大量的毛坯粗加工,只要在装配后进行半精加工和 精加工,从而缩短了整个工艺流程。

  2、加工余量小,便于高效率生产。各精铸部件使得加工余量小, 设备加工单件时间短,产能大,有利于规模化生产。比如凸轮块按最 终形状精铸,减少了磨削余量从而缩短了磨削时间。

  上海通用制造工程师 Scott Hacker 博士(图 18)演讲的题目是 《曲轴在线质量控制》。Scott Hacker 博士介绍了上海通用汽车公司 曲轴生产线加工工艺流程。曲轴是保证发动机的正常运转的核心部件, 产品设计对轴颈的外径及圆度有很高的要求,公差通常控制在 0.0020.005mm 以内,止推面宽度公差要求通常在 0.005mm 以内,并且这 些尺寸是曲轴整体加工中最关键的因素,要求不断改进。

  勇克公司很早就采用了用于高速加工的 CBN 砂轮和使用油冷却曲 轴的组合。长期积累的经验和知识适用于加工汽车发动机曲轴,质量 可靠。勇克公司的曲轴磨床在技术上的优势主要有:在加工过程中检 测并修正轴颈圆度和尺寸;带有“学习功能”的控制系统,附加对圆 度偏差和干扰量的自动补偿,可进行补偿的干扰量是:温度,机械及 动力影响,磨削余量的变化,材料以及金相结构的变化,砂轮的可切 削性,机床的磨损状况;由于磨削主轴颈和连杆轴颈一次装夹,理论 上的偏差为零;切入式磨削及摆动式磨削;对 “敏感工件”的支撑, 在主轴上采用自动对中心的三点式中心架;CNC 控制的冷却剂供给保 障了磨削区域的持久用量;采用静压圆型导轨,无爬行效应,确保持 久的高精确度(X 轴导轨,进给丝杠,止推轴承);减震抗扭转床身, 使用矿物铸铁浇注而成,具有良好的吸震抗弯功能;砂轮轴适用于高 达 140m/s 的磨削。

  OP10 序:柔性加工——车长度并钻中心孔。该Leabharlann Baidu序预车下道工 序的装夹直径,具有适应不同工件的柔性夹具、高效率、机床维护成 本低等特点。

  OP20 序:柔性加工——轴颈的车车拉加工(图 14)。该工序一 次设定完成所有同心圆的车削,具有在同一台机床上完成车——车拉 (车侧端面)加工、高效率、通过使用特殊卡盘和刀具系统实现柔性 加工、机床保养简便维护成本低等特点。其中拉削工艺逐步可用高效 的梳刀代替。

  12 月 8 日下午,研讨会进入自由讨论阶段。在有关公司提出对研 讨会的一些建议后,上海交通大学汽车科学与工程研究院高级顾问, 原上海大众发动机厂厂长、教授级高级工程师顾永生先生(图 18)作 了总结发言。顾教授充分肯定此次研讨会的积极作用,初步探讨了下 一届研讨会的中心议题。指出此次研讨会演讲者都是国外汽车装备制 造商和应用商,下一届将聘请一些国内优秀装备制造商,以及发动机 及零部件制造商介绍一些成功的经验,共同促进我国发动机及零部件 制造水平的提升。

  量的影响:可利用短期设备能力分析的方法完成设备能力的验收工作, 在设备调试初期,并不一定需要使用在线反馈系统来制造合格工件。 使用检测数据反馈系统,可以解决一些统计学无法解决的问题,例如 换刀所造成的误差,断刀情况等。精车在线测量仪是单独的工位串联 在生产线中,测量时间短于加工节拍,所以对生产能力没有影响。根 据产量的需求,生产线可能需要设置两台或以上的机床,但一台在线 测量仪足以满足生产节拍的需要。精车在线测量仪还有在换刀和刀具 磨损的状态下自动反馈系统,对加工误差自动补偿。

  研讨会于 12 月 7 日上午开始,参会人员包括汽车行业专家唐伯宁、 顾永生、钱人一、陈光祖、汽车发动机及零部件企业国内外代表等 100 多人出席了研讨会。

  在《汽车与配件》杂志总编辑罗锦陵先生(图 2)作了简短的开幕 词后,中国汽车工业协会专家委员会委员陈光祖教授作了题为《“十 一.五” 汽车产业的思路》的报告(图 3)。该报告指出即将开始的我 国国民经济第十一个五年规划是汽车产业极为重要的五个年头,他将 决定着我国汽车产业能否在过去巨大成就的基础上,真正的由一个汽 车大国向汽车强国迈进,打下坚实的基础,未来五年将是决定我国汽 车产业能否在全球化道路上站稳脚跟,冲出重围,在全球汽车产业分 工体系中进一步提升自己应有地位的关键时期。报告从十二各方面通

  曲轴的质量中心孔和几何中心孔一般存在以下关系: 钻质量中心孔的曲轴,随着加工程度的深入,曲轴的 不平衡量呈上升趋势,上升程度的大小跟毛坯质量有主要关系, 毛坯质量越差(弯曲),上升趋势越大,bob综合app手机客户端甚至报废。 钻几何中心孔的曲轴,随着加工程度的深入,曲轴的不平衡量呈 下降趋势,如果毛坯质量很差(弯曲),经粗加工后大部分曲轴被淘 汰。 2、 曲轴质量中心孔和几何中心孔的选用。 1)毛坯质量好,加工余量小且加工余量分布均匀。这时曲轴的质 量中心孔与几何中心孔基本重合,则 不必花费较高的经费购置质量定心设备。 2)毛坯质量较差,加工余量大且加工余量分布不均匀,择优先选 用质量中心孔。因初始不平衡量较大,如果钻几何中心孔,质量分布 不均匀,转动惯量较大,损坏后续加工设备精度。再者,采用几何中 心孔,在进行动平衡时,初始不平衡量可能超出平衡机要求而无法平 衡。在这种情况下应优先选用质量定心机。 3)毛坯质量如果再差,则无论是钻质量中心孔还是钻几何中心孔 都不会起到多大的作用,通过铣曲臂等措施达到整体平衡实际是不合 格的(单拐不平衡),是一种假象。这种曲轴装机后会重新产生扭曲 变形,引起震动和噪声,也影响整机的寿命。 由此可知,提高产品质量关键是提高毛坯的质量。 三、全自动曲轴质量定心机的工作原理: 曲轴放置在两端滑动单元法兰盘的支撑上并被夹紧,法兰盘回转 中心形成测量中心线。回转过程中,支撑的位置,即曲轴的位置不断 调整,使质量中心线靠近回转中心线。当曲轴毛坯不平衡量很小,接 近设定值时,钻削单元钻中心孔。此中心孔作为后续加工步骤的定位 基准。 上海通用制造工程师祁欣先生(图 17)演讲的题目是《装配式凸 轮轴制造工艺介绍》。装配式凸轮轴制造越来越广泛的应用在凸轮轴 加工中,它的显著特点是:凸轮轴总质量较轻;高强度;工艺流程短;

  控制和数据采集等。最后还讲了发动机测试的发展趋势:汽油机和小 型柴油机测试将向着消除和大幅度减少热试的方向发展,更加强调生 产过程中的在线测试,使用冷试技术来提高发动机产品在热试中的一 次通过率。

  12 月 7 日下午,德国克劳斯-毛瑟(KRAUSE&MAUSER)公司高级 销售经理 M.B.Schauerte 先生就连杆激光涨断工艺作了专题演讲(图 7)。无法精确地加工零件分离后的表面并组合一直是人们难以克服的 问题,直到发明了涨断这种工艺方法,使得精确吻合及螺栓拧紧两断 裂面成为可能。德国克劳斯-毛瑟集团长期以来始终坚持不懈的研究涨 断技术。1995 年,应用于连杆加工的性的激光涨断技术开始应用 于欧洲市场。精确的激光刻痕及涨断力,使得精细的断裂面能够完美 的组装到一起。涨断技术极大的降低了成本并减少了 50%的加工工序, 与传统方法相比:机床投资低,材料成本低(仅 1 个毛坯),bob综合app手机客户端整个工 艺的加工准备时间短。激光最大的优点在于不需接触材料表面即可进 行加工,与拉削相比,激光不必接触工件就能为涨断工艺刻出所需的 断裂线,因此没有任何道具的磨损。生产工艺的重复性和稳定性非常 高。另外,激光非常灵活,从而使用同一个激光器即能对各种各样的 连杆进行最佳的切口加工。拉刀的寿命大约为 400 件,而激光光学透 镜的寿命可高达 1000000 件。

  图 11 是型号为“JUCRANK 6000/50-50”的数控曲轴磨床。该 磨床具有四片 CBN 砂轮,每片均可独立磨削,一次装夹可磨削全部主 轴颈和连杆颈(摆动跟踪磨削)。

  德国 BOEHRINGER 公司代表梁敏女士(图 12)讲解了通过曲轴 加工线的交钥匙工程实现柔性加工和工艺替代方法。以一四拐曲轴曲 轴为例,设计生产纲领为 150000 件/年,图 13 是生产线布置图(包 括设备生产厂家)。下面介绍一下几个典型工序的技术特点:

  过详实的数据和国家产业政策等方面阐述了十一.五汽车产业的思路。 同济大学汽车工程学院钱人一教授作了题为《现代汽车发动机产

  品技术动向》的主题报告(图 4)。节能和环保是现代汽车发动机产品 技术动向的主旋律。钱教授在报告中论述了节能与环保的途径,在此 基础上对发动机整机技术进行了扫描;重点论述了汽油机三大核心技 术(可变气门、汽油直喷和缩小排量)以及柴油机核心技术(高压喷 射、尾气后处理及增压);简要介绍了兼蓄油机和柴油机优点的燃烧 方法 HCCI;最后,以铝合金气缸体、组合式凸轮轴和连杆工艺为代表, 简述了现代发动机零部件技术的发展动向。

  柯 马 (COMAU) 公 司 动 力 总 成 事 业 部 装 配 线 技 术 方 案 经 理 Maurizio Sciamanda 先生演讲的题目是《现代汽车发动机装配线)。通过大量成功案例的介绍,从以下五个方面阐述了 装配线、 装配线、 装配线、 多品种混流生产线、 装配线、 装配线上的防错装置。 柯马公司动力总成事业部发动机/变速箱试验技 术经理 Michael Christie 演讲的题目是《生产线上的发动机测试 技术》(图 6)。许多发动机制造缺陷只能通过在线测试或在线验证技 术检查出来。虽然下线测试也很重要,但通过在线测试增强其质量控 制水平。故障发现得越早,它所造成的损失就越小。采用在线测试技 术可以实现对制造缺陷的最大限度的追溯能力。 发动机冷试验的目的是在装配线的最后对发动机的制造和装配质 量进行验证测试。冷试时,发动机在不点火燃烧的情况下在电机的拖 动下进行测试,此时发动机并不按照实际使用的方式进行工作。冷试 是用在发动机生产制造工程中的质量控制手段,它具有发动机产品的 相关性和发动机缺陷故障检查功能。 发动机热试验重点介绍了测试项目、典型的发动机测试间规划、

  12 月 8 日上午,德国申克公司北京代表处代表郭卫建先生就曲轴 平衡技术和质量定心技术作了详细的介绍(图 16)。郭卫建先生通过 对曲轴动平衡技术和平衡设备的讲解阐述了以下问题:

  一、曲轴平衡的新趋势: 1、 减少曲轴的初始不平衡量,充分考虑曲轴的内部质量补偿 (采取质量定心等)。 2、 采用不平衡量优化分解方法,尽可能减少校正不平衡量时的 材料去除量。 3、 平衡机采用模块化设计,提高柔性。 4、 钻削采用高速钻削。 5、 润滑采用 MOL(微量油润滑方式)技术。 二、曲轴内部质量补偿对发动机运行的影响: 1、 曲轴不平衡量与质量定心工艺及加工程度的关 系。