浅谈摩托车曲轴箱孔系钻铰复合加工工艺范文

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《摩托车技术》2017年第12期

摘要:针对重庆某发动机生产制造企业对发动机曲轴箱孔系加工精度及生产节拍要求，开发设计了一台工艺、结构、布局及性能等都针对曲轴箱加工的专用机床。对工件加工技术要求及难点进行分析后得出加工难点:工件材料软，待加工孔不同面且加工精度较高，从而导致工件加工合格率及生产效率低。为解决此问题，拟定了全新的工艺方案，并确定了各项工艺参数，同时，对专用夹具工作原理进行了介绍。通过实际上线生产，工艺及装备均满足企业对加工精度及生产节拍的需求。

关键词:曲轴箱，孔系;工艺方案

0引言

摩托车曲轴箱是摩托车发动机的核心组成零件。目前针对曲轴箱孔系加工的主要方法:一是利用摇臂钻床多次装夹逐孔加工，二是利用加工中心单次装夹多刀加工［1-3］。利用摇臂钻床加工时，因多次装夹带来定位精度低，加工效率低等缺点，利用加工中心加工时，加工效率低，生产成本高，难以满足企业高精度、高效率及低成本的要求［4-5］。目前针对上述问题多从工艺及设备的研制上进行改进，根据高精度、大批量生产的要求，最重要的手段之一就是研制专用机床［6］。本文针对摩托车曲轴箱四面四孔加工，分析了加工难点，并提出了一次装夹钻铰复合加工工艺方案，并对专用夹具做了详尽介绍，企业采用此工艺及装备后，产品单件加工时间在30s左右，设计的生产线年生产量在30万件左右，远超过企业实际生产任务要求标准。

1工件参数及技术要求

1．1工件参数名称:CG125曲轴箱外形尺寸:311mm298mm223mm工件材质:压铸铝合金YL102材料硬度:95HB工件重量:重约5kg1．

2技术要求及难点分析

被加工工件为某摩托车曲轴箱右体，企业给的技术图样如图1所示，由图知，本工序共有4个油道孔需要加工，其中有3个需精加工才能满足加工精度要求，4个孔又位于不同的4个平面上，而所设计的工艺及装备需满足大批量生产(15万件/年及以上)的要求。综上，加工的主要难点体现如下:(1)工件材料较软，易于加工，但是装夹过程中易受力变形;(2)工件需加工的孔较多，且位于不同的平面，同时还需粗精加工集成至一道工序，不利于加工工序的安排;(3)工件是薄壁腔体类零件，在装紧及加工时很容易因受力变形，给工件的装夹及切削用量的选择等均带来较大的难度;(4)工件加工精度要求高，且长径比大，给大批量生产的高效率要求带来较大的困难。

2工艺方案的拟定

工件共有4个孔需加工，4个加工孔中，其中3个(5mm，6mm，7mm)需进行精加工，且4个孔分别位于4个不同的平面，如按传统的加工方法:采用摇臂钻床进行加工，则工件需进行多次装夹，加工的孔可能既无法满足位置度要求，也无法满足加工效率要求;或者采用加工中心进行加工，虽可一次装夹完成所有孔的加工，但是需多次换刀，工件需多次变位，无法满足高效率、低成本的要求。故本文在对比上述两种加工方案的优劣后，采用工序集中的原则，将工件4孔的粗精加工集成在一道工序内，重新设计工艺和设备，具体方案如图2所示，在床身的中央设置专用夹具，对工件进行定位夹紧，夹具可带着工件上下移动，工件4孔对应的位置设置4个主轴箱，每个主轴箱上设置两把刀具。当夹具处于靠下的位置时，4个主轴箱分别对4孔进行粗加工，粗加工后，刀具退出，夹具带着工件上升，4个主轴箱带着刀具完成4孔的精加工。采用此工艺与设备后，既解决了摇臂钻床加工精度不高的问题，又解决了加工中心效率低、成本高的问题。

3工艺设计

3．1油道孔加工工艺参数的确定

本文主要确定进给速度、主轴转速及进给量等切削用量在内的加工工艺参数。

3．1．1进给量的确定

进给量由孔直径、深度、零件材料、表面是否平整、刀具的槽型角度、刀具的材质、孔的精度、机床进给功率等诸多因素决定［7］。对于小直径钻头钻孔时，进给量过大可能使孔打偏或者直接导致钻头折断，为避免钻头折断或方向导偏，选取较小的进给量。此工件的4孔加工采用高速钢刀具，查手册加工铝合金的进给量并结合实际的加工经验及各种因素［7］，铰削与钻削的进给量分别取0．04mm/r与0．08mm/r。

3．1．2主轴转速的确定

材料的加工性是影响切削速度的主要因素之一，材料工艺性较差的工件采用较低的切削速度，反之亦然［8-9］。铝合金的加工工艺性比较高，因此可采用较高的切削速度。结合实际加工经验，钻削加工线速度(铝合金加工)选取20m/min～50m/min，铰削加工线速度为6m/min～15m/min。由于是多工位多工序加工，且加工孔径较小，孔径比较大，要适当降低切削速度，故选用较小的钻削线速度(20m/min)和铰削线速度(6m/min)进行加工，加工5mm与6的油道孔，根据公式得出钻削油道的主轴工作转速分别为1274r/min和1062r/min，铰削油道孔的主轴转速为382r/min和318r/min，加工直径1.5mm与3mm的小孔，主轴工作转速分别为4246r/min与2123r/min。

3．1．3进给速度的确定

进给速度主要根据工件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取［10-11］。根据机床性能及相关的手册、结合实际经验，机床进给速度要跟主轴转速、进给量等相匹配［7］。

3．2夹具设计

3．2．1定位与夹紧方案

工件的定位与夹紧方案如图3所示。定位方式:一面两孔，即曲轴箱与曲轴箱盖的已加工箱盖连接面(平面A)作为定位面，定位面上两个8mm的孔作为定位孔。

3．2．2夹具的结构及工作原理

专用夹具结构如图4及图5所示，主要由夹具体、定位机构、夹紧机构等组成。在夹具体1上合适位置设置三个相同的滑动立柱，浮动定位轴18的上下运动由气缸13带动，夹具底板上两个支撑垫3及浮动定位套8形成的平面，浮动定位套里安装的浮动定位销7共同形成“一面两销”，与工件上的加工平面A及定位孔(见图4)配合对工件进行定位。气缸11带动支撑杆5上下移动，支撑杆带动锁紧马崽4旋转压紧、松开工件，组成夹具的夹紧机构。

4结束语

通过对工件加工难点的分析，总结了传统加工工艺方案及设备加工的优劣，利用工序集中原则，提出了一次装夹，多刀多工位同时加工的方案，使工件加工的精度、效率及成本等都达到很好的效果。实际生产表明，采用此工艺及设备后，产品单件加工时间在30s左右，年生产量在30万件左右，远超过实际生产任务要求标准。

［参考文献］

［1］陈庆全．浅谈CG125发动机曲轴箱的加工［J］．摩托车技术，2002(4):16－17．

［2］左支柳．摩托车右曲轴箱油道堵头压入工艺改进［J］．现代制造工程，2004(2):121－122．

［3］宗力．持续优化再创格局—解析2016年宗申动力摩托车发动机商大会［J］．摩托车信息，2016(4):104－107．

［4］王振选．浅谈摩托车曲轴箱、轴承类工具［J］．摩托车技术，2009(3):72－76．

［5］肖铁忠，黄娟，罗静．浅摩托车发动机缸体三面七孔加工专用夹具设计［J］．组合机床与自动化加工技术，2016(5):126－128．

［6］杨宏强．CG150摩托车发动机性能优化的研究［D］．洛阳:河南科技大学，2011．

［7］杨叔子．机械加工工艺师手册［M］．北京:机械工业出版社，2006．

［8］刘登平．机械制造工业及机床夹具设计［M］．北京:北京理工大学出版社，2008．

［9］艾兴，肖诗纲．切削用量简明手册［M］．北京:机械工业出版社，1994．

［10］叶明亮．木制楼梯扶手弯头数控专用加工机床总体设计［D］．哈尔滨:东北林业大学，2008．

［11］赵勇．摩托车曲轴箱孔系钻铰复合加工专用机床的研究［D］．重庆:重庆理工大学，2013

［12］李洪．机械加工工艺手册［M］．北京:北京出版社，1999.

作者：李梁；滕峻林；肖铁忠；赵勇 单位：四川工程职业技术学院