年產(chǎn)20萬支的曲軸生產(chǎn)線，應(yīng)用了哪些加工新技術(shù)？

jiajoin

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一條僅有17道工序的曲軸生產(chǎn)線、通過19臺設(shè)備、U形線布局，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)時間1.3min，配備6臺機(jī)械手，操作工僅8名，年產(chǎn)1.6T/1.8T兩種渦輪增壓發(fā)動機(jī)曲軸20萬支。

”

高速的曲軸加工產(chǎn)線是如何做到的？其顯著特點(diǎn)是采用了近年來興起的曲軸加工新技術(shù)，如打質(zhì)量中心孔、高速外銑、使用數(shù)控曲軸磨床等，簡化工藝流程，同時大量采用CNC控制技術(shù)及機(jī)械手，形成了自動生產(chǎn)線，縮短了單件產(chǎn)品加工時間，從而直接提高生產(chǎn)效率。

▲曲軸工作形態(tài)

曲軸加工工藝流程

乘用車渦輪增壓發(fā)動機(jī)曲軸加工的典型工藝流程：動平衡、打質(zhì)量中心孔→車第5主軸頸→車法蘭→粗加工主軸頸、連桿頸及軸肩→鉆油道孔及倒角→粗磨主軸頸、連桿頸軸頸、側(cè)壁及沉割槽→清洗、吹干→圓角滾壓→精車、滾光止推面+精車小端→精車法蘭端面及凹槽→精磨主軸頸、連桿頸、小端→加工兩端螺紋孔、銷孔及鉸法蘭端中心孔→精磨曲軸法蘭端→曲軸動平衡去重→砂帶拋光主軸頸、連桿頸及法蘭外頸→自動檢查、作標(biāo)記→曲軸最終清洗。

▲曲軸工藝流程示例

先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

1.動平衡、打質(zhì)量中心孔

曲軸加工過程中的定位基準(zhǔn)為中心孔，按其加工位置可分為幾何中心孔和質(zhì)量中心孔，利用V形塊或其他方式找出曲軸主支承軸頸的幾何中心，在此中心上加工出的中心孔稱為幾何中心孔。利用專用的測試設(shè)備測量出曲軸的質(zhì)量中心，在此中心上加工出的中心孔稱為質(zhì)量中心孔。當(dāng)采用幾何中心孔進(jìn)行后續(xù)的車、磨加工時，工件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，會影響加工質(zhì)量，而且加工后剩余的動不平衡量較大，在動平衡工序中需多次反復(fù)測量和去重才能達(dá)到技術(shù)要求，效率低，影響生產(chǎn)節(jié)拍，造成半成品廢品率的增加和定位元件的損耗。采用質(zhì)量中心孔就能解決這類問題，提高循環(huán)節(jié)拍。

圖1 曲軸質(zhì)量中心測量機(jī)

圖1所示為COMAU SYMES10型曲軸質(zhì)量中心測量機(jī)，曲軸放置在設(shè)備的鼠籠中，與鼠籠一起旋轉(zhuǎn)，測量出鼠籠與零件一起的不平衡量為M，鼠籠的不平衡量（M1）是已知的，零件的不平衡量M2＝M－M1。

通過專用的計(jì)算公式，設(shè)備可通過M2自動算出曲軸的平衡軸的坐標(biāo)位置，將測量結(jié)果傳輸至COMAUSDC700L型全自動曲軸兩端加工中心，其測量不確定度≤40μm，可以測量多個品種的曲軸，零件品種可自動識別， 循環(huán)時間為1.2min，設(shè)備簡單可靠。

2.高速外銑粗加工曲軸

高速外銑粗加工曲軸主軸頸、連桿頸及軸肩，比CNC車削、CNC內(nèi)銑、車－ 車?yán)�的生產(chǎn)效率高且質(zhì)量穩(wěn)定。如CNC車－車?yán)�工藝加工連桿軸頸要二道工序，而CNC高速外銑只要一道工序就能完成，高速外銑粗加工曲軸的顯著特點(diǎn)為：切削速度可達(dá)350m/min、切削時間短、工序循環(huán)時間短、切削力較小、工件溫升低、刀具壽命高、換刀次數(shù)少、加工精度更高、柔性更好，是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發(fā)展方向。

圖2

NILES-SIMMONS N20曲軸外銑機(jī)床（見圖2）可同時加工曲軸主軸頸、連桿頸，機(jī)床采用雙刀主軸，各個主軸的運(yùn)動獨(dú)立，每個主軸帶一個刀盤，每個刀盤的加工程序及其參數(shù)均獨(dú)立。將零件放置到輔助上料裝置上，輔助上料裝置將零件放置到加工區(qū)域；卡盤夾緊零件法蘭，頂尖從后部頂緊；零件旋轉(zhuǎn)，左右兩個刀盤在刀具主軸上按照一定速度旋轉(zhuǎn)同時沿徑向前后運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)加工主軸頸和連桿頸。床身（W/Z軸）直線型滾動導(dǎo)軌、橫向拖板（U/X軸）直線型滾動導(dǎo)軌。數(shù)控控制系統(tǒng)采用SINUMERIK840D sl的技術(shù)數(shù)據(jù), 銑削操作模塊化微處理器數(shù)控連續(xù)軌跡控制，集成PLC與數(shù)字完整的解決方案SINAMICS S120。

3.數(shù)控曲軸磨床的應(yīng)用

粗磨主軸頸、連桿頸軸頸、側(cè)壁及沉割槽。數(shù)控曲軸磨床可一次裝夾磨削全部曲軸主軸頸和連桿軸頸，此類磨床一般配雙砂輪頭架，可滿足多品種、成本、高精度、大批量生產(chǎn)，應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和砂輪進(jìn)給伺服聯(lián)動控制技術(shù)， 可以一次裝夾而不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心即可完成所有軸頸的磨削，包括隨動跟蹤磨削連桿軸頸；采用靜壓主軸、靜壓導(dǎo)軌、靜壓進(jìn)給絲杠（砂輪頭架）和線性光柵閉環(huán)控制系統(tǒng)，磨削軸頸圓度精度高，且磨削效率極高。

JUCRANK 6S 10-10數(shù)控外圓曲軸磨床（見圖3）用于粗磨曲軸的主軸頸和連桿頸及沉割槽。設(shè)備自帶的機(jī)械手從上料滾道上將零件抓起，然后放置到設(shè)備內(nèi)部的預(yù)支撐塊上；夾具自動夾緊零件；零件旋轉(zhuǎn)，兩個砂輪前進(jìn)，按照程序進(jìn)行徑向移動，同時磨削主軸頸和連桿頸，加工完畢后，砂輪后退，零件停止旋轉(zhuǎn)后，夾具松開，機(jī)械手抓取零件，放置到下料滾道上。X/Z軸定位精度為0.004mm；重復(fù)定位精度為0.002mm；采用了MARPOSS自動直徑量儀和軸向量儀，確保直徑和軸向尺寸的精度監(jiān)控。

圖3

精磨主軸頸、連桿頸和小頭端。使用JUCENTER 6L CRANK數(shù)控外圓曲軸磨床（見圖4）精磨曲軸的主軸頸和連桿頸，帶有兩個工位， 第一個工位精磨曲軸的連桿軸頸和第二個工位精磨曲軸的主軸頸，設(shè)備自帶的機(jī)械手從上料滾道上將零件抓起，然后放置到設(shè)備內(nèi)部第一個工位的預(yù)支撐塊上，第一工位的夾具自動夾緊零件，零件旋轉(zhuǎn)，第一個工位對應(yīng)的砂輪前進(jìn)，按照程序進(jìn)行徑向移動，磨削連桿頸；加工完畢后，砂輪后退，零件停止旋轉(zhuǎn)后，夾具松開。機(jī)械手抓取零件，放置到第二個工位的預(yù)支撐塊上；二工位的夾具自動夾緊零件，零件旋轉(zhuǎn)，第二個工位對應(yīng)的砂輪前進(jìn)，按照程序進(jìn)行徑向移動，磨削主軸頸；加工完畢后，砂輪后退，零件停止旋轉(zhuǎn)后， 夾具松開。機(jī)械手抓取零件， 放置到下料滾道上， 開始下一個加工循環(huán)。X/Z軸定位精度為0.004mm；重復(fù)定位精度為0.002mm。

圖4

4.數(shù)控臥式車床的廣泛應(yīng)用

DANOBAT NA750型曲軸止推面精車機(jī)床配備自動檢測裝置， 零件完成夾緊后， 測頭自動檢測止推面寬度，確定其中心線，以此為加工基準(zhǔn)，并根據(jù)上一件曲軸的加工情況進(jìn)行自動補(bǔ)償，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以中心線為加工基準(zhǔn)、等余量地對止推面兩個側(cè)面進(jìn)行精車加工，車削完畢后自動檢測止推面寬度，同時完成小端及溝槽的加工。車削完成后，車刀退回，滾光頭伸出，同時滾光止推兩端面。滾光時，滾光面具備良好的潤滑。NA500型精車法蘭端面及凹槽機(jī)床配備自動檢測裝置，零件完成夾緊后，測頭自動檢測止推面至法蘭端面距離。X軸定位精度0.022mm、重復(fù)定位精度0.006mm，Z軸定位精度0.008mm、重復(fù)定位精度0.004mm。

5.曲軸砂帶拋光機(jī)的應(yīng)用

采用GRINDMASTER曲軸砂帶拋光機(jī)對曲軸的油封頸、主軸頸、連桿頸進(jìn)行拋光，拋光時先對工件進(jìn)行噴淋清洗，再采用砂帶包住零件的方式進(jìn)行拋光。拋光時有兩個旋轉(zhuǎn)方向，最后的拋光方向和發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)方向相同（從飛輪側(cè)看）；拋光完后，進(jìn)行甩干脫油的工作，設(shè)備需自帶拋光液處理系統(tǒng)。

6.曲軸圓角滾壓機(jī)

關(guān)于HEGENSCHEIDT MFD7895型曲軸滾壓機(jī)，其控制系統(tǒng)采用西門子PLC S7-300，機(jī)床安裝了9個滾壓單元，這些單元是用來對曲軸進(jìn)行滾壓和校直的，最大滾壓力30kN；脈沖式滾壓連桿頸，減小工件變形；通過整合在滾壓單元中的壓力傳感器和位置傳感器及滾壓深度傳感器，實(shí)現(xiàn)滾壓壓力的檢測監(jiān)控；滾壓后自動檢測主軸頸跳動并通過滾壓進(jìn)行校直；配備斷刀檢測裝置；電子測量探頭對曲軸的所有主軸頸進(jìn)行徑向跳動測量；通過激光頭探測連桿頸的最高點(diǎn)，識別零件的品種。

7.曲軸油孔加工機(jī)床

HORKOS Imql曲軸油道孔及倒角加工機(jī)床，采用3個工步對油道孔進(jìn)行加工，銑平面→鉆油道孔→倒角，克服原來設(shè)備一道鉆孔工步的質(zhì)量不穩(wěn)定、斷刀頻繁以及人工倒角等缺點(diǎn)，設(shè)備與工序能力值一次合格，循環(huán)時間低于1.3min。

8.曲軸動平衡去重機(jī)

COMAU SYME S10測量與校正曲軸動平衡機(jī)由測量工位、氣動回轉(zhuǎn)傳輸裝置、鉆孔校正工位組成；平衡測量，測量和顯示不平衡量，自動分解計(jì)算鉆孔數(shù)據(jù)，鉆孔校正、不平衡量復(fù)檢等動作全部為自動。測量工位的測量不確定度≤1g·cm，校正工位的最大鉆削進(jìn)給速度≥500mm/min。

隨著乘用車發(fā)動機(jī)趨于輕量化、結(jié)構(gòu)簡單化以及性能高效化， 作為發(fā)動機(jī)核心零件的曲軸，其制造工藝也將發(fā)生較大的變化，高速、高效、柔性、復(fù)合化的技術(shù)是曲軸制造發(fā)展的主要方向，先進(jìn)的曲軸生產(chǎn)線一定是生產(chǎn)線短、效率高、人員少、生產(chǎn)過程穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量可靠的自動化生產(chǎn)線。

（來源jiajuxia）

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arter_2006

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麥田守望者bj

學(xué)習(xí)了，謝謝

山中漁人

謝謝分享

jiangsuwanhua

活到老，學(xué)到老