凸輪軸,曲軸制造業發展三大[Da]趨勢_銑端面打中心孔機床,數控銑打機,平頭打孔[Kong]專用機床廠家|山東友泰(Tai)
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凸輪(Lun)軸,曲軸制造業(Ye)發展三大趨[Qu]勢(Shi)

時間(Jian):2016-11-03 11:44   作者:admin 點擊(Ji): 次
進人21世(Shi)紀以[Yi]來,發動機制造業在[Zai]産品、制造(Zao)工藝、刀(Dao)具、生産管理方面[Mian]都進行了一系列變化,與過去的發動機制造企業(Ye)有很多不同(Tong)。
 
 
   在産品[Pin]方面(Mian)輕量化的趨[Qu]勢比較明顯[Xian],缸體零件用(Yong)鋁合金替代(Dai)鑄鐵。缸蓋産品簡單化,不采用(Yong)以前的(De)頂置凸輪軸的形(Xing)式,使[Shi]得缸蓋(Gai)加工更(Geng)加容易。工(Gong)藝[Yi]上不斷優化[Hua],曲軸除了車一車拉[La]技術以外,還開發了新的高速外銑工藝,使得更加柔性。凸輪軸采用套裝式的,而(Er)不是整(Zheng)體式(Shi),使得加工簡(Jian)單,柔性好。連杆的脹斷工藝應[Ying]用的企業越來(Lai)越多,而且成熟(Shu)。
 
   高速化在發動機企業也表(Biao)現的比較明(Ming)顯,大(Da)量采用塗層硬質合金刀具PCD和CBN,且[Qie]切[Qie]削速度大大提高。HSK夾頭使(Shi)用也較普遍。采用複合型加[Jia]工工藝(Yi)和刀具、來(Lai)節省設備投資和[He]減少加工時間。如采用[Yong]鑽銑螺紋一把刀,完成鑽孔、倒[Dao]角、銑螺[Luo]紋一次成形的多功能刀具[Ju]。總之,在産品方(Fang)面(Mian),在獲得滿意的性[Xing]能下,使得加(Jia)工工[Gong]藝簡單,盡量在鑄造中(Zhong)解決一些加[Jia]工[Gong],使得[De]在機械加(Jia)工時,加工餘量少。
 
   在工藝技術方面,采用新工藝,使(Shi)得[De]刀具和設備适應高速化和[He]柔性化[Hua]的需要。在生産組織和(He)管理方面[Mian]也有很多不同的地方,企業的結構簡單,很多服[Fu]務性的部門(Men),如油品、切[Qie]削(Xue)液(Ye)、刀具和設備備(Bei)件都由專業公(Gong)司來負責。人員通過(Guo)小組以及輪崗的(De)方式來[Lai]激勵。物流和設備管理方面也是重[Zhong]點,發動機制造企業TPM是很(Hen)重要的一環。在質量[Liang]方面(Mian),德國企業非(Fei)常重視(Shi)過程(Cheng)質量。
 
  産品(Pin)方面
 
   (1)輕量化研究表明,一輛轎車的質量[Liang]若能減少10%,則其燃油經濟(Ji)性可提高(Gao)3%~4%,同[Tong]時汽車的排[Pai]放也會降[Jiang]低。為此,各國的(De)汽車制造廠[Chang]家為了(Le)使發[Fa]動機輕量化(Hua)、高速化、高功(Gong)率化(Hua),并且有較高的耐[Nai]久性,最[Zui]好的辦[Ban]法(Fa)是使用鋁(Lü)缸體。它(Ta)的優點:①鋁的導熱[Re]性好,提高發[Fa]動(Dong)機[Ji]的壓縮比,對提高[Gao]功率也十(Shi)分有(You)利。②缸體和缸蓋的膨脹率相同,減少熱(Re)應力,同時提高缸體和缸蓋結合面的剛性。③重量輕。
   (2)缸蓋結構缸[Gang]蓋的結[Jie]構,一般是凸輪軸[Zhou]軸承[Cheng]孔一體的整體式鋁[Lü]缸蓋,為了[Le]工藝加工方便,将整體缸蓋一[Yi]分為(Wei)二或分成三個部(Bu)分。凸輪軸不放置在缸(Gang)蓋上,而裝在罩[Zhao]殼内。
   (3)凸輪軸凸(Tu)輪軸的作用就[Jiu]是控制氣閥的開啟和關閉。第[Di]一個變[Bian]化是,四[Si]氣門[Men]和五氣門的凸輪軸為了(Le)去重,采用輕量[Liang]化中空凸輪軸。第[Di]二個變化,按常規[Gui]而言(Yan),凸[Tu]輪軸的毛坯(Pi)一般[Ban]是一根鑄[Zhu]件或鍛件(Jian),再進行[Hang]粗加工、熱處理,最[Zui]後磨削而成。而新的凸輪軸制造方(Fang)法,就是用了裝(Zhuang)配式毛坯(Pi)件,将預制凸輪(Lun)和相關部件裝(Zhuang)配到一根鋼管[Guan]上,焊接固定其軸向和角向位置[Zhi],增加了柔性、缺點是成本高。
   (4)平衡軸體(Ti)(Ausgleiehswellenmodul)在三缸機中為了減少震動,使得發動機[Ji]運行更加[Jia]平穩,産品中增(Zeng)加了一個平衡軸體。目前,VW集團[Tuan]用于PoLo的1.2L四氣門發(Fa)動機裝有(You)平衡軸體。由于(Yu)這個零件能明顯平衡發動機震動,同時改(Gai)善發動機運轉,将來ZL的四缸機[Ji]配有平衡[Heng]軸體。

    工(Gong)藝刀具方(Fang)面
 
(1)産品變化引起工藝的[De]變化有缸套[Tao]的鋁缸體,國外有的工廠缸孔[Kong]是先将表面有鋸齒形的缸套[Tao]放好,然後進行[Hang]澆鑄,鑄鐵[Tie]部(Bu)分(Fen)離(Li)上平面2~4mm,為了有利于缸體上(Shang)平面[Mian]加工。鑄鐵缸套粗加工在(Zai)毛坯廠完成,留lmm餘量。在工(Gong)藝安排時,缸孔、主軸承(Cheng)孔[Kong]放在[Zai]後面[Mian]加工,而上、下平(Ping)面,四個側面前面加工完成。同以前的工藝安排不同,使加工(Gong)工[Gong]藝較以前簡單。缸蓋變成一個長方體[Ti]以後[Hou],使得缸蓋加工[Gong]比以前容易。因(Yin)為沒有凸輪[Lun]軸軸承孔的加[Jia]工[Gong],可以用專(Zhuan)用的簡易加[Jia]工中心機床[Chuang],實現高速和(He)柔性變(Bian)化。用裝配式凸輪軸[Zhou]以後,凸輪的[De]熱處理、裝配都在供貨廠家進行[Hang],提(Ti)供半成品給(Gei)制造廠家,工藝(Yi)如下:車主[Zhu]軸頸—主軸頸磨—粗、精磨凸輪—抛光—清[Qing]洗。
(2)三個重要趨(Qu)勢。國外的發動機廠在三(San)個重要領域[Yu]表現比較明顯,主要如(Ru)下:
  一是高速化。高速加工可以提高生産率,縮[Suo]短交貨時間。要實現(Xian)高速加工,主要[Yao]步驟:①機床[Chuang]要能實[Shi]現高速的主軸。②HSK液壓夾頭,定位精度高,同時(Shi)剛性也較好。③大量采用塗[Tu]層硬質合金刀(Dao)具,金屬陶(Tao)瓷、陶瓷、CBN、PCD刀具(Ju)。比如,在缸蓋線上大量[Liang]采(Cai)用高速加工中心[Xin]二是硬質件加工。可(Ke)以簡化工藝方法、工[Gong]藝環節、節約成(Cheng)本、具有柔性。例[Li]如,凸輪軸[Zhou]加(Jia)工[Gong],德國在匈牙利(Li)的柴油發動機,過去(Qu)在加工軸頸時,用車削加(Jia)磨削,現在改用CBN刀具一(Yi)次完成,達到要(Yao)求的表面粗糙度,不要磨(Mo)削,可減少大(Da)量投資。三是幹式加[Jia]工。優[You]點是可以滿足[Zu]環保的要求,降低總成本。例如缸體缸孔[Kong]粗加工(Gong),采用陶瓷刀片不加乳化[Hua]液。目前國外很重視在幹式(Shi)加工采用[Yong]噴霧——準[Zhun]幹式加工。
  
(3)柔性化發動機制造業生(Sheng)産性柔(Rou)性化是走向之一,在傳統的自動線局[Ju]部工位用CNC或(Huo)加工中心(Xin),來[Lai]實現柔性加工的生産線叫柔性自[Zi]動(Dong)線FTL,日本工廠使[Shi]用較[Jiao]多,主要适合家族(Zu)類的産[Chan]品,從嚴格意義[Yi]上[Shang]來說,這還是自動線的設計(Ji)概念。
用專用(Yong)加工中心構成的(De)柔性制造系統,主[Zhu]要用在缸蓋[Gai]和缸體,從産量角度分析,可以達到,從傳統的FMS系統(Tong)起步産[Chan]量5萬[Wan]件/年到[Dao]傳統自動線的産[Chan]量(Liang)20萬(Wan)件/年。假如要規劃[Hua]一條全柔性的(De)适合大批量生産的柔性生産線,以适合[He]采購的不确定性,由于開發新品種而不斷更[Geng]新設計,環保要[Yao]求和生産要求等。在柔性(Xing)生産線考慮這些因素可以使得年産量超過50萬件的投資更(Geng)合理,在今後10年可以(Yi)節省大[Da]概10~20億美元。
  由于缸體需要較少的(De)工(Gong)件裝夾次數,而多[Duo]為鑄件。材料和尺寸決[Jue]定了采用自[Zi]動線更經濟。目前采用混(Hun)合生産線成為一種(Zhong)新趨勢。工[Gong]藝上将(Jiang)大餘量切削在傳統自動[Dong]線上完成,缸體前(Qian)後端面和[He]側面的加工,用柔性生(Sheng)産(Chan)單元。
(4)高效率從日本汽車制造業的[De]情況來看,平均[Jun]每五年切(Qie)削效[Xiao]率要[Yao]提[Ti]高28%,其中切削[Xue]速度平均提高19%,進給量平(Ping)均提高8%,而最近[Jin]幾年切削[Xue]效率提高的[De]幅度在30%以上。目前[Qian]制造(Zao)發[Fa]動機主要零[Ling]件的生(Sheng)産節[Jie]拍已經(Jing)縮短到了30~40s。比十幾[Ji]年前(Qian)縮[Suo]短了[Le]50%。例如在灰(Hui)鑄鐵材料缸體的[De]銑削加工(Gong),用高速[Su]加工中心機床,切[Qie]削速度(Du)可達到700~1500m/min。刀具采用[Yong]CBN刀片。(  auto1950 )在缸體(Ti)、缸蓋鋁合金[Jin]材(Cai)料銑削加工時,廣泛采用PCD刀具,考慮(Lü)到高速回轉時将會産生(Sheng)很大的離心力,故刀體采用高[Gao]強度[Du]鋁合金材(Cai)料制[Zhi]作。凸輪軸[Zhou]和(He)曲軸用CBN砂輪[Lun]進行高速磨(Mo)削(Xue)。曲軸(Zhou)和[He]凸輪軸的孔加工(Gong),為了(Le)提高效率,采用内冷的硬質合[He]金鑽頭,代替(Ti)過去的高速(Su)鋼鑽頭。攻螺紋也采[Cai]用硬質合金絲(Si)錐來提高速度,甚至曲軸[Zhou]攻螺紋也采用(Yong)無切削絲錐。高速加工中心有一個趨[Qu]勢(Shi)采用(Yong)熱裝式工具[Ju]系統。總之,在發動機制造業有一個明顯的走向,采用高速加工提高效率。
(5)脹斷工(Gong)藝應用較普[Pu]遍自[Zi]從連杆大頭孔切斷采用脹斷(Duan)工[Gong]藝以來,大部(Bu)分工廠都采用(Yong)脹斷工藝[Yi]。國内工[Gong]廠應[Ying]用此項[Xiang]技術(Shu)還存在些問題,主要是工廢率和裝(Zhuang)配時産生的連杆爆(Bao)口。而國外工廠(Chang)已很好掌握了(Le)此(Ci)項工藝(Yi),它們的工廢率0.8%,裝配[Pei]的爆口幾乎為零。問題是脹斷時支(Zhi)承塊的[De]間隙控制。
(6)在曲軸(Zhou)車拉的基礎(Chu)上結[Jie]合采用高速外銑近(Jin)幾年,曲[Qu]軸主(Zhu)軸頸和連(Lian)杆(Gan)頸的加工,一[Yi]般都是采用車拉工藝來(Lai)完成[Cheng]。但連杆(Gan)頸軸線(Xian)不[Bu]在(Zai)一條中心線(Xian)上[Shang],如三缸、六缸發動機,加工就有一些(Xie)麻煩(Fan)。目前,有一種[Zhong]加工工藝方案為[Wei]:主軸頸用車拉(La),連杆頸用高速[Su]外銑。這樣加工連杆頸[Jing]時更好柔性。
(7)曲軸平衡機新的改進是[Shi]不平衡量校正[Zheng]采用(Yong)極坐[Zuo]标優化高速鑽[Zuan]削校正方法。過去用的[De]是高速鋼,新的方法是曲軸[Zhou]的鑽削采[Cai]用[Yong]整體硬質合金鑽(Zuan)頭。鑽頭心部有冷(Leng)卻液孔。這種(Zhong)鑽頭能進[Jin]行大[Da]進給量鑽(Zuan)削。
(8)缸孔的激[Ji]光珩磨。近年來表面激光造型珩磨加[Jia]工正在漸漸使用,為了同時達到缸孔[Kong]表面粗[Cu]糙度和[He]儲油性(Xing)能,需要通過特[Te]殊的加工技術,也就[Jiu]是用激光(Guang)造型珩磨才能[Neng]達到加工要求(Qiu),同時還不會影響缸孔表面的(De)加工質量。采用激光珩(Heng)磨後,汽(Qi)車發動機可以降[Jiang]低油耗量,降[Jiang]低排放,減[Jian]少[Shao]磨損。另外,目[Mu]前柴油機廣泛用于轎車上,柴油發動機體積小,功率大,缸體鑄(Zhu)造時加人了TiC,為了将(Jiang)缸(Gang)孔表面的TiC沖掉,去除(Chu)産生的毛刺,同時達[Da]到表面儲油量,開發了高[Gao]壓(Ya)液體珩磨,工藝為[Wei]:粗珩+精珩十高壓液體衍磨十(Shi)抛光[Guang]。
 (9)曲軸磨床凸輪軸采[Cai]用CBN砂[Sha]輪高速磨削,已經非常普遍。目前曲軸的加工[Gong]也漸漸開始[Shi]使(Shi)用CBN砂輪加工。一(Yi)般來講(Jiang),四缸曲軸隻[Zhi]要[Yao]是升程的變化,工(Gong)藝路(Lu)線還是過去[Qu]的[De]較好:主軸頸用多砂輪,連杆頸[Jing]分别[Bie]用雙砂輪。如果要加工四(Si)缸、五缸和六(Liu)缸曲軸,就要采用CBN單砂輪或(Huo)雙砂(Sha)輪磨曲軸,這樣(Yang)柔性好,而且砂輪(Lun)每修整一次,可加(Jia)工600~800件。
 
  組織機構和(He)生産管理
 
  (1)結構簡單發[Fa]動機廠的組[Zu]織(Zhi)結構相比以前[Qian],特别是在海外的工廠(Chang),隻是一個生(Sheng)産性的工廠。服務性(Xing)的工作都交給專業部門負責(Ze)。比如,刀具管理(Tool-Management)是20世[Shi]紀90年代在美國企業提出的,開始于16年前的[De]美[Mei]國通用土星項目。當時(Shi)的刀具管理主要是[Shi]物流,刀具比較簡單,沒有精加工(Gong)刀具,後來漸漸完善[Shan]發展成為一個(Ge)完整的系[Xi]統,甚至在新項目開始階段刀(Dao)具管理就參與項目支[Zhi]持。90年代後期在德國和歐洲推行,雖然(Ran)應用較少,是一個有潛力的管理模式(Shi),從範圍來說(Shuo),将會(Hui)有越[Yue]來[Lai]越多的企業(Ye)特别是汽車(Che)工業采用。目前匈(Xiong)牙利的OPel工廠,德國大衆在波蘭的工廠,美國(Guo)通用在上海工廠都在進行(Hang)刀具管理。減[Jian]少了刃[Ren]磨、倉[Cang]庫管理、采購、技術(Shu)管理人員,使得機[Ji]構簡單。
  (2)成本中心汽車工業日趨激[Ji]烈的(De)競争中,降低産品的成本[Ben]已成為各汽車廠競争的重要[Yao]策略。把降(Jiang)低成本作[Zuo]為一個硬指标來推行,是[Shi]全球汽車工業發[Fa]展的趨[Qu]勢。發動機廠也[Ye]不例[Li]外,把降低成本作為一個重要目标(Biao)來實施[Shi]。一般來說,各車間成立成本中心,主要指标是工廢、料廢、人員費[Fei]用、刀具輔[Fu]料[Liao]費用、設備折[She]舊等[Deng]。
  (3)TPM和人員(Yuan)激勵發動機(Ji)廠的設備都是比較[Jiao]複雜、精度高,有一定技術含量,新的生産(Chan)線[Xian]規劃完成以後,重(Zhong)要的一項工作是(Shi)TPM。首(Shou)先,提出具體的實施方案,每條線都規定(Ding)了負責人[Ren],加強點檢和專業點檢。針(Zhen)對具體的[De]機床提出合适的解決方案。不是做[Zuo]一些表面文章,就[Jiu]是根據簡單(Dan)清晰的思路,其次是腳踏實地[Di]執行。使用一些(Xie)合适的人員(Yuan),而不是高學曆的[De]員工,重點放[Fang]在[Zai]崗(Gang)位上的培訓。為了鼓勵員工,積極[Ji]采[Cai]用休假制度,整個生産(Chan)線一年的休假計劃張貼在生(Sheng)産線。将維修、操作工等組成小組,為了解決單[Dan]調生[Sheng]産産生新(Xin)的問題,一(Yi)段時間以後進行[Hang]崗位輪(Lun)換。
  (4)質量管(Guan)理任何發動機廠都将質量置[Zhi]于公司戰(Zhan)略的核心地[Di]位,質量管理乃是發展的最為重[Zhong]要的“内功”之一。質(Zhi)量(Liang)方面的讓步絕非一種(Zhong)選擇,任何讓步都可能威[Wei]脅企業的生[Sheng]存,隻有那(Na)些(Xie)緻[Zhi]力于質量改善的公司[Si],才能成(Cheng)功,才(Cai)能獲利。發(Fa)動機廠提高質[Zhi]量的[De]關鍵手[Shou]段,确定質量目标,最高層的參與(Yu)。采用零次品生産作為核心流程,加強質[Zhi]量過程控制。動員全[Quan]體員工[Gong]參與,由車間[Jian]工人自己解(Jie)決問題[Ti],成立Qc小組來改善(Shan)質量。
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