柴油发电机飞轮壳孔系和结合面的加工途径

　　摘要：柴油发电机飞轮壳产品为典型壳类产品，本文以具体产品为例引荐了产品作用、加工难点及加工措施；布置了自动化、柔性化程度不一样的三种加工工艺措施，并剖析各自优点。飞轮壳安装于柴油发电机缸体与发电机之间，外接缸体、启动马达、机油盘，内置飞轮总成，起到连接机体、防护和载体的功用。

　　       如图1所示是cummins柴油发电机组飞轮壳典型关键尺寸技术要点简图。为保证各孔及油底壳面至定位销孔孔距尺寸，必须将2-φ18+0.018mm的定位销孔、油底壳面、中心孔φ140mm（即主轴安装孔）安排在同一道工序内完成，减小二次装夹带来的定位误差重庆康明斯发电机，特别是中心孔φ140+0.063mm的加工，此中心孔除了位置精度要求较高外同，此孔还是一个阶梯孔，与缸体结合面不在同一个方向上。应φ140+0.063mm的中心孔与2个φ18+0.018mm的定位销孔在一道工序内完成，降低二次定位带来的误差。

　　      中心孔即主轴油封安装孔，因为中心孔是阶梯孔，构成如图2所示。为了保证产品的精度要点，刀具只能从缸体结合面方向进入，因为产品结构的优势，加工上只能选用特殊的刀具：用阶梯铣刀粗铣φ140mm孔；用精镗刀背镗φ140mm的中心孔。背镗加工原理如图3所示，刀具中心至B点后，曲轴准停，主轴沿刀尖的反方向偏移Q，然后快速定位至孔底Z点，再沿刀尖正向偏移Q至E点，曲轴正转，刀具向上工进至R点，在R点主轴再准停，刀具反向偏移Q，快退离开工件。

　　      两定位销孔孔径及中心孔距要点较为严格，精加工刀具有两种措施：铰孔和镗孔。

　　       在镗刀采取上应选择具有高精度微调机构的刀具，最小可调刻度1μm/φ。加工过程中，如孔径尺寸产生变化，可通过调节图片中的微调机构对孔径进行调节。

　　      综合分析并结合现有刀具的制造水平，应优先采用精镗孔工艺完成两销孔加工。经验证，加工精度满足产品要点，Cpk步骤能力达到1.62。参数解析如图4所示。

　　      缸体结合面即为基准A面，该面表面粗糙度要点为Ra1.6，采取常载的铣削工艺即可满足粗糙度要求，关键是0.05mm的平面度要求较为严格。由于产品平面度精度要点较高，如果通过铣削加工步骤来保证，还需要通过铣削工艺试验进行验证，表1是工艺试验参数说明。

　　      通过验证，装备能够满足产品加工精度要点，但产品平面度与工装夹紧变形关系密切，只要减少夹紧变形，铣削工艺即可满足产品要点（夹具构造如图5所示）。为此通过试验，工艺上选取“铣两遍”的方式，排除了夹紧变形对平面度的影响，即：平面A预留0.1mm的加工余量，待该工序（即A面及其上孔系）加工完成后，松开夹紧，重新用较小的夹紧力压紧，对A面再次进行精铣湖北康明斯发电机。结果验证，这样加工后的产品能够满足图样样要求，参数解析如图6所示，通过剖析，Cpk步骤能力达到1.87。

　　      因为产品精度要求较高，只有±0.02mm，为了保证加工程序中刀具替换的稳定性、减小刀具摆差以及提升刀具的刚性，应选择液压刀柄，以获得高的夹持回转精度（＜0.003m m）和重复夹紧精度（＜0.002mm）、稳定可靠的夹紧力，并具有阻尼减震性能等。选取

　　      从产品的构造上分析，因刀具不能从发电机安装面方向进入，只能从机体结合面（基准面A）方向选取“反锪”。

　　      选取进口专用反锪刀具在立式加工中心上进行加工。

　　       采用自制专用反向锪刀，在钻床上，人工装卸刀具完成加工。

　　（1）策略一使用简易，但刀具前期投入成本较高，且刀具刚性较差，当毛坯余量产生变化，特别是毛坯内壁余量变化，存在刀具“单边”切削状况，易发生打刀情形。

　　（2）方案二使用较办法一繁琐，但是刀具成本低，且刀具刚性好，当毛坯尺寸变化时，不会发生打刀现状。

　　      综合分析，当毛坯铸造质量较好时，优选途径一；产品批量较小时宜采取方法二。

　　      止口面及中心孔车削工艺采取立式数控车床加工完成，工装选择两销一面（2-φ18mm孔和基准面A）定位夹紧进行加工，其难点详细是保证0.05mm的平行度，危害平行度的主要因素是工件的装夹及加工变形，因此控制夹紧力和加工步骤中的变形是该工序的关键。定位装夹方式如图7所示。

　　（2）零件底部近1/2部分悬空，加工时悬空部分易产生震纹及加工变形，必须在悬空部位设置辅助支撑，其辅助支撑是规划关键。辅助支撑的布置也对加工品质有着极大的影响，其中最关键的就是既要起到“支承”的功能又要避免锁紧时将工件“顶起”产生变形。

　　      如图8所示是杰根斯手动辅助支撑，由于采取精确双锁夹钳从两边夹紧支撑体，发生类似虎钳的动作机制，实践验证锁紧抬起量＜6mm，解决了锁紧夹紧抬起变形问题，稳定可靠。由于此种手动辅助支撑，克服了传统手动辅助支撑的缺陷，又比液压辅助支撑夹具制

　　造大概，不需要设计专门的液压油路，操作方便，适宜多品种加工。通过辅助支撑的合理应用，预防了刚性不足及夹紧变形对加工精度的影响。

　　      为保证产品定位销孔、中心孔、曲轴箱面的加工尺寸要求(±0.02mm），装备（立式加工中心）的合理选择是关键，由于这些尺寸跟设备的精度有很大关系。

　　      考虑到成本条件，可选取的立式加工中心目前常载的有两种：一种是带光栅尺的全反馈系统；另一种是不带光栅尺的半反馈系统。从价格上来看，第一种装备目前大约100万元左右，而第二种只需要50万元左右。通过实际加工验证国产装备能够满足产品要求：孔中心距250±0.02；208±0.02，过程能力Cpk均大于1.67，表明不带光栅半反馈系统的装备的精度是能够足产品图样要求的。

　　      由于飞轮壳尺寸较大、零件较重，为装夹方便宜选取立式数控车床。在机床刀塔选购上应给予重视：最为易损有两种刀塔构造银川康明斯发电机，如图13所示为立式刀塔，该构成刀具的安装数量较多，适宜加工工件高度不高盘类零件；飞轮壳工件高度较大，有些零件构成机体结合面中心孔也需车削加工，则适宜选用如图14所示的卧式刀塔。

　　      因为飞轮壳产品构成优点，数控车削内容较少，所需的刀具数量也较少，并且机床刀塔部分是最易出现损坏的地方，因此，最好的选取是采用“排刀”举措。选择排刀手段，不仅可取消机床刀塔减小设备采购费用，并且能够提高加工效率，排除了机床产生换刀事故的隐患。但是必须通过设计布刀图确定刀具型号、加工路径，预防产生超行程以及刀具与夹具、工件产生碰撞。

　　      随着新一轮产业升级浪潮的来临，智能化、自动化已成为传统制造业继续生存的必由之路。新的工艺布置理念不断出现，将传统组合机工艺特点与数控加工工艺优势相融合，针对不一样类型工件的定制“数控专机”，不仅发挥了传统专机高效的特征，而且具备了数控装备高精度和通用（一定柔性）的特征，并充分考虑机械手自动上下料的方便性。同时，新型刀具、夹具和检验技术也不断涌现，特别是机床在线自动检修与找正技术的应用，大幅减轻了工装定位精度的要求和夹具的复杂程度，甚至颠覆了传统工艺布置的一些禁忌，使得工艺布置更加灵活。在柴油发电机零配件品质要求不断提升、成本不断减轻的市场背景下，零配件制造正朝着自动、高效、主动检测（自动补正）方向快速发展。

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