福田汽車發(fā)動機制造工藝

福田汽車股份有限公司下屬的發(fā)動機廠規(guī)劃的發(fā)動機缸體、缸蓋線，由于其加工內(nèi)容較多，加工中需要多次旋轉(zhuǎn)，優(yōu)先選擇臥式加工中心進行組線，同時為了提高加工效率，實現(xiàn)高效加工，我們又選用高速加工中心。進口的加工中心主要有日本大隈公司的臥式加工中心、豐田工機臥式加工中心、EX-CELL-O的臥式加工中心，這些設(shè)備都四軸可控，三軸可聯(lián)動加工。

福田汽車的發(fā)動機廠目前主要自制是比較關(guān)鍵的工件：缸體、缸蓋、曲軸，其主要技術(shù)指標如右頁表中所示。

為了保證以上技術(shù)指標，主要采用了以下設(shè)備和工藝：

1.缸孔平臺珩磨機

缸孔作為發(fā)動機完成燃料壓縮、燃燒及爆發(fā)做功的能量轉(zhuǎn)換室，與活塞形成發(fā)動機的最為重要的摩擦副，承受著各種載荷和溫度的劇變，因此缸孔加工工藝的選擇將直接影響到發(fā)動機的功率輸出、機油消耗、尾氣排放及發(fā)動機的可靠性。

采用了平臺珩磨的顯著優(yōu)點為：良好的表面耐磨性；良好的油膜儲存性，可使用低摩擦力的活塞環(huán)；降低機油消耗；減少磨合時間（幾乎可省掉）。平臺珩磨一般分為三個階段（或稱三個工序）：粗珩、精珩（表面基本結(jié)構(gòu)加工）和平臺珩，從而形成理想的缸孔表面，經(jīng)平臺珩磨的缸孔表面質(zhì)量很高，同時又具有較高和較好的支承率。

2.曲軸孔鉸珩珩磨機

曲軸孔是多檔的間斷長孔，其尺寸精度、圓度、同軸度、表面粗糙度均有嚴格要求，為保證同軸度的要求，曲軸孔一般采用鉸珩工藝，鉸珩工藝的關(guān)鍵在于其鉸珩珩磨頭和實際鉸珩過程，鉸珩珩磨頭已事先設(shè)定到工件所要求的最終加工尺寸，一般鉸珩的切削過程只需要1～3個往復(fù)行程即告完成。通過鉸珩后的曲軸孔與軸瓦的鋼背貼合非常好。

3.加工中心

加工中心適用于復(fù)雜、工序多、精度要求高、需用多種類型普通機床和繁多刀具、工裝。其主要加工對象是箱體類零件，如汽車的發(fā)動機缸體、缸蓋等。箱體類零件在加工中心上加工，一次裝卡可以完成普通機床 60％～ 95％的工序內(nèi)容，零件各項精度一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定，同時可縮短生產(chǎn)周期，降低成本。

4.曲軸CNC內(nèi)銑

曲軸CNC內(nèi)銑加工性能指標要高于普通外銑加工，尤其是對于鍛鋼曲軸，內(nèi)銑更有利于斷屑。使用內(nèi)銑后主要特點是：生產(chǎn)效率高、加工精度好、適用范圍廣和柔性好，其具有代表性的工藝裝備有德國HELLER公司開發(fā)的數(shù)控曲軸內(nèi)銑機床系列。其主要功能特點有：工件兩端電子同步電動機旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，銑刀跟隨連桿頸銑削；對于鍛鋼毛坯，選用CNC內(nèi)銑工藝更有利于斷屑。

5.加工中心上采用專業(yè)刀具復(fù)合加工氣缸蓋氣門座、氣門導(dǎo)管孔

氣門座圈和氣門導(dǎo)管的加工是整個氣缸蓋機械加工的關(guān)鍵，其加工精度對發(fā)動機的性能有著重要影響。為保證氣門座圈工作錐面對導(dǎo)管孔的跳動、氣門座錐面表面粗糙度、氣門導(dǎo)管的直線度以及對其外圓同軸度的影響，需要從氣門座圈與導(dǎo)管孔底孔的加工、專用復(fù)合刀具的采用、刀具材料的選擇、冷卻方式、切削參數(shù)等影響因素來控制滿足加工工藝要求，氣門導(dǎo)管、氣門座安裝孔的加工常采用硬質(zhì)合金復(fù)合鏜刀一次加工來完成。

6.加工中心加工氣缸蓋凸輪軸孔

氣缸蓋凸輪軸孔的直徑公差、圓度、粗糙度、同軸度以及孔位置等精度要求都很高，加工難度大。如果5個同軸的凸輪軸孔從兩側(cè)加工，加工時，機床回轉(zhuǎn)工作臺（B軸）需帶工件回轉(zhuǎn)180。由于工作臺回轉(zhuǎn)后存在誤差，無法保證凸輪軸孔的加工精度，因此只能采用長刀桿，從缸蓋一端進刀一次加工完成5個孔。一般在安排工藝時，根據(jù)凸輪軸孔的精度要求，將凸輪軸孔的加工分粗加工、半精加工和精加工三步來完成。由于工件凸輪軸孔處結(jié)構(gòu)的限制，精加工的鏜刀桿長度直徑比大，刀桿剛性降低，因此，精加工鏜刀桿應(yīng)采用PCD支撐導(dǎo)條的結(jié)構(gòu)的整體硬質(zhì)合金鏜刀，且進、排氣凸輪軸孔設(shè)計采用同一把刀具來加工。

7.曲軸光整機

經(jīng)過處理的曲軸的表面粗糙度差，為提高表面粗糙度等級，去除曲軸表面的尖角毛刺、棱邊倒圓等可以采用曲軸光整機器來實現(xiàn)，經(jīng)過光整處理的工件不會產(chǎn)生變形，不改變原有尺寸精度等級，但提高了表面粗糙度等級。

8.機器人高壓去毛刺機

毛刺是金屬切削加工的必然產(chǎn)物，難以完全避免。毛刺的存在，不僅影響產(chǎn)品的外觀，而且影響產(chǎn)品的裝配、使用性能和壽命。隨著高科技的發(fā)展、產(chǎn)品性能的提高，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越嚴格，去除機械零件的毛刺就愈加重要。讓機器人按給定軌跡運動利用高壓水射流去除機械零件加工毛刺，合金及鑄鐵件外殼的飛邊毛刺，高效節(jié)能、潔凈環(huán)保、無化學(xué)污染。

除此之外，缸體、缸蓋生產(chǎn)線使用了一些自動化設(shè)備，主要有美國MAG公司的高速加工中心組成，缸體還有NAGEL的珩磨自動線、意大利MARPOSS的最終測量機以及國內(nèi)知名廠家生產(chǎn)的輔機設(shè)備組成。其柔性加工方式可以滿足多品種的共線生產(chǎn)需要。整條線均采用了機動輥道自動傳輸，各生產(chǎn)線設(shè)置了工序間在線檢測功能，配備了氣電量儀及在線檢測臺，所有的氣電和電子類量儀均具備了SPC統(tǒng)計功能。為了適應(yīng)當(dāng)前發(fā)動機生產(chǎn)線的高速、高效的優(yōu)勢，優(yōu)先選用以下刀具品牌，MAPAL、KENNAmetaL、SANDVIK、WIDIA、Valenite、OSG，并且優(yōu)先采用機夾不重磨刀具、硬質(zhì)合金鉆頭和內(nèi)冷鉆頭及立方氮化硼（CBN）等新型材料的刀具。為使刀具的切削性能發(fā)揮到最大，所有加工中心刀具均采用中心內(nèi)冷結(jié)構(gòu)；考慮到高速回轉(zhuǎn)時將會產(chǎn)生很大的離心力，刀體采用高強度鋁合金與鋼質(zhì)雙金屬材料制作。