BMW är inte främmande för bilar. Berömmelsen för BMW-bilar är oskiljaktig från dess "hjärta" - tillverkningsstyrkan hos dess motorer. Idag hittade vi en uppsättning designritningar av BMW-motorn och gav också en detaljerad förklaring av motorns processteknik. Med dessa, skulle ni experter inom bearbetningsteknik överväga att bygga en?
Låt oss först ta en titt på en komplett del av BMW:s Kina-fabrik - hela tillverknings- och monteringsprocessen för motorblock:
▲Riktigt skott av cylinderproduktionslinjen
Från videon och den historiska erfarenheten kan vi sammanfatta följande nyckelpunkter för att säkerställa noggrannheten i den komplexa produktionsprocessen för cylindern: med hjälp av ett bearbetningscenter med automatisk kompensationsfunktion och med hjälp av speciella fixturer för engångspositionering och fastspänning, val av nyckelprocessverktyg, Optimering av CNC- och slipmaskinsprogrammen i bearbetningscentret, säkerställande av produktionsförhållanden med konstant temperatur och luftfuktighet, etc. Låt oss titta närmare på ett exempel nedan.
en
Exempel: Krav på cylinderdimensionella egenskaper
Figuren nedan är ett schematiskt diagram över de slutliga produktdimensionerna för en motor, inklusive slutmåtten för cylinderblockets övre yta, cylinderlopp och vevaxelhål. De relevanta kraven är följande:
bild
▲ Schematisk bild av motorns slutproduktstorlek 1
Mått på cylinderblockets övre yta: Dimensionstoleransen för avståndet från cylinderblockets övre yta till vevaxelns hål är {{0}}.08 mm, grovheten hos toppytan är Rmax12,5 μm, den övre ytans parallellitet till vevaxelns hål är 0,05 mm och den övre ytans planhet är 0,05 mm.
Cylinderhålstorlek: Cylinderhålets diametertolerans är {{0}}~0.015 mm, cylinderloppets vertikalitetskrav till vevaxelns hål är 0.05 mm/150 mm, cylinderloppets bearbetningspositionsnoggrannhet är 0,2 mm i diameter, cylinderloppets cylindricitetsnoggrannhet är 0,01 mm, cylindern hål Hålets grovhet är Rz2~5μm.
bild
▲ Schematiskt diagram över de slutliga produktdimensionerna för motorn 2
Cylinderns vevaxelhålstorlek: Grovheten hos vevaxelns hål är Rz10 μm, diametertoleransen är 0~0.018 mm, vevaxelns hålpositionsnoggrannhet kräver en diameter på 0,2 mm, en rundhet på 0,005 mm och en cylindricitet på 0,005 mm. Vevaxelns hål är nr 2, koaxialiteten för 3:e och 4:e växlarna är 0,008 mm.
två
Olika processkontroller för ytfinish
1. Fastspänningen och placeringen av cylinderkroppen är utformad enligt produktritningarna. Eftersom ritningsstorleksdatumet är bottenytan och de två lokaliseringsstifthålen på bottenytan, och denna typ av datum har bearbetats i föregående process, är positioneringsdatumet för bearbetning av cylinderns övre yta bottenytan och två lokaliseringsstifthål på bottenytan. Detta eliminerar problemet som orsakas av datumkonvertering. Noggrannhetsfel.
2. På grund av cylinderns stora utrymmesstorlek, om klämningen inte är tät under bearbetningen, kommer cylindern att skaka något, vilket allvarligt kommer att påverka bearbetningsnoggrannheten. Därför är det nödvändigt att designa flera självlåsande hjälpstödpunkter och klämpunkter på fixturen, och de bör säkerställa att cylinderns klämkraft är likformig och förhindra ojämn klämkraft och spänningsfrigöring efter bearbetning från att påverka planheten hos cylindern. cylinder.
3. Bearbetningscentret har lagt till en 3-punktsmetod för gasinspektion. Om klämningen inte är på plats kommer den att larma i tid, vilket säkerställer stabiliteten i produktbearbetningen.
4. Blad och brotschar med kubisk bornitrid (CBN) används för finfräsning och bearbetning av precisionshål på cylinderns övre yta. Dessa verktyg har lång livslängd och har fördelarna med hög bearbetningsnoggrannhet, små parametervärden för ytjämnhet och hög produktivitet. Om hårdmetallblad används kan kraven på grovhetsbearbetning inte garanteras under massproduktionsförhållanden. Så länge de belagda hårdmetallbladen bearbetas mer än 100 stycken, uppstår lätt grovhet. Effekten av att använda CBN-blad är dock bättre. Mycket, mer än 200 stycken kan bearbetas.
5. Kontrollera skärparametrarna för bearbetningscentret, optimera CNC-verktygsbanan och öka skärhastigheten på lämpligt sätt, vilket kan minska den överdrivna planheten på cylinderns främre och bakre ändytor som orsakas av den ojämna kraften på den övre ytan av cylindern. cylindern på grund av verktygets ojämna kraft när du går in och ut ur cylindern. .
6. Efter att den stora plattan har frästs, använd CNC-kontrollprogrammet och lägg till en stor borste för att skrapa runt cylinderns övre yta längs fräsen för att ta bort cylindergrader.
7. Verkstadstemperatur och fuktighetskontroll. Kontrollera och ställ in en konstant temperatur på 20±2 grader och en relativ luftfuktighet på 40%~60% för att minska effekten av termisk expansion och sammandragning på cylinderns finish.
Inspektionsrapporten för parallellitet, planhet och ojämnhet efter avslutad cylindertopyta är som följer.
bild
▲ Inspektionsrapport för cylinderstorlek
tre
Olika processkontroller för cylinderborrning
Kraven på cylinderborrningsfinishens storlek är höga, vilket är fokus för kontroll av processtillverkning. För att säkerställa kvaliteten på cylinderborrhoning måste cylinderhålets diameterstorlekstolerans kontrolleras till ±0.01 mm innan honing. Det vill säga att endast en 20 μm toleranszon tillåts passera gasinspektionen innan den kan föras in i honningsmaskinen för brotschning. Före bearbetning måste cylinderhålet vara fint borrat till den förutbestämda storleken i bearbetningscentret. Bearbetningsprocessen är som visas i figuren.
bild
▲Bearbetar processdiagram
Precisionsborrverktyget antar en intern kylningsstruktur för att säkerställa att värmen som genereras under skärprocessen tas bort i tid, vilket minskar temperaturen för lokal bearbetning och förbättrar ytkvaliteten på cylinderhålet. Enligt jämförelsen av slutproduktritningarna, efter att cylinderhålets diameter är fint borrad i förslipningsprocessen, en bearbetningstillägg på 0.04~0.{{ 9}}5 mm är reserverat för den efterföljande honningsmaskinen, grovheten styrs till Rz10~20μm, och cylindriciteten kontrolleras vid 0,015 mm. Positioneringsdiametern på 0,2 mm och vertikaliteten på 0,05 mm/150 mm överensstämmer med produktritningarna, det vill säga att cylinderhålets grovhet, diameter och cylindricitet styrs genom brotschning samtidigt som positionering och vertikalitet säkerställs. Efter att cylinderloppet är precisionsborrat detekteras cylinderhålets diameter av onlinegasinspektionsutrustning, och kvalificerade produkter kommer in i honningsmaskinen genom ett motoriserat rullbord. Även om engångsinvesteringen i importerad cylinderborrbrottschnings- och honingutrustning (som en välkänd honingmaskin i Tyskland) är relativt stor, är de efterföljande bearbetningskostnaderna extremt låga och bearbetningskvaliteten är stabil.
Använd vertikal slipmaskin för bearbetning. Under bearbetningen matas brynet på honinghuvudet radiellt under expansions- och sammandragningsmekanismen, och arbetsstycket bearbetas gradvis till önskad storlek. Det finns 6 till 9 gångjärnsförsedda slipsandstänger på den yttre periferin av honningshuvudet. Sex kan användas för grovslipning. Nio honingstänger används och längden är cirka 1/3~2/3 av cylinderhålets längd. Vid honing kontrolleras fram- och återgående hastigheten till 25~35 m/min, och honningseffektiviteten är hög. Ju större den fram- och återgående accelerationen av honing, desto mindre är bågövergångsarean som bildas under reversering, och desto högre är kvaliteten på honingtexturen.
Trycket från slipstenen på hålväggen kontrolleras till {{0}}.3~0.5MPa. Trycket från slipstenen påverkar direkt arbetsstyckets ytkvalitet, oljestenens slitagemängd, måttnoggrannheten och ytjämnheten hos arbetsstycket.
Efter att cylinderloppet är fint borrat, kan grov honing och finhoning uppfylla produktstorlekskraven. Efter honing kommer ett 20 grader ~30 graders honningsmönster att produceras, vilket har en god effekt på smörjmedelslagringen av oljefilmen i cylinderloppet. Inspektionsrapporterna för diameter, position, cylindricitet, vertikalitet och grovhet för cylinderloppet efter honing är som följer.
bild
Fyra
Olika processkontroller för efterbehandling av vevaxelhål
Maxhastigheten för vanliga bensinmotorer kan nå 6000r/min, vilket ställer höga krav på vevaxelhålsteknik. För att säkerställa kvaliteten på vevaxelhålshoning måste storlekstoleransen för vevaxelhålets diameter kontrolleras till ±0,015 mm innan honing, det vill säga endast en tolerans på 0,03 mm är tillåten. Efter att bältet har klarat gasinspektionen kan det gå in i honningsmaskinen för plattformshoning. Innan vevaxelhålet går i honing måste vevaxelhålet vara fint borrat till en förutbestämd storlek i bearbetningscentret. Bearbetningsprocessdiagrammet visas i figuren.
bild
▲ Processdiagram för vevaxelhål
Precisionsborrverktyget i bearbetningscentret antar en intern kylstruktur. Eftersom djupet på vevaxelhålet är stort och når 300 mm, är kraven på borrverktyget också höga. CBN-blad används, och deras struktur visas i figuren.
bild
▲ Strukturdiagram för borrverktyg
Valet av verktyg är mycket viktigt. Verktyget har 4 halvfinish-borrskär och 6 finborrskär. Under bearbetningsprocessen förstoras styrhålet först av bladet och det mesta av tillägget skärs bort, och sedan borras halvfinishborrbladet till en diameter på 48,79 mm, vilket lämnar en 0,2 mm tillägg för bladet med en diameter på 48,995 mm för skärning; vevaxelhålet borras först Positionerna för 1:a och 2:a växlarna, och vrid sedan vridbordet till att borra 5:e, 4:e och 3:e växlarna i vevaxelhålet på andra sidan. Enligt jämförelsen av de slutliga produktritningarna, efter att cylinderns vevaxelhåls diameter har borrats fint i förslipningsprocessen, är en bearbetningstillägg på 0.04~0,05 mm reserverad för honing på den efterföljande slipmaskinplattformen.
bild
Jämfört med vanliga slipade vevaxelhål förkortas vevaxelhålet med plattformsstruktur med 1/3~1/2, livslängden ökas med 10%~20%, vridmomentet ökas med 5 %, och oljeförbrukningen minskas med 50%~60%. Plattformens honingråhet styrs till Rz10~20μm, cylindriciteten styrs till 0,01 mm, medan positionsdiametern är 0,2 mm, rundheten är 0,01 mm och koaxialiteten är 0,008 mm. Produktstorlekskraven uppfylls också genom plattformsslipning.
För att säkerställa dimensionsnoggrannheten slipas vevaxelns hål på plats i ett steg, det vill säga från den första växelplattformen till den femte växeln, medan den roterar och rör sig fram och tillbaka. Inspektionsrapporten för diameter, rundhet, position, koaxialitet, cylindricitet och grovhet för cylinderns vevaxelhål efter honing visas i figuren.
bild
▲ Inspektionsrapport för vevaxelns hålstorlek
bild
För ovanstående finbearbetning av den övre ytan av motorblocket, cylinderloppet och vevaxelns hål, antas den självlåsande fixturen och extra stöddesign, avancerade verktygsmaterial och verktygskombinationsstrukturer väljs, bearbetningstemperaturen och fuktigheten kontrolleras , och bearbetningsprocessparametrarna och chipmarginalen är väl kontrollerade. och andra processåtgärder för att säkerställa produktens efterbehandlingsnoggrannhet, och därigenom säkerställa produktmontering och massproduktionsprestanda.
