A BMW conhece bem os automóveis. A fama dos automóveis BMW é inseparável do seu “coração” – a força de fabricação de seus motores. Hoje, encontramos um conjunto de desenhos do motor BMW e também fornecemos uma explicação detalhada da tecnologia de processamento do motor. Com estes, vocês, especialistas em tecnologia de usinagem, considerariam construir um?
Vamos primeiro dar uma olhada em uma seção completa da fábrica da BMW na China – todo o processo de fabricação e montagem do bloco do motor:
▲ Foto real da linha de produção de cilindros
A partir do vídeo e da experiência histórica, podemos resumir os seguintes pontos-chave para garantir a precisão do complexo processo de produção do cilindro: utilização de um centro de usinagem com função de compensação automática e utilização de acessórios especiais para posicionamento e fixação únicos, seleção de principais ferramentas de processo, otimização dos programas CNC e brunidores do centro de usinagem, garantia de condições de produção de temperatura e umidade constantes, etc.
um
Exemplo: Requisitos de características dimensionais do cilindro
A figura abaixo é um diagrama esquemático das dimensões do produto final de um motor, incluindo as dimensões finais da superfície superior do bloco de cilindros, furo do cilindro e furo do virabrequim. Os requisitos relevantes são os seguintes:
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▲ Diagrama esquemático do tamanho do produto final do motor 1
Dimensões da superfície superior do bloco de cilindros: A tolerância dimensional da distância da superfície superior do bloco de cilindros ao furo do virabrequim é {{0}}.08mm, a rugosidade do a superfície superior é Rmax12,5 μm, o paralelismo da superfície superior com o orifício do virabrequim é de 0,05 mm e o nivelamento da superfície superior é de 0,05 mm.
Tamanho do furo do cilindro: A tolerância do diâmetro do furo do cilindro é de {{0}}~0.015 mm, o requisito de verticalidade do furo do cilindro para o furo do virabrequim é de 0,05. mm / 150 mm, a precisão da posição de processamento do furo do cilindro é de 0,2 mm de diâmetro, o requisito de precisão de cilindricidade do furo do cilindro é de 0,01 mm, o furo do cilindro A rugosidade do furo é Rz2 ~ 5μm.
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▲ Diagrama esquemático das dimensões do produto final do motor 2
Tamanho do furo do virabrequim do cilindro: A rugosidade do furo do virabrequim é Rz10 μm, a tolerância do diâmetro é 0~0.018 mm, a precisão da posição do furo do virabrequim requer um diâmetro de 0,2 mm, uma circularidade de 0,005 mm e uma cilindricidade de 0,005 mm. O furo do virabrequim é o nº 2. A coaxialidade da 3ª e 4ª marchas é de 0,008 mm.
dois
Vários controles de processo para acabamento superficial superior
1. A fixação e posicionamento do corpo do cilindro são projetados de acordo com os desenhos do produto. Como a referência de tamanho do desenho é a superfície inferior e os dois furos de pino de localização na superfície inferior, e este tipo de referência foi processado no processo anterior, a referência de posicionamento para processar a superfície superior do cilindro é a superfície inferior e a dois orifícios de localização na superfície inferior. Isto elimina o problema causado pela conversão de dados. Erro de precisão.
2. Devido ao grande espaço do cilindro, se a fixação não for apertada durante o processamento, o cilindro irá tremer ligeiramente, o que afetará seriamente a precisão do processamento. Portanto, é necessário projetar vários pontos de suporte auxiliares de travamento automático e pontos de fixação no acessório, e eles devem garantir que a força de fixação do cilindro seja uniforme e evitar que a força de fixação desigual e a liberação de tensão após o processamento afetem o nivelamento do cilindro.
3. O centro de usinagem adicionou um método de inspeção de gás 3-pontual. Se a fixação não estiver instalada, ela soará um alarme a tempo, garantindo a estabilidade do processamento do produto.
4. Lâminas e alargadores de nitreto cúbico de boro (CBN) são usados para fresamento fino e processamento de furos de precisão na superfície superior do cilindro. Essas ferramentas têm longa vida útil e têm as vantagens de alta precisão de usinagem, pequenos valores de parâmetros de rugosidade superficial e alta produtividade. Se forem utilizadas lâminas de metal duro, os requisitos de processamento de rugosidade não podem ser garantidos em condições de produção em massa. Contanto que as lâminas de metal duro revestidas sejam processadas em mais de 100 peças, ocorrerá facilmente rugosidade. No entanto, o efeito do uso de lâminas de CBN é melhor. Muito, mais de 200 peças podem ser processadas.
5. Controle os parâmetros de corte do centro de usinagem, otimize o caminho da ferramenta CNC e aumente adequadamente a velocidade de corte, o que pode reduzir o nivelamento excessivo das superfícies dianteiras e traseiras do cilindro causado pela força irregular na superfície superior do o cilindro devido à força desigual da ferramenta ao entrar e sair do cilindro. .
6. Depois que a placa grande for fresada, use o programa de controle CNC e adicione uma escova grande para raspar a superfície superior do cilindro ao longo da rota de processamento da fresa para remover rebarbas do cilindro.
7. Controle de temperatura e umidade da oficina. Controle e defina uma temperatura constante de 20±2 graus e uma umidade relativa de 40%~60% para reduzir o impacto da expansão e contração térmica no acabamento do cilindro.
O relatório de inspeção de paralelismo, planicidade e rugosidade após o acabamento da superfície superior do cilindro é o seguinte.
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▲ Relatório de inspeção do tamanho da superfície superior do cilindro
três
Vários controles de processo para acabamento do furo do cilindro
Os requisitos de tamanho de acabamento do furo do cilindro são altos, o que é o foco do controle de fabricação do processo. Para garantir a qualidade do brunimento do furo do cilindro, a tolerância do tamanho do diâmetro do furo do cilindro precisa ser controlada para ±00,01 mm antes do brunimento. Ou seja, apenas uma zona de tolerância de 20 μm pode passar pela inspeção do gás antes de poder entrar na máquina de brunimento para alargamento. Antes da usinagem, o furo do cilindro precisa ser perfurado com precisão no tamanho predeterminado no centro de usinagem. O processo de processamento é mostrado na figura.
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▲ Diagrama do processo de processamento
A ferramenta de mandrilamento de precisão adota uma estrutura de resfriamento interno para garantir que o calor gerado durante o processo de corte seja eliminado a tempo, reduzindo assim a temperatura do processamento local e melhorando a qualidade da superfície do furo do cilindro. De acordo com a comparação dos desenhos do produto final, após o diâmetro do furo do cilindro ser perfurado com precisão no processo de pré-afiação, uma tolerância de usinagem de 0.04~0.{{ 9}}5mm são reservados para a máquina de brunimento subsequente, a rugosidade é controlada em Rz10~20μm e a cilindricidade é controlada em 0,015mm. O diâmetro de posicionamento de 0,2 mm e a verticalidade de 0,05 mm/150 mm são consistentes com os desenhos do produto, ou seja, a rugosidade, o diâmetro e a cilindricidade do furo do cilindro são controlados por alargamento garantindo o posicionamento e a verticalidade. Depois que o furo do cilindro é perfurado com precisão, o diâmetro do furo do cilindro é detectado pelo equipamento de inspeção de gás on-line e os produtos qualificados entram na máquina de brunimento através de uma mesa de rolos motorizada. Embora o investimento único em equipamentos importados de alargamento e brunimento de furos cilíndricos (como uma máquina de brunimento bem conhecida na Alemanha) seja relativamente grande, os custos de processamento subsequentes são extremamente baixos e a qualidade do processamento é estável.
Use máquina de brunimento vertical para processamento. Durante o processamento, a pedra de amolar da cabeça de brunimento é alimentada radialmente sob o mecanismo de expansão e contração, e a peça é gradualmente processada até o tamanho necessário. Existem 6 a 9 barras de areia de brunimento articuladas na periferia externa da cabeça de brunimento. Seis podem ser usados para brunimento bruto. São usadas nove hastes de brunimento e o comprimento é de cerca de 1/3 ~ 2/3 do comprimento do orifício do cilindro. Ao brunir, a velocidade alternativa é controlada em 25 ~ 35 m/min e a eficiência de brunimento é alta. Quanto maior a aceleração recíproca do brunimento, menor será a área de transição do arco formada durante a reversão e maior será a qualidade da textura do brunimento.
A pressão da pedra de brunimento na parede do furo é controlada em {{0}},3 ~ 0,5 MPa. A pressão da pedra de brunimento afeta diretamente a qualidade da superfície da peça, a quantidade de desgaste da pedra oleada, a precisão dimensional e a rugosidade da superfície da peça.
Depois que o furo do cilindro é perfurado com precisão, o brunimento bruto e o brunimento fino podem atender aos requisitos de tamanho do produto. Após o brunimento, um padrão de brunimento de 20 a 30 graus será produzido, o que tem um bom efeito no armazenamento de lubrificante da película de óleo no furo do cilindro. Os relatórios de inspeção de diâmetro, posição, cilindricidade, verticalidade e rugosidade do furo do cilindro após o brunimento são os seguintes.
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Quatro
Vários controles de processo para acabamento de furos de virabrequim
A velocidade máxima dos motores a gasolina comumente usados pode chegar a 6000r/min, o que impõe altas demandas à tecnologia de furos do virabrequim. Para garantir a qualidade do brunimento do furo do virabrequim, a tolerância do tamanho do diâmetro do furo do virabrequim precisa ser controlada para ± 0,015 mm antes do brunimento, ou seja, apenas uma tolerância de 0,03 mm é permitida. Depois que a correia passa pela inspeção do gás, ela pode ir para a máquina de brunimento para brunimento da plataforma. Antes de o furo do virabrequim ser afiado, o furo do virabrequim precisa ser perfurado com precisão até um tamanho predeterminado no centro de usinagem. O diagrama do processo de processamento é mostrado na figura.
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▲ Diagrama do processo do furo do virabrequim
A ferramenta de mandrilamento de precisão do centro de usinagem adota uma estrutura de resfriamento interna. Como a profundidade do furo do virabrequim é grande, chegando a 300 mm, os requisitos para a ferramenta de mandrilamento também são altos. São utilizadas lâminas de CBN e sua estrutura é mostrada na figura.
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▲ Diagrama estrutural da ferramenta de mandrilamento
A seleção da ferramenta é muito importante. A ferramenta possui 4 pastilhas para mandrilamento de semiacabamento e 6 pastilhas para mandrilamento de precisão. Durante o processo de usinagem, o furo guia é primeiro alargado pela lâmina e a maior parte da folga é cortada e, em seguida, a lâmina de mandrilamento de semiacabamento é furada até um diâmetro de 48,79 mm, deixando uma folga de 0 0,2 mm para lâmina com diâmetro de 48,995mm para corte; o furo do virabrequim é primeiro furado nas posições da 1ª e 2ª marchas e, em seguida, gire a base giratória para furar a 5ª, 4ª e 3ª marchas do furo do virabrequim do outro lado. De acordo com a comparação dos desenhos do produto final, depois que o diâmetro do furo do virabrequim do cilindro é finamente perfurado no processo de pré-afiação, uma margem de usinagem de 0.04~0,05 mm é reservada para afiação. a subsequente plataforma da máquina de brunimento.
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Comparado com os furos afiados comuns do virabrequim, o furo do virabrequim com textura de plataforma é encurtado em 1/3 ~ 1/2, a vida útil é aumentada em 10% ~ 20%, o torque é aumentado em 5%, e o consumo de óleo é reduzido em 50%~60%. A rugosidade de brunimento da plataforma é controlada em Rz10 ~ 20μm, a cilindricidade é controlada em 0,01 mm, enquanto o diâmetro de posição é de 0,2 mm, a redondeza é de 0,01 mm e a coaxialidade é de 0,008 mm. Os requisitos de tamanho do produto também são atendidos através do brunimento da plataforma.
Para garantir a precisão dimensional, o furo do virabrequim é afiado em uma única etapa, ou seja, da plataforma da primeira à quinta marcha, enquanto gira e alterna. O relatório de inspeção de diâmetro, circularidade, posição, coaxialidade, cilindricidade e rugosidade do furo do virabrequim do cilindro após o brunimento é mostrado na figura.
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▲ Relatório de inspeção do tamanho do furo do virabrequim
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Para a usinagem fina acima da superfície superior do bloco do motor, furo do cilindro e furo do virabrequim, o dispositivo de travamento automático e o projeto de suporte auxiliar são adotados, materiais de ferramentas avançados e estruturas de combinação de ferramentas são selecionados, a temperatura de processamento e a umidade são controladas , e os parâmetros do processo de processamento e a margem do chip são bem controlados. e outras medidas de processo para garantir os requisitos de precisão de acabamento do produto, garantindo assim a montagem do produto e o desempenho da produção em massa.
