全自动CNC镗削活塞销孔专机的研究开发.docx

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1、全自动CNC镗削活塞销孔专机的研究开发一、前言活塞是轿车发动机的关键零件，活塞的质量和产量直接影响轿车的质量和产量。目前我国轿车工业发展非常迅速，以上海大众桑塔纳轿车发展为例，1994年生产纲领为年产10万辆，1995年为15万辆，1996年达20万辆，1997年达25万辆，到本世纪末将达50万辆。上海新建的SGM公司1998年底将推出新的中高档轿车，这样，活塞的需求量将更大。上海活塞厂是一家能直接与轿车配套生产活塞的专业厂，为了与桑塔纳轿车生产配套，该厂从80年代中期开始逐渐从国外引进了1000多万美元的活塞加工关键专用工艺设备，组成了我国第一条轿车用

2、活塞生产线，但其生产能力只能为年产10〜20万桑塔纳轿车配套服务。要与年产50万辆桑塔纳轿车配套生产活塞，必须引进上千万美元的关键设备，这是企业难以承受的。为了降低活塞制造成本，发展我国先进制造技术，研制活塞加工关键工艺设备势在必行。为此，1994年上海活塞厂根据生产发展的需要，提出了引进设备国产化的设想。经过半年多的调查研究，上海交通大学与上海活塞厂在上海市重点办、上海桑塔纳轿车国产化办公室、上海汽车工业集团总公司、上海桑塔纳轿车攻关项目办公室的支持下，签署了全自动CNC镗削活塞销孔专用机床合作研究开发协议，并且由上海交通大学、上海活塞厂以及有关机床厂

3、组成了攻关队伍，制定了详细的研究计划。经过二年多的奋战，全自动CNC镗削活塞销孔专用机床终于研制完毕，并于1997年8月运抵上海活塞厂投入了生产。经机械工业部机床产品质量监督检测中心上海分中心的检测和生产实际考核，该机性能稳定，质量可靠。并于1998年1月通过了机械工业部和上海汽车工业总公司联合组织的鉴二、被加工零件的要求镗削活塞销孔是活塞加工工艺流程中较复杂的一道工序，包括镗孔、镗外口，切挡圈槽、倒内角和倒外角等五个部位的加工。图1是被加工零件简图。其材料为硅铝合金，加工尺寸要求为：销孔直径为©19.5+0.050mm止口端面至销孔内圆面的距离为19.

4、24±0.03mm挡圈槽直径为©21.7+0.13-0.05mm、宽为1.6+0.10mm槽底圆弧半径为R0.8mm外口直径为©22.2+0.40mm圆弧半径为R0.5mm内角圆弧半径为R0.5mm宽度为0.8+0.2-0.1mm，夕卜角锥度为40°土10'，销孔两挡圈槽外部之间距离为60+0.20mm两外角之间距离为62.15±0.2mm两外口之间距离为65±0.2mm位置度要求为：挡圈槽、外口、外角对活塞中心线的对称度要求为0.2mm两内角端面与销孔中心线之间的垂直度要求为100:0.8，挡圈槽相对销孔中心线的径向跳动为0.1mm销孔中心线与活塞中心

5、线不共面，其间距为1.2±0.75mm所有这些加工要求是在一次安装、不停机、不换工位的情况下，一次性地加工完毕来保证的。图1被加工零件简图三、机床工作原理活塞加工的特点是批量大、加工精度要求高、生产节拍快、自动化程度高、加工稳定性要好。针对这些特点，本课题设计了如图2所示的全自动CNC镗削活塞销孔专用机床（图中D气缸和E气缸带动的齿轮找正机构对准01处待加工活塞的后部，G和F气缸分别对准02处待加工活塞的前部和后部）。整台机床由床身、主轴系统、偏心机构、刀排、自动上下料机构、气动系统、数控与伺服系统等组成。下面分别介绍其自动上下料和数控多刀双偏心镗削原理

6、。图2全自动CNC镗削活塞销孔专用机床示意图1.下料槽2、3.伺服电机4.主轴电机5.主轴6.偏心套7.机械手8.刀排9.上料槽10.控制台（一）全自动上下料全自动上下料机构具有自动检测、故障诊断和报警功能，是实现大批量、快节拍和自动化加工的关键。它可以提高劳动生产率、减少劳动强度、保证加工精度的一致性和自动化生产线的协调性。其工作过程如下：由上道工序（全自动CNC精车活塞止口专用机床）自动输入的活塞储存在上料槽9中，在压紧缸A松开后，活塞自动下滚，至挡料缸B挡住为止（挡料缸B和压紧缸A之间的距离只能容纳一只活塞）；随后压紧缸A恢复压紧状态，阻止后面的活

7、塞下滚；接着挡料缸B松开，活塞滚入V型块中，挡料缸B复位；之后，推料缸D推动活塞进入机械手7中；此时找正缸E转动活塞，进行定向找正；找正后，D、E气缸复位；然后上料缸C将机械手7推至定位元件止口座前端；顶紧缸G推动活塞进入止口座中，并顶紧；随后上料缸C复位；接着开始加工。在加工的同时，ABD和E气缸动作，作上料准备，这样可以减少上料辅助时间。加工完毕后，顶紧气缸G放松，卸料缸F推动活塞从止口座中弹出，通过导向杆下滑卸料。以上动作的协调都是通过数控系统和PLC控制系统来完成的，而动作的可靠性完全取决于气动系统的性能。（二）数控多刀双偏心镗削原理由于活塞是大

8、批量生产，因而需要有高效的加工设备和合理的加工工艺。数控技术和在线检测技术是实现