BMW n'est pas étranger aux automobiles. La renommée des automobiles BMW est indissociable de son « cœur » : la solidité de la fabrication de ses moteurs. Aujourd'hui, nous avons trouvé un ensemble de dessins de conception du moteur BMW et avons également fourni une explication détaillée de la technologie de traitement du moteur. Avec ceux-ci, vos experts en technologie d'usinage envisageraient-ils d'en construire un ?
Jetons d'abord un coup d'œil à une section complète de l'usine BMW en Chine : l'ensemble du processus de fabrication et d'assemblage du bloc moteur :
▲ Plan réel de la ligne de production de cylindres
À partir de la vidéo et de l'expérience historique, nous pouvons résumer les points clés suivants pour garantir la précision du processus de production complexe du cylindre : utilisation d'un centre d'usinage avec fonction de compensation automatique et utilisation de dispositifs spéciaux pour le positionnement et le serrage uniques, sélection de outils de processus clés, optimisation des programmes CNC et de rodage du centre d'usinage, garantie de conditions de production de température et d'humidité constantes, etc. Regardons de plus près un exemple ci-dessous.
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Exemple : Exigences relatives aux caractéristiques dimensionnelles du cylindre
La figure ci-dessous est un diagramme schématique des dimensions du produit final d'un moteur, y compris les dimensions de finition de la surface supérieure du bloc-cylindres, de l'alésage du cylindre et de l'alésage du vilebrequin. Les exigences pertinentes sont les suivantes :
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▲Schéma schématique de la taille du produit final du moteur 1
Dimensions de la surface supérieure du bloc-cylindres : La tolérance dimensionnelle de la distance entre la surface supérieure du bloc-cylindres et le trou du vilebrequin est de {{0}}.08 mm, la rugosité du la surface supérieure est Rmax12,5 μm, le parallélisme de la surface supérieure au trou du vilebrequin est de 0,05 mm et la planéité de la surface supérieure est de 0,05 mm.
Taille d'alésage du cylindre : La tolérance du diamètre d'alésage du cylindre est de {{0}}~0.015 mm, l'exigence de verticalité de l'alésage du cylindre par rapport à l'alésage du vilebrequin est de 0.05. mm/150 mm, la précision de la position de traitement de l'alésage du cylindre est de 0,2 mm de diamètre, l'exigence de précision de la cylindricité de l'alésage du cylindre est de 0,01 mm, l'alésage du cylindre. La rugosité du trou est Rz2~5μm.
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▲Schéma schématique des dimensions du produit final du moteur 2
Taille du trou de vilebrequin du cylindre : la rugosité du trou de vilebrequin est Rz10 μm, la tolérance de diamètre est de 0~0.018 mm, la précision de la position du trou de vilebrequin nécessite un diamètre de 0,2 mm, une rondeur de 0,005 mm et une cylindricité de 0,005 mm. Le trou du vilebrequin est le n°2, La coaxialité des 3ème et 4ème vitesses est de 0,008 mm.
deux
Divers contrôles de processus pour la finition de la surface supérieure
1. Le serrage et le positionnement du corps du cylindre sont conçus selon les dessins du produit. Étant donné que la donnée de taille du dessin est la surface inférieure et les deux trous de broche de positionnement sur la surface inférieure, et que ce type de donnée a été traité dans le processus précédent, la donnée de positionnement pour traiter la surface supérieure du cylindre est la surface inférieure et la deux trous de positionnement sur la surface inférieure. Cela élimine le problème causé par la conversion des données. Erreur de précision.
2. En raison du grand espace du cylindre, si le serrage n'est pas serré pendant le traitement, le cylindre tremblera légèrement, ce qui affectera sérieusement la précision du traitement. Par conséquent, il est nécessaire de concevoir plusieurs points de support auxiliaires et points de serrage autobloquants sur le luminaire, et ils doivent garantir que la force de serrage du cylindre est uniforme et empêcher une force de serrage inégale et un relâchement des contraintes après le traitement d'affecter la planéité du cylindre.
3. Le centre d'usinage a ajouté une méthode d'inspection des gaz en 3-points. Si le serrage n'est pas en place, il déclenchera une alarme à temps, garantissant ainsi la stabilité du traitement du produit.
4. Les lames et alésoirs en nitrure de bore cubique (CBN) sont utilisés pour le fraisage fin et le traitement précis des trous sur la surface supérieure du cylindre. Ces outils ont une longue durée de vie et présentent les avantages d'une précision d'usinage élevée, de faibles valeurs de paramètres de rugosité de surface et d'une productivité élevée. Si des lames en carbure sont utilisées, les exigences de traitement de rugosité ne peuvent pas être garanties dans des conditions de production de masse. Tant que les lames en carbure revêtues sont traitées en plus de 100 pièces, des rugosités se produiront facilement. Cependant, l’effet de l’utilisation de lames CBN est meilleur. Beaucoup, plus de 200 pièces peuvent être traitées.
5. Contrôlez les paramètres de coupe du centre d'usinage, optimisez la trajectoire de l'outil CNC et augmentez de manière appropriée la vitesse de coupe, ce qui peut réduire la planéité excessive des surfaces d'extrémité avant et arrière du cylindre causée par la force inégale sur la surface supérieure de le cylindre en raison de la force inégale de l'outil lors de l'entrée et de la sortie du cylindre. .
6. Une fois la grande plaque fraisée, utilisez le programme de contrôle CNC et ajoutez une grande brosse pour gratter autour de la surface supérieure du cylindre le long du parcours de traitement de la fraise afin d'éliminer les bavures du cylindre.
7. Contrôle de la température et de l’humidité de l’atelier. Contrôlez et réglez une température constante de 20 ± 2 degrés et une humidité relative de 40 % à 60 % pour réduire l'impact de la dilatation et de la contraction thermiques sur la finition du cylindre.
Le rapport d'inspection du parallélisme, de la planéité et de la rugosité après finition de la surface supérieure du cylindre est le suivant.
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▲Rapport d'inspection de la taille de la surface supérieure du cylindre
trois
Divers contrôles de processus pour la finition des alésages de cylindres
Les exigences en matière de taille de finition de l'alésage des cylindres sont élevées, ce qui est au centre du contrôle du processus de fabrication. Afin de garantir la qualité du rodage de l'alésage du cylindre, la tolérance du diamètre de l'alésage du cylindre doit être contrôlée à ±0,01 mm avant le rodage. C'est-à-dire que seule une zone de tolérance de 20 µm est autorisée à passer l'inspection du gaz avant de pouvoir être introduite dans la machine à aiguiser pour l'alésage. Avant l'usinage, le trou du cylindre doit être percé finement à la taille prédéterminée dans le centre d'usinage. Le processus de traitement est comme indiqué sur la figure.
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▲Schéma du processus de traitement
L'outil d'alésage de précision adopte une structure de refroidissement interne pour garantir que la chaleur générée pendant le processus de coupe est évacuée à temps, réduisant ainsi la température du traitement local et améliorant la qualité de surface de l'alésage du cylindre. Selon la comparaison des dessins du produit final, une fois le diamètre d'alésage du cylindre finement alésé lors du processus de pré-affûtage, une surépaisseur d'usinage de 0.04~0.{{ 9}}5 mm sont réservés à la machine d'affûtage suivante, la rugosité est contrôlée à Rz10~20 μm et la cylindricité est contrôlée à 0,015 mm. Le diamètre de positionnement de 0,2 mm et la verticalité de 0,05 mm/150 mm sont conformes aux dessins du produit, c'est-à-dire que la rugosité, le diamètre et la cylindricité du trou du cylindre sont contrôlés par alésage tout en garantissant le positionnement et la verticalité. Une fois l'alésage du cylindre alésé avec précision, le diamètre de l'alésage du cylindre est détecté par un équipement d'inspection des gaz en ligne et les produits qualifiés entrent dans la machine à aiguiser via une table à rouleaux motorisée. Bien que l'investissement ponctuel dans un équipement d'alésage et de rodage d'alésage de cylindre importé (tel qu'une machine de rodage bien connue en Allemagne) soit relativement important, les coûts de traitement ultérieurs sont extrêmement faibles et la qualité du traitement est stable.
Utilisez une machine à aiguiser verticale pour le traitement. Pendant le traitement, la pierre à aiguiser de la tête d'affûtage est alimentée radialement sous le mécanisme d'expansion et de contraction, et la pièce est progressivement traitée jusqu'à la taille requise. Il y a 6 à 9 barres de sable d'affûtage articulées sur la périphérie extérieure de la tête d'affûtage. Six peuvent être utilisés pour un affûtage grossier. Neuf tiges d'affûtage sont utilisées et la longueur est d'environ 1/3 à 2/3 de la longueur du trou du cylindre. Lors du rodage, la vitesse alternative est contrôlée à 25 ~ 35 m/min et l'efficacité de rodage est élevée. Plus l'accélération alternative du rodage est grande, plus la zone de transition d'arc formée lors de l'inversion est petite et plus la qualité de la texture de rodage est élevée.
La pression de la pierre à aiguiser sur la paroi du trou est contrôlée à {{0}},3 ~ 0,5 MPa. La pression de la pierre à aiguiser affecte directement la qualité de surface de la pièce, le degré d'usure de la pierre à huile, la précision dimensionnelle et la rugosité de surface de la pièce.
Une fois l'alésage du cylindre finement alésé, un rodage grossier et un rodage fin peuvent répondre aux exigences de taille du produit. Après le rodage, un motif de rodage de 20 à 30 degrés sera produit, ce qui a un bon effet sur le stockage du lubrifiant du film d'huile dans l'alésage du cylindre. Les rapports d'inspection du diamètre, de la position, de la cylindricité, de la verticalité et de la rugosité de l'alésage du cylindre après rodage sont les suivants.
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Quatre
Divers contrôles de processus pour la finition des trous de vilebrequin
La vitesse maximale des moteurs à essence couramment utilisés peut atteindre 6000 r/min, ce qui impose des exigences élevées à la technologie des trous de vilebrequin. Afin de garantir la qualité de l'affûtage des trous de vilebrequin, la tolérance de la taille du diamètre du trou de vilebrequin doit être contrôlée à ± 0,015 mm avant l'affûtage, c'est-à-dire que seule une tolérance de 0,03 mm est autorisée. Une fois que la courroie a passé l'inspection des gaz, elle peut entrer dans la machine à aiguiser pour le rodage de la plate-forme. Avant que le trou du vilebrequin ne soit affûté, le trou du vilebrequin doit être finement percé à une taille prédéterminée dans le centre d'usinage. Le diagramme du processus de traitement est présenté sur la figure.
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▲Schéma du processus de trou de vilebrequin
L'outil d'alésage de précision du centre d'usinage adopte une structure de refroidissement interne. Étant donné que la profondeur du trou du vilebrequin est grande, atteignant 300 mm, les exigences relatives à l'outil d'alésage sont également élevées. Des lames CBN sont utilisées et leur structure est illustrée sur la figure.
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▲Schéma structurel de l'outil d'alésage
Le choix de l'outil est très important. L'outil dispose de 4 plaquettes d'alésage semi-finies et de 6 plaquettes d'alésage fines. Pendant le processus d'usinage, le trou de guidage est d'abord agrandi par la lame et la majeure partie de la surépaisseur est coupée, puis la lame d'alésage semi-fini est alésée à un diamètre de 48,79 mm, laissant une surépaisseur de 0,2 mm. pour la lame d'un diamètre de 48,995 mm pour la coupe ; le trou du vilebrequin est d'abord percé les positions des 1ère et 2ème vitesses, puis faites tourner le plateau tournant pour percer les 5ème, 4ème et 3ème vitesses du trou du vilebrequin de l'autre côté. Selon la comparaison des dessins du produit final, une fois le diamètre du trou du vilebrequin du cylindre finement alésé lors du processus de pré-affûtage, une surépaisseur d'usinage de 0.0 4 ~ 0,05 mm est réservé pour l'affûtage. la plate-forme de la machine à aiguiser ultérieure.
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Par rapport aux trous de vilebrequin affûtés ordinaires, le trou de vilebrequin avec texture de plate-forme est raccourci de 1/3~1/2, la durée de vie est augmentée de 10 %~20 %, le couple est augmenté de 5 % et la consommation d'huile est réduite de 50%~60 %. La rugosité d'affûtage de la plate-forme est contrôlée à Rz10~20μm, la cylindricité est contrôlée à 0,01 mm, tandis que le diamètre de position est de 0,2 mm, la rondeur est de 0,01 mm et la coaxialité est de 0,008 mm. Les exigences en matière de taille du produit sont également satisfaites grâce au perfectionnement de la plate-forme.
Afin de garantir la précision dimensionnelle, le trou du vilebrequin est affûté en une seule étape, c'est-à-dire de la première plate-forme d'engrenage à la cinquième vitesse, tout en tournant et en effectuant un mouvement alternatif. Le rapport d'inspection du diamètre, de l'arrondi, de la position, de la coaxialité, de la cylindricité et de la rugosité du trou du vilebrequin du cylindre après rodage est illustré sur la figure.
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▲Rapport d'inspection de la taille des trous de vilebrequin
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Pour l'usinage fin ci-dessus de la surface supérieure du bloc moteur, de l'alésage du cylindre et de l'alésage du vilebrequin, le dispositif autobloquant et la conception du support auxiliaire sont adoptés, des matériaux d'outils avancés et des structures de combinaison d'outils sont sélectionnés, la température et l'humidité de traitement sont contrôlées. , et les paramètres du processus de traitement et la marge des copeaux sont bien contrôlés. et d'autres mesures de processus pour garantir les exigences de précision de finition des produits, garantissant ainsi les performances d'assemblage du produit et de production de masse.
