发动机缸体柔性生产线

曲轴止推面车滚专机
曲轴止推面车滚专机 该设备用于对曲轴止推面精车滚压加工，并具有 以下技术特点：滚压抛光止推面并在线测量、滚压抛光代替磨削加 工，在刀盘上装有滚压抛光装置，可获得更高精度。目前性能较好的 设备有德国赫根塞特（ HEGENSCHEID ）公司的曲轴止推面车滚专机
CNC 曲轴磨床
图是奔驰 V8 发动机缸体的柔性生产线 FFS630 示意图，生产线上主要 机械设备由 1 台 Starrag Heckert 五轴卧式加工中心 HEC630Take Five 和 2 台四轴 starrag Heckert 卧式加工中心 CWK 630D 组成。高动力 CWK 630D 4 轴卧式加工中心装备有大功率主轴，在 3 次分开的夹紧 过程中，对气缸体的气缸孔进行粗加工。
缸体线
缸体线由德国CROSS HULLER公司总承包。由高速加工中心，清洗机、 装配机等设备组成柔性生产线。加工中心采用珩架机械手自动上下物 料，辅机采用定位或滚动输送，集中冷却。生产各种款型的汽、柴油发 动机的缸体。线中采用敏捷制造技术。工艺上采用刚性钻孔、刚性攻螺 纹、高速 CBN 刀具、高速金刚石刀具、平顶珩磨等世界领先技术。
发动机缸体生产线建设概述
生产线概述 目前发动机缸体生产线有两种： 第二种是柔性生产线．生产线上设备基本上是一般通用的立式加工中
心、卧式加工中心等，不采用或极少采用专用机床，零件的装夹是靠 操作者手工完成的，每个工位必须配备专人，这种型式的生产线属于 半自动化生产线，管理难度略大一些，适合于批量不是特别大的流水 线生产，但此种生产线便于新产品的开发、产品改型。 二汽神龙发动机缸体生产线属于此种类型，这种生产线己渐渐取代专 用机床生产线，国内大连亿达日本机床公司和沈阳 BW 机床公司分别 为东风康明斯发动机、奇瑞发动机建设的缸体生产线均为柔性生产线。
CNC 曲轴磨床以德国埃尔温勇克机器制造有限公司的摆动跟踪系列磨床 为代表，该设备采用了用于高速加工的 CBN 砂轮和使用油冷却曲轴的组 合，主要性能有：
1. 在加工过程中检测并修正轴颈圆度和尺寸； 2. 带有“学习功能”的控制系统，附加对圆度偏差和干扰量的自动补偿； 3. 磨削主轴颈和连杆轴颈一次装夹，理论上的偏差为零；切入式磨削及摆
曲轴复合加工技术的发展
20 世纪 90 年代出现的新型 CNC高速曲轴外铣机床使曲轴粗加工工艺 又上了一个新台介， CNC 高速曲轴外铣具有以下优点：切削速度高、 工序循环时间较短、切削力较小、工件温升较低、刀具寿命高、换刀 次数少，加工精度更高、柔性更好。因此， CNC 高速曲轴外铣是曲轴 粗加工的发展方向。
奇瑞发动机生产采用最新工艺，拥有由德国和意大利引进，代表国际 最高工业水准的生产线。该发动机厂占地 48000 时，采用网架结构， 密闭全空调，以保证高精度设备在稳定、清洁的条件下生产。
首期设备投资十多亿元人民币，规划总投资将达30 亿元人民币，建设 12 条生产线，近500台数控设备。所有设备联网，对质量、品种、设 备运转等全状态进行实时监控。一期工程达到20万台／年的发动机产 能，
由于曲轴加工不同于普通机械加工，许多工序必须使用专用刀具，如 上面介绍的内铣、车一车拉和高速外铣，所使用的都是专用刀具，这 些刀具的刀体制造复杂，价格也比较昂贵，图 为曲轴高速加工外铣刀。
曲轴加工柔性生产线方案
目前国内轿车曲轴生产线多为高速柔性生产线，这种生产线的特点是不 仅可以加工同系列曲轴，而且还可加工变型产品、换代产品和新产品， 真正具备柔性意义。为进一步提高高速柔性生产线的生产效率，结合发 动机曲轴自身结构的特殊性，曲轴柔性生产线应具备以下特点：由高速 加工中心、高效专用机床和少量组合机床组成。按工艺流程排列机床并 由自动输送装置连接，采用柔性夹具和高效专用刀具生产。为防止关键 工序设备故障造成全线停产，可增补平行设备，亦能满足大批量生产的 需要。曲轴典型的制造工艺流程如图 所示。
曲轴加工技术设备现状
目前，国内较陈旧的曲轴生产线多数由卧式车床和专用机床组成，生 产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备一般采用多刀车床车削曲 轴主轴颈及连杆轴颈，工序质量稳定性差，容易产生较大的加工应 力，难以达到合理的加工余量。精加工普遍采用普通曲轴磨床进行粗 磨、半精磨、精磨、抛光，通常靠人工操作，加工质量不稳，尺寸致 性差。老式生产线一个主要的特点就是普通设备太多，产品周转线长、 场地占用面识大，其生产效率完全是靠多台设备分解工序和余量来提 高的。
柔性生产线主要设备Hale Waihona Puke Baidu
柔性生产线主要设备 缸体的柔性生产线加工设备主要以高速、内冷的 卧式加工中心、五面体加工中心为主，因为这类设备一个装夹可加工 多个面，消除了重新夹紧的误差，减少了夹具的数量，排屑好，且加 工效率高。专用机床和辅机主要有：珩磨机、清洗机、试漏机、压装 机等。国内主要生产厂家有：大河数控机床厂、大连现代辅机开发制 造公司、大连智云辅机有限公司、大连豪森设备制造有限公司等。另 外还配有自动传输线、刀具调整仪、气动测量仪、气动夹具等。
发动机缸体柔性生产线建设
发动机是汽车的核心部件，也是产品成本构成的核心部分，国内发 动机整体制造水平与国际先进水平相比，还有一定的差距，主要零 部件设备制造技术还较薄弱，导致生产线大都从国外进口。本节以 汽车发动机核心关键部件为例介绍数控制造技术及其生产线建设。 下文将以奇瑞汽车这一国产品牌的发动机制造为例对发动机柔性生 产线进行简要介绍。图 为发动机典型零部件。
发动机缸体生产线建设概述
生产线概述 目前发动机缸体生产线有两种： 一种是所有设备采用专用机床，全自动化生产的刚性生产线。此种生
产线加工效率高，零件的装夹、流转全部是自动化，对人员要求数量 少、技能要求低，适合于较大批量的生产，如年产十万甚至更多产量 的流水线，但是设备专业化强、局限性大，不利于新型号的开发。长 安发动机厂采用的是此种生产线。
典型曲轴加工设备介绍
CNC 高速随动外铣
CNC 高速随动外铣 该设备应用工件回转和铣刀进给伺服连动控制技 术，可以一次装夹不改变曲轴回转中心随动跟踪铣削曲轴的连杆轴颈。 具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特点。
CNC 车一车拉机床
CNC 车一车拉机床 该设备一次设定能完成所有同心圆的车削，并在 同一台机床上完成车一车拉（车侧端面）加工，加工效率高，通过使 用特殊卡盘和刀具系统还能实现柔性加工，特别适用于平衡块侧面不 需加工、轴颈有沉割槽的曲轴。
曲轴复合加工技术的发展
20 世纪 80 年代以前，发动机曲轴粗加工采用的加工方式是多刀车床车 削、 CNC 车削、 CNC 外铣加工、 CNC 内铣工艺，精加工仍以普通磨 床、半自动曲轴磨床磨削工艺为主。
20 世纪 80 年代后期，德国开发出了曲轴车拉、车一车拉工艺，该工艺 具有精度高、效率高、柔性强、自动化程度高、换刀时间短等优点， 特别适合于平衡块侧面不需要加工且轴须有沉割槽（包括轴向沉割槽） 的曲轴，加工后曲轴可直接进行精磨，省去粗磨工序。曲轴精加工已 少量采用数控磨床磨削工艺，尺寸的一致性得到改善。
曲轴加工工艺与制造技术发展趋势
进入 21 世纪以后，发动机曲轴在制造工艺、刀具等方面都发生了巨大 的变化。多刀车削工艺和手工磨削工艺，由于加工精度低和柔性差等 原因，正在逐步退出历史舞台。高速、高攻、复合加工技术在曲轴加 工生产中己有相当程度的应用，并将是其必然发展趋势。
曲轴复合加工技术的发展
此时曲轴加工比较流行的工艺：曲轴粗加工主轴颈采用车拉工艺和高 速外铣，连杆颈采用高速外铣，而且倾向于高速随动外铣，全部采用 干式切削。曲轴精加工采用数控磨床，产品加工精度已有相当程度的 提高。
曲轴复合加工技术的发展
进入 21 世纪以后，复合加工工艺已进入曲轴制造业中。复合机床具有 工序集成、多种加工，如车、铣、钻、键等集成的功能。曲轴精加工 采用 CBN 数控磨床。
奇瑞公司以迅速缩小与全球先进的发动机水平差距为己任，不仅完全 自主开发了具有世界中等水平的372 / 472发动机，还与欧洲顶级发动 机设计公司—奥地利的AVL公司联合设计开发了奇瑞 ACTECO系列发 动机。
奇瑞发动机采用大量当代最先进的技术，其技术集成度处于国际领先 地位，功率、油耗、排放等主要技术指标均达到世界一流水平。同时 开发、制造十几款排放达到欧IV标准的发动机，为企业长期可持续的 发展做好了充分的技术储备
柔性生产线建设方案
柔性生产线建设方案 建设什么样的生产线，生产线上配置多少台设 备，取决于生产批量、生产节拍、产品结构、工艺流程等，缸体生产 线上为满足“高速、数控、柔性、网络化”的总体要求，在刀具材料上 多采用CBN 、PCD刀具，在刀具结构形式上多采用带内冷控制的专用 刀具。在生产线的监测管理上多采用总线控制技术、远程诊断技术等。 工艺上多采用刚性钻孔、刚性攻螺纹、高速CBN刀具、高速金刚石刀 具、平顶珩磨等世界领先技术。
曲轴线
曲轴线由德国HELLER和JUNKER公司总承包，由加工中心、车一车拉、 高速外铣、深孔钻床、淬火机、综合测量机等设备组成全柔性生产线。 整线机械手自动上下物料。可以生产全系列曲轴。采用了车一车拉技 术、高速外铣技术、深滚压、 CBN 砂轮高速随动磨削技术。
凸轮轴加工线
凸轮轴粗加线由沈阳BW的卧式加工中心、济南一机的数控车床、大河 机床厂的数控钻床组成。
缸盖线
缸盖线也由德国 CROSS HULLER 公司总承包，由NBH95高速加工中心、 清洗机、拧紧机、试漏机、压装机组成柔性生产线。生产各种款型的汽、 柴油发动机的缸盖。工艺上采用刚性钻孔、刚性攻螺纹、高速金刚石刀 具等世界领先技术。
连杆线
连杆线由德国 MAUSER 公司总承包，由自动线、磨床、称重去重设备、 清洗机、综合测量机组成柔性生产线，一期纲领双班140万只，生产全 系列连杆。采用了双端面磨床、连杆激光切割和裂解技术等最新工艺技 术。
凸轮轴精加线由德国 JUNKER 公司总承包，主要由各类磨床、清洗机、 压装机、磁粉探伤机、抛光机、综合测量机等设备组成柔性生产线。 生产全系列凸轮轴。采用了无心磨技术、 CBN 砂轮随动技术、磁粉探 伤技术。
发动机装配线
发动机装配线由意大利 COMAU 公司总承包，主要由拧紧机、试漏机、 压装机、翻转机、涂胶机、机动辊道、自行葫芦、门架机械手和托盘 组成柔性生产线，采用了目前世界上最先进的冷试和热试技术，一期 装配线可以装配试验 10 个直列品种的发动机和所有 V 形发动机沟缸盖 分装。机床采用模块化和柔性化设计、工件自动识别、机器人涂胶和 压装、多轴拧紧、自动气密性测试和 ANDON 系统、内部工业网络、 防错和自动纠错等先进技术。
二期达到年产 50 万台能力。为奇瑞公司和汽车制造业提供充分的“全 心保障”，推动国产汽车工业的发展。为保证发动机样机产品质量， 保持公司后续产品持续研发，奇瑞在发动机厂投资 3000 万元，建成 了世界一流的发动机试制车间，以批量试制符合设计要求的样机，用 于性能开发试验、整车匹配试验和可靠性试验，同时还可以验证设计 产品的工艺性，降低正式生产线投资的风险。为保证产品高精度、多 品种要求，奇瑞发动机设置了 9 条柔性生产线，广泛地采用了世界上 最先进的“高速、数控、柔性、网络化”的总体要求和 CBN、PCD刀具、 刀具内冷、总线控制技术、远程诊断技术、防错和纠错等技术，通过 网络对所有生产设备动态进行实时监控。下面对其主要生产线进行介 绍。
动式磨削； 4. 对“敏感工件”的支撑，在主轴上采用自动对中心的三点式中心架； 5. CNC控制的冷却液供给保障了磨削区域的持久用量； 6. 采用静压圆型导轨，无爬行现象，确保持久的高精确度； 7. 减震抗扭转床身使用铸铁浇注而成，具有良好的吸震抗弯功能； 8. 砂轮轴适用于高达 140m/s 的磨削速度。
由上述可知，曲轴的加工工艺正向着高速、高效、复合化方向发展。 1. 目前较为流行的粗加工工艺是主轴颈采用车一车拉工艺和高速外铣，
连杆轴颈采用高速随动外铣，全部采用干式切削； 2. 精加工采用数控磨床加工，具有自动进给、自动修正砂轮、尺寸和圆
度自动补偿、自功分度和两端电子同步驱动等功能。主轴轴颈和连杆 轴颈可一次装夹全部磨削完毕； 3. 超精加工采用带尺寸控制装置的数控砂带抛光机。