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金属加工 钻孔和镗孔不再是难题，大功率中速船用发动机机体加工窍门


金属加工 钻孔和镗孔不再是难题，大功率中速船用发动机机体加工窍门
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编者按
针对柴油机机体的加工难点进行分析 ， 确定合理的加工方案和工艺流程 ， 通过改进刀具 ， 解决了钻孔和镗孔难题 ， 顺利实现机体加工试制 ， 为柴油机研制打下了基础 。
NY320柴油机是作者公司自主研发的大功率中速船用发动机 ， 填补了我国单缸功率超500kW的中速大功率柴油机空白 。 机体作为整个柴油机的骨架 ， 是柴油机的关键零部件 。 柴油机上的运动件、固定件及辅助设备都安装在其内外四周 ， 机体加工质量的优劣将直接影响到柴油机的装配和使用性能 。 因此 ， 提高机体的加工精度 ， 保证机体加工质量稳定的同时提高生产效率 ， 制定合理的工艺方案尤为重要 。
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机体加工路线的确定
（1）机体图样分析及关键尺寸NY320柴油机机体毛坯由球墨铸铁QT400-15铸造而成 ， 质量约18t ， 气缸直列式分布 ， 机体外形尺寸：长×宽×高为5730mm×1297.5mm×1761mm ， 因柴油机负荷较重 ， 采用机体底面低于曲轴轴线的龙门式设计以提高机体强度 。 主油道铸造成型 ， 横向支油道深孔需加工获得 ， 所有油道必须进行水压密封试验 ， 检查是否存在铸造缺陷 。 主轴承盖通过贯穿螺栓 ， 使用专液压拉伸器固定在机体上 ， 需加工贯穿机体座面和顶面的深孔 。 机体关键部位如主轴孔座面、瓦口面、地脚螺栓面及缸头螺栓孔等区域需进行磁粉或超声波探伤 。 其主要加工尺寸见表1 ， 要使这些关键尺寸达到图样要求 ， 工艺设计时要坚持基准先行、先面后孔、先粗后精和基准统一的原则 ， 同时充分考虑加工中设备、工装、刀具及装夹的影响 。
表1机体主要加工部位及尺寸
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（2）加工工艺路线机体作为箱体类薄壁零件 ， 需要在多个面完成铣、镗及钻等工序的加工 ， 工序安排上要避免加工应力引起的机体变形 ， 保证其加工精度不发生变化 。 首先 ， 将机体加工工序分为粗加工和精加工两个阶段 ， 通过粗加工去除机体毛坯的加工余量 ， 减少精加工中由于热变形引起的加工误差 。 其次 ， 精加工前对机体进行振动时效处理 ， 进一步释放机体铸造及粗加工切削中产生的残余应力 ， 确保各孔和面的几何公差在精加工时处于稳定状态 。 设备选用方面要结合生产现场实际加工能力 ， 合理选择设备 ， 既能保证零件加工精度 ， 又能提高生产效率 。 粗加工阶段的工序由于加工尺寸要求不高、毛坯切削量大 ， 安排在普通龙门铣床、镗床进行 ， 既能保证生产进度 ， 又能降低加工成本 。 精加工阶段由于机体孔、面尺寸及几何公差要求高 ， 工序相对集中 ， 安排在大型龙门数控加工中心或卧式镗铣加工中心进行加工 ， 充分利用加工中心质量稳定且高效的特点 ， 在一次装夹中同时完成多个相关联孔和面的加工 ， 提高加工精度和加工效率 。综合以上分析 ， 制定NY320机体的加工工艺流程为：划线→粗铣顶底及两侧面→粗刨瓦口→粗铣两端面→粗镗主轴孔、粗铣开挡→粗铣顶面、粗镗凸轮孔→粗镗缸孔→探伤（超探和磁探）→钻底面及主轴螺栓孔→钻横向油孔及两侧面螺孔→机体振动→机体压水→精铣瓦口、缸面→装配主轴承盖→精镗主轴孔、精铣过轮孔面→精镗缸孔→钻缸面各螺孔→钻两端面各孔、镗凸轮孔基准孔→镗凸轮孔、精铣泵孔面、镗泵挺杆孔→三坐标计量→拆主轴承盖→缸头螺栓孔倒角→钳工攻螺纹、去毛刺→清理切屑→打磨主油道→清砂清洗→防锈交出 。
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机体主要加工难点分析
（1）机体主轴螺栓孔及横向油道孔加工NY320机体的主轴承盖通过螺栓及螺母固定在机体上 ， 主轴螺栓孔贯穿机体接通缸面 ， 从主轴承座面到缸面距离为1231mm ， 孔径为φ55mm ， 中间部位靠近油道处孔径为φ52mm ， 表面粗糙度值要求Ra＝3.2μm 。 横向油道孔需从两侧面接通 ， 深度尺寸为1295mm ， 孔径为φ39mm ， 如图1所示 。


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