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盲孔除切屑机的研制与应用

2020-07-17 21:06170
1 现状
发动机的缸体和缸盖上的盲孔多而且深,加工后的切屑沉积在孔的底部,经常是和油污一起粘附在螺纹槽内,切屑清理工作非常困难。一般采用压缩空气吹除或者高压水冲洗,这些方法使得切屑四处纷飞,既不安全又不卫生,更重要的是切屑清除不干净,造成发动机整机清洁度差,危害性特别大,直接影响产品性能。例如缸体主轴承螺纹孔(盲孔)内残余的切屑会使主轴承螺栓力矩存在假力矩现象,发动机运转一段时间后产生螺栓松动,切屑易进入主轴瓦背面,造成主轴承瓦挤瓦、烧瓦,甚至使曲轴断裂,以及发动机振动大等不良现象的产生。再如缸体顶平面上用于与缸盖联接的螺纹孔内存在残余切屑时,缸盖螺栓也会存在假力矩现象,当发动机运转一段时间后,就会导致各缸之间相互窜气,烧蚀缸垫,严重地影响发动机的工作性能。
图1
图1 缸体主轴承螺纹孔分布示意图

2 原工艺方案分析
我们以缸体主轴承螺纹孔的加工工艺方案为例进行分析,缸体主轴承螺纹孔是用来将主轴承瓦盖和缸体联接固定在一起,共计有14个,对称分布在缸体的龙门底面上(图1),螺纹孔为M14,孔深43.8mm。
主轴承螺纹孔的加工过程为钻螺纹底孔—攻螺纹—铣瓦盖结合面(俗称龙门面)—水压试验(检测水套渗漏情况)—清洗缸体—吹净螺纹孔和瓦盖结合面—装配主轴承瓦盖。螺纹孔攻丝后,切屑与冷却液和润滑油一起粘结、吸附在螺纹孔内,在随后精铣瓦盖结合面时,灼热的切屑也掉进了螺纹孔,烧结在孔内。统计结果显示,每个孔内的油泥切屑重达100g左右,用压缩空气吹除,必然切屑四处飞扬,油、水遍地,危险性大,作业环境又差。
为减少上述危害,在水压试验后,用清洗机的高压水先对缸体外表面、内腔和螺纹孔清洗,使螺纹孔内的油泥切屑尽量减少,但每个孔内切屑仍有25g左右,再用压缩空气吹除,经磁力吸棒检查,孔内仍有大部分切屑未能清除干净,满足不了产品要求。
这种吹风工艺还存在其它缺点:吹出的切屑飞入或掉进了其它孔内,破坏了其它孔系的清洁度;切屑四处飞溅,不但对操作者及周围人机易造成安全事故;而且切屑难以收集,造成周围卫生差;在通过水压试验工序和清洗工序时,螺纹孔内的切屑、油泥,很容易使水压试验液、清洗液和漂洗液过早地污染,从而必须更换试验液、清洗液和漂洗液,加大了生产成本;另外,压缩空气发出的尖啸声特别大;工人要一次手动清除14个孔和瓦盖结合面的切屑,生产效率低下,且工作环境差、劳动强度大;漏吹的现象也时有发生。
3 新型盲孔切屑清除机的研制
针对上述问题,我们借鉴了国外成功的制造技术,利用文丘里原理,设计制造了一种专用的装置,一次将14个螺栓孔内的切屑全部清除干净(图2)。
当工件定位(必要时还可加装夹紧机构)后,提升气缸1将小泵体集成板5提高到工作位置,压力较低的压缩空气(441kPa左右)进行过滤后,经过增压装置将压力加大到834kPa左右,经二路气管分流到14个小泵体,每个小泵体中的气流亦分作两路,其中一路气体通向深入螺纹孔底部的吹管内,吹起沉积在底部或吸附在孔壁的残屑;另一路气体通向对准在螺纹孔口处的吸管内,使其产生真空抽吸作用(图3),将螺纹孔内的切屑全部彻底地吸到集屑箱里。另外,在电气方面采用了PC可编程控制,它可以对每个孔的吹吸次序、吹吸时间任意调整,以便取得zui佳效果。
图2 专用气动除屑装置原理简图
图2 专用气动除屑装置原理简图

图3
图3 专用气动除切屑装置工作示意图

4 应用效果分析
技术效果
工艺性好 在水压工序前,螺纹孔内的杂物经过气力盲孔除切屑机抽吸后,几乎没有切屑存在;少量油泥,再经清洗、高温烘干后,螺纹孔内不但没有杂物,而且有效地防止了螺纹孔因有水分生锈的现象(原吹风工艺中压缩空气的水分含量极大);
生产效率高 采用新技术后,工人只需将缸体推到位后,按一下按钮即完成了14个孔内切屑的清除工作,且生产效率高,清除效果理想。
经济效果
降低生产成本 由于螺纹孔内的杂物经过气力盲孔除切屑机清除后,螺纹孔内的少量残余油泥切屑,在通过水压试验工序和清洗工序时,对水压试验液、清洗液和漂洗液的污染程度小,可以延长更换周期。以前每半个月需换一次,现在一个月换一次;
减少了废品 经半年的试生产,从发动机装配线上反馈的信息看到,没有一台因螺纹孔有切屑而存在假力矩的现象,返修率由3%左右下降为零。
环保效果
环境好 吸出的切屑收集在床身下的抽屉中,不影响周围卫生;工作时压缩空气吹吸的噪声很小。
安全性好 取消吹切屑工艺后,消除了切屑四处飞溅现象,杜绝了不安全因素。

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