BMW no es ajena a los automóviles. La fama de los automóviles BMW es inseparable de su "corazón": la fuerza de fabricación de sus motores. Hoy encontramos un conjunto de dibujos de diseño del motor BMW y también brindamos una explicación detallada de la tecnología de procesamiento del motor. Con esto, ¿los expertos en tecnología de mecanizado considerarían construir uno?
Primero echemos un vistazo a una sección completa de la fábrica de BMW en China: todo el proceso de fabricación y ensamblaje del bloque de motor:
▲ Toma real de la línea de producción de cilindros.
A partir del video y la experiencia histórica, podemos resumir los siguientes puntos clave para garantizar la precisión del complejo proceso de producción del cilindro: usar un centro de mecanizado con función de compensación automática y usar accesorios especiales para posicionamiento y sujeción de una sola vez, selección de herramientas de proceso clave, optimización del CNC y programas de la máquina bruñidora del centro de mecanizado, asegurando condiciones de producción de temperatura y humedad constantes, etc. Echemos un vistazo más de cerca a un ejemplo a continuación.
uno
Ejemplo: Requisitos de las características dimensionales del cilindro
La siguiente figura es un diagrama esquemático de las dimensiones del producto final de un motor, incluidas las dimensiones de acabado de la superficie superior del bloque de cilindros, el orificio del cilindro y el orificio del cigüeñal. Los requisitos relevantes son los siguientes:
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▲Diagrama esquemático del tamaño del producto final del motor 1
Dimensiones de la superficie superior del bloque de cilindros: La tolerancia dimensional de la distancia desde la superficie superior del bloque de cilindros hasta el orificio del cigüeñal es {{0}}.08 mm, la rugosidad del la superficie superior es Rmax12,5 μm, el paralelismo de la superficie superior con el orificio del cigüeñal es de 0,05 mm y la planitud de la superficie superior es de 0,05 mm.
Tamaño del orificio del cilindro: la tolerancia del diámetro del orificio del cilindro es {{0}}~0.015 mm, el requisito de verticalidad del orificio del cilindro con respecto al orificio del cigüeñal es 0.05 mm/150 mm, la precisión de la posición de procesamiento del orificio del cilindro es de 0,2 mm de diámetro, el requisito de precisión de la cilindricidad del orificio del cilindro es de 0,01 mm, la rugosidad del orificio del orificio del cilindro es Rz2~5μm.
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▲Diagrama esquemático de las dimensiones del producto final del motor 2
Tamaño del orificio del cigüeñal del cilindro: la rugosidad del orificio del cigüeñal es Rz10 μm, la tolerancia del diámetro es 0~0.018 mm, la precisión de la posición del orificio del cigüeñal requiere un diámetro de 0.2 mm, una redondez de 0.005 mm y una cilindricidad de 0,005 mm. El orificio del cigüeñal es el n.º 2. La coaxialidad de las marchas 3.ª y 4.ª es de 0,008 mm.
dos
Varios controles de proceso para el acabado de superficies superiores.
1. La sujeción y posicionamiento del cuerpo del cilindro está diseñado de acuerdo con los dibujos del producto. Dado que la referencia del tamaño del dibujo es la superficie inferior y los dos orificios del pasador de ubicación en la superficie inferior, y este tipo de referencia se procesó en el proceso anterior, la referencia de posicionamiento para procesar la superficie superior del cilindro es la superficie inferior y la dos orificios para pasadores de ubicación en la superficie inferior. Esto elimina el problema causado por la conversión de datos. Error de precisión.
2. Debido al gran tamaño del espacio del cilindro, si la sujeción no está apretada durante el procesamiento, el cilindro se sacudirá ligeramente, lo que afectará seriamente la precisión del procesamiento. Por lo tanto, es necesario diseñar varios puntos de soporte auxiliares autoblocantes y puntos de sujeción en el dispositivo, y deben garantizar que la fuerza de sujeción del cilindro sea uniforme y evitar que la fuerza de sujeción desigual y la liberación de tensión después del procesamiento afecten la planitud del cilindro.
3. El centro de mecanizado ha agregado un 3-método de inspección de gas puntual. Si la sujeción no está en su lugar, sonará la alarma a tiempo, asegurando la estabilidad del procesamiento del producto.
4. Las cuchillas y escariadores de nitruro de boro cúbico (CBN) se utilizan para fresado fino y procesamiento de orificios de precisión en la superficie superior del cilindro. Estas herramientas tienen una larga vida útil y las ventajas de una alta precisión de mecanizado, pequeños valores de parámetros de rugosidad superficial y alta productividad. Si se utilizan hojas de carburo, los requisitos de procesamiento de rugosidad no se pueden garantizar en condiciones de producción en masa. Siempre que las hojas de carburo recubiertas se procesen en más de 100 piezas, se producirán asperezas fácilmente. Sin embargo, el efecto de utilizar hojas de CBN es mejor. Se pueden procesar mucho, más de 200 piezas.
5. Controle los parámetros de corte del centro de mecanizado, optimice la trayectoria de la herramienta CNC y aumente adecuadamente la velocidad de corte, lo que puede reducir la planitud excesiva de las superficies de los extremos delantero y trasero del cilindro causada por la fuerza desigual en la superficie superior de el cilindro debido a la fuerza desigual de la herramienta al entrar y salir del cilindro. .
6. Después de fresar la placa grande, use el programa de control CNC y agregue un cepillo grande para raspar alrededor de la superficie superior del cilindro a lo largo de la ruta de procesamiento de la fresa para eliminar las rebabas del cilindro.
7. Control de temperatura y humedad del taller. Controle y establezca una temperatura constante de 20 ± 2 grados y una humedad relativa de 40% ~ 60% para reducir el impacto de la expansión y contracción térmica en el acabado del cilindro.
El informe de inspección de paralelismo, planitud y rugosidad después del acabado de la superficie superior del cilindro es el siguiente.
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▲ Informe de inspección del tamaño de la superficie superior del cilindro
tres
Varios controles de proceso para el acabado del diámetro interior del cilindro.
Los requisitos de tamaño de acabado del diámetro interior del cilindro son altos, lo cual es el foco del control de proceso de fabricación. Para garantizar la calidad del bruñido del diámetro interior del cilindro, la tolerancia del tamaño del diámetro interior del cilindro debe controlarse a ±0.01 mm antes del bruñido. Es decir, sólo se permite que una zona de tolerancia de 20 µm pase la inspección del gas antes de que pueda ingresarse en la máquina bruñidora para el escariado y bruñido. Antes del mecanizado, es necesario perforar finamente el orificio del cilindro hasta alcanzar el tamaño predeterminado en el centro de mecanizado. El proceso de procesamiento es como se muestra en la figura.
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▲ Diagrama del proceso de procesamiento
La herramienta de mandrinado de precisión adopta una estructura de enfriamiento interna para garantizar que el calor generado durante el proceso de corte se elimine a tiempo, reduciendo así la temperatura del procesamiento local y mejorando la calidad de la superficie del orificio del cilindro. Según la comparación de los dibujos del producto final, después de perforar finamente el diámetro del orificio del cilindro en el proceso de bruñido previo, se requiere un margen de mecanizado de 0.04~0.{{ 9}}5 mm se reservan para la máquina bruñidora posterior, la rugosidad se controla en Rz10~20 μm y la cilindricidad se controla en 0,015 mm. El diámetro de posicionamiento de 0,2 mm y la verticalidad de 0,05 mm/150 mm son consistentes con los dibujos del producto, es decir, la rugosidad, el diámetro y la cilindricidad del orificio del cilindro se controlan mediante escariado mientras se garantiza el posicionamiento y la verticalidad. Después de taladrar con precisión el orificio del cilindro, el diámetro del orificio del cilindro es detectado por un equipo de inspección de gas en línea y los productos calificados ingresan a la máquina bruñidora a través de una mesa de rodillos motorizada. Aunque la inversión única en equipos importados de escariado y bruñido de cilindros (como una conocida máquina bruñidora en Alemania) es relativamente grande, los costos de procesamiento posteriores son extremadamente bajos y la calidad del procesamiento es estable.
Utilice una máquina rectificadora vertical para el procesamiento. Durante el procesamiento, la piedra de afilar del cabezal de bruñido se alimenta radialmente debajo del mecanismo de expansión y contracción, y la pieza de trabajo se procesa gradualmente hasta alcanzar el tamaño requerido. Hay de 6 a 9 barras de arena para bruñir con bisagras en la periferia exterior del cabezal de bruñido. Se pueden utilizar seis para bruñir en bruto. Se utilizan nueve varillas de bruñido y la longitud es aproximadamente 1/3 ~ 2/3 de la longitud del orificio del cilindro. Al bruñir, la velocidad alternativa se controla a 25~35 m/min y la eficiencia del bruñido es alta. Cuanto mayor sea la aceleración alternativa del bruñido, menor será el área de transición del arco formada durante la inversión y mayor será la calidad de la textura del bruñido.
La presión de la piedra de bruñir sobre la pared del agujero se controla a {{0}}.3~0,5 MPa. La presión de la piedra de bruñir afecta directamente la calidad de la superficie de la pieza de trabajo, la cantidad de desgaste de la piedra de bruñir, la precisión dimensional y la rugosidad de la superficie de la pieza de trabajo.
Después de perforar finamente el diámetro interior del cilindro, el bruñido basto y el bruñido fino pueden cumplir con los requisitos de tamaño del producto. Después del bruñido, se producirá un patrón de bruñido de 20 grados a 30 grados, lo que tiene un buen efecto en el almacenamiento de lubricante de la película de aceite en el orificio del cilindro. Los informes de inspección de diámetro, posición, cilindricidad, verticalidad y rugosidad del diámetro interior del cilindro después del bruñido son los siguientes.
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cuatro
Varios controles de proceso para el acabado de los orificios del cigüeñal
La velocidad máxima de los motores de gasolina de uso común puede alcanzar las 600r/min, lo que impone altas exigencias a la tecnología de los orificios del cigüeñal. Para garantizar la calidad del bruñido del orificio del cigüeñal, la tolerancia del tamaño del diámetro del orificio del cigüeñal debe controlarse a ±0,015 mm antes del bruñido, es decir, solo se permite una tolerancia de 0,03 mm. Una vez que la correa pasa la inspección de gas, puede ingresar a la máquina bruñidora para bruñir la plataforma. Antes de pulir el orificio del cigüeñal, es necesario perforar finamente el orificio del cigüeñal hasta un tamaño predeterminado en el centro de mecanizado. El diagrama del proceso de procesamiento se muestra en la figura.
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▲ Diagrama de proceso del orificio del cigüeñal
La herramienta de mandrinado de precisión del centro de mecanizado adopta una estructura de enfriamiento interna. Dado que la profundidad del orificio del cigüeñal es grande, alcanzando los 300 mm, los requisitos para la herramienta perforadora también son altos. Se utilizan láminas de CBN y su estructura se muestra en la figura.
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▲Diagrama de estructura de la herramienta perforadora.
La selección de la herramienta es muy importante. La herramienta tiene 4 insertos de mandrinado semiacabado y 6 insertos de mandrinado fino. Durante el proceso de mecanizado, la hoja primero agranda el orificio guía y se corta la mayor parte del margen, y luego la hoja de mandrinado semiacabado se perfora hasta un diámetro de 48,79 mm, dejando un margen de 0.2 mm para la hoja con un diámetro de 48.995mm para cortar; Primero se perfora el orificio del cigüeñal en las posiciones de la 1.ª y 2.ª marcha, y luego gira la plataforma giratoria para perforar las 5.ª, 4.ª y 3.ª marcha del orificio del cigüeñal en el otro lado. Según la comparación de los dibujos del producto final, después de perforar finamente el diámetro del orificio del cigüeñal del cilindro en el proceso de bruñido previo, se reserva un margen de mecanizado de 0.04~0,05 mm para bruñir la posterior plataforma de la máquina bruñidora.
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En comparación con los orificios del cigüeñal pulidos ordinarios, el orificio del cigüeñal con textura de plataforma se acorta entre 1/3 y 1/2, la vida útil aumenta entre un 10%~20% y el par aumenta. en un 5% y el consumo de aceite se reduce entre un 50%~60%. La rugosidad del bruñido de la plataforma se controla a Rz10~20μm, la cilindricidad se controla a 0,01 mm, mientras que el diámetro de posición es de 0,2 mm, la redondez es de 0,01 mm y la coaxialidad es de 0,008 mm. Los requisitos de tamaño del producto también se cumplen mediante el pulido de la plataforma.
Para garantizar la precisión dimensional, el orificio del cigüeñal se pule en su lugar en un solo paso, es decir, desde la plataforma del primer engranaje hasta el quinto engranaje, mientras gira y oscila. En la figura se muestra el informe de inspección de diámetro, redondez, posición, coaxialidad, cilindricidad y rugosidad del orificio del cigüeñal del cilindro después del bruñido.
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▲ Informe de inspección del tamaño del orificio del cigüeñal
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Para el mecanizado fino anterior de la superficie superior del bloque del motor, el orificio del cilindro y el orificio del cigüeñal, se adopta el dispositivo de bloqueo automático y el diseño del soporte auxiliar, se seleccionan materiales de herramientas avanzados y estructuras de combinación de herramientas, y se controlan la temperatura y la humedad del procesamiento. Y los parámetros del proceso de procesamiento y el margen del chip están bien controlados. y otras medidas de proceso para garantizar los requisitos de precisión del acabado del producto, asegurando así el ensamblaje del producto y el rendimiento de la producción en masa.
