发动机缸体强力磨削磨床的研制

发动机缸体是汽车的动力。缸体的铸造质量直接影响汽车性能的好坏，各铸造厂都非常重视。本次的课题就是发动机缸体强力磨削磨床的研制，该机床用于完成缸体四个端面的强力磨削加工。

铸造厂在铸造出汽车发动机缸体后，在缸体外表面有较大的飞边毛刺，所以，每一个铸造缸体都必须要经过表面清理后才能作为合格铸件产品出厂，再进人加工线加工。目前，国内很多汽车发动机制造厂家中，大型的铸造厂家对缸体铸造出来后的表面清理工艺仍采用外购设备来完成，外来设备其价格高昂，不便于维修等缺点，一些小厂家则采用自己设计制造的简单清理设备来完成缸体表面的清理，甚至有部分厂家仍采取人工打磨方式，劳动强度大，生产率低，工作环境差，生产质量不稳定。

效强力磨削的要求，最大磨削深度床，使缸体在一台机床上，一次装夹完成四个面的加工工序。磨头采取以缸体为中心，左右对置组合式；3、砂轮除了旋转外，还要具有能轴向伸缩及过载保护功能，移动距离小于25mm；用的角度来设计机床。

四、磨床主要参数及结构方案根据以上要求，在对生产现场使用的一台美国制造的清理设备进行了测绘，吸收其原理和结构方面的优点，进行国产化设计，确立磨床的设计方案。将设计工作分成以下几个大总成部件：要求动力头主轴结构应能满足高效磨削要求；动力头主轴密封性好，温升低，轴承使用寿命长；砂轮除了旋转外，还要具有伸、缩功能，移动距离小于25mm；磨头内设磨削超载时砂轮退让装置；用外供稀油润滑主轴轴承；皮带传动采用圆弧形同步齿型带；机床整体采用钢板焊接组合式。

缸体清理磨床是根据强力磨削原理，集机、电、液、气技术一体化的缸体平面磨削清理加工机床。

为满足机床的刚性和高精度，磨头安装在磨头底座和滑动座上，以缸体为中心，两个左右对置组合式联接在一个传动基座上；夹具小车及小车输送装置也装在同一传动基座上；夹具小车在基座上水平干式拖动。磨头底座上安装有使磨头快速换向移动的￠180的液压油缸一个，磨头移动速度可调节相应液压节流阀大小来改变。可以无级调速。磨头滑座上有一手动调整装置-丝杠，当砂轮的磨损影响加工尺寸时，给予尺寸补偿。磨头滑座装在双圆导向杆上，保证磨头移动时推送平稳、轻便；砂轮旋转采用725r/min的速度。

缸体放在送料小车上的夹具上，送料小车沿着传动基座上的导轨通过两个大直径砂轮之间，完成缸体一个尺寸线段上两个面的磨削加工。在导轨端头被加工缸体作90嚷位动作时，定位插销退出，压头放松，油泵给工作台转位齿条油缸供油，齿条油缸动作时，通过油缸与工作台进人啮合的一对齿轮带动工作台作90嘴位动作，每次转位动作完成后，齿条油缸即时处在放松状态，以便插销气缸准确插销定位和压头压紧。缸体90°|位后，缸体、夹具小车沿着行进导轨返回时，通过电器自动控制装置磨头自动移位到尺寸，转位后的小车再进到砂轮之间，完成缸体另外一个尺寸线段上两个面的磨削加工，送料小车走完一个工作循环即对缸体毛坯的四个面完成磨削清理。

该机床安装有两种不同的防护装置，分为砂轮罩和除尘罩两部分，砂轮罩是防护磨削过程中因砂轮破损飞溉伤害，罩的形式基本上是采取大部分包围形式，一旦有砂轮事故出现，不会产生飞溅伤害事故。除尘罩的作用是防止在磨削过程中灰尘飞扬，它是在磨削工位将磨削过程中产生的灰尘集中在罩内由抽尘装置即时抽出，罩的形式为横跨左右两个磨头砂轮外，同时又满足小车及被加工缸体进出等其它要求。

在传动基座的两边各设置一个振动排屑槽，磨削过程中，落入传动基座的磨屑经导溜板再落人振动排屑槽，振动排屑槽以抛物线的形式将磨屑自动排进地坑集渣桶。

为实现机床半自动化工作，电气采用PLC程序控制，磨头架移动及夹具小车行走全程采用无触点开关监控，其它动作执行件均选用自带磁性开关。

五、研制工作中的难题及解决办法机床各动作均由PLC程序控制，从而实现缸体清理磨床自动和半自动化生产。由于磨削加工方式是平面磨削，需要较大面积的去除毛刺和飞边，所以采用高效磨削。另外考虑缸体是铸件，毛刺和飞边深浅不一，动力头是发动机缸体强力磨削磨床的重要部件之一，因此，在磨头设计中，磨头砂轮工作超载时要有砂轮退让，在没有原理可的情况下，综合拟定一种简单可行的方案，采用目前工作研究国内市场上引进的气动元件组成气动防超载退让系统，利用气缸实现距离为25mm的伸、缩功能。由于是强力磨削，电机功率要适当倍数选择，则所选电机为Y280S，N=75KW，n=1440r/min.为了保持准确的传动比，圆弧齿形同步带就是本课题中的一个重点。圆弧齿形同步带目前尚无统一标准，所以选择带型和带长以生产厂家产品样本为依因为是加工面积较大的带毛刺面，吃刀较大，磨削力较大，故选用400.轴上零件布置使轴受力合理。

轴上零件定位可靠，装拆方便。

有良好的结构工艺性能，便于加工制造和保证精度。

对要求刚性大的轴，还应从结构上考虑减小轴的变形。

考虑是加工铸件毛刺，磨头承受的是较大的变载荷。而且轴具有旋转和轴向进给的功能，所选的轴承要能够同时承受径向力和轴向力，且主轴是安装在主轴箱里面的，还要考虑到主轴加工产生热量后的游动。主轴箱的密封要好，要防尘，那么主轴就不能随意伸出和缩进。由此，可选用圆锥滚子轴承。它承载能力强，既可抵抗径向载荷，又可抵抗轴向载荷；并且圆锥滚子轴承的内、外圈可分离，便于调整主轴受热后的游隙。

-2-79，选用标准为GB/T297-1994的圆锥滚子轴承型号为32228.这样电机功率，通过圆弧齿形同步带变速后，准确的传递到砂轮主轴上，主轴随之高速旋转，同时由主轴滑动套外侧的两气动缸推动主轴滑动套，通过键和座带动主轴沿轴向伸缩，处于浮动中，由此实现砂轮的进给和高速旋转磨削。主轴箱体为焊接式，结构简单、刚性好密封性好、质量轻。当砂轮因磨损使被加工缸体尺寸不到位时。可手动调节砂轮微调进给装置进行补偿，机床座及床身均采取钢板焊接组合式制造。

缸体清理磨床除了以上讲述的机械技术外，还采用了液压、气动和润滑技术，液压原理如下。1所示：1液压原理图液压设计主要参数：塞栗；油泵供油量：88升/分钟；油泵供油压力：14兆帕；回油过滤精度：20缪；压力阀在系统中起安全保护作用。

机床液压系统控制两个磨头架作快速换向移动，以及工作台作90.位动作，磨头架作快速换向移动执行件是选用标准液压油缸产品，而工作台作90嘴位动作执行件则是采取非标设计制造的齿条油缸。

两个磨头砂轮轴向伸缩，夹具小车工作台及夹臂，工作台顶起均采用气控动作，气动原理如下。

2所示：。2气动原理图进入磨削工位前，两个砂轮迅速弹出到磨削位置，并保持一定的磨削支撑力，当被加工缸体磨削到位后，两个砂轮又迅速退回，弹出或退回行程15毫米，称为砂轮浮动行程。当砂轮出现超负荷磨削时，磨削支撑力达到极限值，这时，砂轮气缸后腔迅速撤压，砂轮迅速退出浮动行程，以保护砂轮安全，防超负荷磨削力大小可调节压力开关来定。

夹具小车气动控制是用在压头压紧、夹臂转位、工作台定位插销以及小车在行走时给导轨面气吹扫渣。

工作台在转位前，必须先由顶起气缸将工作台连同被加工缸体顶起，离开小车板一段距离，等工作台转动到位后，顶起气缸才能退回，工作台落位。

供气流量：850升/分钟；供气压力：大于5兆帕；考虑到工作中瞬时供气压力下降，因而在磨投及砂轮气缸都设有气动增压阀，以保证磨头气缸工作气压在0.7 -1兆帕之间；润滑要求主要在磨头主轴前后端轴承，并且采用稀油润滑，润滑方式为定时定量自动供油，供油量及供油间歇时间可根据实际工作状况及要求手动调节即可完成，除此之外，其它部位润滑如主轴滑动轴套、排屑装置滑动轴套均采用干油润滑方式，润滑原理图如下所示：供油量：6毫升/小时；使用润滑油牌号N32；油箱容积：3升；在自动状态时，满足原始条件（磨头面状态，电机已起动，输送机在原位，旋臂旋人，工作台降）下，由于磨头此时处于上什位置即3.10闭合，按下周期循环按钮，周期循环开始。输送机在遇到减速信号4. 05时，左右磨润滑设计主要参数缸件编号长度方向宽度方向气压油压砂轮转速r/min磨削时间S磨前尺寸磨后尺寸磨削时间S磨前尺寸磨后尺寸头就前进，大面开始磨削。大面磨完，左右磨头架退回。

当大面磨完，工作台左转90.后，小面开始磨削，小面磨完后，工作台升，工作台右转90°自动运行状态下，输送机返回时或工作台右转90.，左右磨头架退。

工后，就在现场进入实际切削运转工作，对铸造厂的缸体毛坯2种尺寸4个面进行磨削加工，结果如下：本课题中的清理磨床在国内尚未有厂家生产，制造起来有一定的困难，一些零部件需特别定制，在对生产现场使用的一台美国制造的清理设备进行测绘后，结合铸造厂的具体要求，进行国产化设计，为铸造厂提供了达到工艺要求、工作性能好、维修方便的缸体清理磨床。其制造费用要比从国外购买同样机床节省人民币90万元左右。在各企业更重视产品的质量降低生产成本的今天，在缸体铸件的加工中，使用该该磨床为东风汽车股份公司铸造厂增强了产品的生产能力和效益，提高产品质量提供了可靠保证。

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