16RK270型柴油机机座国产化关键工艺

2023年12月25日发(作者：所有汽车报价及图片)

篆　拦县圭抟　拳煮嘎，　型柴油机机座国产化关键工艺　中国北车大连机车车辆有限公司　（辽宁１１６０２２）　孙文新　１６ＲＫ２７０型柴油机为引进英国ＭＡＮ　Ｂ＆Ｗ公司　设计研发的大功率柴油机，其装机功率超过了　４　４１３ｋＷ，具有成熟的使用经验。引进项目逐步完成　由整机引进、散件组装到完全自主生产的过程，最　终达到柴油机国产化的目标和大功率中速柴油机的　自主创新能力。１６ＲＫ２７０型柴油机的结构如图１所示。　图１　１６ＲＫ２７０型柴油机的结构　１６ＲＫ２７０型柴油机采用机座式机体结构，机体　由曲轴箱和机座组成，采用上下结构，曲轴箱和机　座毛坯采用球墨铸铁ＱＴ５００铸造，曲轴箱上加工有　气缸孔和凸轮轴安装座孔，机座上加工主轴承孔和　主油道孔，还包含有油底壳。曲轴箱、机座分别加　工有安装结合面，通过紧固螺栓联接为一体。２７０型　机座为“Ｕ”形结构（见图２），是一个满足最大强　度和刚度设计的整体铸造件，用来安装曲轴、凸轮　轴、动力组和其他安装在柴油机上的附件，铸件还　包括安装座，内部通道有主机油道和冷却水通道。　图２　２７９型柴浦机机座　２０ｕ年第１１期　参磊　ｒ冷　Ｉ　１．机座主油道的国产化工艺　机座加工的难点主要是主油道　９．３２４　。０．０７４ｌａｉｎ　孔的加工（见图３）。由于该孔是主油道密封的部位，　孔的表面粗糙度值Ｒ　：０．８ｇ，ｍ，每台机座共有１Ｏ个　主油道孑Ｌ，孔的长度为１０８ｍｍ，它们之间的间距最　大为２９８ｍｍ，而且由于该孔位于封闭腔的末端，采　用加工中心的现有附件头难以到达加工部位，无法　实现加工。　图３主油道位置图　该孔的表面粗糙度值要求为Ｒ。＝０．８ｔＬｍ，机座　总长度为３　７３１ｍｍ，机座底部为封闭腔，由于该孔用　于密封，要求质量稳定，采用普通镗模镗杆方式由　于调整刀具和工装时封闭腔看不到调整位置，加工　质量难以保证。而且从我公司加工四缸机平衡孔的　经验看，采用普通镗模镗杆方式表面粗糙度值Ｒ＝　１．６ｔｘｍ已经是极限，由于镗杆仅为￣ｂ５０ｍｍ左右，镗　削工艺系统的刚性差，极易产生蹦刃现象，加工质　量不稳定。　２．机座主油道孔加工原工艺　机座主油道孑Ｌ的加工原工艺方案采用普通镗杆　镗削加工方式，需要设计专用大型镗削整体工装，　如图４所示。　选用镗杆直径为５５ｒａｍ，在机座一侧分别采用３　种长度（０．５ｍ、【．５ｍ、２ｍ）高精度专用镗杆两侧通　

盖　过更换加长镗杆镗削的方式来加工５段主油道孔。　将机座调　头加工，在机　一一　～　件，都镶有６个合金支撑导条，切削镗杆前置１把精　座另一侧分别　采用３种长度　（０．５ｍ、１．５ｍ、　Ａ　串　一　２ｍ）高精度专　用镗杆，两侧　通过更换加长　图４镗削整体工装　镗杆镗削的方式来加工５段主油道孔。工装上安装　有１０个专用的镗模，镗模上装有带引刀槽的固定镗　套，并分别采用３种长度（０．５ｍ、１．５ｍ、２ｍ）高精　度专用镗杆，选用镗杆直径为５５ｍｍ，在两侧通过更　换加长镗杆镗削的方式来加工１０段主油道孔。　为保证主油道孔加工精度，工装的制造精度很　高，制造费用昂贵，由于机座结构封闭的原因，机　座底面　（见图４）向上扣在工装上应用单刃镗刀进　行镗削加工，加工过程中无法观察刀具磨损情况，　刀具加工时无冷却，而且镗杆直径较细，加工时系　统刚性不足容易产生崩刃现象，加工１０段主油道孔　需１２ｈ，而且不能有效保证质量。镗削加工如图５所　刀　。　图５镗削加工工艺　３．镗削和铰削复合新工艺　镗削和铰削复合新工艺主要包括以下工艺：　（１）应用普通机夹镗刀镗削定位导向孔　机座　加工时不需要倒扣安装，机座开放面曰（见图４）向　上采用简单夹具安装在机床上，应用普通机夹镗刀　镗削机座一端主油道孔＋７９．１２　０．０７４ｍｍ，表面粗糙度　值Ｒ。＝０．８　ｍ，作为下一步镗削和铰削的定位导向　孑Ｌ。　（２）采用镗削和铰削复合￣ｎｍｇｎｍ　１０段主油道　孔采用５段长７８０ｒａｍ的高精度的减振合金镗杆，　镗杆件采用高精度锥面连接，采用ＳＫ５０刀柄结构和　加工中心主轴相连，镗杆内置冷却孑Ｌ，可调整冷却　液的流量和压力，镗杆共分为连接镗杆１、切削镗杆　２和支撑镗杆３三种，如图６所示。　其中连接镗杆和切削镗杆各１件，支撑镗杆３　图６切削工艺　１．连接镗杆　２．切削镗杆３．支撑镗杆　镗刀，后置１把单　刃精铰刀，切削镗　杆如图７所示。镶　有６个合金支撑导　条ｌ，可调的镗刀　图７切削镗杆图　片３和铰刀片２，　１?支撑导条　?铰刀片３?镗刀片　采用先镗后铰的加工方式。镗刀加工以定位导向孔　为导向加工第一段主油道孔，镗刀加工尺寸小于铰　刀加工尺寸，铰刀精加工后可获得表面粗糙度值Ｒ　＝０．８　ｍ的高精度孔。第二段及其他主油道孔从切　削开始就以导条支撑为定位导向，抵消了刀具和主　轴因切削力而产生的振动。　选用镗杆直径为７５ｒａｍ，支撑导条直径为　７９．３１　：　ｍｍ，镗刀调整刀直径为７９．２４　ｍｉｌｌ，铰　刀调整刀直径为７９．３２４　ｎｌｌｒｌ；机座铸孔ｈ６Ｏｍｍ，　切削工艺如图６所示。　选用１：９的乳化切削液，切削液流量１５０Ｌ／ｍｉｎ　和压力２ＭＰａ，镗铰刀转速：Ｔ／，　＝６０ｒ／ｍｉｎ，进给速　度：　ｆ＝０．３０～０．５０ｍｍ／ｍｉｎ。　用粗镗的第一位端面孔＋７９．１２　ｎｌｍ给切削　镗杆定位作导向，然后精镗精铰加工第ｌ孔，孔加　工完成后，调整加工中心主轴，然后继续加工精镗　精铰第２孔。孔加工完成后，加工中心主轴后退增　加连接镗杆，依次继续加工其他８位主油道孔，不　仅加工效率高而且质量稳定。加工过程中切削液既　冷却了刀具，又使刀片、支撑导条与已加工孔壁起　润滑作用，减小摩擦。工件进给方向：向右移动，　属拉力切削，与推力切削比较，振动显著减小，刀　片不易崩刃。刀具进入加工孔时，依靠刀片的导向　刃和导向体始终支撑在被加工孔的孔壁上，增强镗　杆的刚度，保证加工孔的轴线不走偏，提高孑Ｌ的直　线度。导向刃的另一作用是挤压熨平切削刀纹，可　参磊　舡　Ｈ’．＾　，，，ｅ硎Ｈ　＂，２，　磊　，　ａ口，玎：　４５　

Ｔｅ￣　ｃｈ嘉　进一步改善孔表面粗糙度，提高孔壁表层的金属强　要求，模拟柴油机机体机座的使用工况，进行了国　度，延长零件使用寿命。　４．应用效果　１０段４）７９．３２４　ｍＨ　￣Ｌ　Ｊ］ＮＪ：完成后经检测尺寸　全部合格，表面粗糙度值全部达到Ｒ　＝０．８　ｎ　，加　工ｌ０段主油道孔仅花赀４ｈ，操作简单，加工效率　高，并有效保证质量满足精度要求。　５．机座表面处理油漆新工艺　（１）机体机座的表面处理及油漆国产化需解决　的问题机座的表面处　需要达到ＢＳ　７０７９巾展示的　图片Ｃ　Ｓａ２　１／２级，而普通铸件的喷丸仅达到Ｓａ２级。　机座国外采用的水基油漆，罔内无供货，进口油漆　费用昂贵，国内主要采用油基油漆　（２）机座的表面处理及油漆因产化采取的措施　针对机座的表面处理需要达到ＢＳ　７０７９中展示的图　片ｃ　Ｓａ２　１／２级，机体机席的表面处理采川刚玉喷砂　处理的新工艺。　喷丸和喷砂工艺的对比，用喷丸进行表面处理，　打击力大，清理效果明显。但喷丸对薄板１＝件的处　理，容易使１二件变形，且钢丸打击到Ｔ件表面（无　论抛丸或喷丸）使金属基材产生变形，由于Ｆｅ　０　和Ｆｅ，０　没有塑性，破碎后剥离，而油膜与基材一同　变形，所以对带有油污的丁件，喷丸无法彻底清除　油污。在现有的工件表面处理方法巾，清理效果最　佳的是喷砂清理。喷砂适　于工件表面要求较高的　清理，采用干式喷砂机以压缩空气高速带动刚玉砂　材，喷击金属及非金属表面，使工件形成雾面或成　侵蚀面的加工，采用刚玉喷砂，ｍ于刚玉硬度大，　循环利用率高，克服了普通　英碛砂过程巾产牛犬　量的矽尘，表面处理效果好　冈８和　９为喷丸和刚　玉喷砂工艺的效果对比。　圈８喷丸Ｔ岂效果　机座国外涂装采用水基油漆，国内无供货商，　国产水基油漆的质量达小到国外标准要求，进１５油　漆费用昂贵，而国内主要采川油基油漆，为实现国　产化，保证国产油基油漆达到同外水基油漆的质量　４６　参跏　籼　产油漆弯曲、冲击试验和附着力试验。　圈９刚玉喷砂工艺效果　试验方案：　主要对罔产油基油漆中满足中国船级社要求的　两类产品（丙烯聚氨酯磁漆、醇酸磁漆）在同等条　件下进行比对试验，试验内容包括弯曲、冲击试验　和附着力试验，按ＧＢ１７２７－－１９９２制备试验板，待两　种漆膜实干后，投入到恒温水浴中冷热交替的四代　柴油机油中。两试样经过１２０ｈ取出后，试验结果如　附表所示。　油漆１２０ｈ比对试验表　黑丙烯酸聚氨酯磁漆　中灰醇酸磁漆　检测项日　浸油前　浸油后　浸油前　浸油后　结果　结果　结果　结果　漆膜外观　平整光滑　平整光滑　平整光滑　轻微失光　附着力（级）　ｌ　ｌ　２　２　冲出／（ｋｇ?【．ｒＴ１）　５０　５０　５０　５０　弯曲／ｔｉｒｍ　１　ｌ　ｌ　ｌ　试验结果：根据国外采用的水基油漆的相关弯　曲、冲击试验和附着力试验数据，附着力大于２级，　冲击大于４０ｋｇ?ＣＨＩ，弯曲≥】ｎｉｔＨ，国产油基油漆中　丙烯酸聚氨酯磁漆浸油后的漆膜外观较好，更适应　需要耐油及耐岛温的柴油机的工况要求。　６．结语　通过系统的研究１６ＲＫ２７０型柴油机机座国产化　的机加　工　艺和表面处理油漆工艺，采用先进镗　铰复合加工技术，保证了机座主油道孔的加工尺寸　和彤位公差要求。采用刚玉喷砂表面处理的新工艺，　并实现了油漆的闰产化，达到替代进口件的要求，　满足了柴油机机座国产化的要求，达到国内外先进　水平，而且实现批量出口。ＭＷ　（收稿日期：２０１１０２１１）