气缸盖工艺方案设计及生产线规划

气缸盖工艺方案设计及生产线规划

曲亚丽

新晨动力机械（沈阳）有限公司110000

摘    要

气缸盖是结构复杂的箱体零件，其精度要求高，加工工艺复杂，在其工艺方案设计及生产线规划上有很大难度。根据公司的产量需要，本着以较低成本投入，建设一条现代化柔性生产线的原则，针对其每一个加工部位，根据行业内的机加工生产方面的先进经验，制定可行而又经济的加工工艺方法。

关键词：发动机 气缸盖 工艺方案 生产线

一、气缸盖工艺方案设计及生产线规划的原则和步骤

1、工艺方案设计及生产线规划原则

气缸盖是内燃机零件中结构较为复杂的箱体零件，也是关键件，其作用是密封气缸，与活塞共同形成燃烧空间，并承受高温高压燃气的作用，因此其气缸盖的加工质量直接影响发动机的整体性能，所以根据公司要求的年生产纲领2万台/三班，对气缸盖生产工艺及生产流程进行合理的设计，并借鉴国内先进生产线经验，对气缸盖生产线进行科学规划，用以满足今后批量生产气缸盖的产品质量要求、加工生产效率要求。总之，通过对有限资金的合理利用，建造一条高效、高质量的现代化气缸盖机加工生产线。

具体工艺方案设计及生产线规划原则为：

（1）满足气缸盖零件的产品质量要求。发动机气缸盖上要安装两个顶置凸轮轴、并直接驱动挺柱和气门，结构复杂，加工精度要求高，其工艺设计有较大难度。通过确定合理的工艺方案，最终应能全面满足产品的技术要求。气缸盖中气门导管、座圈安装孔的加工、气门导管内孔和气门座圈密封带的精加工、凸轮轴孔的精加工等是整个气缸盖机械加工中的重点。

（2） 要考虑人机工程，把机加工生产变成一项舒适的工作。新生产线要充分考虑人机工程学，使人的操作尽可能简单、轻松、舒适，尽量减少工人的手工操作，使大部分工作由设备完成，这样可以将人的工作内容由加工作业转向质量控制方面，以确保产品质量。

（3） 要确保新生产线的可靠运转，这是提高生产效率的一个重要前提。为此，在进行工艺设计时要合理地选择加工方案，保证生产过程中整个加工系统（包括刀具、工装、设备等）都要正常运行，尽量降低整个生产线的故障率及故障停机时间，从而保证日产量的顺利实现。

（4） 要考虑到企业今后对产品的不断更新、改型的需要。本生产线在工艺规划中应尽可能柔性化。要多以加工中心加工为主，仅针对个别具有较大工艺难度的加工部位采用专机加工，即用此生产线也可加工其它发动机的气缸盖。总之，要建设一条柔性生产线。

2、工艺方案及生产线规划的步骤

2.1  工艺方案设计的步骤

（1） 消化气缸盖设计图纸，分析气缸盖的结构特点、技术要求和工艺难点，研究其可行而又经济的解决对策。

（2）统计气缸盖所有的加工内容，对加工内容和加工步骤进行划分，明确哪些用加工中心加工，哪些用专机加工；确定加工刀具的形式及基本尺寸，以方便对加工节拍进行计算。

（3）根据设备生产能力、加工效率，刀具的切削能力，并结合技术要求，确定各加工内容和工步合理的切削加工参数，进行切削时间及辅助时间计算。

（4）根据零件总的加工时间，以及生产纲领的要求，确定生产线中机加工设备的数量，包括加工中心的数量和专用机床的数量。

（5）在机加工工序间设计辅助工序，从而完善整个加工工艺过程。

（6）将整个生产线各工序统一编号，形成工序号，并明确生产、检测工序和生产设备，明确生产的物流方向，绘制生产线加工过程流程图。

（7）编制生产控制计划。针对每一个加工工序，要明确加工内容，明确特性要求。尤其针对特殊特性（包括产品特殊特性和过程特殊特性），要有足够的措施加以保证。

（8）编制生产工艺规程。根据工艺方案和生产控制计划编制更详细的工艺规程。其中要明确每道工序的产品技术要求，过程（工艺）参数，生产过程中的工装等等，必要时要明确检测要求，以保证工人按工艺规程能够正确地进行加工生产。

3、生产线规划的步骤

（1） 根据生产线工艺方案及车间平面布置，确定生产线设备布置的形式为 “U”形布置混合式柔性生产线。

（2）布置生产线的能源系统，包括供水、供电、供压缩空气、供加热用水蒸汽、供暖、通风、厂房照明等。

（3）生产线的物流方式及人员规划。

（4）生产线平面布置规划。要确定生产线的一些辅助设施的布置，如加工工具的摆放、储存，在制品的摆放、处理，质量管理标识等；要考虑生产中的工件检测，不合格品处理，毛坯、成品、半成品摆放，搬运周转等物流管理；要保证有足够的设备安放空间、维护空间、物流空间、排放通道、甚至是休息空间等等，要考虑所有生产行为对生产空间布置的要求；然后，绘制场地平面布置图，并应明确上述内容。

二、气缸盖组件加工的工艺方案设计

3.1  加工内容统计

    根据气缸盖二维图纸统计出所有加工内容，不能有遗漏。

3.2确定加工设备

    根据气缸盖加工内容的工艺难度，可规划大部分加工内容在加工中心上完成，只有下列关键及难点部位在专用机床上进行加工。

3.2.1 气缸盖气门导管内孔和座圈密封带的加工

如前面所述，气缸盖气门导管内孔和座圈密封带的加工，应在专用机床上采用人工卫星刀盘配合MAPAL专用枪镗刀具进行加工。

3.2.2  气缸盖双顶置凸轮轴孔的加工

根据前面所述，气缸盖双顶置凸轮轴孔的加工必须使用专用机床。通过半精镗、精镗孔来完成。其中，半精镗孔和精镗孔的加工往往需要对镗孔刀具采取辅助支承措施，尤其是针对此处较细的镗杆，还需要再增加中间辅助支承措施，以保证加工中刀具具有足够的刚性。

3.3 气缸盖生产线设备数量的确定

   设备数量的确定取决于生产班次和生产纲领的规划。从设备投入的经济性方面考虑，既要满足生产纲领的要求，又要尽量减少生产线不必要的投入。要提高设备的开动时间，并尽量使设备满负荷工作。所以公司下达年生产纲领为2万台/三班，根据生产纲领计算生产节拍为：

（1）设备年时基数T：  三班制工作时间：（7.5＋7.5＋7.5）小时/日

年工作日：251天   设备维修时间系数：6％

                   T＝251×（7.5＋7.5＋7.5）×（1－ 6％）＝5309（小时）

（2）设备有效年时基数 ： T有效＝T×K ＝5309×0.8＝4247 小时

K ： 设备负荷系数 取0.8

（3）年生产件数Q       生产纲领＝20000件/年     

P：废品率 取4％

                    Q＝20000÷（1－ P）＝20000÷（1－4％）＝20833件     

（4）年有效工作日＝设备有效年时基数÷有效工作制度时间

＝（4247×60）÷780分＝326天

（5）日产量＝年生产件数÷年有效工作日＝20833÷218＝63件

（6）生产节拍t     t＝T有效/ Q＝4247×60/20833＝12.23分/件

根据以上生产节拍，确定气缸盖机加生产线所需设备数量。

参考文献

[1]胡德炎   汽车发动机缸体、缸盖柔性化加工工艺探讨. 中国内燃机学会材料与工艺分会学术年会, 

[2]肖卫华   袁海群. 大批量生产制造系统的柔性化. 汽车制造业  (金属加工专刊)

[3]刘长吉   内燃机箱体类零件柔性加工应注意的几个问题. 中国内燃机学会材料与工艺分会学术年会, 

[4]谭正三    内燃机构造     机械工业出版社

[5]蒋德明    内燃机原理     机械工业出版社

[6]孟少农    机械加工工艺手册   机械工业出版社

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