Características de rendimiento de las bielas del motor

Investigación y práctica sobre el diseño de procesos de bielas de la serie Cummins B - Resumen: Yifu Precision lanza nuevas máquinas herramienta CNC de precisión Tecnología EDM de Mitsubishi Electric La industria de las máquinas herramienta está marcando el comienzo de una etapa de rápido desarrollo. corte en seco ( (arriba) Diseño de sistema de control de máquina herramienta de endurecimiento por inducción basado en bus de campo Tipos de mantenimiento de rodamientos Superación de las dificultades del procesamiento de materiales duros Aplicación de material de diamante en herramientas de alto rendimiento Sistema de detección de posición con precisión geométrica de eje grande * La tecnología de herramientas se ha convertido una parte integral del desarrollo de máquinas herramienta multifuncionales Un factor importante Mantenimiento de la serie FANUC FS16/18 Los métodos de uso comunes son adecuados para fresas con altas velocidades de avance Programación del torno FANUC: ciclo de corte cónico G90 Samputan Sri se presentará en CIMT 2007 Perforación tecnología de herramientas y partículas de polvo innovadoras en Estudio sobre el mecanismo de acción en el mecanizado por electroerosión de polvo mixto Ciclo externo de desbaste y procesamiento del ciclo de acabado: ejemplo de programación de torno CNC Soldadura láser y su control de calidad Simulación de animación tridimensional del procesamiento de engranajes Cojinete sin aceite - Resumen de nuevos productos necesarios en la industria del molde. Este artículo tiene como objetivo elaborar y discutir las soluciones de proceso de bielas de la serie B de Cummins desde los aspectos de métodos de proceso, selección de equipos, selección de herramientas, etc., y resume los problemas expuestos en la aplicación práctica, y Resume la práctica de producción de piezas similares. Tiene un cierto papel rector. Palabras clave: Investigación sobre el diseño del proceso de bielas 1 Descripción general de los motores diésel Cummins serie B de Dongfeng Motor Corporation.

Resumen Este artículo tiene como objetivo analizar el proceso de bielas Cummins serie B desde los aspectos de los métodos de proceso y la selección de equipos. , selección de herramientas, etc. Se elaboró ​​y discutió el plan, y se resumieron los problemas expuestos en la aplicación práctica, que tiene un cierto papel rector en la práctica de producción de piezas similares.

Palabras clave: Investigación sobre el diseño del proceso de biela

1 Descripción general

El motor diésel Cummins serie B de Dongfeng Motor Company fue adquirido de la American Cummins Company mediante transferencia de tecnología en 1987 productos importados. Su línea de producción de piezas y bielas inició el diseño del proceso en 1987, con una capacidad de diseño de 360.000 piezas/año (50.000 motores 6B, 10.000 motores 4B y una tasa de desperdicio del 6%). Se completó en septiembre de 1994 y comenzó la producción en masa. , y hasta ahora ha producido aproximadamente 300.000 piezas de ensamblaje de biela.

1.1 Principios de diseño de procesos

El diseño de procesos se basa en el principio de garantizar una calidad estable y una producción confiable. La línea de producción consta básicamente de una máquina independiente semiautomática. Sólo la línea automática se utiliza para el procesamiento de orificios para pernos y el pesaje y deduplicación. En términos de selección de equipos, nos basamos en el país y nos esforzamos por ser económicos y razonables, excepto el mandrinado de semiprecisión y el mandrinado fino de orificios de cabeza grandes y pequeños, que se importan de la empresa alemana EX-CELL-O. mandrinadoras, el resto del equipo es de fabricación nacional. Sobre la base de la experiencia adquirida en el procesamiento de bielas nacionales y extranjeras, comenzó a adoptar muchos equipos nuevos y formó sus propias características de proceso. Por ejemplo, se utilizan cinco brochadoras verticales de mesa giratoria, de un solo deslizamiento y de carrera grande para procesar el plano externo de la biela; y orificios en blanco de cabeza pequeña; y se utiliza una fresadora de disco horizontal de doble cara, la parte del orificio del perno se desbasta y se termina utilizando una línea automática tipo paleta de once estaciones y se procesa la superficie de la junta biselada con un tope; una gran máquina brochadora horizontal, y la parte de eliminación de contrapeso utiliza una línea automática de pesaje y eliminación de peso de ocho estaciones de balanza electrónica. El diseño de la máquina herramienta se esfuerza por lograr alta precisión, alta rigidez, enfriamiento de gran flujo, eliminación automática de virutas y cambio de herramientas fuera de la máquina. Eléctricamente se utilizan sistemas de control y seguimiento del programa.

1.2 Principales parámetros estructurales de la biela

La función de la biela determina que sea a la vez un componente de transmisión de fuerza y ​​una pieza móvil que se ve afectada por la gran combustión del gas. fuerza explosiva y fuerza de inercia, por lo que debe tener suficiente resistencia y rigidez. El dibujo aproximado y el dibujo de ensamblaje de la biela del motor de la serie B se muestran en la Figura 1 y la Figura 2. Los principales parámetros estructurales se muestran en la Tabla 1.

Fig. 1 Esquema en blanco de la biela

Fig. 2 Esquema del conjunto de la biela

Tabla 1 Principales parámetros estructurales de la biela (mm)

Requisitos técnicos del proyecto

Material 40MnBH

Requisitos de tratamiento térmico: HB255～302

La distancia central entre los orificios principales grandes y pequeños es 192±0,025

Grado de flexión 0,15/305

Grado de torsión 0,3/305

Peso total en bruto 2 680±100(g)

Producto terminado a granel peso 1498±7(g) )

Sección del eje en forma de I

Tipo de muesca Corte oblicuo de 68°

Apertura de tamaño de cabeza pequeña 43±0,013

Ancho 38.5±0.05

Pendiente (cuña) 11°

Material del casquillo de cabeza pequeña bimetal de cobre-plomo

Diámetro del orificio interior 40.026±0.007

Apertura de tamaño de cabeza grande 73±0.013

Ancho 38.5±0.05

Superficie de combinación

Precisión en ambas direcciones X El ancho del tope es 102±0.10

La tolerancia de emparejamiento de los dos topes en el /p>

Parada al centro teórico del agujero grande 51±0.03

Biela

, cubra el orificio roscado M11×1.25-6H en el cuerpo de la biela, posición Grado 0.2

El orificio del perno en la tapa de la biela es 11.41±0.08 y la posición es 0.2

Apriete los pernos de grado 12.9 según el método del ángulo

Propiedades mecánicas tamaño de muestra 10×40

Alargamiento ≮15%

Sección transversal contracción ≮45%

Resistencia a la tracción ≮862 MPa

Resistencia a la flexión ≮621MPa

1.3 Características del proceso de la biela

(1 ) El cuerpo de la biela y la tapa tienen diferentes espesores, lo que mejora la tecnología de procesamiento. El grosor de la tapa de la biela es de 31 mm, que es 3,8 mm más pequeño que el grosor de la biela en un lado. La precisión de las dos caras extremas de la tapa no es alta y se puede procesar al mismo tiempo.

Debido a la pequeña superficie de procesamiento y las buenas condiciones de enfriamiento, es menos probable que se produzcan vibraciones en el procesamiento y quemaduras por molienda.

Después de ensamblar la biela y la cubierta, no hay problema de inconsistencia en las caras de los extremos, por lo que no es necesario realizar el pulido fino de ambas caras de los extremos de la biela después del ensamblaje, pero se puede hacer. antes de procesar los orificios de los pernos.

La precisión de la posición del orificio del perno y el casquillo del cojinete en la cara del extremo puede garantizarse directamente mediante la precisión del mecanizado y no se verá afectada por la precisión del proceso de rectificado fino.

(2) Las dos caras extremas del extremo pequeño de la biela se componen de un plano inclinado y un plano estrecho. El diseño de esta estructura en forma de cuña puede aumentar su área de soporte de presión para mejorar la resistencia y rigidez del pistón.

En términos de procesamiento, en comparación con las bielas ordinarias, se agrega el proceso de procesamiento de bisel y biselado en ambos biseles del pequeño orificio de la cabeza, se mejora la precisión del posicionamiento de la pieza y la guía del cabezal de presión para evitar el casquillo; se produce deflexión, pero aumenta la dificultad del proceso de prensado del buje.

(3) Superficie de unión biselada con tope. Hay muchos tipos de estructuras de superficies de juntas de biela, incluidos cortes planos y cortes oblicuos, así como formas de chavetero, formas en zigzag y con topes. La biela tiene una superficie de unión inclinada con un tope, y su estructura se muestra en la Figura 3.

Figura 3 Diagrama esquemático de la estructura de la superficie de la junta

Desde la perspectiva del rendimiento, la precisión de posicionamiento repetible es alta al apretar los tornillos, puede deslizarse automáticamente para eliminar el espacio. Desde un punto de vista tecnológico, el posicionamiento es confiable y la redondez del diámetro del orificio del extremo grande de la biela terminada cambia poco después del desmontaje y montaje. Dado que la biela se compone de múltiples caras y tiene una estructura compleja, lo que requiere una alta precisión, aumenta la dificultad de procesamiento. La superficie de la junta y el orificio del tornillo no son perpendiculares entre sí y forman un ángulo de 72°. para ser procesado después del proceso de corte y antes del proceso de superficie de la junta. Los orificios para pernos y las superficies de las juntas se procesan por separado para cumplir con los requisitos de ensamblaje intercambiables, la precisión del procesamiento mejora en consecuencia.

1.4 Posicionamiento y sujeción

La selección correcta del punto de referencia aproximado y el diseño razonable del dispositivo de posicionamiento inicial son cuestiones cruciales en la tecnología de procesamiento. Al tirar de las superficies de posicionamiento del lado de la cabeza grande y pequeña de la biela, la cara del extremo de referencia de la biela y el método de posicionamiento de referencia grueso de tres puntos del círculo exterior de la pieza en bruto del extremo pequeño y el círculo exterior de dos puntos de la grande -se utilizan espacios en blanco.

Esto garantiza que los márgenes de mecanizado de los orificios de cabeza grandes y pequeños y las superficies de procesamiento de la cubierta sean uniformes, que el extremo grande de la biela se pese y se aligere uniformemente y que se asegure la forma y posición final del conjunto de piezas. . La Figura 4 muestra el posicionamiento de referencia aproximado y la sujeción de las dos superficies extremas del mecanizado, y la Figura 5 muestra el posicionamiento de referencia aproximada y la sujeción de la referencia de los extremos grande y pequeño de la biela.

Figura 4: Posicionamiento del punto de referencia y sujeción para procesar ambas superficies finales

Fig. 5: Posicionamiento del punto de referencia y sujeción para mecanizar la biela y el punto de referencia de posicionamiento del cabezal pequeño

Se adopta la referencia de acabado. Se desarrolla un método de posicionamiento sin espacios y se diseña un plano de referencia de posicionamiento en el producto. En el procesamiento de la biela y el conjunto (ver Figura 6), se adopta el método de procesamiento y posicionamiento de la superficie del extremo de la biela, la superficie y el lado de la cabeza pequeña y el lado de la cabeza grande; Se adopta el orificio del perno para detener el proceso de procesamiento de la superficie de la junta oblicua (consulte la Figura 7), el método de procesamiento y posicionamiento de la cara del extremo, las dos superficies de asiento del perno y el lado de una superficie de asiento del perno. Este método de posicionamiento y sujeción con alta repetibilidad, posicionamiento estable y confiable puede hacer que las piezas se deformen menos, es fácil de operar y puede usarse en diversos procesos, desde el mecanizado en desbaste hasta el acabado. Dado que la referencia de posicionamiento está unificada, el tamaño y la posición de los puntos de posicionamiento en cada proceso también se mantienen iguales. Estos proporcionan buenas condiciones para estabilizar el proceso y garantizar la precisión del procesamiento.

Figura 6 Esquema del procesamiento y posicionamiento de la biela y conjunto

Fig. 7 Esquema del procesamiento y posicionamiento de la tapa de biela

1.5 Materiales y espacios en blanco

El material de la biela Cummins es el acero estándar americano SAE1541, y su material estándar es el estándar Cummins 30062-04, que adopta un proceso de tratamiento térmico de enfriamiento y revenido. Durante la localización, el material en bruto se designa como 40MnBH (GB5216-85) y se adopta un nuevo proceso de forjado, enfriamiento con calor residual y revenido a alta temperatura. Este método no solo puede obtener buenas propiedades mecánicas integrales, sino también mejorar la resistencia a la fatiga y. Ahorra dinero. La pieza en bruto se forja en su conjunto, lo que tiene una alta precisión de forma, ahorra materiales, simplifica el proceso y facilita la organización de la producción, el procesamiento y el transporte. La dureza de la biela es HB255~302 (dB3,5~3,8). El estándar nacional para el tamaño de grano de austenita del material es el nivel 7-8. El nivel de tamaño de grano real de la biela CKD es el nivel 7. Consulte la Tabla 2 para comparar los estándares de materiales.

Tabla 2 Comparación de estándares de materiales (%)

GB5216-85 Estándar Cummins

30062-04

C 0,37～0,44 0,4 ～ 0,47

Si 0,17～0,37 0,15～0,30

Mn 1,00～1,40 1,35～1,65

B 0,0005～0,0035

P 0,04 ( max)

S 0.05(max)

En los últimos años se ha utilizado ampliamente el acero no templado y revenido, como una nueva variedad desarrollada a partir de materiales tradicionales. Este material elimina la necesidad de templado y revenido en el proceso de forja, evita grietas por tratamiento térmico y ahorra mucha energía. Desde una perspectiva de procesamiento, el rendimiento de corte mejora significativamente al agregar S, Ca y otros elementos, la rotura de viruta es fácil, la eliminación de viruta es suave y la vida útil de la herramienta mejora considerablemente.

Durante el período de 1984 a 1994, Cummins utilizó acero en bruto SAE1541 templado y revenido. En 1995, cambió por completo a acero en bruto no templado y revenido 38MnVS. Desde 1993, el acero revenido y no templado 40MnVG ha sido seleccionado para realizar diversas pruebas de materiales y técnicas de procesamiento. El corte por lotes muestra que la tasa de desperdicio de piezas se reduce significativamente, la calidad de la superficie del brochado mejora en un nivel, de Ra3.2μm a Ra.2.2~1.6μm, la vibración del brochado se reduce significativamente y la durabilidad de la herramienta aumenta en 1,5~2 veces. Consulte la Tabla 3 para comparar los estándares de materiales.

Tabla 3 Comparación de estándares de materiales %

Estándar de Dongfeng Motor Company Estándar de Cummins

C 0,36～0,42 0,35～0,40

Si 0,50 ～ 0.75 0.50～0.75

Mn 1.30～1.60 1.30～1.50

V 1.07～1.12 0.08～0.13

P ≤0.035 ≤0.035

S 0,02~0,05 0,045~0,065

Cr 0,10~0,20

AL 0,01~0,030

Ni 0,10~0,20

Mo ≤0,06

Cu ≤0,25

N 0,010～0,020

1.6 Aplicación de nuevos procesos y nuevas tecnologías

Uso de fluorescencia La calidad inherente la forja se vuelve a inspeccionar mediante la detección de defectos; las varillas, los orificios de los pernos de la cubierta, etc. se procesan por separado en la línea automática; los pernos se aprietan utilizando llaves dinamométricas de valor fijo importadas y el proceso de apriete de varios pasos con el método del ángulo de torsión; -acabado y acabado de orificios de cabeza pequeños El proceso adopta el proceso de trefilado, mandrinado y retracción, y la herramienta de mandrinado del equipo de semiacabado y acabado para orificios de cabeza grandes y pequeños está equipada con un dispositivo de compensación automática.

2 El proceso tecnológico de procesamiento de bielas

El proceso tecnológico de procesamiento de bielas es: tirar de las dos caras de los extremos de las cabezas grande y pequeña - desbastar las dos caras de los extremos de las cabezas grande y pequeña → tirando y posicionando las cabezas grande y pequeña de la superficie de la biela → tira de las dos caras extremas de la cubierta de la biela y bisela ambas caras extremas de la biela → tira de los dos biseles de la cabeza pequeña → tira brusca la superficie del asiento del perno, tire de la superficie de perforación correspondiente, la superficie del saliente de peso y el lado de posicionamiento de la cubierta → taladrado en bruto del semicírculo inferior y el bisel del cuerpo de la varilla y los orificios de la cabeza pequeños → taladrado en bruto de los semicírculos en el cuerpo del eje, los orificios de la cabeza pequeños y el biselado de orificios de cabeza grandes y pequeños → limpieza de piezas → detección de fallas y desmagnetización de piezas → fresado fino de superficies de asiento de pernos y arcos R5 → fresado de varillas y cubiertas rotas → orificios de cabeza pequeños con dos biseles Achaflanar la cara del extremo → Rectificado de precisión ambas caras del extremo de el eje de la biela → Procese los orificios de los pernos → Tirante, cubra la superficie de la junta y el chaflán → Desbarbe la cubierta de la biela → Limpie la cubierta de la biela → Pruebe la precisión de la superficie de la junta de la cubierta de la biela → Montaje manual → Gire Apriete los pernos → Imprima el número de marca coincidente de la cubierta de la varilla → Perforación en bruto del orificio del cabezal grande y biselado en ambos lados → Perforación semifina del orificio del cabezal grande y perforación fina del orificio inferior del casquillo del cabezal pequeño → Verifique la precisión del orificio del cabezal grande y perforar con precisión el orificio inferior del casquillo del cabezal pequeño → Presione Insertar el casquillo del orificio del cabezal pequeño → pesar y quitar peso → perforar con precisión el orificio del cabezal grande y el orificio del casquillo del cabezal pequeño → limpieza → inspección final → antioxidante del producto terminado.