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1、学术 s管一一试压管内径横截面积 在实际生产中 考虑油缸摩擦力等因素的 影 响 一 般在公 式中增加 系数 d即 P油 s缸 d P水 S 管 2 一般取 1 0 5 1 1 从 2 式中可以求得油水压力平衡系数 K P油 P水 S管 S缸 3 因为 s管 D 一 4 式中 D管为钢管外径 t 为钢管壁厚 由 于 t 远远小于 D管 故 S 管近似等于耳 D 4 5 将 5 式代入 3 式 得 K P油 P 水 S 管 s 缸 a D 管 D 缸 6 式中 D缸为主缸直径 水压机主缸缸径是一个不变 的已知数 通 过公式 6 可计算出不同管径钢管试验时的油 水压力平衡系数 K 1 2 油水压力平
2、衡过程分析 水压机油水压力平衡控制系统 由压力传感 器 P L C 和比例阀共同完成 在水压试验过程中 水压传感器将钢管内水 的压力变成 电信号送入 P L C的A D模块 P L C程序 中将水压值与油水压 力平衡系数相乘 将乘积通过 D A模块送给 比 例阀放大板 通过比例阀调节主缸 内油的压力 比例阀的控制采用 了闭环控制的方式 在 P L C 对 比例阀压力进行控制的同时 油压传感器 将主缸的压力反馈给 P L C P L C对反馈回来的油 压实际值与油压的理论值进行比较 调整输 出 信号 从而实现油压与水压的同比例变化 2 比例阀控制系统的调试及注意事项 2 1 系统的调试 由于受比
3、例阀输出特性 曲线线性 的影响 在 比例阀控制系统调试过程中往往需要多次反 复 调试 的周期也较长 针对这种情况 认为 调试过程应从以下几个步骤进行 2 1 1 在 比例阀控制中增加手动 自动切 换 电路 先开启系统同步油泵 将 比例阀控制 开关切换到手动状态 手动调节比例 阀给定模 拟信号 并在不 同信号下测量同步系统油路油 压的大小 根据数值绘制 出比列阀的输 出特性 曲线 将其与理论特性曲线进行比较 2 1 2 在编程过程 中 除了比例阀输出油 压采用 闭环控制的方式外 还要考虑 比例阀输 出线性 的影响 为了保证水压过程中油压响应 的快速性 在编程中用软件对 比例阀的特性进 行修正 比
4、例 阀的特性 曲线在压力超过 I O M P a 后斜率变小 因此 在编程时对压力超过 I O M P a 后计算出的油压值进行补充修正 2 2 系统使用过程的几点注意事项 2 2 1 当试验头密封方式不同时 对预紧 压力的要求也不同 径向密封 的预紧压力一般 设在 1 5 2 M P a 端面密封 的预紧压力一般设在 2 5 3 M P a 这两种密封的预紧压力控制也略有 差别 相比之下 端面密封 的预紧压力不足 会影响整个增压过程的密封 2 2 2 水压机换型时 对同步系统溢流 阀 的压力调节非常必要 先计算 出钢管试压时主 缸所需的最大油压 然后采用 比例阀手动控制 进行压力给定 调节同
5、步系统溢流阀的卸荷值 使其 比主缸所需的最大油压高0 5 1 M P a 为宜 这样做的目的是当比例 阀失控时 过高的油压 可通过溢流 阀卸荷 从而避 免挤坏钢管或损坏 设备 2 2 3 在使用量程不同的比列阀时 要注 意油水压力平衡系数的变化 如图 3 1 5 M P a比 例 阀替换 4 0 M P a比例阀 则应在原来油水压 力 平衡系数的基础上乘以 1 3 4 0 3 1 5 系数 3 结语 比例阀在我公司钢 管水压机的油水压力平 衡系统 中 使用几年来性能稳定可靠 不仅提 高了生产效率 也基本避免 了钢管因压弯而判 废的现象 尤其是在重大管线生产钢管的过程 中 由于规格频繁变化而 引
6、起试压压 力变化频 繁的情况下 比例阀控 制的先进性及方便性得 到了充分体现 实践证明 在液压控制系统中 随着可编程控制器 P L C 的广泛应用 电液比 例阀控制技术必将更为广阔的被应用 摩托车发动机 凸轮轴外圆磨床 夹具的改进 五羊一本田摩托广州有限公司 一 江 f i lJ 摘 要 本文主要分析了摩托车发动机的凸轮轴磨削工艺 找出原夹具在设计上对不同机型生产存在着局限性 且原夹具加工难度大 精度要求高 本文提出改进夹具的夹紧定位方式 统合了加工不同机型的夹具 实现了提高机型切换效率和降低制造成本的目的 社会发展 日益要求环保 五羊一本田摩托 广州 有限公司始终致 力于增加产 品科技含 量
7、 促进摩托车行业 品质的提高 使事业与世 界环境共同发展 通过技术攻关和创新 开发 环保产品 生产的摩托车在 2 0 0 5 年满足 了欧洲 2号排放标准 2 0 0 6 年又推 出国内第一款集欧 I I I 排放标准 电喷 水冷于一身的新产 品 在 2 0 0 9 年该车型成为国内第一款取得国家全项许 可 公告 环保 以及 3 c 的 国 I I I 车型 2 0 1 0 年更是采用领 先的电喷技术 发动机上 的核心 二号技术及 O T R技术 并采用触媒对应排放污 染物控制 以符合 国家新出台的国 I I I 排放环 保法规要求 于 7月份 共推 出十款达到国 I I I 2 I 6 M
8、a c h in e C h in a 中国机械 排放标准的新产 品 直至 2 0 1 3 年 五羊一本 田 每年都会推出十款 以上的新产 品到国内以及海 外市场 新产 品的诞生 发动机中的凸轮轴组 件也因应发生设变 我司有两条 凸轮轴生产线 通过更换工装 夹具实现全机型凸轮轴总成的加工 新产品的 导人 必须配置相适宜 的工装夹具 而现代 的 生产是讲求效率和成本的 本文叙述的是通过 改进凸轮轴 的外圆磨床夹具 以最少的投入 实 现新产品的生产和快速的加工机型切换 1 凸轮轴磨床工序工艺分析 如 图 1 所示 是我司生产的两种机型凸轮 轴 两种机型 凸轮轴均有三级轴径需要精磨轴 径 目前 我司
9、采用一 台外圆磨床一次 同时加 工凸轮轴全部轴径 该工艺特点 一次定位完 成所有轴径的精加 工 加工精度高 投资少 仅需要一台设备 我们知道 实现机械加工的工装夹具关键 因素是定位与夹紧 对 轴类零件 一般以中 心孔 定位 相对比较 简单 且容易实现 至于 夹紧 则根据零件 工艺的特点 采取适当的 夹紧方式实现加工 凸轮轴也是轴类零件 也 以中心孔定位的 夹紧机构则根据加工零件的 结构 不同 分有两种类型 一类是 以K Z L为代 表 的 利用工件端面 的键槽 夹具采用棘子与 键槽配合 顶尖夹紧 驱动工件旋转实现腓削 以 下简称 棘子驱动顶尖央紧 另一类是以 K V J 为代表 利用工件端面
10、的油孔 采用涨芯夹具 夹紧油孔 内壁驱动工件旋转 然后顶尖 夹紧 实现磨削 以 F简称 涨芯驱动顶尖夹 紧 两 类夹 紧方 式如 2所示 2 原 爽具的分析以及问题的提出 棘子驱动顶尖夹紧 j 涨芯驱动顶尖 夹紧 两种驱动夹紧方式完全不同 如图2 所示 棘子驱动夹具简单 驱动元件与夹紧部件分离 即顶尖与棘子分离 制作成本低 安装调整也 方便 快捷 而涨芯驱动央 具复杂 驱动元件 与夹紧部件合为一体 结构复杂 制作精度要 求 高 日前均从 日本进 口 每 套涨芯夹具约 3 万元 使用 成本相 当昂贵 涨芯夹具安装调整 也较复杂 特别是 两种 夹具切换时 耗时长 达 6 O分 钟 以上 而 目前我
11、司两条凸轮轴生产线的节 f 1 3 5 秒 件 要求机型切换时间 3 O分钟 凸轮轴磨多 级外圆工序的机型切换时间长达 6 O分钟以上 是整条生产线耗时最长的 其中 切换砂轮 2 5 分钟 切换工装夹具 3 5分钟 严蘑影响 E 产线 的效 率 日前 摩托车 市场竞争越加激烈 乍产机 型越来越多 导致生产机型切换 更加频繁 虽 然我司历经 多年的 F O G 生产能力提升活动 推 进 本工序机型切换时间长的问题依然没解决 已成为抑制整条生产线生产能力的瓶颈 3 新夹具的构思 我们知道 磨 削外圆时 作用于工件和砂 轮上的磨削力可以分解为相互垂直的三个分力 即沿砂轮切向的切向磨削力 F t 沿砂
12、轮径 向的 法 向磨削力 F n 以及沿砂轮轴 向的轴向腾削力 F a 在外圆磨削过程中 装夹具的驱动夹紧 力主要克服切向磨 削力 驱使工件旋转实现磨 削 当切向磨 削力大于驱动夹紧力时 件会 出现打滑甚至脱离夹具的情况 我们知道切向磨削力为 45 3 a a p 磨削深度 f a v 磨削进给速度 v w 磨削速度 即工件旋转速度 而法向磨削力 F n永大于切向磨削力 F t 磨 削铸铁时 磨削力比 F n F t一 2 7 3 2 根据切向磨 削力公式可知 在外圆磨削过 程 中 粗磨时的切向磨削力最大 我 们的磨 削工艺 是 粗磨时 切削 用量分 别为 a p 0 0 5 m m f a
13、v 2 5 m m m i n v w 1 4 3 m m i n 所以 F t 5 6 N 经过计算 外圆磨削中切 向磨削力较小 因此 我们有个大胆的假设 能否通过头 架顶尖上 磨削法向磨削力 和 尾座顶尖推力 使头架顶尖与工件产生 的摩擦力克服切向磨 削 力 驱动工件旋转的 实现磨削 统合两种夹 具为两顶尖驱动夹紧 其中一顶尖为活动顶尖 实现机型切换时间中的工装夹具切换时间为零 4 新夹具的验证 学 术 全的 我司使用进口日本丰田工机 G L 5 P I 1 3 2型 外圆磨床磨削凸轮轴各级轴径 其尾座顶尖工 作推力由弹簧控制 且其弹簧力可调 丰 田工 机 G L 5 P I I 3 2型
14、 外圆磨床尾 座顶尖 弹簧力 M I N 2 4 5 N M A X 1 0 7 6 N 因此 设备的尾座项尖 推力永大于假设所 需安全值 所 以 假设是可 以实现的 新工艺验证 根据 以上分析论证 将 设备尾座固定顶尖 变更为同转顶尖 尾座顶尖推力设定为设备最 小值 2 4 5 N 对 以下两组磨削参数进行试验 n t童 生奎 层毫 央 曩舟 n n 带 壹 力 宴 鼻 舟 tH f 如图 3 法 向磨削力 F n可 以分解为 F b l 的 与 F c 1 Fb l F n c o s 3 0 1 5 1 c o s 3 0 1 3 1 N 而 F a l 为 F n产生向尾座的推力 所
15、以 F al F c1 c o s 3 0 F n S i n 3 0 c o s 3 0 6 5 N 尾座顶尖有效推力 F a O可 以分解为 F b 2与 F c 2 F b 2 F a 0 S i n 3 0 头 架 顶 尖 与 工 件 产 生 的 摩 擦 力 F u F b1 F b 2 u 要实现假设 必须 F u F t 已知 u 0 2 钢与铸铁摩擦系数 1 3 1 F a 0 S i n 3 0 0 2 5 6 顶尖有效推力 F a 0 2 9 8 N 尾座顶尖总推力 F a F a 0 F a l 2 9 8 6 5 3 6 3 N 也就是 只要尾座顶尖总推力大于 3 6 3
16、 N 构思将可能实现 理论上 头架顶尖与工件的 摩擦力 F u可 以克服切向磨削力 同样道理 尾座顶尖与工件同样产生与 F u方向相反的摩 擦力 F 若尾座顶尖采用 回转顶尖 那么 此 F 很小 可以暂时忽略 所以 F u可 以 克服切向磨削力 带动工件旋转 实现磨 削加工 根据工艺夹 具设计要求 精加工过程中 一 般夹具安全系数为 1 5 2 0 即尾座项尖总 推力应大于 7 2 6 N 磨削夹紧力才是充足的 安 实际验证结果也证明 我们 的假 设是可行 5 新夹具投入使用的效果 新驱动夹具全面实施后 检测产品加工精 度 C P值均与原工艺一致 均达 1 3 3以上 项 目实施后 跟踪回转顶尖使用寿命均 氏达 1 4个 月以上 满足我们预定寿命 1 年 或加工3 5 万件 以上 新驱动夹具 取消了专用的夹紧驱动装置 两类不同结构的凸轮轴统一 由两顶尖定位兼驱 动夹紧 各机种工装简单 统一 机型切换方 便快捷 由于统合 两种夹具 机型 刀 换 时间 中的工装夹具切换时间变为零 总的时间由原 来 6 O分钟 以上缩短至 3 O分钟以内 大大的提 升 了生产线的生产效率 6 结束语 现在社
