一种挺柱孔返修装置及挺柱孔返修方法与流程

本发明涉及发动机生产制造技术领域，尤其涉及一种挺柱孔返修装置及挺柱孔返修方法。

背景技术：

目前柴油发动机的气缸体设置有多个气缸孔，每个气缸孔配有两个挺柱，以相关系列产品为例，气缸体内挺柱孔加工技术要求为：直径为ф20.01，公差为0-0.02mm，圆柱度为ф0.01，位置度为ф0.3，粗糙度为rz16。

现有气缸体的挺柱孔采用国产专用机床和整体合金刀具进行粗加工，对工序能力指数cpk值在1.0-1.33之间(其中当工序能力指数cpk值处于1.0～1.33之间时，表明工序能力满足要求，但不充分；当cpk值很接近1时，则有产生超差的危险，应采取措施加强对工序的控制；当工序能力指数cpk值处于0.67～1.0时，表明工序能力不足，不能满足标准的需要，应采取改进措施，改变工艺条件，修订标准或严格进行全数检查等；当工序能力指数cpk值小于0.67，表明工序能力严重不足，必要时要停工整顿)，在实际生产中会因挺柱孔的加工能力不足,经常出现粗加工挺柱孔时位置度超差ф0.10mm～0.6mm，即挺柱孔的加工尺寸偏大，使得精加工后不满足加工技术要求的情况，且无法进行返工返修，导致整个气缸体成为废品，增加生产成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种挺柱孔返修装置及挺柱孔返修方法，以解决挺柱孔因加工不良无法返修的问题，降低废品率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种挺柱孔返修装置，包括：

固定机构，用于抵接于气缸体，以固定所述气缸体；

第一刀具组件，用于对所述气缸体的挺柱孔进行扩孔处理，形成底孔；

塞堵，其设置于所述底孔内；

第二刀具组件，用于在所述塞堵上进行钻孔处理，形成预设挺柱孔。

作为优选，所述底孔为倒t形结构，在所述塞堵的底部凸设有凸台，所述凸台设置于所述底孔的大端部。

作为优选，在所述塞堵上设置有连通油道，所述连通油道分别连通于所述预设挺柱孔和主油道。

作为优选，所述塞堵和所述底孔之间采用过盈配合，其中两者之间的过盈配合量处于0.02mm～0.035mm之间。

作为优选，在所述塞堵的外周面沿其周向开设有容纳环槽，在所述塞堵和所述底孔之间及所述容纳环槽内部填充有紧固胶。

作为优选，所述预设挺柱孔和与其相邻的气缸孔之间的最小距离大于预设距离。

作为优选，所述塞堵的材质和所述气缸体的材质的热胀系数相同。

为达上述目的，本发明还提供了一种挺柱孔返修方法，采用上述的挺柱孔返修装置，所述挺柱孔返修方法包括以下步骤：

将气缸体放置于固定机构上并利用固定机构对其进行夹紧固定；

利用第一刀具组件切削气缸体的挺柱孔的内壁进行扩孔处理，形成底孔；

加工塞堵并将塞堵封堵于底孔内；

利用第二刀具组件在塞堵进行钻孔处理，形成预设挺柱孔。

作为优选，所述第一刀具组件包括第一扩刀和反镗刀；

所述底孔的加工步骤包括：

利用第一扩刀切削挺柱孔的内壁；

利用反镗刀反镗出挺柱孔沉台，所述挺柱孔沉台用于容纳塞堵的凸台。

作为优选，在将塞堵封堵于底孔之后，利用枪钻在塞堵上钻出连通油道。

本发明的有益效果：

本发明提供的挺柱孔返修装置，通过设置固定机构能够抵接于气缸体，实现气缸体的固定，减少气缸体的位置移动，以保证预设挺柱孔的加工精度；通过塞堵设置于底孔内并利用第二刀具组件在塞堵上进行钻孔处理，以形成预设挺柱孔，实现挺柱孔的返修，使得气缸体的挺柱孔在返修加工后加工尺寸精度符合挺柱孔加工技术要求。采用第一刀具组件对气缸体的挺柱孔进行扩孔处理，形成底孔，并在底孔内设置塞堵，以使在气缸体上原始的挺柱孔形成尺寸规格一致的底孔，无需每个挺柱孔都必须有一个与其尺寸相匹配的塞堵与其相对应，通过底孔和塞堵的相互配合，通用性强，降低了塞堵的加工难度。

本发明提供的挺柱孔返修方法，解决因挺柱孔加工原因产生不良品无法实现返修的难题，同时提高产品返修率，降低生产成本。对于不同的型号和结构的气缸体，其他不用更改便可进行加工，而且返修后的气缸体可以重复返修，提高生产节拍，降低废品率。

附图说明

图1是本发明挺柱孔返修装置中塞堵的结构示意图；

图2是本发明挺柱孔返修装置中底孔的结构示意图；

图3是本发明挺柱孔返修方法的工艺流程图。

图中：

100、气缸体；

1、底孔；11、挺柱孔沉台；12、轴孔；

2、塞堵；21、凸台；22、容纳环槽。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

现有气缸体100的挺柱孔等各项参数指标，例如直径、圆度、粗糙度及位置度等，如果参数指标尺寸过小，可以直接进行再处理以达到挺柱孔加工技术要求，即直径为ф20.01，公差为0-0.02mm，圆柱度为ф0.01，位置度为ф0.3，粗糙度为rz16。受到现有技术加工挺柱孔的限制，如果粗加工挺柱孔时位置度超差ф0.10mm～0.6mm，参数指标尺寸过大，在精加工后也不能达到挺柱孔加工技术要求。

为了解决这个问题，本实施例提供了一种挺柱孔返修装置，如图1-2所示，该挺柱孔返修装置包括固定机构、第一刀具组件、塞堵2及第二刀具组件，固定机构用于抵接于气缸体100，以固定气缸体100，第一刀具组件用于对气缸体100的挺柱孔进行扩孔处理，形成底孔1；塞堵2的外形大体为柱形结构，塞堵2设置于底孔1内，第二刀具组件用于在塞堵2上进行钻孔处理，形成预设挺柱孔。

可以理解的是，挺柱孔具体是指因加工能力不足在气缸体100上产生尺寸超差的挺柱孔，该挺柱孔为原始、参数指标尺寸过大的挺柱孔；底孔1为利用第一刀具组件在原始挺柱孔的基础上进一步扩孔处理而形成；预设挺柱孔为利用第二刀具组件在塞堵2上再次加工而形成新的挺柱孔，预设挺柱孔满足挺柱孔加工技术要求。

本实施例提供的挺柱孔返修装置，通过设置固定机构能够抵接于气缸体100，实现气缸体100的固定，减少气缸体100的位置移动，以保证预设挺柱孔的加工精度；通过塞堵2设置于底孔1内并利用第二刀具组件在塞堵2上进行钻孔处理，以形成预设挺柱孔，实现挺柱孔的返修，使得气缸体100的挺柱孔在返修加工后加工尺寸精度符合挺柱孔加工技术要求。采用第一刀具组件对气缸体100的挺柱孔进行扩孔处理，形成底孔1，并在底孔1内设置塞堵2，以使在气缸体100上原始的挺柱孔形成尺寸规格一致的底孔1，无需每个挺柱孔都必须有一个与其尺寸相匹配的塞堵2与其相对应，通过底孔1和塞堵2的相互配合，通用性强，降低了塞堵2的加工难度。

进一步地，固定机构包括平板夹具和弯板夹具，通过平板夹具和弯板夹具的相互配合，实现气缸体100在空间x向、y向及z向的位置稳定性。其中，x向、y向及z向两两相互垂直。

由于发动机受热后塞堵2容易发生变形，从而影响挺柱顺畅的运动。为了解决这个问题，塞堵2的材质和气缸体100的材质的热胀系数相同。优选地，塞堵2的材质和气缸体100的材质相同，避免发动机受热后塞堵2会发生变形，影响挺柱运动，产生机器故障的问题。具体地，加工塞堵2的材料选用气缸体100毛坯浇铸时同炉的试棒，塞堵2与气缸体100的材质相同，可以有效预防热变形的误差。按照气缸体100的材质要求，在气缸体100毛坯厂家铸造直径大约35.0mm，长度大约300mm的棒料，在车床上按照塞堵2的图纸进行生产加工。

为了防止塞堵2从底孔1内脱落，底孔1为倒t形结构，具体地，在气缸体100上加工轴孔12和挺柱孔沉台11(如图2所示)，挺柱孔沉台11位于轴孔12的下方并与其相连通，形成底孔1，且挺柱孔沉台11的直径大于轴孔12的直径，使得挺柱孔沉台11为底孔1的大端部，轴孔12为底孔1的小端部。相应地，在塞堵2的底部凸设有凸台21(如图1所示)，该凸台21的直径大约为25mm，高度为3mm。凸台21设置于底孔1的大端部，塞堵2设置于底孔1的小端部。通过在塞堵2的底部凸设有凸台21，凸台21起到了限位的作用，避免塞堵2脱落的风险。

可以理解的是，凸台21的底面相对于气缸体100的毛坯面平齐，不能出现外凸的现象，避免凸轮轴和塞堵2之间发生干涉的情况，安装性能好。

为了保证塞堵2和底孔1之间的可靠性连接，塞堵2和底孔1之间采用过盈配合，其中两者之间的过盈配合量处于0.02mm～0.035mm之间。通过塞堵2和底孔1之间过盈配合，使得塞堵2和底孔1紧密配合，提高连接稳定性。

为了进一步保证塞堵2和底孔1之间的连接稳定性，如图1所示，在塞堵2的外周面沿其周向开设有容纳环槽22，在塞堵2和底孔1之间及容纳环槽22颞部填充有紧固胶。紧固胶具体为螺栓紧固胶，螺栓紧固胶的型号为loctite243-sg，在塞堵2安装之前，需要在底孔1的内壁上均匀涂覆紧固胶，并用安装工具将塞堵2安装到位，然后紧固胶会流动至塞堵2的外壁和容纳环槽22内。通过在塞堵2的外周面沿其周向开设有容纳环槽22，容纳环槽22起到了容纳紧固胶的作用，保证了塞堵2和底孔1之间的封堵效果。

可以理解的是，本实施例以容纳环槽22的数量三个为例，三个容纳环槽22平行设置，对于容纳环槽22的数量可以根据实际生产需要进行调整。

由于塞堵2封堵于底孔1之后会影响流量，需要将多余的塞堵2部分加工。采用平板夹具，并在塞堵2上设置有连通油道，连通油道分别连通于预设挺柱孔和主油道。通过设置连通油道，使得主油道内的润滑油经连通油道进入预设挺柱孔内，保证了润滑效果。

在塞堵2上开设预设挺柱孔后，为了保证气缸体100的刚性，预设挺柱孔和与其相邻的气缸孔之间的最小距离大于预设距离，使得气缸孔与挺柱孔连接处预留足够的壁厚，确保气缸体100的刚性，预防裂纹的产生。

本实施例还提供了一种挺柱孔返修方法，采用上述挺柱孔返修装置，该挺柱孔返修方法包括以下步骤：

将气缸体100放置于固定机构上并利用固定机构对其进行夹紧固定；

利用第一刀具组件切削气缸体100的挺柱孔的内壁进行扩孔处理，形成底孔1；

加工塞堵2并将塞堵2封堵于底孔1内；

利用第二刀具组件在塞堵2进行钻孔处理，形成预设挺柱孔。

本实施例提供的挺柱孔返修方法，解决因挺柱孔加工原因产生不良品无法实现返修的难题，同时提高产品返修率，降低生产成本。对于不同的型号和结构的气缸体100，其他不用更改便可进行加工，而且返修后的气缸体100可以重复返修，提高生产节拍，降低废品率。

进一步地，固定机构包括平板夹具和弯板夹具，采用使用限制的平板夹具和弯板夹具，根据气缸体100夹紧的要求进行设计加工，保证平板夹具和弯板夹具水平方向和垂直、定位销平行都在0.02mm以下，使得加工准确性高。

第一刀具组件包括第一扩刀和反镗刀，底孔1的加工步骤包括：利用第一扩刀切削挺柱孔的内壁；利用反镗刀反镗出挺柱孔沉台11，挺柱孔沉台11用于容纳塞堵2的凸台21。具体地，第一扩刀为φ21.7扩刀，第一扩刀转速为800n/min，进给量80mm/min，切削深度0.85mm，利用第一扩刀对挺柱孔的直径进行扩大，以形成底孔1的轴孔12。反镗刀为φ25.2反镗刀，反镗刀转速为180n/min，进给量10mm/min，切削深度1.65mm，利用反镗刀对挺柱孔的底部进行处理，以形成底孔1的挺柱孔沉台11。在制备挺柱孔沉台11时，程序编制采用g87反镗循环，延时3秒保证反镗加工面的平面度。

为了保证底孔1的精度，第一刀具组件还包括第一铰刀，第一铰刀具体为φ22.0铰刀，第一铰刀的转速为360n/min，进给量120mm/min，切削深度0.15mm。利用铰刀进行精铰处理，以保证底孔1的制备精度。需要特别说明的是，在底孔1加工完成之后，需要进行百检处理，即对底孔1的直径、公差、圆柱度、位置度及粗糙度等各项参数指标都进行检测，以确保底孔1的尺寸在允许工艺参数范围之内。

在塞堵2加工完成之后，需要将塞堵2安装至底孔1内，为了便于塞堵2和底孔1之间的安装，将塞堵2放置于液氮中五分钟，起到对塞堵2降温的作用。如果塞堵2没有进行降温，对于过盈配合的塞堵2和底孔1而言，存在装配困难的问题。根据热胀冷缩的原理，经过液氮浸泡的塞堵2的尺寸会在一定程度上缩小，便于将塞堵2放置于底孔1内，以降低装配难度。底孔1内涂覆有紧固胶，以减少塞堵2脱落的风险。待塞堵2的温度恢复至室温过程中，塞堵2逐渐膨胀，塞堵2可以与底孔1进行贴合，因此塞堵2安装后需要存放一天，以保证装配效果。

在塞堵2封堵于底孔1之后，为了避免塞堵2对润滑效果的影响，利用枪钻在塞堵2上钻出连通油道。枪钻具体为φ20.0枪钻，切削深度大约为5mm，以保证预设挺柱孔对挺柱的润滑效果。

进一步地，第二刀具组件包括钻头、第二扩刀及第二铰刀，钻头为φ18.5钻头，钻头的转速为1500n/min，进给量100mm/min，切削深度9.25mm，以钻出初始挺柱孔。第二扩刀为φ19.7扩刀，第二扩刀的转速为800n/min，进给量80mm/min，切削深度0.6mm，利用第二扩刀对初始挺柱孔进行扩孔处理，起到了粗加工的作用。第二铰刀为φ20.0铰刀，第二铰刀的转速为1270n/min，进给量120mm/min，切削深度0.15mm，利用第二扩刀对扩孔后的挺柱孔进行精校处理，起到了精加工的作用。

表一刀具表

为保证气缸孔与挺柱孔连接处壁厚合理，预防裂纹产生，设计三种直径的塞堵2，三种塞堵2的直径分别为：21.0mm、22.0mm及3.0mm，分别进行试验取最优方案。通过试验选用塞堵2的直径为22.0mm，预设挺柱孔和与其相邻的气缸孔之间的最小距离大于预设距离，预设距离大约为1.0mm。即优选，塞堵2的直径为22.0mm、塞堵2和与其相邻的气缸孔之间的最小距离为1.0mm的方案进行返修。

需要特别说明的是，在预设挺柱孔加工完成之后，需要进行百检处理，即对预设挺柱孔的直径、公差、圆柱度、位置度及粗糙度等各项参数指标都进行检测，以确保预设挺柱孔的尺寸在允许工艺参数范围之内。

如图3所示，本实施例提供的挺柱孔返修方法的步骤具体为：

1、加工塞堵2、制作固定机构、制备第一刀具组件、枪钻、第二刀具组件及编制程序；

2、加工底孔1并对其进行百检；

3、将塞堵2放置于液氮中5分钟；

4、在底孔1内涂覆紧固胶；

5、安装塞堵2后存放1天；

6、在塞堵2上钻出连通油道；

7、在塞堵2上加工预设挺柱孔并对其进行百检；

8、对预设挺柱孔去除毛刺。

采用本实施例提供的挺柱孔返修方法，有效节省了生产成本，关于返修的成本费用计算如下所示：

1、工装夹具成本4.69万元。计算如下：

表二工装夹具成本表

2、人工成本：50个气缸体100需要2个人56个工时加工完，每小时人工成本19元，人工成本如下：

19×2×56＝0.2128万元。

3、挽回废品损失：6dh气缸体100年产50000台，工序能力废品率0.1％，每件成品售价约4500元，

每年挽回废品损失：50000×0.1％×4500＝22.5万元。

4、本年度合计：22.5-4.69-0.2128＝17.5972万元

该挺柱孔返修方法解决了挺柱孔因加工精度问题的不良品返修的问题，适应用于同种材质的所有柴油机挺柱孔加工问题的返修，实用性好，经济性好，在加工中心机床上加工，加工精度稳定性较高，便于调整和重复返修，可靠性高。同时，该挺柱孔返修方法解决了塞堵2变形、脱落及气缸体100裂纹等风险问题。返修并经过检测后，检测数据满足挺柱孔加工技术要求，同一批次重复加工无需调整。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。