发动机盲孔除切屑机的研制与应用

1 现状

发动机的缸体和缸盖上的盲孔多而且深，加工后的切屑沉积在孔的底部，经常是和油污一起粘附在螺纹槽内，切屑清理工作非常困难。一般采用压缩空气吹除或者高压水冲洗，这些方法使得切屑四处纷飞，既不安全又不卫生，更重要的是切屑清除不干净，造成发动机整机清洁度差，危害性特别大，直接影响产品性能。例如缸体主轴承螺纹孔(盲孔)内残余的切屑会使主轴承螺栓力矩存在假力矩现象，发动机运转一段时间后产生螺栓松动，切屑易进入主轴瓦背面，造成主轴承瓦挤瓦、烧瓦，甚至使曲轴断裂，以及发动机振动大等不良现象的产生。再如缸体顶平面上用于与缸盖联接的螺纹孔内存在残余切屑时，缸盖螺栓也会存在假力矩现象，当发动机运转一段时间后，就会导致各缸之间相互窜气，烧蚀缸垫，严重地影响发动机的工作性能。

2 原工艺方案分析

我们以缸体主轴承螺纹孔的加工工艺方案为例进行分析，缸体主轴承螺纹孔是用来将主轴承瓦盖和缸体联接固定在一起，共计有14个，对称分布在缸体的龙门底面上(图1)，螺纹孔为M14，孔深43.8mm。

图1 缸体主轴承螺纹孔分布示意图

主轴承螺纹孔的加工过程为钻螺纹底孔—攻螺纹—铣瓦盖结合面(俗称龙门面)—水压试验(检测水套渗漏情况)—清洗缸体—吹净螺纹孔和瓦盖结合面—装配主轴承瓦盖。螺纹孔攻丝后，切屑与冷却液和润滑油一起粘结、吸附在螺纹孔内，在随后精铣瓦盖结合面时，灼热的切屑也掉进了螺纹孔，烧结在孔内。统计结果显示，每个孔内的油泥切屑重达100g左右，用压缩空气吹除，必然切屑四处飞扬，油、水遍地，危险性大，作业环境又差。

为减少上述危害，在水压试验后，用清洗机的高压水先对缸体外表面、内腔和螺纹孔清洗，使螺纹孔内的油泥切屑尽量减少，但每个孔内切屑仍有25g左右，再用压缩空气吹除，经磁力吸棒检查，孔内仍有大部分切屑未能清除干净，满足不了产品要求。

这种吹风工艺还存在其它缺点：吹出的切屑飞入或掉进了其它孔内，破坏了其它孔系的清洁度；切屑四处飞溅，不但对操作者及周围人机易造成安全事故；而且切屑难以收集，造成周围卫生差；在通过水压试验工序和清洗工序时，螺纹孔内的切屑、油泥，很容易使水压试验液、清洗液和漂洗液过早地污染，从而必须更换试验液、清洗液和漂洗液，加大了生产成本；另外，压缩空气发出的尖啸声特别大；工人要一次手动清除14个孔和瓦盖结合面的切屑，生产效率低下，且工作环境差、劳动强度大；漏吹的现象也时有发生。

3 新型盲孔切屑清除机的研制

针对上述问题，我们借鉴了国外成功的制造技术，利用文丘里原理，设计制造了一种专用高效的装置，一次将14个螺栓孔内的切屑全部清除干净(图2)。

1.气缸 2.过滤装置 3.增压阀 4.贮气装置 5.泵体集成板
图2专用气动除屑装置原理简图

当工件定位(必要时还可加装夹紧机构)后，提升气缸1将小泵体集成板5提高到工作位置，压力较低的压缩空气(441kPa左右)进行过滤后，经过增压装置将压力加大到834kPa左右，经二路气管分流到14个小泵体，每个小泵体中的气流亦分作两路，其中一路气体通向深入螺纹孔底部的吹管内，吹起沉积在底部或吸附在孔壁的残屑；另一路气体通向对准在螺纹孔口处的吸管内，使其产生真空抽吸作用(图3)，将螺纹孔内的切屑全部彻底地吸到集屑箱里。另外，在电气方面采用了PC可编程控制，它可以对每个孔的吹吸次序、吹吸时间任意调整，以便取得最佳效果。

1.送气管 2.小泵体 3.吸管 4.吹管 5.缸体
图3 专用气动除切屑装置工作示意图

4 应用效果分析

技术效果

工艺性好在水压工序前，螺纹孔内的杂物经过气力盲孔除切屑机抽吸后，几乎没有切屑存在；少量油泥，再经清洗、高温烘干后，螺纹孔内不但没有杂物，而且有效地防止了螺纹孔因有水分生锈的现象(原吹风工艺中压缩空气的水分含量极大)；
生产效率高采用新技术后，工人只需将缸体推到位后，按一下按钮即完成了14个孔内切屑的清除工作，且生产效率高，清除效果理想。

经济效果

降低生产成本由于螺纹孔内的杂物经过气力盲孔除切屑机清除后，螺纹孔内的少量残余油泥切屑，在通过水压试验工序和清洗工序时，对水压试验液、清洗液和漂洗液的污染程度小，可以延长更换周期。以前每半个月需换一次，现在一个月换一次；
减少了废品经半年的试生产，从发动机装配线上反馈的信息看到，没有一台因螺纹孔有切屑而存在假力矩的现象，返修率由3%左右下降为零。

环保效果

环境好吸出的切屑收集在床身下的抽屉中，不影响周围卫生；工作时压缩空气吹吸的噪声很小。
安全性好取消吹切屑工艺后，消除了切屑四处飞溅现象，杜绝了不安全因素。

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