发挥技术制造优势研发汽车关键零部件柔性生产线及关键加工设备

大连机床集团有限责任公司

大连机床集团有限责任公司始建于1948年，是共和国建国初期全国机床行业十八罗汉之一。从20世纪90年代末至已经过去的“十一五”期间，集团公司走出了一条具有自身特点的集成创新之路，企业规模、技术水平、制造能力取得了突飞猛进的发展，经济实现了跨越式增长，成为全国大型的组合机床、柔性制造系统及自动化成套技术与装备的研发制造基地和中国机床行业的排头兵企业。

随着国家数控机床重大专项课题的实施，集团公司充分发挥企业自身技术制造优势，研发了一批汽车关键零部件柔性生产线及关键加工设备，同时开展了关键技术的研究。

一、缸体缸盖加工专用机床

1.基于在机位置检测的缸体孔系高精、高效加工技术

缸体是发动机的心脏，而缸孔就是与心脏相连的动脉。缸孔的尺寸精度和几何精度，直接影响到发动机的性能，因此，镗头是本机床的关键部件之一，并它包含了具有主轴浮动的精密镗头结构设计技术，带刀具补偿机构的镗杆设计及制造技术，缸孔止口深度车削和控制技术，在机测量技术，高速镗削技术。

2.高精度缸体三轴孔的精镗保证技术

缸体三轴孔加工是缸体零件中最复杂、最关键的零件。主轴是传动动力的，因此，主轴孔要求的精度较高，其精度要求如下：

主轴尺寸精度IT6；表面粗糙度Ra0.8～1.6μm；主轴孔圆柱度0.005～0.008mm；各主轴孔同轴度φ0.02mm；端面销孔与主轴孔位置度φ0.06mm。

为了达到这些指标的要求，首先攻克了关键难点技术，即夹具技术和导向技术。夹具要有高刚性，抗震性特点，导向套采用进口的导向套，并采用中间支撑和前支撑结构，减少镗杆的弯曲变形，从而保证机床加工精度的稳定性，其次解决缸体让刀技术、镗杆的导向与支撑技术、长刀杆的驱动技术，并试制成功一台高精度缸体三轴孔精镗数控专用机床。

3.缸体缸盖高速五轴柔性单元技术

柔性单元具有温度补偿功能，在机体的主要位置装有温度传感元件通过数控系统分析并补偿坐标的位置实现机床高精度；精加工机床配备X、Y、Z轴全闭环控制(光栅尺），提高机床的加工精度；高速立式、卧式加工中心应满足的主要技术指标：定位精度≤0.010mm；重复定位精度≤0.005mm；主轴最高转速≥18000r/min； 三轴快速移动速度(X/Y/Z）：不低于60/60/60m/min。

配备A/C轴转台，通过试制五轴加工单元，开展了以下技术的研究：

高速加工中心的特点就是主轴旋转的高速和驱动部件移动的高速，这就要求运动部件的质量在保证足够刚度的情况下应该最轻，这样才能使运动部件实现高的加速度和快速移动速度。目前，高速加工中心的结构有许多种，我们选定的目标为“箱中箱”结构进行优化设计，采用型材、结构件与钢板焊接成形，滑枕采用双层壁蜂房式结构设计，该三坐标单元的三个移动构件X、Y、Z滑架均作有限元分析，从而确定最佳的设计方案。

二、曲轴加工专用机床

1.曲轴主轴颈车－车拉加工技术

随着汽车发动机曲轴的加工技术不断进步，与曲轴多刀车削、曲轴铣削相比，车－车拉加工技术无论在质量、生产效率和灵活性方面,还是在设备投资及生产成本方面都很有竞争力：加工精度高、工艺总投资少、生产效率高；为了满足汽车关键零件制造的高效、高精度的要求，开展了如下技术的研究：

(1）两个车拉圆盘刀架的车拉削一体化工艺技术。双圆盘刀架结构的设计可同时两个刀架的实现车削或拉削功能，极大地提高了曲轴加工效率和精度。工件曲轴的夹持方式采用两端夹紧，而不是一端夹紧一端顶紧的最优化设计，使工件的变形最小。

(2）自动动平衡技术。为了使主轴运转平稳，降低噪声，减小振动，对主轴采用两次动平衡，一次是主轴与转子热装后，第二次是所有回转零件装配好后且几何精度检验完毕后。另外，在主轴前后位置设计有平衡环以备在线动平衡用。刀库放在机床的左侧面，用单独地基，这样在刀库和机械手换刀时产生的振动和不平衡不会传到主机上，消除了一部分外加载荷，使机床精度更稳定。

(3）车拉削一体化加工性能检测技术。针对不同种型号车—车拉机床的不同加工工况，进行车拉削一体化加工性能试验，在机床带载工作条件下进行机床动态性能试验。

2.曲轴深油孔数控加工技术

(1）研究曲轴深油孔数控加工机床整机结构和主要部件结构优化设计技术。采用有限元分析计算和机构优化设计技术，对主要结构件进行结构优化，尽量减少移动部件重量。采用有限元动力分析方法，预测整机的固有频率。并提出解决和提高固有频率的方法，避免机床在工作时产生共振。

(2）研究多主轴自动刀具更换设计技术。从提高单机的生产效率及解决本设备与其他设备的加工节拍匹配需求入手，考虑将本设备的主轴(刀具主轴）设计成多个并列主轴的形式。因而要研究相应的多主轴自动刀具更换设计技术，以实现每个主轴的独立更换刀具。

(3）研究曲轴工件多工位夹持及快速换型技术。由于欲将本设备的主轴设计成多个并列主轴的形式，则相应的工件装夹也应该是并列多工位的。在保证多工位装夹的同时进一步研究曲轴零件多品种的快速换型技术。