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Resumen
La biela es una de las principales partes de transmisión del motor diésel. Este artículo analiza principalmente la tecnología de procesamiento y el diseño de accesorios de bielas. Las bielas tienen altos requisitos de precisión dimensional, precisión de forma y precisión de posición, pero las bielas tienen una rigidez relativamente pobre y se deforman fácilmente. Por lo tanto, al organizar el flujo del proceso, es necesario separar los procesos de mecanizado en desbaste y acabado de cada superficie principal. Reduzca gradualmente la influencia del margen de mecanizado, la fuerza de corte y la tensión interna, corrija la deformación después del procesamiento y finalmente cumpla con los requisitos técnicos de la pieza.
Capítulo 1 Tecnología de procesamiento de bielas de automóviles
1.1 Características estructurales de la biela
La biela es una de las principales partes de transmisión del motor de un automóvil. En un motor diésel, transmite la presión de expansión que actúa sobre la superficie superior del pistón al cigüeñal, que impulsa el pistón para comprimir el gas en el cilindro. La biela está sujeta a cargas dinámicas que cambian rápidamente durante el funcionamiento. La biela consta de un cuerpo de biela y una tapa de biela. Los grandes orificios en el cuerpo de la biela y la tapa de la biela se ensamblan con el cigüeñal mediante pernos y tuercas. Para reducir el desgaste y facilitar el mantenimiento, se instala un casquillo de cojinete metálico de paredes delgadas en el orificio final grande de la biela. La parte inferior del rodamiento está hecha de acero y una capa de metal Babbitt resistente al desgaste está fundida en la superficie interior de la parte inferior. Hay un juego de juntas entre el extremo de la biela y la tapa de la biela para compensar el desgaste del cojinete. El extremo pequeño de la biela está conectado al pistón a través de un pasador de pistón. El casquillo de bronce se presiona en el orificio del cabezal pequeño para reducir el desgaste entre el orificio del cabezal pequeño y el pasador del pistón y, al mismo tiempo, facilita la reparación y el reemplazo después del desgaste.
Durante el funcionamiento del motor, la biela se ve afectada por la presión alterna y la fuerza de inercia del gas de carga. Además de tener suficiente resistencia y rigidez, la propia biela también debe reducir la fuerza de inercia tanto como sea posible. El eje de la biela generalmente adopta una sección transversal en forma de I que disminuye gradualmente desde el extremo grande hasta el extremo pequeño. Para garantizar el funcionamiento equilibrado del motor, la masa de cada biela en un mismo motor no puede diferir demasiado. Por lo tanto, se proporcionan protuberancias que eliminan la masa desequilibrada en ambos extremos del componente de biela de modo que la masa desequilibrada pueda eliminarse después del pesaje. Los extremos grande y pequeño de la biela están distribuidos simétricamente a ambos lados de la sección central de la biela. Teniendo en cuenta los requisitos de sujeción, colocación y manipulación, el grosor de los extremos grande y pequeño de la biela es igual (el tamaño básico es el mismo). Hay un orificio de aceite (o ranura de aceite) en la parte superior del extremo pequeño de la biela. Cuando el motor está funcionando, dependiendo de la rotación de alta velocidad del cigüeñal, el aceite lubricante de la parte inferior del cilindro salpica en el orificio de aceite en la parte superior del extremo pequeño, lubricando el par cinemático oscilante entre la biela pequeña. casquillo del extremo y el pasador del pistón.
La función de la biela es conectar el pistón y el cigüeñal, convirtiendo el movimiento lineal alternativo del pistón en el movimiento de rotación del cigüeñal para generar potencia. Por lo tanto, la precisión del mecanizado de la biela afectará directamente el rendimiento del motor diésel, y la elección del proceso es el factor principal que afecta directamente la precisión. Hay cinco parámetros principales que reflejan la precisión de la biela: (1) la simetría del plano central del extremo de biela y el extremo pequeño de la biela con respecto al plano central del eje de la biela; precisión dimensional de la distancia central entre los orificios de cabeza grandes y pequeños de la biela; (3) paralelismo de los orificios de cabeza grandes y pequeños de la biela; (4) precisión dimensional y precisión de la forma de los orificios de cabeza grandes y pequeños de la biela; (5) Perpendicularidad entre el orificio del perno de la biela y la superficie de la junta.
1.2 Principales requisitos técnicos para las bielas
Las superficies principales a procesar en la biela son: orificios de cabeza grandes y pequeños y sus dos superficies extremas, la superficie de unión entre las bielas cuerpo de la biela y la cubierta de la biela, el orificio de posicionamiento del perno de la biela. Los principales requisitos técnicos del conjunto de biela (Figura 1-1) son los siguientes.
Dibujo del conjunto de biela (1-1)
1.2.1 Precisión dimensional y precisión de forma de orificios de cabeza grandes y pequeños
Para hacer los grandes orificio de cabeza y casquillo de cojinete, cigüeñal y El pequeño orificio de cabeza encaja estrechamente con el pasador del pistón para reducir los efectos adversos del impacto y facilitar la transferencia de calor. El nivel de tolerancia del orificio grande es IT6 y la rugosidad de la superficie Ra no debe ser superior a 0,4 μm. la tolerancia de cilindricidad del orificio grande es 0,012 mm, el nivel de tolerancia del orificio pequeño es IT8 y la rugosidad de la superficie Ra debe; no debe ser superior a 3,2 micrones. Manguito de presión de cabezal pequeño La tolerancia de cilindricidad del orificio inferior es de 0,0025 mm y la tolerancia de paralelismo de la línea recta del plano es de 0,04/100 mm.
1.2.2 Paralelismo de los ejes de los orificios grande y pequeño en dos direcciones mutuamente perpendiculares
El error de paralelismo de los dos ejes de los orificios en la dirección del eje de la biela hará que el pistón moverse en la inclinación del cilindro, provocando un desgaste desigual de la pared del cilindro y el desgaste del borde del muñón de la biela del cigüeñal. Por lo tanto, la tolerancia de paralelismo de los dos ejes del orificio en la dirección del eje de la biela es pequeña mientras que el error de paralelismo de. Los dos ejes de los orificios en la dirección perpendicular al eje de la biela son relativamente pequeños y el efecto del desgaste desigual es muy pequeño, por lo que su valor de tolerancia es grande.
El paralelismo de los dos ejes de los orificios en la dirección axial de la biela es de 0,04 mm; la longitud es de 100 mm; el paralelismo perpendicular al eje de la biela tiene una tolerancia de 0,06 mm en una longitud de 100 mm; p>1.2.3 Distancia central de los orificios grandes y pequeños
La distancia central de los orificios grandes y pequeños de la cabeza afecta la relación de compresión del cilindro, es decir, la eficiencia del motor, por lo que se requiere un requisito más alto. estipulado: 190±0,05mm.
1.2.4 La verticalidad de los dos extremos del orificio de la biela de la biela frente a la línea central del orificio de la biela.
La perpendicularidad entre los dos extremos del orificio de la biela de la biela y la línea central del orificio de la biela afecta la instalación y el desgaste del casquillo del cojinete, e incluso provoca quemaduras, por lo tanto, ciertos requisitos; También se presentan: el nivel de tolerancia de verticalidad está estipulado para no ser bajo en IT9 (la verticalidad de los dos extremos del orificio grande frente al eje del orificio grande es de 0,08 mm en una longitud de 100 mm).
1.2.5 Requisitos técnicos para ambos extremos de agujeros grandes y pequeños.
Las dimensiones básicas de la distancia entre los dos extremos de los orificios finales grandes y pequeños de la biela son las mismas, pero los requisitos técnicos son diferentes. El nivel de tolerancia dimensional de ambas caras extremas de la cabeza de biela es IT9 y la rugosidad de la superficie Ra no es mayor que 0,8 µm. El nivel de tolerancia dimensional de ambas caras de los extremos de la cabeza pequeña es IT12 y la rugosidad de la superficie Ra no es mayor. de 6,3 μm. Esto se debe a que las dos caras de los extremos del extremo grande de la biela son Las dos caras de los extremos del hombro del muñón de la biela del cigüeñal tienen requisitos de coincidencia, pero las dos caras de los extremos de la cabeza pequeña de la biela no tienen requisitos de coincidencia. con el engranaje interno del asiento del orificio del pasador del pistón. La zona de tolerancia de distancia entre las caras extremas grandes de la biela cae exactamente dentro de la zona de tolerancia de distancia entre las caras extremas pequeñas de la biela, lo que aporta mucha comodidad al procesamiento de la biela.
1.2.6 Requisitos técnicos para los orificios de los pernos
Como se mencionó anteriormente, la biela estará sujeta a severas cargas dinámicas durante el trabajo. Esta carga dinámica se transmite a los dos pernos y tuercas del cuerpo de la biela y a la tapa de la biela. Por lo tanto, además de los altos requisitos técnicos para el perno y la tuerca, estos dos pernos eléctricos también tienen ciertos requisitos para los orificios de montaje y las caras de los extremos. Se estipula que los orificios para pernos deben procesarse de acuerdo con el nivel de tolerancia de IT8, y la rugosidad de la superficie Ra no debe ser superior a 6,3 μm; la tolerancia simétrica de los dos orificios para pernos en la cara media del orificio de la cabeza grande es de 0,25; mm..
1.2.7 Superficie de unión Requisitos técnicos
Cuando la biela está sometida a carga dinámica, la deflexión de la superficie de conexión provoca que la tapa de la biela y el cuerpo de la biela estar relativamente dislocado a lo largo del plano central, lo que afecta la mala conexión entre el muñón de la biela y el cojinete del cigüeñal, lo que resulta en inconvenientes Desgaste uniformemente. El paralelismo de la superficie de la junta afectará la estanqueidad del cuerpo de la biela, la tapa de la biela y la junta, lo que afectará la fuerza de los pernos y el desgaste del cigüeñal y los casquillos del cojinete. Para este tipo de biela, se requiere que la tolerancia de planitud de la superficie de la junta sea de 0,025 mm.
1.3 Material y pieza en bruto de la biela
La biela está sometida a múltiples Cargas alternas direccionales durante el trabajo. Requisitos de resistencia muy altos. Por lo tanto, los materiales de las bielas generalmente utilizan acero al carbono y acero aleado de alta resistencia, como acero 45, acero 55, 40Cr, 40CrMnB, etc. En los últimos años también se ha utilizado el hierro dúctil. Las piezas de pulvimetalurgia tienen alta precisión dimensional, baja pérdida de material y bajo costo. Con la aparición y aplicación de la tecnología de forjado por pulvimetalurgia, la densidad y resistencia de las piezas de pulvimetalurgia han mejorado enormemente. Por lo tanto, la fabricación de bielas mediante pulvimetalurgia es un método de fabricación prometedor.
La elección del método de fabricación de la pieza en bruto de biela depende principalmente del tipo de producción, la procesabilidad del material (plasticidad y ductilidad), los requisitos de la pieza sobre la estructura y rendimiento del material, la forma y dimensiones exteriores de la pieza, y el taller de la pieza en bruto. Las condiciones de producción existentes y la posibilidad de adoptar métodos avanzados de fabricación de la pieza en bruto determinan el método de fabricación de la pieza en bruto. Según los procedimientos de producción, para la producción en masa, las bielas a menudo se forjan en piezas en bruto. Hay dos formas de forjado de bielas, una consiste en forjar el cuerpo y la cubierta por separado, y la otra consiste en forjar el cuerpo y la cubierta en una sola pieza. En el proceso de procesamiento posterior, es necesario cortar toda la pieza en bruto de forja. Para garantizar la uniformidad del margen de perforación en bruto después del corte, es mejor forjar el orificio final grande de toda la biela en una forma ovalada. En comparación con la forja dividida, la forja integral tiene problemas como la gran potencia requerida para el equipo de forja y el corte de fibras metálicas. Sin embargo, debido a que la forja integral tiene las ventajas de una menor pérdida de material, un tiempo de forja más corto y menos moldes, se utiliza cada vez más y se ha convertido en la forma principal de piezas en bruto de bielas. En resumen, la selección del tipo de pieza en bruto y del método de fabricación debería reducir el coste total de producción y mejorar el rendimiento de la pieza.
En la actualidad, algunas fábricas nacionales que producen bielas adoptan el proceso de forjado por rodillos de bielas. La figura (1-2) es un diagrama esquemático del forjado por rodillos de bielas. Después de calentar la pieza en bruto, la vellosidad sufre deformación plástica a través de las ranuras de la matriz del rodillo de forja superior 2 y la matriz del rodillo de forja inferior 4, obteniendo así la forma deseada.
Las bielas forjadas producidas mediante forjado por rodillos pueden alcanzar el nivel de forjado con matriz en términos de calidad de la superficie, estructura metálica interna, dirección de la fibra metálica y resistencia mecánica. El equipo es simple, las condiciones de trabajo son buenas, la productividad es alta, es. Fácil de realizar mecanización y automatización, y es adecuado para la producción a gran escala. La forja en rollo requiere varios pasos para formarse.
Fig. (1-2) Diagrama esquemático del forjado por rodillos de biela.
Las figuras (1-3) y (1-4) muestran el proceso de forjado de la biela. La barra se calienta a 1140 ~ 1200C0 en el horno, y luego se realiza el laminado y forjado de cuatro ranuras en la máquina de forjado por rodillos, como se muestra en la Figura (65438+). Una vez completado el forjado, es necesario cortar la biela. Templado y revenido para obtener un retorno fino y uniforme. Estructura de sorbita al fuego para mejorar el rendimiento y reducir la tensión interna del bloque. Para mejorar la precisión de la pieza en bruto, la pieza en bruto de la biela también debe corregirse térmicamente.
Las bielas deben someterse a una inspección exhaustiva de defectos de apariencia, detección de defectos internos, tamaño de la pieza en bruto y calidad antes de ingresar a la línea de producción de mecanizado.
1.4 La tecnología de procesamiento de la biela
Del análisis de las condiciones técnicas anteriores, se puede ver que la precisión dimensional, la precisión de la forma y la precisión de la posición de la biela son Muy exigente, pero la rigidez de la biela es relativamente pobre y fácil de deformar, lo que trae muchas dificultades al mecanizado de la biela y se debe prestar total atención.
El proceso de mecanizado de la biela se muestra en la siguiente tabla (1-1):
Proceso Nombre del proceso Contenido del proceso Equipo de proceso
1 Fresado de la biela extremo grande de la biela y hay dos superficies planas en la cabeza pequeña, y la cantidad de pulido en cada lado es de 0,5 mm X52K.
2. Muele aproximadamente un plano grande y luego muele otro plano grande para garantizar que la línea central sea simétrica. La superficie sin marcar se llama superficie base. (Lo mismo a continuación) M7350
3 Perforación y posicionamiento de la superficie de la base, perforación, ampliación y escariado de orificios de cabeza pequeños Z3080
4. El fresado debe basarse en la superficie de la base y en los tamaños grandes y pequeños. Los orificios del cabezal deben sujetarse ambos lados de la pieza de trabajo con un tamaño de fresado de mm para garantizar la simetría (este plano es el plano de referencia del proceso). Máquina herramienta combinada X62W o accesorio especial.
5. Amplíe el posicionamiento de la superficie de la base, utilice un pequeño orificio para la cabeza para el posicionamiento y expanda el orificio para la cabeza a φ 60 mm Z 3080.
6. El fresado se basa en la superficie de la base y los orificios del cabezal grandes y pequeños, sujetando la pieza de trabajo, cortando la pieza de trabajo, numerando el eje y marcando la cubierta superior respectivamente. La máquina herramienta combinada X62W o la fresa de hoja de sierra con accesorio especial tienen un grosor de 2 mm.
7. Frese la superficie inferior y un lado para posicionar y sujetar la pieza de trabajo, fresar la superficie de unión del cuerpo de la biela y la cubierta, y utilice un accesorio combinado de 27,5 mm X62 o un accesorio especial para medir la profundidad. en la dirección del calibre.
8 Lija la superficie inferior y un lado de la pieza de trabajo, y lija la superficie de unión de la biela y la tapa M7350.
9. Fresar la superficie de la base y la superficie de la junta de la pieza de trabajo, fresar el cuerpo de la biela y cubrir el conducto de 8 mm.
Abrazadera combinada X62 o abrazadera especial
10υ utiliza la superficie de la base, la superficie de la junta y una superficie lateral para posicionar y sujetar la pieza de trabajo. υLa superficie de asiento de los dos pernos es mm, R11 mm y la garantía de tamaño es mm.
X62W
11 Taladre orificios para pernos de 2-10 mm.
Z3050
12 Amplíe el orificio del perno de 2 a 12 mm, luego amplíe el orificio del perno de 2 a 13 mm y achaflane el Z3050.
13 Bisagra Orificio para perno de 2-12,2 mm
Z3050
14 El cuerpo de la biela y la tapa de la biela se ensamblan en un conjunto de biela utilizando tornillos de unos alicates especiales , el par es de 100-120 N.m.
15 Taladrado en desbaste del orificio de cabeza grande T6 8
16 Ambos extremos del orificio del extremo grande están achaflanados y biselados X62W
17 Rectificado de ambos extremos del extremo grande orificio para garantizar que el espesor de la cara del extremo sea grande en mm.
El mandrinado M7130
18 se basa en la superficie de la base y una superficie lateral, el mandrinado de semiprecisión de orificios grandes y el mandrinado de precisión de orificios pequeños según el tamaño del dibujo, con una distancia entre centros. de mm.
Mandrinado biaxial regulable
19 Mandrinado completo de grandes agujeros hasta el tamaño T2115.
20 Pesaje de masa desequilibrada báscula de resorte
21 Los alicates deben pesarse según el valor especificado.
22 Taladro cuerpo biela pequeño orificio de aceite 6,5 mm, 10 mm
Z3025
Prensa neumática de doble cara con manguito de cobre
24 Prensa de casquillos de cobre para extrusión
25 biselados Z3050 con orificios de cabeza pequeños en ambos extremos
26 Mandrinado de semiprecisión y mandrinado fino de casquillos de cobre pequeños T2115
27. una bruñidora para bruñir agujeros grandes
28. Verifique el tamaño y la precisión de cada pieza.
29 Ensayos no destructivos y ensayos de dureza
30 Almacenamiento
Las principales superficies de procesamiento de la biela son los orificios de cabeza grandes y pequeños y los dos extremos. Las caras de procesamiento más importantes son la superficie de conexión del cuerpo de la biela y la cubierta y la superficie de posicionamiento del orificio del perno de la biela. Las superficies de procesamiento secundarias son la ranura de bloqueo del casquillo del cojinete, el orificio de aceite, ambos lados del. cabeza grande y la superficie del asiento del perno del cuerpo y la cubierta.
La ruta de procesamiento de la biela está dispuesta alrededor del procesamiento de la superficie principal. La ruta de procesamiento de la biela se puede dividir en tres etapas según la separación y combinación de la biela: la primera etapa es el procesamiento del cuerpo de la biela y la cubierta antes del corte; la segunda etapa es el procesamiento de la biela; cuerpo y cubierta después del corte; la tercera etapa es el procesamiento después de ensamblar el cuerpo de la biela y la cubierta. La primera etapa del procesamiento es principalmente para preparar puntos de referencia finos (caras de los extremos, orificios de cabeza pequeños y el exterior de la cabeza grande) para el procesamiento posterior. La segunda etapa es principalmente para procesar otras superficies además de los puntos de referencia de precisión, incluido el mecanizado en bruto de los puntos de referencia grandes; orificios para cabeza, orificios para pernos para ensamblaje y mecanizado de desbaste de la superficie de la junta, mecanizado de la ranura de bloqueo del rodamiento, etc. La tercera etapa es principalmente para garantizar el procesamiento de los requisitos técnicos de la biela, incluido el semiacabado del orificio del extremo grande y el acabado de la cara del extremo después de ensamblar la biela, y el acabado de los orificios del extremo grande y pequeño. . Si la biela se ensambla antes y después del ensamblaje, la ruta del proceso antes del ensamblaje pertenece a la etapa de desbaste de la superficie principal, y la ruta del proceso posterior al ensamblaje pertenece a las etapas principales de semiacabado y acabado de la superficie.