CN103909297B - 一种用于大型柴油机整体汽缸体毛坯的划线方法 - Google Patents

Abstract

一种用于大型柴油机整体汽缸体毛坯的划线方法，该汽缸体毛坯具有若干组同轴的缸套毛坯孔和格兰毛坯孔，其特征在于：在保证加工余量的前提下，通过二维划线形式完成三维空间划线任务，以划线平台上所述汽缸体毛坯的二个划线位置，划出满足尺寸要求的各缸套孔和格兰孔的中心线及其基准端面的位置线。本发明与现有划线技术相结合，使用常规的划线工具，在二个划线位置上实现了气缸体立体划线的操作，达到了降低生产成本、避免安全和质量事故的效果，具有操作简便、划线精度高的优点，能够适用于任何整体式汽缸体及类似大型铸件的划线操作。

Description

一种用于大型柴油机整体汽缸体毛坯的划线方法

技术领域

本发明涉及大型柴油机部件的制造工艺方法，具体涉及一种用于大型柴油机整体汽缸体毛坯的划线方法，属于柴油机制造技术领域。

背景技术

汽缸体是柴油机中的重要主体零件，上面装配有汽缸盖、汽缸套和用于冷却汽缸套及汽缸盖的冷却水通道，在工作过程中，其承担着燃油燃烧所传递的巨大爆燃压力，同时还不能使燃油漏入机身的曲柄箱。大型柴油机汽缸体的整体零件体积庞大、质量沉重，给加工带来了较大的困难。大型柴油机整体汽缸体铸件毛坯在进行机加工之前一般要经过划线工序，划线的方法以及形成的线形、线质对机加工的质量、周期和周转都具有重大的影响。

请参阅图1，大型柴油机汽缸体的毛坯的缸套孔面B上铸有若干缸套毛坯孔，与该缸套孔面B位置相对的格兰孔面C上铸有与缸套毛坯孔同轴的若干格兰毛坯孔；加工完成后的汽缸体不仅应该达到各缸套孔1与相应的格兰孔2同轴心，而且应该满足由汽缸体端面D至各缸套孔1的孔心距以及至各格兰孔2的孔心距符合设计要求。

现有技术中，整体汽缸体划线的方法分为两大类：第一类，如图1所示，采用三位置（三维空间立体）划线法，即先将汽缸体毛坯的排气侧A向下面向划线工作平台4，使汽缸体毛坯横卧并用千斤顶3支起，以该划线工作平台4平面为基准，使用划针盘和垂直角尺划出缸套孔1和格兰孔2沿X向的中心线lx1(高度y1)和其它加工线，再将汽缸体毛坯的端面D向下面向划线工作平台4，参阅图2，使汽缸体毛坯直立并用千斤顶3支起，以划线工作平台4平面为基准，划出缸套孔1和格兰孔2沿Y向的中心线ly1、ly2……lyn(高度x1、x2……xn)和其它加工线，最后将汽缸体毛坯的格兰孔面C向下面向划线工作平台4，参阅图3，使汽缸体毛坯横卧并用千斤顶3支起，以划线工作平台4平面为基准，划出汽缸体毛坯上沿Z向的加工线；第二类，先划排气侧、凸轮侧、上、下平面，待机床加工四面至半光坯后，划线再划出推力端面D、缸套孔1、格兰孔2，机床再加工之。

第一类划线法具有划线精度高的优点，但也由于在第二划线直立位置时汽缸体毛坯重心过高，存在着很大的安全隐患，而且端面板无法承受缸体的重量，从而导致在千斤顶3的支撑处缸体产生裂纹的问题；第二类划线法的缺点在于，不能在第一时间内检查出缸套孔1、格兰孔2、端面D的实际尺寸与设计尺寸的误差情况而存在重大质量隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于大型柴油机汽缸体毛坯的划线方法，与现有划线技术相结合，通过二维划线形式完成三维空间划线任务，在二个划线位置上实现气缸体立体划线的操作，从而在保证技术精度的前提下，达到降低生产成本、避免安全和质量事故的效果。

为了达到上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种用于大型柴油机整体汽缸体毛坯的划线方法，该汽缸体毛坯具有若干组同轴的缸套毛坯孔和格兰毛坯孔，其特征在于：在保证加工余量的前提下，通过二维划线形式完成三维空间划线任务，以划线平台上所述汽缸体毛坯的二个划线位置，划出满足尺寸要求的各缸套孔和格兰孔的中心线及其基准端面的位置线。

进一步地，所述的划线方法包括下列具体步骤：

1）在所述划线平台上，用千斤顶支撑起排气侧向下的汽缸体毛坯，作为所述汽缸体毛坯的第一划线位置；

2）通过调整千斤顶的升降使各组缸套毛坯孔和格兰毛坯孔的公共轴达到水平；

3）通过常规方法在缸套孔面上划定所述汽缸体毛坯的缸套毛坯孔的公共水平中心线，在格兰孔面上划定所述汽缸体毛坯的格兰毛坯孔的公共水平中心线；

4）在缸套孔面B上，自所述公共水平中心线与缸套毛坯孔边缘的两交点向外一等距离，在该缸套毛坯孔两侧的中心线上分别各取一划线点，作两点间线段的中垂线，作为该缸套毛坯孔的垂直中心线，依次重复上述内容作出所有缸套毛坯孔的垂直中心线；

5）以图纸设计的各缸套孔之间的中心距尺寸及其与基准端面的距离尺寸为标准中心线样板，与所述的各缸套毛坯孔的垂直中心线进行对比，调整该标准中心线样板的位置，确定满足下列要求的缸套孔标准中心线的位置并划出该缸套孔标准中心线的端面线：缸套孔标准中心线与各自对应的缸套毛坯孔垂直中心线的所有偏差中的最大偏差为最小，同时所有缸套毛坯孔的加工余量不大于工艺规定的最小允许加工余量；同时记录所有的缸套孔标准中心线与各自对应的缸套毛坯孔垂直中心线的偏差数值；

6）以所述格兰毛坯孔为对象重复步骤4）和5），在格兰孔面上划出格兰孔标准中心线的端面线，并记录所有的格兰孔标准中心线与各自对应的格兰毛坯孔垂直中心线的偏差数值；

7）以格兰孔面向下用千斤顶将所述汽缸体毛坯支撑于所述划线平台上并校正水平，作为该汽缸体毛坯的第二划线位置，将格兰孔标准中心线的端面线与缸套孔标准中心线的端面线并列，然后采用所述标准中心线样板与该缸套孔标准中心线的端面线和格兰孔标准中心线的端面线进行对比，以步骤5）和步骤6）中记录的所有偏差值为依据，调整该标准中心线样板的位置，确定满足下列要求的缸套孔和格兰孔的公共标准中心线的位置并划出该公共标准中心线的端面线：所有缸套毛坯孔和格兰毛坯孔的加工余量不大于工艺规定的最小允许加工余量且尽可能均匀。

进一步地，所述的步骤1）和步骤7）中，所述千斤顶的支撑位置到该汽缸体毛坯的两端的距离满足下列条件：

a=0.207L，其中，a为千斤顶到缸体端面的距离，L为汽缸体毛坯的总长。

与现有技术相比，本发明具有下列有益效果：

本发明与现有划线技术相结合，使用常规的划线工具，在二个划线位置上实现了气缸体立体划线的操作，在保证加工余量的前提下，达到了降低生产成本、避免安全和质量事故的效果，具有操作简便、划线精度高的优点，既减少了操作人员的上车、校调次数，又保证了产品质量。能够适用于任何整体式汽缸体及类似大型铸件的划线操作。

附图说明

图1为现有技术的第一划线位置示意图。

图2为现有技术的第二划线位置示意图。

图3为现有技术的第三划线位置示意图。

图4为本发明的方法流程示意图。

图5为本发明的千斤顶支撑位置示意图。

图6为本发明的步骤示意图之一。

图7为本发明的步骤示意图之二。

图8为本发明的步骤示意图之三。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步阐述，但不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明解决其技术问题的关键在于，如何在所述汽缸体毛坯的横卧位置上，在保证加工余量的前提下，划出各缸套孔和格兰孔的中心线及其基准端面的位置。

本发明所述一种用于大型柴油机整体汽缸体毛坯的划线方法，该汽缸体毛坯具有若干组同轴的缸套毛坯孔和格兰毛坯孔，其特征在于：在保证加工余量的前提下，通过二维划线形式完成三维空间划线任务，以划线平台上所述汽缸体毛坯的二个划线位置，划出满足尺寸要求的各缸套孔和格兰孔的中心线及其基准端面的位置线。

所述划线方法包括下列具体步骤，请参阅图4：

1）在所述划线平台4上，用千斤顶3支撑起排气侧向下的汽缸体毛坯W，作为所述汽缸体毛坯W的第一划线位置，所述千斤顶3的支撑位置到该汽缸体毛坯W的两端的距离满足下列条件：

a=0.207L，其中，a为千斤顶3到缸体端面的距离，L为汽缸体毛坯W的总长。

当满足上述条件时，被支撑起的汽缸体毛坯W因自重而引起的变形为最小，从而保证划线的汽缸体毛坯W移至加工机床工作台后，其变形的恢复不会影响划线的精度。原理如下：

请参阅图5，千斤顶3对称地支撑在所述汽缸体毛坯W的T1点和T2点，T1点与汽缸体毛坯W一端面D的距离和T2点与汽缸体毛坯W另一端面F的距离均为a，汽缸体毛坯W的总长为L，其自重q作用在汽缸体毛坯W的1/2L的中点E处，则自重q在整体汽缸体毛坯W内产生的弯矩分布如图所示。由力学原理可知，当｜ME︱=︱MD︱=︱MF︱时，在重力下整体汽缸体毛坯W的最大变形量为最小。

而

$\mathrm{ME}=\frac{\mathrm{qL}}{2}(\frac{L}{2}-a)-\frac{\mathrm{qL}}{2}\·\frac{L}{4}=\frac{{\mathrm{qL}}^2}{8}-\frac{\mathrm{qLa}}{2},\mathrm{MD}=\mathrm{MF}=\frac{{\mathrm{qa}}^2}{2},$

所以， $\frac{{\mathrm{qL}}^2}{8}-\frac{\mathrm{qLa}}{2}=\frac{{\mathrm{qa}}^2}{2},$ 最后得， $\frac{a}{L}\≈0.207.$

2）使用垂直角尺，以汽缸体毛坯W的端面为准，通过调整各千斤顶3的升降，使各组缸套毛坯孔1’和格兰毛坯孔2’的公共轴达到基本水平，避免整体汽缸体毛坯W处于歪扭状态，从而保证划线的精确。

3）通过常规方法，使用划针盘在缸套孔面B上划定所述汽缸体毛坯W的缸套孔1沿水平X向的公共中心线lx1，同样地，在相对的格兰孔面C上划定所述汽缸体毛坯W的格兰孔2沿水平X向的公共中心线。

4）在缸套孔面B上，自所述公共水平中心线lx1与缸套毛坯孔1’边缘的两交点向外一等距离s，请参阅图6，在该缸套毛坯孔1’两侧的公共中心线lx1上分别各取一划线点p，作线段p-p的中垂线，该中垂线即为该缸套毛坯孔1’的沿Y向的垂直中心线ly1’；依次重复上述内容作出所有缸套毛坯孔1’各自沿Y向的垂直中心线ly2’……lyn’。显然由于所述汽缸体毛坯W的铸造偏差，各垂直中心线ly1’，ly2’……lyn’之间的中心距及其与基准端面的距离不可能完全符合图纸设计的尺寸要求。

5）以图纸设计的各缸套孔1之间的中心距尺寸及其与基准端面的距离尺寸为标准中心线样板ly1、ly2……lyn，与步骤4）划出的各缸套毛坯孔1’的沿Y向的垂直中心线ly1’，ly2’……lyn’进行对比，请参阅图7，调整该标准中心线样板的位置，直至缸套孔1的标准中心线ly1、ly2……lyn与各自对应的缸套毛坯孔1’的垂直中心线ly1’，ly2’……lyn’的所有偏差Δ1、Δ2……Δn中的最大偏差为最小，同时满足所有缸套毛坯孔1’的加工余量不大于工艺规定的最小允许加工余量的要求；将标准中心线样板的该位置即确定为缸套孔1沿Y向的标准中心线位置，由该位置确定的基准端面即为缸套孔1标准中心线的端面线O1，用划线工具在缸套孔面B上划出该缸套孔1标准中心线的端面线O1，并记录所有偏差Δ1、Δ2……Δn的数值。

6）以所述格兰毛坯孔2’为对象重复所述步骤4）和5），在格兰孔面C上划出格兰孔2标准中心线的端面线O2，并记录格兰孔2的标准中心线与各自对应的格兰毛坯孔2’的垂直中心线的所有偏差的数值。除极个别情况外，该格兰孔2标准中心线的端面线O2与缸套孔1标准中心线的端面线O1一般是不重合的，但由于各缸套孔1与相应的格兰孔2同轴心，因此必须找到缸套孔1与格兰孔2统一的端面线。

7）将所述汽缸体毛坯W吊起翻身，格兰孔面C向下用千斤顶支撑于所述划线平台上并校正水平，作为所述汽缸体毛坯W的第二划线位置，请参阅图8，同样地，所述千斤顶3的支撑位置到该汽缸体毛坯W的两端的距离满足下列条件：

a=0.207L，其中，a为千斤顶3到缸体端面的距离，L为汽缸体毛坯W的总长；

使用垂吊工具将格兰孔2标准中心线的端面线O2引至所述缸套孔面B与缸套孔1标准中心线的端面线O1并列，然后采用标准中心线样板与该缸套孔1标准中心线的端面线O1和格兰孔2标准中心线的端面线O2进行对比，以步骤5）中记录的缸套孔1的标准中心线与各自对应的缸套毛坯孔1’的垂直中心线的所有偏差值和步骤6）中记录的格兰孔2的标准中心线与各自对应的格兰毛坯孔2’的垂直中心线的所有偏差值为依据，调整该标准中心线样板的位置，直至满足所有缸套毛坯孔1’和格兰毛坯孔2’的加工余量不大于工艺规定的最小允许加工余量且尽可能均匀的要求；将标准中心线样板的该位置确定为所有缸套孔1和格兰孔2沿Y向的公共标准中心线的位置，由该位置确定的基准端面即为该公共标准中心线的端面线O，用划线工具在缸套孔面B和格兰孔面C上划出该端面线O。

划出端面线O就确定了加工所有缸套孔1和格兰孔2以及汽缸体毛坯W上其它构件要素的尺寸基准，所述汽缸体毛坯W被吊置于机床工作台上，机床和刀具就能够以该端面线O为对刀基准，加工所有缸套孔1和格兰孔2以及汽缸体毛坯W上其它构件要素。

上述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请内容所作的等效变化与修饰，都应成为本发明专利的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于大型柴油机整体汽缸体毛坯的划线方法，该汽缸体毛坯具有若干组同轴的缸套毛坯孔和格兰毛坯孔，其特征在于：在保证加工余量的前提下，通过二维划线形式完成三维空间划线任务，以划线平台上所述汽缸体毛坯的二个划线位置，划出满足尺寸要求的各缸套孔和格兰孔的中心线及其基准端面的位置线；所述的划线方法包括下列具体步骤：

1)在所述划线平台上，用千斤顶支撑起排气侧向下的汽缸体毛坯，作为所述汽缸体毛坯的第一划线位置；

2)通过调整千斤顶的升降使各组缸套毛坯孔和格兰毛坯孔的公共轴达到水平；

3)通过常规方法在缸套孔面上划定所述汽缸体毛坯的缸套毛坯孔的公共水平中心线，在格兰孔面上划定所述汽缸体毛坯的格兰毛坯孔的公共水平中心线；

4)在缸套孔面上，自所述缸套毛坯孔的公共水平中心线与缸套毛坯孔边缘的两交点向外一等距离，在该缸套毛坯孔两侧的所述缸套毛坯孔的公共水平中心线上分别各取一划线点，作该两划线点间线段的中垂线，作为该缸套毛坯孔的垂直中心线，依次重复上述内容作出所有缸套毛坯孔的垂直中心线；

5)以图纸设计的各缸套孔之间的中心距尺寸及其与基准端面的距离尺寸为标准中心线样板，与所述所有缸套毛坯孔的垂直中心线中的各缸套毛坯孔的垂直中心线进行对比，调整该标准中心线样板的位置，确定满足下列要求的缸套孔标准中心线的位置并划出该缸套孔标准中心线的端面线：缸套孔标准中心线与各自对应的缸套毛坯孔垂直中心线的所有偏差中的最大偏差为最小，同时所有缸套毛坯孔的加工余量不大于工艺规定的最小允许加工余量；同时记录所有的缸套孔标准中心线与各自对应的缸套毛坯孔垂直中心线的偏差数值；

6)以所述格兰毛坯孔为对象重复步骤4)和5)，在格兰孔面上划出格兰孔标准中心线的端面线，并记录所有的格兰孔标准中心线与各自对应的格兰毛坯孔垂直中心线的偏差数值；

7)以格兰孔面向下用千斤顶将所述汽缸体毛坯支撑于所述划线平台上并校正水平，作为该汽缸体毛坯的第二划线位置，将格兰孔标准中心线的端面线与缸套孔标准中心线的端面线并列，然后采用所述标准中心线样板与该缸套孔标准中心线的端面线和格兰孔标准中心线的端面线进行对比，以步骤5)和步骤6)中记录的所有偏差值为依据，调整该标准中心线样板的位置，确定满足下列要求的缸套孔和格兰孔的公共标准中心线的位置并划出该公共标准中心线的端面线：所有缸套毛坯孔和格兰毛坯孔的加工余量不大于工艺规定的最小允许加工余量且尽可能均匀。

2.根据权利要求1所述的用于大型柴油机整体汽缸体毛坯的划线方法，其特征在于：所述的步骤1)和步骤7)中，所述千斤顶的支撑位置到该汽缸体毛坯的两端的距离满足下列条件：

a＝0.207L，其中，a为千斤顶到汽缸体端面的距离，L为汽缸体毛坯的总长。