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气缸头模具叶片电极设计加工方法-【新闻】喷砂器

发布时间:2021-04-20 12:21:26 阅读: 来源:瓶体厂家

气缸头模具叶片电极设计加工方法

一、摩托车发动机气缸头模具的特点

气缸头是摩托车发动机的一个非常重要的关键零件,其作用是形成气缸的工作容积和为活塞运动导向,在高温、高压、润滑不良、交变载荷和腐蚀等条件下工作。为增加冷却面积,保证散热充分,在其外表面铸有许多散热片,并有大量的支撑筋。叶片、筋等在模具上就形成小的深而复杂凹槽,无法用刀具切削加工,必须制作电极用电火花加工来成型。因此,电火花加工在气缸头模具制造中有重要的作用。 散热叶片特点是环绕气缸头四周、量大、厚度较小、片间距较小。模具结构采取三向抽芯。每个模具型芯有大量的深槽。三向抽芯的主要部分采取数控机床或线切割加工出基本形状,而刀具加工不到的位置采取电火花最终成形。我们采取CAD/CAM/NC加工集成技术,用UG软件作为产品和模具设计、数控编程的平台,以HV45加工中心作为主要的加工手段加工模具型面和叶片电极,采用北京阿奇电火花机床加工叶片沟槽。下面介绍散热叶片电极设计与加工方法。

二、叶片电极传统的设计加工方法

我们以XX92气缸头为例。为保证散热充分,该气缸头共有6片散热叶片,片间隔22mm,其外边缘厚度为2mm,为脱模方便,必须加上拔模角。而各叶片外边缘距离中心远近不同,因此,叶片型面为变拔模角的曲面模型,拔模角从2°到3°不等。

模具采取三侧抽芯的分型结构,三侧抽芯均需电极。如果每个抽芯采用整体电极的话,只能用直径5mm以下而长度达222mm的细长刀具,根本无法切削。因此,通常采用单片电极组合的方法。图5是第一个叶片的模具和电极模型。图中标号为2、2和3处是三个方向的抽芯,标号为22、22和33处为相对应的电极。每一个叶片需要三个电极,6个散热叶片的XX92气缸头模具就需要28块电极,同理,有22个散热叶片的XX252的气缸头需要36块电极。

制造时为加工方便,通常采取同样形状大小的毛坯。先锻造28个相同的长方体毛坯,铣削毛坯六面,保证厚度22mm,每个毛坯钻铰两个直径相等位置一致的定位安装孔。然后在UG中编制数控加工程序,在数控机床上分别加工每个叶片,最终将三个方向的各六片电极通过定位孔装夹形成三个电极组合,在电加工机床上分别加工不同的三个抽芯。

设计编程时,XX92气缸头需要建立28个三维几何模型和28个毛坯模型,XX252气缸头需要36个三维几何模型和36个毛坯模型。每块叶片电极需要3个程序,仅XX92气缸头就有54个程序,数控编制和数控加工时间长,而且烦琐易出错。因此叶片电极的设计加工极大地影响了模具的加工周期和成本。

三、改进的叶片电极设计和加工方法

2. 叶片电极设计

基于气缸头的特点,我们将每一层的三个电极改进成图6所示的一个整体叶片电极。图中矩形轮廓为22mm厚的毛坯,在其中间部分制作一个圆台并钻铰4个直径相等的定位夹紧孔,孔心线分别与抽芯方向平行或垂直。每个型面加工完成后通过定位夹紧孔形成一个完整的组合电极,如图7所示。当电加工左抽芯时,用与抽芯方向垂直的2个定位孔来定位夹紧。加工结束,旋转92°加工下抽芯,最后旋转92°加工右抽芯。

为什么可以这样呢?首先气缸头叶片的中间部分为气缸头基体,在模具上是空腔,实际并不需电极成型,只有叶片电极四周部分才起作用;再者,叶片四周环绕,三个方向的抽芯各利用整体电极的一部分,在分型线处相连,各部分互不干涉。电加工时,相互并不发生干涉和电腐蚀,即使在分型线附近有少量腐蚀,由于这个区域的模具叶片槽是开放的,也可以采取钳工方法来弥补,实践证明腐蚀量非常小。

这样,对于6个散热叶片的XX92气缸头模具需要6块电极,而有22个散热叶片的XX252的气缸头仅需要22块电极。在电加工时只要注意电极的正确定位,用这个整体组合叶片电极分别加工三个抽芯是完全可以的。电极材料大大减少,而且电极三维模型的设计建模工作量大大减轻。

2. 叶片电极的加工

数控加工之前,电极毛坯的预加工工艺与原来工艺一样,采取锻造→铣削6面→钻铰4个直径相等的孔。但必须注意,除厚度为22mm外,电极的大小和4个直径相等的孔及圆台的位置必须在CAD软件中准确确定。其原则为:电极最小的长和宽尺寸必须包容所有叶片的最大轮廓,圆台的直径必须在所有叶片最小工作轮廓之内,4个直径相等的孔必须在圆台范围之内。最后利用4个直径相等的孔作为安装定位基准,安装在设计的夹具上,在HV45立式加工中心上加工叶片电极型面。

与原来图5右图所示的电极立式安装方式不同,改进后的叶片电极采取水平放置,先加工一面,结束后反

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