汽车发动机机油泵壳体加工工艺优化
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【摘 要】机油泵在汽车的整个柴油机的燃油系统中占据着重要的地位，被看作是柴油机中润滑系统的心脏，直接的影响着柴油机的整体性能，特别是对柴油机的技能效果与使用的寿命起着决定性的作用。同时对机油泵的壳体加工又是直接影响着机油泵制造的生产效率，通过采取有效的手段对机油泵的壳体加工进行优化处理，不仅可以大大的缩短该工艺的加工时间，而且可以有效的提高机油泵的制造效率，为制造企业带来更多的经济效益。
【关键词】汽车发动机；机油泵的壳体；加工工艺
机油泵在汽车的整个柴油机的燃油系统中占据着重要的地位，被看作是柴油機中润滑系统的心脏，直接的影响着柴油机的整体性能，特别是对柴油机的技能效果与使用的寿命起着决定性的作用。同时对机油泵的壳体加工又是直接影响着机油泵制造的生产效率，通过采取有效的手段对机油泵的壳体加工进行优化处理，不仅可以大大的缩短该工艺的加工时间，而且可以有效的提高机油泵的制造效率，为制造企业带来更多的经济效益。
1.汽车发动机中机油泵的工作原理
在汽车的发动机中，其机油泵的主要作用就是帮助润滑油有效的建立起压力，从而将其输送到发动机中各个需要压力润滑的部位。它被分为了轮子式机油泵与齿轮式机油泵两种，而齿轮式的机油泵由于其有着结构简单、加工便捷、工作可靠，其使用的寿命较长，泵油的压力较高等特点，因此，得到了广泛的应用。同时，机油泵主要由传动齿轮、泵体、内、外转子以及主动轴、泵盖与限压阀几部分组成，其工作的原理就是：当发动机开始运转时，通过凸轮轴中的驱动齿轮有效的带动机油泵上的传动齿轮，并使其进行旋转，从而充分的带动从动齿轮进行反方向的旋转[1]。这样一来，进油腔就形成了低压转而产生压吸力，从而将油底壳内的机油吸入到油腔内。同时，由于主、从齿轮始终都到不断地运转，因此，机油便会源源不断的被输送到发动机中需要润滑的各个部位。
2 TU5JP4机油泵壳体结构与工艺分析
2.1 机油泵壳体结构分析
TU5JP4机油泵壳体材料为铝合金，拉伸强度为240～310 MPa，硬度为80～110 HBS，是机油泵主从动齿轮安装的载体，其毛坯通过压铸而成，主要加工部位为主从动轴孔、主从动齿轮室、泵盖安装平面、安装螺纹孔等。
2.2 机油泵壳体加工工艺分析
机油泵壳体主要部位加工采用数控加工中心进行加工，其主要加工工序为铣安装平面、扩M6螺纹底孔、攻M6螺纹、扩主从动轴孔、扩齿轮室孔、镗主从动轴孔及齿轮室孔、扩限压阀孔、精镗限压阀孔等。经过测量，铣安装平面、扩M6螺纹底孔、攻M6螺纹、扩主从动轴孔、镗主从动轴孔及齿轮室孔加工工序占整个壳体加工时间为74%这些工序也是影响壳体加工时间的主要工序，壳体的单件加工总时间为597s，减少以上工序加工时间就可以减少壳体总的加工时间。
由于壳体加工采用的是数控加工中心，在数控加工中，正确合理地选择切削参数对确保产品质量、提高生产率、降低生产成本起着十分重要的作用。近年来，随着数控技术的普遍应用以及各种先进制造技术的迅速发展，生产辅助时间大大降低，相应地，切削时间所占的比重就大大提高。因此缩短切削加工时间，对提高生产率起着重要的作用。所以在确定好加工工件、机床以及在保证刀具耐用度的前提下，影响生产效率的主要因素为切削速度、进给量等，对于机油泵壳体加工中，影响壳体加工时间的主要工序采用的切削参数，都是使用了多年的工艺参数。由表中可以看到铣安装平面、扩M6螺纹底孔、扩主从动轴孔工序中切削速度较低；而攻M6螺纹工序由于底孔位置有偏差，攻丝速度过快会导致丝锥折断和螺纹过大，不能采用较高的转速和进给；镗主从动轴孔及齿轮室孔工序切削速度已经达到398 m/min，并且该工序采用的Mapal导条式复合铰刀，切削参数已被刀具厂家设定为最佳，无法更改。所以只能从提高铣安装平面、扩M6螺纹底孔、扩主从动轴孔工序的切削参数来提高生产效率。
3机油泵的壳体的加工工艺的优化
本文选用的是东风标致307中型号为TU5JP4的机油泵为具体的论述的对象，下面对其进行具体的分析。
3.1加工工艺的分析
对于机油泵的壳体，其主要部位的加工主要采用的是数控加工中心实施有效加工，而其主要的加工的工序则包括了铣安装平面，扩大M6螺纹底孔、齿轮室孔以及限压阀孔、主从动轴孔，精镗限压阀孔等部分，同时对这些部分的加工也是整个机油泵壳体加工的主要工序，需要大量的时间对其进行加工，因此，只有有效的缩短了这几部分的加工时间，就能从整体上缩短壳体的加工时间[2]。同时，在上述叙述中，我们已经知道对机油泵壳体的加工猪主要是应用数控加工中心实施的，因此，在数控加工的过程中，其切削参数的选择时确保整个加工工艺品质的关键，不仅可以提高加工件的生产效率，而且可以有效地减低企业的生产成本，为企业获得高利润奠定基础。下面主要对铣安装平面以及扩大M6螺纹底孔两方面的加工优化来提高壳体加工的效率。
3.2加工工艺优化的方案
首先，对铣安装平面的加工优化。由于在机油泵的壳体加工工艺中，这环节属于最后的加工工序，因此，原先采用的是Mapal公司的铝合金铣刀。同时，由于该机油泵的壳体的材料为铝合金，因此一般多选用硬质的合金、PCD等形式的加工材料，而PCD刀具由于其在晶粒的尺寸上与其它的刀具有所不同，且可以充分的实现高速、高稳定性与高精度的加工，因此，若是进行大量的产品生产，一般推荐选用PCD刀具进行实际的加工。在实际的加工工艺优化中，将刀片的数量增加至8片，并按照PCD刀具的参数进行有效调整，将其转速提至3500r/min，而起刀具的切削速度则提为1374m/min，进给量同样提至1000mm/min。
其次，对扩大M6螺纹底孔的加工优化。由于机油泵壳体的毛坯为铝合金的压铸件，一般有6个螺纹低孔，而其铸出的底孔则为Φ4的通孔，以防止缩孔与气孔的出现。二在加工过程中，由于铸孔在位置上偏差较大，若是采用硬质的合金钻头进行扩孔，极易出现折断等情况。因此，在对其进行优化设计时，就可将Φ4通孔换成Φ3的铸造浅盲孔，这样既不会增加气孔，又利于钻孔。同时，还可对钻头的切削条件进行改善，使用整体硬质的合金钻头进行底孔的加工，采用型号为液压刀柄，并将其进给量提为800m/min，切削的速度提为47m/min。
通过上述的优化措施，不仅大大的减少了在加工过程中钻头折断的情况，而且有效的减少了总部件的加工时间，提高了壳体加工的生产效率。
4结束语
综上所述，在实际的工艺加工过程中，对汽车发动机中的机油泵壳体的加工需要采取有效的措施对其加工的工艺实施优化处理，从而有效的缩短各个部件加工的时间，提高企业的生产效率，也为企业进行其它铝合金壳体的加工提供更多的优化空间。
参考文献：
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[2]周振宝.齿轮泵壳体加工工艺分析[J].机械设计与制造工程.2010，19（116）：112-113.
[3]童宝宏，桂长林，陈华等.发动机机油泵供油特性的神经网络建模[J].内燃机学报，2009，25（3）：265-270.
[4] 吴军，郑小军.高速铣削工艺优化研究在数控加工中的应用[J].机械设计与制造，2012，7：90-92
（作者单位：长城汽车股份有限公司）
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