有關(guān)缸體缸孔精加工技術(shù)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

宮德海，譚延林沈陽機(jī)床股份有限公司，遼寧沈陽 110142

有關(guān)缸體缸孔精加工技術(shù)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

宮德海，譚延林
沈陽機(jī)床股份有限公司，遼寧沈陽 110142

雖然近年來我國(guó)的汽車制造工業(yè)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是較之發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車制造產(chǎn)業(yè)，仍存在著較大差距，究其根源表現(xiàn)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件加工技術(shù)仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，其中汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸孔的加工屬于加工的關(guān)鍵部分。本文從我國(guó)現(xiàn)有汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸孔加工技術(shù)的現(xiàn)狀出發(fā)，對(duì)其進(jìn)行了進(jìn)一步的分析。

汽車制造；數(shù)控機(jī)床；發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸孔；加工技術(shù)

0 引言

近年來，我國(guó)機(jī)床制造業(yè)已經(jīng)逐漸打破國(guó)外企業(yè)在汽車制造領(lǐng)域的壟斷，如沈陽機(jī)床的數(shù)控產(chǎn)品已經(jīng)多次配套于該領(lǐng)域，上海汽車榮威發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體缸蓋自動(dòng)化生產(chǎn)線就使用了沈陽機(jī)床的加工中心產(chǎn)品。但項(xiàng)目多限于粗加工及半精加工領(lǐng)域，如要在精加工領(lǐng)域有所突破，不僅要提高機(jī)床本身的制造精度及穩(wěn)定性，更要熟悉汽車制造領(lǐng)域的關(guān)鍵加工技術(shù)。

發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸孔、止口孔與缸體三軸孔的精加工難度較大，這些關(guān)鍵工序要求精度偏高，一般的柴油機(jī)的缸體缸孔的精度可以達(dá)到IT6，主軸孔與缸孔的垂直度為0.0015mm～0.02mm，缸孔的圓柱度范圍為0.006mm～0.008mm。轎車發(fā)動(dòng)機(jī)多為汽油機(jī)，其缸體缸孔的加工精度要求則更高，對(duì)穩(wěn)定性的要求也更高，目前我國(guó)大多數(shù)的汽車制造企業(yè)均是從國(guó)外進(jìn)口數(shù)控機(jī)床或者專用的精密機(jī)床，用來滿足這些高精加工的要求。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)止口與缸體缸孔加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，而發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車心臟，在影響汽車性能的各項(xiàng)因素中占有重要的地位。缸體缸孔加工如圖1所示，其發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸孔深度的誤差范圍處于0.02mm～0.03mm，這一區(qū)間范圍在加工中很難保證。目前，國(guó)內(nèi)機(jī)床制造企業(yè)僅僅可提供進(jìn)行半精加工的精鏜式機(jī)床。高剛度精密鏜桿技術(shù)、精密鏜頭技術(shù)、測(cè)檢技術(shù)、高速高精切削穩(wěn)定性、刀具補(bǔ)償技術(shù)、參數(shù)優(yōu)化技術(shù)、數(shù)控驅(qū)動(dòng)技術(shù)與機(jī)床的高剛度輕量化技術(shù)等均是滿足精加工要求的關(guān)鍵技術(shù)。

圖1 缸體缸孔加工圖例

精鏜頭是在加工缸體缸孔與止口時(shí)最重要的部件。因?yàn)楦卓字箍谠谏疃瘸叽缟暇雀撸栽阽M頭的設(shè)計(jì)中，加入了軸向定位系統(tǒng)，使鏜頭具有軸向浮動(dòng)的功能。因汽油汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體一般為4、6缸或者以上，從體現(xiàn)組合機(jī)床的高效特性為出發(fā)點(diǎn)，一般的機(jī)床上均設(shè)有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的主軸，即在同一滑臺(tái)上，需安裝兩個(gè)或者兩個(gè)以上的鏜頭，這些鏜頭的進(jìn)給由同一滑臺(tái)來驅(qū)動(dòng)。所以，常規(guī)通用鏜頭不能保證缸孔止口深度一致。為了解決該難題，對(duì)鏜頭就需要采用浮動(dòng)的主軸，并且需要在主軸的前端處配置安裝擋鐵。這里，刀尖與擋鐵的尺寸調(diào)整極易操作，加工過程中，當(dāng)擋鐵頂?shù)搅烁左w的頂面時(shí)，用來鏜止口的刀剛好可達(dá)到要求的加工深度，若滑臺(tái)繼續(xù)進(jìn)給，鏜頭相對(duì)滑臺(tái)與主軸同步地微量進(jìn)給，而主軸停止不動(dòng)，直至另一鏜頭的主軸前端接觸到擋鐵缸體，滑臺(tái)停止進(jìn)給。所有鏜頭加工的止口的深度達(dá)到一致。此種結(jié)構(gòu)鏜頭制造工藝復(fù)雜，采用進(jìn)口軸承可滿足探頭旋轉(zhuǎn)精度與剛度的高要求，而對(duì)彈簧的選配、主軸與鏜頭軸承、箱體孔的配合也均有非常嚴(yán)格的要求。

由于在這類機(jī)床中，精鏜頭是其關(guān)鍵部件，對(duì)于驅(qū)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)精度要求也更高，所以以此為依據(jù)提高機(jī)床的相關(guān)設(shè)計(jì)理念，是滿足缸孔精加工要求的關(guān)鍵。一般情況下，機(jī)床采用單導(dǎo)軌、兩矩形導(dǎo)軌的雙側(cè)導(dǎo)向或者是兩導(dǎo)軌的外側(cè)導(dǎo)向滑臺(tái)，而采用三導(dǎo)軌數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式則更利于缸孔精加工。三導(dǎo)軌滑臺(tái)是單導(dǎo)軌導(dǎo)向的鑲鋼導(dǎo)軌，且其處在滑臺(tái)接受軸向力的中間位置，其受力情況良好，且力矩較小，剛度較高，受熱時(shí)變形小，導(dǎo)向約束穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)性能良好。同時(shí)，采用伺服電動(dòng)機(jī)同步齒輪驅(qū)動(dòng)精密滾珠絲杠，確保了滑臺(tái)進(jìn)給的高精度性。

此外缸孔與止口精度的高低，直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。所以，在缸孔的精加工中，刀桿一般采用國(guó)外的先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)，采用自動(dòng)補(bǔ)償鏜桿技術(shù)，保證加工孔系的高精度要求。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的曲軸孔與凸輪軸孔加工技術(shù)

凸輪軸孔與曲軸孔的加工是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工的另一道重要工序，目前，我國(guó)機(jī)床制造企業(yè)所研制的數(shù)控專用機(jī)床與三軸孔加工機(jī)床，盡管在加工精度上可以達(dá)到同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，但是相比于國(guó)外，仍存在著相當(dāng)?shù)牟罹唷２还苁窃谌S孔的加工上還是缸體缸孔加工上，國(guó)外均已經(jīng)采用了加工中心的柔性敏捷自動(dòng)線來進(jìn)行，使得機(jī)床的柔性化獲得大幅的提高，且包括對(duì)整個(gè)缸體的加工，并采取了機(jī)械手自動(dòng)滾道進(jìn)行輸送，實(shí)現(xiàn)了真正的高精、高效、高速的生產(chǎn)制造模式，對(duì)中小批量生產(chǎn)的適應(yīng)性較高，尤其適合多品種的加工生產(chǎn)過程。近年來，一些機(jī)床企業(yè)擁有了一定的柔性線，汽車生產(chǎn)廠提供缸體的加工柔性自動(dòng)線，并采用桁架機(jī)械手輸送方式。但是，對(duì)于缸體關(guān)鍵工序的加工，例如缸體缸孔與三軸孔等的加工，仍舊采用了專用的數(shù)控機(jī)床來加工來完成。

3 結(jié)論

目前，刀具補(bǔ)償、輕量化、切削參數(shù)優(yōu)化、在線檢測(cè)、高速驅(qū)動(dòng)、可靠性、人工智能、傳感器以及專家系統(tǒng)等技術(shù)在我國(guó)已獲得成功的應(yīng)用。但是，對(duì)缸體與缸蓋所有的工序加工均采用柔性的自動(dòng)線進(jìn)行生產(chǎn)仍處在開發(fā)階段。近期，我國(guó)加強(qiáng)了對(duì)裝備制造業(yè)的扶持政策，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零件的高精度柔性、高效率的自動(dòng)線創(chuàng)新技術(shù)也引起了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。相信我國(guó)的柔性自動(dòng)線技術(shù)將在不遠(yuǎn)的將來達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

[1]葉偉昌.改進(jìn)珩磨頭結(jié)構(gòu)提高珩孔質(zhì)量[J].機(jī)械工藝師，1997(6).

[2]葛延翔，鄭云龍.缸孔平臺(tái)網(wǎng)紋珩磨的評(píng)定方法和工藝實(shí)踐[J].汽車制造業(yè)，2002(3).

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1674-6708（2012）59-0121-02