摩托車發(fā)動機(jī)箱體制造工藝分析*

宋 云

(重慶建設(shè)摩托股份有限公司，重慶 400054)

1 引言

摩托車用發(fā)動機(jī)箱體(或稱曲軸箱)通常采用鋁合金或鋁鎂合金經(jīng)高壓鑄造成坯件，然后經(jīng)銑削、鉆鉸或鏜孔及其擠壓螺紋等機(jī)械加工而成，其機(jī)械加工主要是以箱體上的孔系加工為主，占工藝內(nèi)容的90%以上。摩托車發(fā)動機(jī)箱體一般分為左、右箱體，左、右箱體合箱裝配成發(fā)動機(jī)后，便形成一個封閉的型腔，其內(nèi)部主要裝配齒輪、曲軸、換檔凸輪、撥叉等傳動、變速機(jī)構(gòu)。因此，發(fā)動機(jī)箱體孔系加工的深度、孔徑及其位置精度對發(fā)動機(jī)傳動的平穩(wěn)性、異響等性能指標(biāo)產(chǎn)生重要的影響。因此，發(fā)動機(jī)用箱體的機(jī)械加工工藝設(shè)計分析的準(zhǔn)確性就顯得尤為重要，將直接影響箱體機(jī)械加工質(zhì)量的優(yōu)劣。筆者對摩托車用發(fā)動機(jī)箱體的機(jī)械加工進(jìn)行了工藝技術(shù)分析和闡述。

2 箱體主要技術(shù)要求

曲軸箱是摩托車發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)零件，發(fā)動機(jī)汽缸安裝在曲軸箱上，曲軸、離合器軸、變速器等安裝在曲軸箱內(nèi)，它們之間的相對位置基本上由曲軸箱來保證。曲軸箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高，其加工質(zhì)量好壞直接影響發(fā)動機(jī)及其它部件的裝配質(zhì)量和使用性能。

曲軸箱一般分左部和右部，又稱左機(jī)體和右機(jī)體，左右機(jī)體之間用2個定位銷定位。為保證曲軸箱不漏氣，左右機(jī)體結(jié)合面的平面度要求很高。因此，曲軸箱的主要特點(diǎn)是形狀復(fù)雜，有若干個形狀和位置精度、表面粗糙度都要求很高的平面和孔系。圖1所示為曲軸箱體的主要外觀表面圖。

曲軸箱體通常是由鋁合金或鋁鎂合金的壓鑄件經(jīng)機(jī)械加工而成。其主要的技術(shù)要求如下。

(1)曲軸軸承孔尺寸精度為H6～H7，表面粗糙度為 Ra1.6 ～ Ra0.8μm，孔的圓柱度為 0.007～0.02mm，對結(jié)合面的垂直度為 0.05mm，左右半部同軸度為0.04mm。

(2)曲軸箱結(jié)合面平面度為0.05～0.02mm，表面粗糙度為 Ra3.2～Ra1.6μm。

(3)中間軸軸承孔尺寸精度為H7，表面粗糙度為 Ra1.6 ～ Ra0.8μm，對曲軸箱結(jié)合面垂直度為0.05mm。

(4)輸出軸軸承孔尺寸精度為H7，表面粗糙度為Ra1.6μm，對曲軸箱結(jié)合面的垂直度為0.04mm，左右半部同軸度為0.04mm。

(5)曲軸箱側(cè)蓋結(jié)合面平面度為 0.05～0.02mm，表面粗糙度為 Ra3.2 ～Ra1.6μm，與曲軸箱結(jié)合面的平行度為0.05～0.04mm。

(6)與氣缸體結(jié)合面平面度為0.05～0.03mm，表面粗糙度為Ra1.6μm。

3 曲軸箱的機(jī)械加工工藝過程

3.1 定位基準(zhǔn)的選擇

(1)粗基準(zhǔn)的選擇

選擇粗基準(zhǔn)應(yīng)滿足兩個基本要求［1］:①要使以后加工的各主要表面都能得到均勻的余量，使其能保證加工面間的位置精度和加工后的壁厚均勻;②保證裝入箱體的運(yùn)動部件與箱體不加工內(nèi)壁不發(fā)生干涉且有足夠的間隙。曲軸箱的主要表面是2個結(jié)合面、曲軸軸承孔，變速機(jī)構(gòu)的多個軸承孔以及油封孔，而曲軸箱一般多為壓鑄件，表面較平整，為保證曲軸箱結(jié)合面及其它表面加工余量均勻，一般選取側(cè)蓋結(jié)合面為粗基準(zhǔn)粗銑曲軸箱結(jié)合面，以2個主要軸承孔1、2作為粗基準(zhǔn)鉆鉸2個相距較遠(yuǎn)的定位銷孔。

(2)精基準(zhǔn)的選擇 曲軸箱一般選用曲軸箱結(jié)合面及其支耳上的2個定位銷孔作為精基準(zhǔn)，其優(yōu)點(diǎn)是:①此結(jié)合面輪廓尺寸大，工件安裝穩(wěn)固可靠;②曲軸箱的主要表面大多數(shù)都可用它作為精基準(zhǔn)，因此基準(zhǔn)統(tǒng)一，減少了因轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)而引起的定位誤差;③由于大多數(shù)工序都用它作為精基準(zhǔn)，各工序的夾具結(jié)構(gòu)大同小異，所以夾具設(shè)計、制造簡單，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低了成本。

3.2 曲軸箱體機(jī)械加工的工藝過程

曲軸箱體的機(jī)械加工一般可分為兩個階段。

(1)基準(zhǔn)加工:為平面加工及主要孔的粗加工

①基準(zhǔn)加工為整個加工過程準(zhǔn)備好基準(zhǔn)面，一般安排在最初幾道工序完成。

②平面加工:平面往往在粗加工之后還要進(jìn)行精加工。曲軸箱體的主要平面加工除2個裝配結(jié)合面和缸箱裝配面外，還有一些孔的端面和凸臺平面等。其主要平面加工常常采用端面銑削的加工工藝方法，以保證其0.05～0.03mm 的平面度，表面粗糙度為Ra1.6μm。為提高工藝加工效率，曲軸箱體的合箱面及其側(cè)蓋裝配面的銑削工裝通常采用旋轉(zhuǎn)式多工位圓盤銑夾具。左、右箱體的缸箱裝配面加工往往是各自獨(dú)立加工的，所以，曲軸孔到缸箱裝配面的高度尺寸應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行控制，通常按-0.015～+0.015mm進(jìn)行工藝控制，用以保證左、右箱體合箱裝配后的缸箱裝配面的0.05～0.03mm的平面度要求，這種高精度的尺寸要求，往往要由高精度高性能的設(shè)備來保證，在長期的大批量生產(chǎn)中，難以實(shí)現(xiàn)和保障，如果加工中心具有刀具移動的重復(fù)定位誤差補(bǔ)償功能，這個問題就可以得到較好的解決，并獲得良好的質(zhì)量穩(wěn)定性。但也可以在左、右箱體合箱裝配后，再進(jìn)行缸箱裝配面的端面銑削的加工，例如:CY80箱體就是這種工藝流程設(shè)計。但這種工藝布置存在工藝重復(fù)，增加了工藝生產(chǎn)成本，現(xiàn)已基本不再采用了。

③主要孔的粗加工:粗加工中切去鑄件的表皮及大部分余量，鑄件的內(nèi)應(yīng)力得以重新分布，工件可得到充分的變形，這樣在后面的精加工中能得到穩(wěn)定的加工精度。

(2)主要孔的精加工:此階段包括半精鏜、精鏜一些主要的孔。這些孔相互都有一定的位置度要求，是曲軸箱體加工的關(guān)鍵。主要孔的精加工放在最后階段進(jìn)行是為防止這些高精度的表面在其它工序中受到破壞。

其它一些次要表面如螺紋孔、油孔等的加工，根據(jù)生產(chǎn)線節(jié)拍平衡的需要和工序工裝的具體情況，可分別穿插在兩個階段中的適當(dāng)時候進(jìn)行。

4 曲軸箱體加工的主要工序

(1)曲軸箱體的平面加工 曲軸箱的平面表面粗糙度Ra在3.2～6.3μm 范圍內(nèi)，重要的平面，如2個結(jié)合面表面粗糙度 Ra＜1.6μm，平面度為0.02mm。

銑削加工平面是摩托車曲軸箱平面加工的主要方法。在小批量生產(chǎn)中，曲軸箱平面多用立式銑床加工，在批量生產(chǎn)中，常用單面或多面組合銑末來加工，而在大量生產(chǎn)中，則用組合銑床或連續(xù)送進(jìn)的轉(zhuǎn)臺式銑床加工。

用端銑刀加工大平面是成批、大量生產(chǎn)中采用較多的加工方法，生產(chǎn)率較高且加工質(zhì)量較好［2］。采用端銑刀加工箱體要求高的平面時，要求機(jī)床的剛性要好，精度要高，機(jī)床主軸間隙和機(jī)床工作臺導(dǎo)軌間隙要恰當(dāng)，銑刀刀齒刃磨良好。目前，國內(nèi)外已廣泛采用可轉(zhuǎn)位密齒硬質(zhì)合金端銑刀，這是一種高效的銑削刀具，可配以大功率的銑削動力頭在自動線上銑削平面，采用這種刀具加工時，可有較大的進(jìn)給量，且加工質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高。

為提高生產(chǎn)率，可采用多刀銑削，同時銑幾個平面。例如，銑曲軸箱體的各孔端面及凸臺平面是采用多把銑刀同時加工。

(2)曲軸箱體的鏜孔加工 曲軸箱體零件的孔較多，主要孔如曲軸軸承孔、輸出軸軸承孔等精度和粗糙度要求均比較高，直徑較大，一般采用鏜削加工，在大批量生產(chǎn)中，可采用專用的多軸組合鏜床進(jìn)行加工。

曲軸箱體的軸承孔、油封孔一般要經(jīng)過粗鏜和精鏜兩道工序。為提高生產(chǎn)效率及保證孔的加工精度，大批量生產(chǎn)中采用多軸鏜床及雙刃鏜刀同時加工幾個軸承孔，孔的精度主要由鏜模導(dǎo)向裝置的精度保證，這樣可降低機(jī)床主軸的精度要求。在一根鏜桿上除鏜孔外，還可完成切槽、刮端面、倒角等復(fù)合工序。

［1］ 楊 子.機(jī)械加工工藝師手冊［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006

［2］ 顧崇銜.機(jī)械制造工藝學(xué)［M］.西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1987.