淺析發(fā)動機缸體加工工藝

摘 "要：本文主要圍繞發(fā)動機缸體柔性加工生產(chǎn)工藝進行了詳細研究，依次對柔性加工生產(chǎn)線的布局、加工技術(shù)標準、加工工藝的選擇及確定進行了闡述，并在此基礎(chǔ)上對柔性加工工藝的創(chuàng)新性進行了具體的說明。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機;缸體;柔性加工;夾具;

中圖分類號：TH16 " " "文獻標識碼：A " " "文章編號：1674-3520（2015）-10-00-01

一、引言

汽車發(fā)動機作為技術(shù)含量較高的產(chǎn)品之一，其產(chǎn)品功能及性能在不斷優(yōu)化和改進，原有的缸體生產(chǎn)模式已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展的需求，而具有生產(chǎn)產(chǎn)品品種多樣化、生產(chǎn)數(shù)量可調(diào)節(jié)、生產(chǎn)成本較低的柔性化生產(chǎn)工藝模式才能迎合市場的需要，具有更為廣闊的發(fā)展空間。

二、缸體柔性加工生產(chǎn)線的設(shè)計

發(fā)動機缸體加工工藝的柔性化生產(chǎn)是未來主要的生產(chǎn)方向，該工藝具有敏捷、柔性、準確度高、合格率高、減少資源浪費、可有效控制生產(chǎn)等優(yōu)點。在對生產(chǎn)線進行設(shè)計時，應(yīng)堅持精益求精，自動化以及平面化的布置原則，盡可能發(fā)揮該生產(chǎn)工藝的最大優(yōu)勢。新布置的柔性生產(chǎn)線可實現(xiàn)年產(chǎn)量10萬臺的生產(chǎn)力，生產(chǎn)周期大大縮短，整條生產(chǎn)線的節(jié)能效果達到最優(yōu)化，并能滿足不同型號缸體混合生產(chǎn)的需求。新布置的柔性生產(chǎn)線主要由三個單元組成，分別為粗加工單元、精加工單元以及輔助制造單元。各個生產(chǎn)單元的組成不同，設(shè)備也不同，具體組成情況如下：

粗加工單元：該單元由四個獨立制造島構(gòu)成，各個島的連接方式為并聯(lián)，一臺出現(xiàn)問題，不會影響整條生產(chǎn)線的運行。每個獨立島包含的設(shè)備為高速臥式加工設(shè)備和立式加工設(shè)備，前者有七臺，后者有一臺，兩種設(shè)備連接方式為串聯(lián)，可在加工運行過程中進行交換運行，且能在同一時間內(nèi)完成加工件的加工和裝夾，大大縮短了加工周期，提高了整個加工流程的效率。

精加工單元：與粗加工單元的結(jié)構(gòu)相似，不同的是并聯(lián)的精加工島有兩個，且組成設(shè)備為四臺臥式加工設(shè)備和一臺缸孔珩磨機，二者同樣采用串聯(lián)的連接方式。精加工單元可完成缸體各面、缸孔、主軸承孔和凸輪軸孔的加工任務(wù)。

輔助制造單元：輔助制造單元對于整個加工系統(tǒng)的正常運行同樣具有重要作用，清洗機可對加工件內(nèi)的異物及切削碎渣進行清理，試漏機可檢測加工件的密封性，綜合測量機可對加工件的各項幾何參數(shù)進行準確測量，除此之外，還有擰緊機、壓堵機等，各項輔助設(shè)備為柔性生產(chǎn)工藝的順利進行提供了可靠保障。

三、發(fā)動機缸體加工標準

發(fā)動機缸體加工生產(chǎn)線主要針對F、B兩種型號的缸體提供加工服務(wù)，加工所使用的材料為HT250GB/T9439-1988，材料硬度為HB190-250。發(fā)動機缸體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其箱體結(jié)構(gòu)具有面多、孔多的特點。缸體內(nèi)部結(jié)構(gòu)及形狀復(fù)雜，壁的厚度呈現(xiàn)非均一性，壁薄且多筋、剛度低、對加工工的要求較高。F、B型缸體加工工藝技術(shù)標準存在著一定的相似性，同時也有細微差別，這就對缸體加工工藝生產(chǎn)線的精度提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。以缸孔精度為例，F(xiàn)型缸體缸孔精度標準為Φ89H6，而B型缸體缸孔精度標準則為Φ99H6，細微差別，將對整個缸體，乃至整個發(fā)動機的性能產(chǎn)生重大影響。

發(fā)動機缸體的頂面、缸孔、主軸承孔、挺桿孔及凸輪軸孔的尺寸大小、形狀、位置等對發(fā)動機的整體性能具有重要影響，因此，加工過程中應(yīng)對各幾何參數(shù)進行嚴格的質(zhì)量管控。而各部位的加工精準度需要由精準的設(shè)備、可靠的夾具以及科學(xué)合理的加工工藝共同基礎(chǔ)保障。

四、缸體加工工藝評價

（一）缸體加工工藝。缸體加工工序按照基準先行、由主到次、先粗后精、由面及孔的原則進行合理安排，在加工工序的初始端安排夾緊力大、切削力大和內(nèi)應(yīng)力大的工序;對物流系統(tǒng)進行優(yōu)化，減少加工過程中工件姿態(tài)的變換以及刀具的換刀次數(shù)，縮減不同工序間物流輸送量。缸體精加工以缸體的一面兩銷為基準，先對止推面進行精車加工，同時完成對凸輪軸孔、主軸承孔的精鏜加工，然后對四個缸孔進行珩磨加工。精加工工序完成后，即可進行后續(xù)的輔助工序，工序依次為工件清洗和吹干→壓裝堵蓋→試漏→綜合測量。

（二）工藝評價。柔性生產(chǎn)加工工藝相對于傳統(tǒng)的加工工藝具有一定的創(chuàng)新性，具體表現(xiàn)為：

1、復(fù)合刀具的應(yīng)用。復(fù)合刀具的使用能使工件在一次裝夾或工作循環(huán)中，完成多道工序的加工，這可有效去除重復(fù)定位產(chǎn)生的誤差，提高生產(chǎn)線的加工效率。復(fù)合刀具的使用能夠縮減輔助時間、減少測量過程及誤差、提高整個加工工序的效率。組合鏜刀主要用于主軸承孔和凸輪軸孔的加工、階梯形鉆頭主要用于結(jié)合面螺栓孔的加工、鉆擴復(fù)合刀具可用于挺桿孔的加工。

2、刀具在線監(jiān)測及補償。刀具在線監(jiān)測可為金屬切割過程的順利進行提供可靠保障。在加工過程中，對刀具的運行狀態(tài)進行在線監(jiān)控和補償是通過多傳感器監(jiān)測系統(tǒng)完成的。加工過程中，監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)采集的刀具參數(shù)，對刀具的預(yù)調(diào)初始點和刀形輪廓進行準確度量，并在加工過程中完成自動校正的補償工作，進一步提高柔性生產(chǎn)線的可控性和可靠性。

3、缸體定位銷孔的替代工藝研究。發(fā)動機缸體加工成功的關(guān)鍵是對定位銷孔的中心距離進行嚴格的控制，這是因為若定位銷孔的中心距發(fā)生變化時，會嚴重影響混流共線生產(chǎn)線的運行狀況。解決這一問題的有效方法為以面定位代替原有的銷孔定位，柔性生產(chǎn)工藝可將缸體的側(cè)面（左側(cè)面或者右側(cè)面）以及該面的工藝凸臺為基準，將工藝臺銑成垂直角形，即可解決銷孔孔心距難以控制的難題，并且方便零件的安裝和產(chǎn)品的更換。以面代孔的工藝改進對于提升缸體加工水平，提升整個發(fā)動機性能具有重要意義。

五、結(jié)論

發(fā)動機缸體的加工質(zhì)量對于發(fā)動機的運行性能影響巨大，缸體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對加工工藝要求較高，傳統(tǒng)的加工生產(chǎn)線無法滿足現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的需求。了解缸體加工工藝、缸體加工時的定位基準、加工設(shè)備等內(nèi)容，對缸體加工工序進行最優(yōu)化設(shè)計，以實現(xiàn)柔性化、高精度、高可靠性和高效率的加工生產(chǎn)任務(wù)，從而實現(xiàn)了發(fā)動機缸體生產(chǎn)的多樣化、低成本的要求。

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