汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工變形分析及精度控制

鄧發(fā)平 黃家貴

摘 要：如今，汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的支柱產(chǎn)業(yè)，汽車(chē)制造水平將會(huì)直接體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，因而汽車(chē)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)研究已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的部分。作為汽車(chē)技術(shù)含量較高的組成部分，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工，漸漸滲透于各大企業(yè)當(dāng)中。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體是薄壁多孔的零件，對(duì)于其加工的各項(xiàng)程序精度要求極高，并且零件加工的優(yōu)劣直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。文章主要針對(duì)在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工時(shí)產(chǎn)生變形的因素進(jìn)行分析，以及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工精度的控制。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)缸體；加工變形；精度；控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TG713.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）17-0016-02

1 概 述

近幾年，我國(guó)汽車(chē)銷(xiāo)量有大幅度的提升。從2009年開(kāi)始我國(guó)汽車(chē)的產(chǎn)銷(xiāo)呈上升趨勢(shì)，成為世界第一汽車(chē)生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，創(chuàng)我國(guó)歷史新高。目前，我國(guó)的汽車(chē)制造主要以中外合資發(fā)展為主，主要核心技術(shù)掌握在西方國(guó)家的手里。發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)技術(shù)主要來(lái)源于美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家，例如上海大眾、一汽大眾、東風(fēng)日產(chǎn)、廣州豐田、廣州本田等。

雖然我國(guó)當(dāng)下汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的研究有突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，但是面對(duì)我國(guó)如此龐大的產(chǎn)銷(xiāo)需求仍是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。一味地依賴(lài)于國(guó)外引進(jìn)的新技術(shù)，對(duì)于在根本上解決我國(guó)的汽車(chē)發(fā)展的問(wèn)題沒(méi)有任何幫助?，F(xiàn)在汽車(chē)對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的要求越來(lái)越多，不僅僅要性能好，更重要的是要有較強(qiáng)的市場(chǎng)適能力強(qiáng)，提高自動(dòng)化程度高，在大批量生產(chǎn)的同時(shí)，減低成本，這就要求在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工過(guò)程中，提高其精度和質(zhì)量。因此對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的研究和改造具有極其重要的作用。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工

2.1 缸體加工介紹

發(fā)動(dòng)機(jī)缸體作為具有薄壁多孔復(fù)雜結(jié)構(gòu)的箱體類(lèi)零件，在其加工過(guò)程中容易產(chǎn)生變形，這就要求對(duì)其精度的進(jìn)行嚴(yán)格控制。目前，發(fā)動(dòng)機(jī)的加工生產(chǎn)主要是指在數(shù)控加工中心的控制下，按柔性線上完成生產(chǎn)。此項(xiàng)技術(shù)對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)要求較高，并且生產(chǎn)成本相對(duì)較低。此外，在缸體加工上，對(duì)于任意環(huán)節(jié)的精度要去非常的高，否則難以達(dá)到該項(xiàng)工藝的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 缸體加工的具體工藝流程

2.2.1 缸體表面加工

缸體表面加工主要分為平面加工和空隙加工。平面加工主要由端面銑削構(gòu)成，如：對(duì)頂面，底面以及前后端面的加工。而空隙加工常需要鏜削、珩磨、鉆、鉸和攻等工藝組成，包括水套空、安裝孔、連接孔、活塞缸孔、油孔等。

2.2.2 缸體加工流程

缸體加工工序大致可分為主要型面加工、主要孔柱加工、清洗檢測(cè)、輔助結(jié)構(gòu)加工四道程序，不同程序負(fù)責(zé)的領(lǐng)域不同，定位基準(zhǔn)也不盡相同。例如：一部分程序采取兩銷(xiāo)完全定位方式，也有的采取粗基準(zhǔn)3-2-1完全定位方式。而且，不同的方式的定位面也有底面和端面的區(qū)別。在缸體的加工過(guò)程中，對(duì)于缸體底面和端面的加工是極其重要的工序。

2.2.3 缸體加工劃分階段

缸體加工可以分為粗加工和精加工兩個(gè)模塊，每個(gè)模塊可具體分為兩部分，整個(gè)生產(chǎn)線分為眾多的粗加工單元、半精加工單元以及精加工單元三部分。對(duì)于各個(gè)階段要根據(jù)所需求的產(chǎn)品進(jìn)行定位，進(jìn)行合理化生產(chǎn)。

3 影響發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工變形的因素

3.1 工藝系統(tǒng)影響因素

3.1.1 機(jī)床誤差

對(duì)于機(jī)床誤差而言，主要是由主軸回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌和傳動(dòng)誤差帶來(lái)的。例如：在加工過(guò)程中，主軸回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌對(duì)于端面加工的形狀及位置影響較大。這會(huì)對(duì)后續(xù)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工產(chǎn)生巨大影響。

3.1.2 夾具誤差

夾具誤差可分為定位誤差和加緊誤差。定位誤差可以通過(guò)定位方式來(lái)矯正，而對(duì)于夾緊誤差，就需要我們?cè)陂_(kāi)始生產(chǎn)零件前，改變夾緊力的大小，從而解決夾具引起的誤差 問(wèn)題。

3.1.3 刀具誤差

在如今缸體的生產(chǎn)工藝下，刀具需要與主軸進(jìn)行緊密結(jié)合，對(duì)所需要達(dá)到的定位精度要求極高，因此刀具在安裝上帶來(lái)的誤差以及刀具的振動(dòng)誤差越來(lái)越重要。但是面對(duì)日益磨損的刀具，其帶來(lái)的誤差，將會(huì)使缸體產(chǎn)生加工變形。

3.1.4 工件分析

對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其端面的切削加工過(guò)程會(huì)有熱和力的變形，這樣就會(huì)在一定程度上造成不必要的誤差。熱變形可以采用高壓冷卻液或冷卻刀片進(jìn)行減小誤差，而對(duì)于力變形而言，其主要是由于夾具和刀具上的力引起的。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，切削力對(duì)于工件的加工所形成的誤差大于夾緊力，因此銑削加工帶來(lái)的誤差嚴(yán)重影響工件的加工。

3.2 工藝過(guò)程影響因素

3.2.1 加工工藝的分析

對(duì)于現(xiàn)在的加工工藝而言，主要由刀具路徑、加工程序和切削參數(shù)構(gòu)成。刀具路徑改變缸體的外形，加工程序決定加工變形，而切削參數(shù)嚴(yán)重影響缸體質(zhì)量。無(wú)論是在粗加工產(chǎn)生的切削力還是半精加工由于磨損產(chǎn)生的銑削力，對(duì)于這三個(gè)組成部分來(lái)說(shuō)都會(huì)在一定程度上直接影響缸體的加工精度。切槽刀的相關(guān)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表1。

溝槽加工切削用量的相關(guān)情況，見(jiàn)表2。

3.2.2 過(guò)程調(diào)整的分析

在發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)線運(yùn)行過(guò)程中，不僅僅要對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，要在工藝方案能夠進(jìn)行的同時(shí)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，這樣才會(huì)改善工件加工過(guò)程中，產(chǎn)生的不必要的誤差，從而提高缸體精度。

3.2.3 結(jié)果測(cè)量及分析

對(duì)于缸體加工的結(jié)果測(cè)量，常使用三坐標(biāo)儀進(jìn)行測(cè)量，其精度可達(dá)0.001 mm，滿足缸體精度要求，這樣對(duì)于缸體精度產(chǎn)生的誤差可以忽略不計(jì)。

4 對(duì)于發(fā)送機(jī)缸體加工精度的控制

4.1 缸體加工變形及精度關(guān)系

缸體加工變形嚴(yán)重影響缸體的精度，而缸體覺(jué)的精度的大小也會(huì)對(duì)缸體加工的變形產(chǎn)生一定的影響。缸體的加工變形和精度相輔相成，密不可分。因而，通過(guò)改變缸體的精度來(lái)減少缸體加工帶來(lái)的變形，可以在一定程度上解決發(fā)動(dòng)機(jī)缸體問(wèn)題。

4.2 缸體精度控制方法

4.2.1 直接法減少消除原始誤差

在缸體的生產(chǎn)過(guò)程中，采用直接法來(lái)減少誤差是最常用的辦法。這對(duì)于消除加工過(guò)程中帶來(lái)的誤差有直接作用。常用的直接法為：在刀具加工一定零件后，更換新的刀具，以確保加工零件的精確性。

4.2.2 誤差補(bǔ)償法和均衡法

所謂誤差補(bǔ)償法是指人工制造出一種新的原始誤差，使原來(lái)固有的誤差得到抵消。人為誤差和原始誤差大小相同，方向相反，二者的相互抵消可消除誤差，進(jìn)而提高缸體的加工精度。

而均衡法是指：由于加工程序和加工內(nèi)容不當(dāng)造成的誤差積累，可通過(guò)前后內(nèi)容平衡來(lái)消除誤差，例如：在粗加工和半精加工過(guò)程中，就會(huì)使粗加工中的誤差遺留到半精加工中，此時(shí)就可采用均衡法，使誤差降到最低。

4.2.3 誤差轉(zhuǎn)移法

常用的誤差轉(zhuǎn)移是指在工藝生產(chǎn)過(guò)程中，將系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差轉(zhuǎn)移到不影響產(chǎn)品精度加工方向上，從而達(dá)到消除誤差的目的。在工藝上可轉(zhuǎn)移的誤差有，力變形、熱變形以及幾何誤差等。如缸體后端面密封面在產(chǎn)生接刀痕時(shí)，可通過(guò)改變走刀路線，消除對(duì)密封面的影響。

5 結(jié) 果

對(duì)于缸體內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其加工工藝要求比較高。并且在缸體加工過(guò)程中，其影響因素受多方面影響，在生產(chǎn)中難免會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，從而降低工件的使用價(jià)值，影響缸體的實(shí)用性能。故而，在生產(chǎn)缸體的過(guò)程中，了解和掌握缸體變形的影響因素，采用合理有效的方法，減少生產(chǎn)中產(chǎn)生的不必要的誤差，進(jìn)而在汽車(chē)工程研究方面提高缸體的精度，是每個(gè)企業(yè)必須面臨的發(fā)展方向。

6 結(jié) 語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車(chē)的心臟，其的實(shí)用性能直接影響著汽車(chē)工作的使用價(jià)值。作為發(fā)送機(jī)的基礎(chǔ)零件，缸體的研究分析直接決定著發(fā)送機(jī)的整體性能。因而，要想提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能，就要嘗試著控制缸體零件的加工精度和和質(zhì)量。研究汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體制造過(guò)程中的加工變形對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體制造的質(zhì)量和精度控制有著至關(guān)重要的作用。在加工過(guò)程中，對(duì)銑削力、夾緊力的加工變形分析以及相應(yīng)的精度分析研究，有利于促進(jìn)我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為我國(guó)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)制造提供理論指導(dǎo)基礎(chǔ)。

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