發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸孔曲軸孔及頂面的精加工工藝技術(shù)

黃海華

摘 要：本文研究對象是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，涉及缸體頂面、缸孔及曲軸孔的精加工工藝。選用高速加工中心和珩磨機(jī)，配備定制夾具和輔助導(dǎo)向，并配以專用鏜刀和珩磨刀具，加工中心重復(fù)定位精度控制在0.002mm以內(nèi)，優(yōu)化加工程序來保證加工精度，包括頂面的平面度和粗糙度，缸孔的圓柱度、平行度、垂直度和同心度，曲軸孔的圓柱度、直線度和同心度等內(nèi)容。此類加工工藝技術(shù)能夠提高發(fā)動(dòng)機(jī)廠的缸體加工精度。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)缸體頂面；缸孔；曲軸孔精加工工藝技術(shù)

以4缸直列發(fā)動(dòng)機(jī)為例，缸孔的同心度要求最高，應(yīng)控制在0.002mm以內(nèi)，各缸孔的圓柱度和平行度控制在0.01mm以內(nèi)，缸孔相對于曲軸孔中心的垂直度控制在0.05mm以內(nèi)。曲軸孔的同心度控制在0.025mm以內(nèi)，各曲軸孔的圓柱度控制在0.006mm以內(nèi)，直線度控制在0.0125mm以內(nèi)。頂面平面度控制在0.05mm以內(nèi)，粗糙度Rt控制在0.005mm以內(nèi)，只有保證滿足以上精度要求，發(fā)動(dòng)機(jī)才會(huì)獲得可靠的穩(wěn)定性，因此需要進(jìn)行高精度加工工藝技術(shù)。

一、缸體缸孔精加工工藝制造技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟，而缸體則是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，缸孔加工精度的高低將會(huì)對汽車的性能產(chǎn)生巨大的影響。以直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例，缸體（下稱工件）裝載進(jìn)入加工中心（水平臥式）工作臺(tái)，首先進(jìn)行氣檢檢查該工件時(shí)否水平放置，檢查后液壓油驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)定制夾具對工件夾緊，最后調(diào)用鏜刀開始加工。缸體缸孔內(nèi)的缸套多采用合金鑄鋼，硬度高，可選用CBN（立方氮化硼）刀片，鏜孔工序可安排為粗鏜，半精鏜和精鏜，預(yù)留約0.05mm余量到珩磨工序。鏜孔完成后，必須檢查各缸孔的位置度和垂直度。需要注意的是，在粗鏜加工時(shí)應(yīng)對缸孔頂部做倒角處理，倒角寬度按照整機(jī)設(shè)計(jì)要求，倒角的目的是方便活塞的裝配。缸孔高度允許存在誤差，誤差范圍控制在0.02～0.03mm之間，超過這個(gè)區(qū)間，發(fā)動(dòng)機(jī)性能可能會(huì)受到一定程度的影響[1]。

為實(shí)現(xiàn)缸孔要求的圓柱度、平行度和同心度，下面是對缸孔進(jìn)行珩磨加工，珩磨工序可安排為粗珩、精珩和平臺(tái)珩，為提升效率，設(shè)計(jì)同一工位兩根珩磨頭同時(shí)工作。需要注意的是，珩磨前清潔度和定位應(yīng)做好保障，清潔度是用珩磨液噴嘴持續(xù)沖洗定位面，同時(shí)定位面設(shè)計(jì)氣檢工藝，如果有異物導(dǎo)致氣檢不良時(shí)即發(fā)出報(bào)警；定位是應(yīng)考慮在整機(jī)中缸體上組裝有缸蓋，因此缸孔珩磨前可采用模擬缸蓋，珩磨前組裝在缸體上，珩磨后再拆除。以上兩步可有效提升缸孔的精度等級。前述設(shè)計(jì)是兩根珩磨頭同時(shí)工作，因此必須在珩磨頭上安裝浮動(dòng)主軸，同時(shí)在珩磨頭下部安裝導(dǎo)向擋鐵來保障珩磨頭能夠正常進(jìn)行工作[2]。

二、缸體曲軸孔精加工工藝制造技術(shù)

一般而言，汽油型發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速是6000r/min，為了使曲軸孔滿足精度要求，需要控制曲軸孔的直徑誤差，范圍是±0.015mm以內(nèi)。以直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例，缸體（下稱工件）裝載進(jìn)入加工中心（水平臥式）工作臺(tái)，首先進(jìn)行氣檢檢查該工件時(shí)否水平放置，檢查后液壓油驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)定制夾具對工件夾緊，最后調(diào)用鏜刀開始加工。缸體曲軸孔的設(shè)計(jì)多為瓦蓋與缸體組裝而成，瓦蓋材料采用合金鑄鐵，所以加工時(shí)刀片需要同時(shí)對應(yīng)鋁合金和鑄鐵兩種材料，因此一般選用硬質(zhì)合金刀片，鏜孔工序可安排為粗鏜和精鏜，預(yù)留約0.03mm余量到珩磨工序。鏜孔完成后，必須檢查各曲軸孔的位置度和直線度。需要注意的是，在粗鏜加工時(shí)應(yīng)對曲軸孔兩側(cè)做倒角處理，倒角寬度按照整機(jī)設(shè)計(jì)要求，倒角的目的除去曲軸孔兩側(cè)的翻邊和毛刺，防止曲軸軸瓦中進(jìn)入異物導(dǎo)致抱死。另外，如果缸體上設(shè)計(jì)有曲軸后油封，那么后油封孔應(yīng)和曲軸孔同時(shí)進(jìn)行鏜削加工，以保證同心度。

為實(shí)現(xiàn)曲軸孔要求的圓柱度、直線度和同心度，下面是對曲軸孔進(jìn)行珩磨加工，珩磨工序設(shè)計(jì)為一根珩磨頭兩次往復(fù)加工。同樣需要注意的是，珩磨前清潔度應(yīng)做好保障，清潔度控制方法同上述缸孔珩磨工位設(shè)計(jì)。

三、缸體頂面精加工工藝制造技術(shù)

缸體頂面是連接缸蓋的重要結(jié)合面，頂面加工的優(yōu)劣直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命，如果頂面加工精度不足，可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)油水混合，嚴(yán)重時(shí)直接導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)廢。缸體（下稱工件）裝載進(jìn)入加工中心（水平臥式）工作臺(tái)，首先進(jìn)行氣檢檢查該工件時(shí)否水平放置，檢查后液壓油驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)定制夾具對工件夾緊，最后調(diào)用盤銑刀開始加工。缸體頂面多為純鋁合金材料，以起亞GAMMA缸體為例，選用直徑250mm的京瓷盤銑刀，盤銑刀安裝12片PCD切削刃和3片PCD修光刃，一次銑削完成，隨后調(diào)用尼龍毛刷圍繞頂面刷除毛刺和改善銑削粗糙度。頂面加工完成后，必須檢查頂面平面度和粗糙度。同時(shí)，定期檢查加工中心工作臺(tái)定位面平面度和定位銷磨損狀態(tài)，以及檢查刀片的磨損狀態(tài)。

四、結(jié)語

發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的缸孔、曲軸孔、頂面加工是缸體加工線的重點(diǎn)品質(zhì)工序，夾具和輔助導(dǎo)向的設(shè)計(jì)必須按照工件外形定制設(shè)計(jì)，加工中心重復(fù)定位精度必須定期檢查。在刀具選擇方面，應(yīng)選用專用鏜刀和滿足對應(yīng)鋁合金、合金鋼、鑄鐵硬度的刀具材料。在具體的批量生產(chǎn)上，控制好切削參數(shù)和精度偏差，同時(shí)在珩磨機(jī)加工完成后，應(yīng)定期檢查網(wǎng)紋平臺(tái)率和網(wǎng)紋角度，所有這些保障缸體加工的精度水平以及滿足整機(jī)裝配要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]李文迪，王合增，楊紅梅.精銑缸體底面鉆鉸定位銷孔數(shù)控機(jī)床的研發(fā)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2013，06：124-126+129.

[2]彭小敢.精銑頂面、精鏜缸孔DKM042組合機(jī)床的研制[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2013，07：49-51.endprint