發(fā)動機缸蓋底面平面度加工工藝改進

唐麗巧，高 鍵，何宗南，劉獻民

（柳州五菱柳機動力有限公司，廣西 柳州545005）

近年來，隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，不斷有新設備、新工藝、新技術引入。發(fā)動機行業(yè)已成為汽車零部件制造業(yè)的至關重要的一部分，對動力性和燃油經(jīng)濟性的要求越來越高，給裝配密封性也帶來了很大的挑戰(zhàn)[1]。發(fā)動機的密封性能差會引起漏水、漏油、漏氣現(xiàn)象，為了保證發(fā)動機具有良好的密封性能，需要保證缸蓋結合面的制造精度，故在缸蓋加工過程，對缸蓋底面平面度方面的工藝要求也越來越高（見圖1），如我司生產(chǎn)的LJ469Q-1E2缸蓋，其底面平面度要求小于0.03mm.

圖1 底面平面度加工工藝要求

1 生產(chǎn)工藝流程

發(fā)動機缸蓋毛坯一般為合金鑄鋁件，作為發(fā)動機上關鍵零部件之一，加工精度要求較高，加工工藝復雜，其加工質量直接關乎發(fā)動機整機性能。通過不斷的研究和改善，發(fā)動機缸蓋的加工工藝已經(jīng)逐漸成熟，基本能滿足精度要求。其中對于缸蓋關鍵工序—底面平面度加工的工藝流程主要是為：缸蓋毛坯上線檢查—粗銑/半精銑/精銑頂面—半精銑底面—精銑底面—水油氣道試漏—成品下線。整個工藝過程中，精銑底面至關重要，直接關系底面平面度值。

2 重點工藝

底面平面度的加工已作為衡量發(fā)動機缸蓋精加工的重要關鍵工序之一，其形位公差和精度的要求也越來越高，越來越受到各發(fā)動機工廠重視。經(jīng)過較長時間的發(fā)展，發(fā)動機缸蓋底面平面度的加工工藝已經(jīng)逐漸成型。

對于我司之前量產(chǎn)的465Q發(fā)動機缸蓋，精銑底面采用X52K普通銑床加工，銑削余量0.5 mm，銑削時進給速度 vf（500 mm/min），主軸轉速 n（1 000 r/min）。普通銑床加工底面，主要有幾個因素會對底面平面度精度造成影響：1）刀盤擺放角度的影響。即銑削方式采用階梯銑削，為粗刀到精刀位置布置，由刀盤旋轉所形成的圓從大到小排列，吃刀深度由小到大遞增，當?shù)侗P的調整角度過大或過小時，粗刀與精刀在走刀時會產(chǎn)生不規(guī)則的刀紋，刀紋深淺不一時容易造成平面度超差；2）主軸精度的影響：刀具為硬質合金刀具，加工粉末冶金時，刀具磨損快，切削阻力大，刀具容易震動，另外受機床主軸精度影響，底面平面度等加工精度也常超差，也難以達到工藝要求，造成較多的產(chǎn)品不良，影響發(fā)動機性能；3）手動裝夾的影響：精銑底面以凸輪軸孔定位，缸蓋頂面兩側中間為支撐點，當手動夾緊時，中間兩塊支撐塊將工件往上頂，這時工件的位置已發(fā)生變化，加工時容易發(fā)生變形，故手工裝夾也容易使工件變形，導致平面度超差；4）導軌精度的影響：加工的工件產(chǎn)生的鋁屑殘留在導軌上，而裝夾工件時不停在導軌上來回挪動，導軌容易磨損，對底面平面度也有一定影響。

我司新設計開發(fā)的LJ469Q-1E2發(fā)動機缸蓋加工和465Q型發(fā)動機缸蓋精銑底面加工基本相似，針對465Q型發(fā)動機缸蓋底面加工存在的問題，我司469Q-1E2缸蓋線在工藝規(guī)劃時吸收了同行的經(jīng)驗和教訓，在精銑底面的加工上進行了有效的優(yōu)化設計。

3 加工工藝改進

設備由X52K普通銑床改為加工中心，大量減少工裝數(shù)量。加工中心加工精度高、重復精度高、加工質量穩(wěn)定可靠。且改變工件的形狀和尺寸，只需要修改加工程序和調整刀具數(shù)據(jù)即可，大大縮短了生產(chǎn)周期[2]。

刀座結構設計引進國外先進的技術，精銑底面由原來的硬質合金刀片改為可轉位CBN刀片，切削力較小，可提高刀具使用壽命，同時采用帶微調裝置的可調刀夾，刀具角度以及尺寸大小可做微調，保證底面平面度的穩(wěn)定性。如圖2所示。

圖2 改進后的刀盤結構

裝夾方式由之前的手動裝夾改為液壓自動夾緊，液壓夾緊裝置結構簡單，易于制造，操作方便、夾緊動作迅速，能提高生產(chǎn)率，又可降低夾具的成本。且在夾緊過程中，液壓夾緊力大小能保證零件在加工過程中不產(chǎn)生位移或振動，也不會使工件變形或壓傷工件表面。工件在完成加工后，仍能保持工件的夾緊狀態(tài)，可有效防止工件變形，保證底面平面度的精度。

根據(jù)2016年6-12月的加工統(tǒng)計數(shù)據(jù)對比，采用加工中心、新刀具、更改裝夾方式的改進后，成品入庫抽檢底面平面度的不合批次由改進前的3～5批次/月降低到0～1批次/月，其中刀具使用壽命和加工穩(wěn)定性有了明顯提升，換刀頻次由改進前的1件/90件優(yōu)化為1件/1 000件，取得了一定的經(jīng)濟效果。

4 結束語

通過CBN刀具、PCD刀具、國外刀具的先進結構設計的引入以及加工方式的改進，在缸蓋底面平面度加工上具有獨特的優(yōu)勢，缸蓋加工時，能夠很好的保證平面度、粗糙度穩(wěn)定性，也有效解決了底面平面度不良的工藝問題，同時也有效避免了硬質合金刀具引起的刀刃磨損較快時，磨損缺陷會在復制到底面平面度上的問題[3]。為了保證發(fā)動機設計性能的實現(xiàn)，發(fā)動機缸蓋底面平面度的加工工藝是不可忽視的要素，需要工藝人員必須做好底面平面度加工工藝設計工作的優(yōu)化研究。