發(fā)動(dòng)機(jī)缸體工藝分析與設(shè)計(jì)

孫賓峰 呂君芳

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司徐水分公司，河北 保定 071000）

一、缸體結(jié)構(gòu)工藝性分析

缸體作為箱體類零件，擁有孔、面較多，呈復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)，沒(méi)有均勻的壁厚且筋多，同時(shí)剛度相對(duì)較低，實(shí)際加工中，對(duì)局部位置精度要求較高，其中包括粗糙度、尺寸和幾何形狀等。

平面、孔系是缸體典型加工特征。缸體重要加工部位為缸孔、主軸承孔以及頂面，確保其在位置公差、形狀、尺寸等方面形成較高的精度，只有這樣，才能夠從整體上提升發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，因此必須應(yīng)用可靠性較高的夾具以及精度較高的設(shè)備，并提升加工工藝的合理性。缸孔加工工藝流程為粗鏜、半精鏜、精鏜，最后展開(kāi)珩磨; 缸體中大深徑比孔主要為主軸承孔，其加工工藝流程為半精鏜、精鏜、最后再鉸珩。鏜桿剛性較差且較長(zhǎng)，很容易形成振動(dòng)，圓柱度以及同軸度在被鏜孔中無(wú)法得到充分的保證，在實(shí)際加工過(guò)程中，要想促使其產(chǎn)生較高的精度，就必須保證鏜桿在加工過(guò)程中使用導(dǎo)向套對(duì)其支撐，一般采用加工遠(yuǎn)端添加導(dǎo)向套的加工中心或者近端、遠(yuǎn)端均使用導(dǎo)向套的專機(jī)對(duì)其加工。鉸珩主軸承孔工藝復(fù)雜，主要為鉸珩桿與機(jī)床主軸一般為浮動(dòng)式連接，鉸珩桿以鏜孔為支撐進(jìn)行加工，其加工圓柱度及同軸度受前序鏜孔位置精度的影響，因此保證精鏜位置精度尤為重要; 缸體頂面作為與缸蓋的結(jié)合面，實(shí)際加工中對(duì)平面度、粗糙度、位置度等工藝要求較高，一般為先粗銑后精銑，精銑中應(yīng)盡量使用較大面銑刀努力實(shí)現(xiàn)一次走刀，避免產(chǎn)生接刀痕。同時(shí)為避免缸體頂面毛刺問(wèn)題，通常在精銑過(guò)后，使用毛刷刀具進(jìn)行清理。

二、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝

先主后次、基準(zhǔn)先行、先面后孔和先粗后精是加工缸體時(shí)具體的加工工序。前段加工應(yīng)將重點(diǎn)放在加工中容易形成內(nèi)應(yīng)力、擁有較大夾緊力和切削力的環(huán)節(jié)，同時(shí)實(shí)際加工中，不可以頻繁、多次變換工件姿態(tài)及工藝定位轉(zhuǎn)換，刀具更 換次數(shù)也應(yīng)得到有效控制。在對(duì)物流系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須從集成和系統(tǒng)的角度出發(fā)，確保物流輸送量在各個(gè)工序之間得到減少。“一面兩銷”是全線加工過(guò)程中缸體生產(chǎn)的工藝基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)在整個(gè)缸體加工中應(yīng)確定為精加工底面以及底面兩個(gè)定位銷孔，目前這一通則被作為主要的精基準(zhǔn)要求應(yīng)用于缸體加工中。缸體頂面及銷孔作為缸體粗加工過(guò)程中過(guò)渡的重要基準(zhǔn)，在對(duì)這一基準(zhǔn)進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，能夠確保以其定位加工狀態(tài)下的孔系或面的加工位置精度，這樣一來(lái)，發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的各功能件，在密封、運(yùn)動(dòng)和協(xié)調(diào)方面都能夠符合標(biāo)準(zhǔn)。缸體粗加工以后應(yīng)展開(kāi)壓裝主軸承蓋、中間油道孔試漏、主軸承蓋合蓋擰緊以及清洗工作，缸體精加工中，應(yīng)對(duì)一面兩銷定位進(jìn)行應(yīng)用，首先應(yīng)對(duì)止推面進(jìn)行加工，接下來(lái)缸孔精鏜、主軸承孔精鏜、鉆鉸頂面缸蓋連接定位銷孔、鉆鉸底面下缸體連接定位銷孔、鉆鉸后端面變速器定位銷孔以及鉆鉸前端面機(jī)油泵定位銷孔等，最后珩磨缸孔以及鉸珩主軸承孔。輔助工序應(yīng)在精加工以后實(shí)施，主要包括壓裝堵蓋、工件清洗與吹干、最終測(cè)量和試漏等。如果改為用缸體的本身功能面如主軸承蓋結(jié)合面為粗基準(zhǔn)粗銑頂平面，再以粗銑頂平面為過(guò)渡基準(zhǔn)平面和缸套毛坯孔定位，加工精基準(zhǔn)底平面和2 個(gè)定位孔，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)精基準(zhǔn)底平面與2 個(gè)定位孔與頂平面更高的位置度，提高后續(xù)工序中面和孔的加工等要素的位置精度。

三、工藝創(chuàng)新點(diǎn)

（一）合理利用復(fù)合刀具

組合式鏜刀被應(yīng)用于主軸承孔中，階梯形鉆頭和鉆擴(kuò)復(fù)合刀具分別用于結(jié)合面螺栓孔以及定位銷孔的加工當(dāng)中，在刀具一次工作以及工件一次裝夾整個(gè)流程中，由于使用了復(fù)合刀具，因此能夠一次性實(shí)現(xiàn)多道工序的生產(chǎn)加工，在重復(fù)定位刀具和工件時(shí)，二者之間的誤差能夠被消除，促使精度有效提升，在這一過(guò)程中所消耗的輔助時(shí)間相對(duì)較少，整個(gè)測(cè)量過(guò)程得到了簡(jiǎn)化，因此加工效率極高。

（二）刀具在線監(jiān)測(cè)與補(bǔ)償

要想順利進(jìn)行金屬切削加工，就必須嚴(yán)密監(jiān)視刀具狀態(tài)，在實(shí)際加工中綜合應(yīng)用多傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠促使刀具在加工過(guò)程中的狀態(tài)得到在線監(jiān)測(cè)和補(bǔ)償，在對(duì)刀具運(yùn)行中產(chǎn)生的幾何參量進(jìn)行讀取的基礎(chǔ)上，可以高效測(cè)量刀形輪廓和刀具預(yù)調(diào)初始點(diǎn)，從而對(duì)不同接觸點(diǎn)實(shí)施補(bǔ)償。

（三）缸體定位銷孔的替代工藝研究

取代傳統(tǒng)工藝銷孔，應(yīng)用面定位工藝基準(zhǔn)，即定位中利用工藝凸臺(tái)和缸體左右側(cè)面，構(gòu)建垂直角形工藝凸臺(tái)，并將工藝銷孔取消，能夠有效保證工藝銷孔中心距，同時(shí)夾具使用中還能夠非常便利的展開(kāi)零件更換和安裝工作。

綜上所述，在實(shí)際進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工時(shí)，要想提升加工效率和質(zhì)量，首先應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行充分的掌握，并在此基礎(chǔ)上提升加工工藝的合理性，確保各項(xiàng)加工工藝技術(shù)得到合理應(yīng)用。在對(duì)缸體加工工藝展開(kāi)深入分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，在提升柔性生產(chǎn)線整體布局規(guī)劃合理性時(shí)，應(yīng)不斷實(shí)現(xiàn)加工工藝的優(yōu)化，努力在提升發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上產(chǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低生產(chǎn)成本。