汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝分析

滕傳勇 屈猛

摘 要：發(fā)動(dòng)機(jī)（engine）是將不同形式的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械動(dòng)力或者機(jī)械運(yùn)動(dòng)，及其在工業(yè)革命時(shí)期，發(fā)動(dòng)機(jī)屬于蒸汽式，被應(yīng)用于啟動(dòng)固定機(jī)械。19世紀(jì)，被改進(jìn)為推進(jìn)機(jī)車(chē)與船只，后來(lái)配置于蒸汽渦輪機(jī)。20世紀(jì)，開(kāi)始應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)和火箭引擎。在21世紀(jì)，汽車(chē)所配置的發(fā)動(dòng)機(jī)更為先進(jìn)，其缸體結(jié)構(gòu)是重要組成部分。優(yōu)化汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)裝備，必須按照標(biāo)準(zhǔn)要求，不斷改善發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝。

關(guān)鍵詞：汽車(chē);發(fā)動(dòng)機(jī);缸體;加工工藝

1 引言

從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的角度來(lái)看，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝難度極高，加工流程具有特殊性，對(duì)加工質(zhì)量與生產(chǎn)周期均具有嚴(yán)格要求。改善汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)裝備，優(yōu)化缸體結(jié)構(gòu)，必須事先檢查缸體產(chǎn)品材料是否完整，驗(yàn)證技術(shù)要求，制定科學(xué)完善的加工方案，量化加工工藝流程。本文將簡(jiǎn)單介紹汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，系統(tǒng)論述汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工要求，并綜合探討如何創(chuàng)新汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝。

2 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求

從汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)看，主體材料是鋁合金，一般來(lái)講，在缸體產(chǎn)品加工過(guò)程中，需要為缸體結(jié)構(gòu)嵌入四個(gè)鑄鐵缸套，這樣方能起到良好的加固作用。在曲軸孔處理工作中，必須采用雙份材料，在一側(cè)鑄鐵，另一側(cè)則使用鋁合金。其次，為了能夠適當(dāng)減輕缸體結(jié)構(gòu)自身的重量，優(yōu)化汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的鑄造加工質(zhì)量，理應(yīng)是將缸體結(jié)構(gòu)的壁厚控制在3.5mm以下，這樣能夠賦予缸體一定程度的剛性與柔性。再次，從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的角度來(lái)看，在設(shè)計(jì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，應(yīng)正確處理缸體加工精度與氣缸變形問(wèn)題之間的關(guān)系，使兩者的相互作用能達(dá)到最佳。不可忽視的是，在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工作業(yè)中，必須正確組裝平面、斜面、氣缸孔、油孔、銷(xiāo)孔、螺紋孔和曲軸孔等部件，確保組裝接口的牢固性。

3 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工要求

3.1 準(zhǔn)確定位選擇基準(zhǔn)

優(yōu)化汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝，首先要準(zhǔn)確定位汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工技藝的選擇基準(zhǔn)，對(duì)以往類(lèi)似的工藝參考資料進(jìn)行總結(jié)，以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)更科學(xué)合理的工件編程參考書(shū)，準(zhǔn)確計(jì)算工藝技術(shù)參數(shù)，確保參考資料能達(dá)標(biāo)準(zhǔn)要求，這樣方能避免技術(shù)人員在設(shè)計(jì)和加工缸體結(jié)構(gòu)的過(guò)程中因參考資料不準(zhǔn)確而導(dǎo)致嚴(yán)重的誤差，致使檢測(cè)失誤和定位出錯(cuò)。此外，在設(shè)計(jì)和編撰參考資料的過(guò)程中，應(yīng)適當(dāng)簡(jiǎn)化編程步驟，構(gòu)建精確的缸體模型，與此同時(shí)，必須確保缸體結(jié)構(gòu)組裝精度。圖1就是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的實(shí)體模型圖，其制作材料主要是鑄鋁 ADC12，質(zhì)量為10.8千克，鑄件的形狀通常比較復(fù)雜，其外部存在的凸臺(tái)較多，外表面主要呈曲面狀，鑄件的內(nèi)腔比較多，而且組成結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，因此常被稱(chēng)作復(fù)雜型薄壁鑄件。

3.2 恪守缸體結(jié)構(gòu)部件加工原則

據(jù)調(diào)查了解，在組裝汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，僅圓筒加工作業(yè)就涉及到了十幾道工序。在具體加工作業(yè)中，必須按照依次安裝粗、精加工的標(biāo)準(zhǔn)順序，在確保加工質(zhì)量的前提條件下，遵守加工原則。一般來(lái)講，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)構(gòu)精加工原則主要分為三項(xiàng)基本原則：第一，粗加工原則。該原則要求將毛坯作為主要對(duì)象，全面開(kāi)展粗加工作業(yè)，這樣能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)零件內(nèi)部加工作業(yè)是否存在缺陷，并根據(jù)具體問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)修復(fù);第二，堅(jiān)持加工優(yōu)先原則。該原則要求在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工處理作業(yè)中，應(yīng)盡力確保零件加工質(zhì)量的精確度，減少內(nèi)應(yīng)力對(duì)加工作業(yè)的負(fù)面影響。同時(shí)，要在前段工序中做好深油孔處理作業(yè);第三，合理設(shè)置原則，即以此做好缸體結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)工作、部件壓裝工作，全面清洗零件，去除上面的污漬，并做好密封試驗(yàn)工作，規(guī)范工序。

3.3 科學(xué)選用刀具

對(duì)于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)構(gòu)來(lái)講，所使用的鋁合金材料熔點(diǎn)與硬度均較低，因而，通常會(huì)在切削的過(guò)程中產(chǎn)生積屑瘤問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致工件的尺寸精度降低，表面粗糙度問(wèn)題加劇。對(duì)此，應(yīng)正確使用加工中心平臺(tái)的濕加工技術(shù)，選用附帶內(nèi)冷孔的加工刀具。需要注意的是，因?yàn)榧庸ぶ行钠脚_(tái)內(nèi)的主軸轉(zhuǎn)速較快，刀具對(duì)抗振性的要求也較高，所以為確保加工效率就要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。

3.4 做好夾具設(shè)計(jì)作業(yè)

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)構(gòu)是由多種處理元件組合而成的，構(gòu)成因素極為復(fù)雜，從總體上分析，所有處理元件均分布在六個(gè)平面之中。在開(kāi)展單次夾緊作業(yè)時(shí)，工作人員必須盡最大努力做好數(shù)量多而且工藝相對(duì)簡(jiǎn)單的作業(yè)，與此同時(shí)，須避免出現(xiàn)因夾緊而導(dǎo)致的零件變形問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，則必須做好夾具設(shè)計(jì)和選擇工作。一般來(lái)講，標(biāo)準(zhǔn)的夾具應(yīng)滿(mǎn)足以下兩大基本條件：

1.嚴(yán)格遵守相關(guān)設(shè)計(jì)原則，認(rèn)真參考類(lèi)似工藝資料，確保設(shè)備與零件的坐標(biāo)系方向呈一致性，這一方能確保被安置在加工中心內(nèi)部的零件能順利完成定向安裝作業(yè)，與此同時(shí)，要處理好加工中心與定位基準(zhǔn)面的相關(guān)尺寸聯(lián)系問(wèn)題。

2.為了促進(jìn)工序的有效銜接，確保加工作業(yè)的精確度，必須將夾具的剛度和強(qiáng)度控制在最合理的參數(shù)內(nèi)，避免夾具出現(xiàn)變形問(wèn)題，在更換或者調(diào)整夾具的過(guò)程中，應(yīng)盡量確保夾具的穩(wěn)定性能依然處于良好狀態(tài)。

3.5 控制好環(huán)境溫度

在加工鋁合金材料的過(guò)程中，要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)參考嚴(yán)格控制外在溫度，據(jù)調(diào)查了解，在產(chǎn)品生產(chǎn)加工過(guò)程中，溫度保持在（25±3）℃的效果最佳。這樣不僅可以使產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)參數(shù)保持一致，而且能夠避免因溫度變化而出現(xiàn)的產(chǎn)品變形問(wèn)題。

3.6 優(yōu)化裂紋焊接工藝

在焊接汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體裂紋的過(guò)程中，應(yīng)依次做好焊前預(yù)熱作業(yè)與焊后緩冷工作。某發(fā)動(dòng)機(jī)缸體裂紋處于上方水套位置，其剛性大，結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜，壁很薄，為了提高裂紋焊補(bǔ)效果，焊接技術(shù)人員沒(méi)有進(jìn)行加熱，直接使用了冷焊技術(shù)。在具體焊接工作中，焊接技術(shù)人員事先對(duì)裂紋周邊20毫米內(nèi)的鐵銹、油漬與水進(jìn)行全面清理，接著，為裂紋兩邊設(shè)計(jì)止裂孔，借助角磨機(jī)來(lái)打磨裂紋，使之變成60°V形的坡口面。然后，運(yùn)用φ3.2mm鑄的308焊條進(jìn)行直流正接，將焊接電流控制在90到100A，與此同時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況分別使用斷弧、短弧和間斷退焊方式進(jìn)行焊接，將每一段的長(zhǎng)度控制在20毫米以?xún)?nèi)。等到上一層和上一段完全冷卻后再進(jìn)行下一步焊接工作，以此降低焊縫的收縮應(yīng)力，避免再次產(chǎn)生裂紋。最后，要對(duì)焊縫實(shí)施清渣處理，用角磨機(jī)對(duì)焊縫和熔合區(qū)的結(jié)合部位進(jìn)行打磨，這樣能夠避免產(chǎn)生集中應(yīng)力，維護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)構(gòu)完整性。

4 如何創(chuàng)新汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝

創(chuàng)新汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝，必須著重引入新工藝技術(shù)。目前，壓鑄技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工作業(yè)中，與傳統(tǒng)工藝相比，壓鑄技術(shù)有三大顯著的優(yōu)點(diǎn)：第一，鑄件質(zhì)量?jī)?yōu)，穩(wěn)定性良好。用壓鑄技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品尺寸精度較高，大多在CT4到8級(jí);表面的粗糙度Ra值在0.8到6.3μm之間，而且，壓鑄件的表面層強(qiáng)度與硬度都比較高。第二，生產(chǎn)率極高。相對(duì)而言，在自動(dòng)化技術(shù)的主導(dǎo)下，壓鑄生產(chǎn)率最高，平均每3分鐘就能夠完成一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體生產(chǎn)作業(yè)，能夠節(jié)約大量的時(shí)間成本和人力成本。第三，工藝路線(xiàn)短。運(yùn)用傳統(tǒng)鑄造工藝生產(chǎn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體通常需要做好多項(xiàng)工序作業(yè)，而借助壓鑄技術(shù)僅需提前做好模具加工作業(yè)，然后，完成澆注作業(yè)就能很快取出缸體鑄件，最后，用人工模式去除鑄件的飛邊毛刺，并完成檢驗(yàn)與細(xì)加工作業(yè)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，全面做好汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)構(gòu)加工作業(yè)，優(yōu)化加工工藝，必須按照標(biāo)準(zhǔn)要求制定科學(xué)完善的加工方案，量化加工工藝流程，引入各種先進(jìn)技術(shù)以改善缸體結(jié)構(gòu)功能。

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