發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，隨著汽車行業的快速發展，不斷有新設備、新工藝、新技術引入。發動機行業已成為汽車零部件制造業的至關重要的一部分，對動力性和燃油經濟性的要求越來越高，給裝配密封性也帶來了很大的挑戰[1]。發動機的密封性能差會引起漏水、漏油、漏氣現象，為了保證發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 生產工藝流程

發動機缸蓋毛坯一般為合金鑄鋁件，作為發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動機整機性能。通過不斷的研究和改善，發動機缸蓋的加工工藝已經逐漸成熟，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，越來越受到各發動機工廠重視。經過較長時間的發展，發動機缸蓋底面平面度的加工工藝已經逐漸成型。

對于我司之前量產的465Q發動機缸蓋，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，當刀盤的調整角度過大或過小時，粗刀與精刀在走刀時會產生不規則的刀紋，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，造成較多的產品不良，影響發動機性能；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生變化，加工時容易發生變形，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。

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

3 加工工藝改進

設備由X52K普通銑床改為加工中心，大量減少工裝數量。加工中心加工精度高、重復精度高、加工質量穩定可靠。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據即可，大大縮短了生產周期[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，可有效防止工件變形，保證底面平面度的精度。

根據2016年6-12月的加工統計數據對比，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定性有了明顯提升，換刀頻次由改進前的1件/90件優化為1件/1 000件，取得了一定的經濟效果。

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勢，缸蓋加工時，能夠很好的保證平面度、粗糙度穩定性，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]。為了保證發動機設計性能的實現，發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化研究。