發動機缸體粗加工工藝及缸孔夾具結構的改進

摘要：我公司生產的發動機缸體，前期毛坯粗加工后，端面對B基準垂直度要求合格率較低。在后期生產中，經過分析、研究，發現主要是因為加工工藝及夾具漲芯結構設計存在問題。針對存在的問題采取了相應的解決措施，取得了滿意的效果。

關鍵詞：缸體;加工工藝;夾具漲芯結構改進

中圖分類號：TG53 ???文獻標識碼：A ???文章編號：1671-2064（2019）16-0000-00

0 引言

汽車發動機缸體是汽車零部件生產中主要配件之一，長期以來，缸體毛坯生產出來后，主機廠為了提高缸體精加工效率，大都要求缸體毛坯生產廠家，提供粗加工后的毛坯，一是減少主機廠精加工余量，提高生產效率，二是將一些毛坯淺表面鑄造缺陷控制在毛坯廠家。

我公司鑄造廠生產的一款汽車發動機鑄鐵缸體，也是應主機廠要求，毛坯生產后，增加粗加工工序。對缸體缸底面、缸頂面、前后端面、缸孔、曲軸孔及開檔面進行粗加工^[1]。以下是缸體簡圖圖1所示。該件的粗加工內容主要是上下左右四個大面、缸孔、曲軸孔及曲軸開檔面。

1 前期的加工工藝及缸孔夾具結構設計

1.1 加工工藝

（1）OP10：以缸頂面上三個A基準定位，粗銑缸底面;（2）OP20：以OP10加工后的缸底面及毛坯缸孔定位，粗銑缸體兩端面;（3）OP30：以OP10加工后的缸底面定位，粗銑缸頂面;（4）OP40：以OP10加工后的缸底面及毛坯缸孔定位，粗鏜缸孔;（5）OP50：以OP：30加工后的缸頂面及OP40加工后的缸孔定位，粗銑曲軸孔;（6）OP60：以OP：30加工后的缸頂面及OP40加工后的缸孔定位，粗銑開檔面。

1.2 夾具—缸孔漲芯夾具

缸孔漲芯夾具簡圖2所示。

OP20工序銑端面及OP40工序鏜缸孔，這兩道工序都是液壓夾具，其中工件B基準方向和C基準方向的定位、夾緊都是靠缸孔漲芯夾具完成的。

（1）OP20工序：以OP10加工后的缸底面定位工件A基準（工件上下）方向，以毛坯缸孔定位工件B基準（前后方向）和C基準方向（左右方向），粗銑缸體兩端面。（2）OP40工序：以OP10加工后的缸底面定位工件A基準（工件上下）方向;以毛坯缸孔定位工件B基準（前后方向）和C基準方向（左右方向），粗鏜缸孔。在上面OP20工序和OP40工序中，毛坯缸孔作為粗基準定位，分別在兩道工序中使用了兩次。

1.3 按以上工藝及夾具設計，實施生產后經常出現的問題

OP20粗加工后的缸體兩端面和B基準方向（1缸孔和4缸孔中心連線）垂直度超差，即兩端面和缸孔中心連線銑斜了。導致在主機廠，以粗加工后的缸孔B基準定位，精加工缸體兩端面時，雖然有約2mm的精加工余量，但還是，時有發生局部端面銑不出的現象，多次造成客戶抱怨。

2 存在問題的原因分析

在多次出現缸體端面銑斜，導致主機廠端面局部銑不出的問題之后，我們組織生產、技術及質量相關人員，跟蹤整個加工過程，從人、機、料、法、環幾個環節進行分析研究，得出導致出現以上問題的主要原因，有以下兩方面：

2.1 工藝問題

導致缸體兩端面和B基準方向垂直度超差，主要是在OP20工序銑兩端面及OP40工序鏜缸孔兩道工序，B基準方向定位都是以毛坯缸孔定位的，粗基準被分別用了兩次。正常機加工工藝中，毛坯粗基準只用一次，在這一次使用后，產生后面各道工序加工中使用的精基準。因為，毛坯粗基準，尤其是圓形缸孔毛坯面上，經常存在積瘤高點及未清理干凈的披縫等不平整現象。不同工序夾具，比如上述OP20及OP40缸體漲芯夾具，兩次裝夾時，和毛坯接觸點位置會有一定的偏差，不會完全重合。因此，兩道工序夾具接觸定位點誤差，會導致上面所述的，OP20工序加工的端面和OP40工序加工的B基準的垂直度超差問題，也就是缸體端面相對B基準銑斜了。

2.2 夾具問題

上述OP20及OP40夾具中缸孔漲芯原先的結構圖3所示。

夾具漲芯觸頭和缸孔內表面粗基準接觸是個小平面，接觸面相對較大。對于缸孔毛坯面來說，表面平整度較差，接觸面積越大，特別是在不同工序裝夾位置不完全一致的情況下，夾緊誤差以及加工誤差就會越大。

從上述分析中，可以看出，OP20及OP40兩道工序中，重復利用缸孔粗基準定位的工藝問題，以及兩道工序中夾具漲芯觸頭結構不合理問題，是最終導致缸體在粗加工過程中，缸體兩端面相對B基準（缸孔中心兩線）垂直度超差的主要原因。

3 解決措施

根據以上分析結果，我們有針對性地分別從工藝和夾具兩方面進行了改進^[2]。

3.1工藝順序改進

將原工藝順序中的OP20工序加工缸體兩端面和OP40工序粗鏜缸孔順序對調。先加工缸孔，再以加工后的缸孔定位加工兩端面，使這兩道工序中，缸孔粗基準只使用一次，即粗鏜缸孔時使用一次，后面銑端面時，就是變成利用加工后的缸孔定位，精度大為提高，也符合正常的加工工藝要求。

3.2 改進夾具漲芯結構

將原漲芯觸頭和缸孔內壁小面接觸，改成點接觸，減小觸頭和粗基準的接觸面積，減少因為毛坯接觸面不規則帶來的夾緊誤差和加工誤差。改進后OP20及OP40夾具中缸孔漲芯結構圖4所示。

工藝和夾具調整后，我們又進行了多次加工驗證，缸體兩端面和缸孔連線（C基準方向）垂直度合格率都控制在公差范圍內，加上粗加工留給客戶的較大精加工余量2mm.已有一年多未在客戶處，反饋缸體兩端面精加工余量不足問題。工藝和漲芯的改進取得了滿意的改進效果。

4結語

汽車零部件生產中，缸體粗加工非常普遍，將此例加工過程和夾具改進寫出來，與大家共享。

參考文獻

[1]?金延安，洪方明.發動機缸體加工基準的選擇[J].現代零部件，2010（8）：78-79.

[2]?向文俊.發動機缸體加工粗基準選擇與定位方式的研究[J].組合機床與自動化加工技術，2013（7）：97-101.

收稿日期：2019-07-23

作者簡介：趙成勇（1962—），男，安徽合肥人，大專，畢業于合肥工業大學，工程師，研究方向：機械加工。

收稿日期：2019-06-28

作者簡介：吳旦鈞（1984—），男，浙江嘉興人，本科，中級工程師，研究方向：物聯網應用。

：鐵道運輸。