發動機缸體工藝分析與設計

孫賓峰 呂君芳

（長城汽車股份有限公司徐水分公司，河北 保定 071000）

一、缸體結構工藝性分析

缸體作為箱體類零件，擁有孔、面較多，呈復雜形狀和結構，沒有均勻的壁厚且筋多，同時剛度相對較低，實際加工中，對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動機的性能，因此必須應用可靠性較高的夾具以及精度較高的設備，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，很容易形成振動，圓柱度以及同軸度在被鏜孔中無法得到充分的保證，在實際加工過程中，要想促使其產生較高的精度，就必須保證鏜桿在加工過程中使用導向套對其支撐，一般采用加工遠端添加導向套的加工中心或者近端、遠端均使用導向套的專機對其加工。鉸珩主軸承孔工藝復雜，主要為鉸珩桿與機床主軸一般為浮動式連接，鉸珩桿以鏜孔為支撐進行加工，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合面，實際加工中對平面度、粗糙度、位置度等工藝要求較高，一般為先粗銑后精銑，精銑中應盡量使用較大面銑刀努力實現一次走刀，避免產生接刀痕。同時為避免缸體頂面毛刺問題，通常在精銑過后，使用毛刷刀具進行清理。

二、發動機缸體加工工藝

先主后次、基準先行、先面后孔和先粗后精是加工缸體時具體的加工工序。前段加工應將重點放在加工中容易形成內應力、擁有較大夾緊力和切削力的環節，同時實際加工中，不可以頻繁、多次變換工件姿態及工藝定位轉換，刀具更 換次數也應得到有效控制。在對物流系統進行設計的過程中，必須從集成和系統的角度出發，確保物流輸送量在各個工序之間得到減少。“一面兩銷”是全線加工過程中缸體生產的工藝基準。精基準在整個缸體加工中應確定為精加工底面以及底面兩個定位銷孔，目前這一通則被作為主要的精基準要求應用于缸體加工中。缸體頂面及銷孔作為缸體粗加工過程中過渡的重要基準，在對這一基準進行應用的過程中，能夠確保以其定位加工狀態下的孔系或面的加工位置精度，這樣一來，發動機實際運行過程中的各功能件，在密封、運動和協調方面都能夠符合標準。缸體粗加工以后應展開壓裝主軸承蓋、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，應對一面兩銷定位進行應用，首先應對止推面進行加工，接下來缸孔精鏜、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。輔助工序應在精加工以后實施，主要包括壓裝堵蓋、工件清洗與吹干、最終測量和試漏等。如果改為用缸體的本身功能面如主軸承蓋結合面為粗基準粗銑頂平面，再以粗銑頂平面為過渡基準平面和缸套毛坯孔定位，加工精基準底平面和2 個定位孔，這樣能夠實現精基準底平面與2 個定位孔與頂平面更高的位置度，提高后續工序中面和孔的加工等要素的位置精度。

三、工藝創新點

（一）合理利用復合刀具

組合式鏜刀被應用于主軸承孔中，階梯形鉆頭和鉆擴復合刀具分別用于結合面螺栓孔以及定位銷孔的加工當中，在刀具一次工作以及工件一次裝夾整個流程中，由于使用了復合刀具，因此能夠一次性實現多道工序的生產加工，在重復定位刀具和工件時，二者之間的誤差能夠被消除，促使精度有效提升，在這一過程中所消耗的輔助時間相對較少，整個測量過程得到了簡化，因此加工效率極高。

（二）刀具在線監測與補償

要想順利進行金屬切削加工，就必須嚴密監視刀具狀態，在實際加工中綜合應用多傳感器監測系統，能夠促使刀具在加工過程中的狀態得到在線監測和補償，在對刀具運行中產生的幾何參量進行讀取的基礎上，可以高效測量刀形輪廓和刀具預調初始點，從而對不同接觸點實施補償。

（三）缸體定位銷孔的替代工藝研究

取代傳統工藝銷孔，應用面定位工藝基準，即定位中利用工藝凸臺和缸體左右側面，構建垂直角形工藝凸臺，并將工藝銷孔取消，能夠有效保證工藝銷孔中心距，同時夾具使用中還能夠非常便利的展開零件更換和安裝工作。

綜上所述，在實際進行發動機缸體加工時，要想提升加工效率和質量，首先應對發動機缸體結構特點進行充分的掌握，并在此基礎上提升加工工藝的合理性，確保各項加工工藝技術得到合理應用。在對缸體加工工藝展開深入分析時發現，在提升柔性生產線整體布局規劃合理性時，應不斷實現加工工藝的優化，努力在提升發動機缸體上產質量的基礎上，降低生產成本。