提高汽車發動機機油泵殼體加工效率的工藝方法研究

黃新良

摘要：當下發動機機油泵需求量巨大，在保證質量的基礎上提高機油泵加工效率有助于提高經濟效益，而殼體是機油泵生產制造中最耗時的部件，改進殼體加工工藝，更是能夠大幅提高機油泵生產效率。現階段殼體加工工藝分為了銑安裝面、擴M6螺紋底孔、攻M6螺紋、擴主從動軸孔以及鏜主從動軸及齒輪室孔五個工序，現針對銑安裝面、擴主從動軸孔兩個工序進行改進，通過統計實際加工時間，得到改進后的生產工藝能夠顯著降低加工時間，有助于提高殼體加工效率。

關鍵詞：汽車;發動機;機油泵;殼體;加工效率

中圖分類號：TH162? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）08-0042-02

0? 引言

隨著現代社會經濟的不斷發展，我國汽車保有量逐年上升，發動機作為汽車三大核心部件之一，與汽車行駛的安全性、穩定性有著重要的關系。發動機中包含了各式各樣的組件，機油泵就是其中非常重要的一個，機油泵影響到發動機的使用性能，優秀的機油泵還有助于提高發動機的使用壽命、降低發動機的能源消耗。在進行發動機機油泵生產加工過程中，殼體有著較大的加工難度，由于殼體加工較為復雜，相比較于其他部件加工周期較長，不利于提高機油泵的生產效率，而汽車發動機的需求量往往較大，解決發動機生產制造中的薄弱點十分重要，有助于提高發動機的生產效率與品質。本文以某品牌汽車發動機為例，該發動機使用的機油泵為齒輪式機油泵，擁有工作效率高、功率損耗低以及穩定性強的優勢，每月的總產量超過了3萬臺，總體生產規模龐大，因此提高機油泵殼體加工精度，改善其工藝加工方法，進一步提高機油泵殼體加工效率對于提高機油泵生產速度與企業生產效益有著重要作用。

1? 機油泵構造與工作原理分析

本文研究的機油泵是通過外嚙合形式組成的機油泵，涵蓋的關鍵組件有殼體、主動與被動軸、主動與被動齒輪、泵蓋等[1]，其結構示意圖如圖1所示。機油泵在工作過程中，發動機產生的動力會通過傳動鏈條帶動機油泵的鏈輪，鏈輪通過主動軸將力傳遞到主動齒輪上，主動齒輪轉動會帶動從動齒輪向相反方向轉動，將進油腔中的機油通過主從動齒輪縫隙、齒輪與殼體壁縫隙送出油腔。在這種情況下，進油腔部位會產生局部低壓而出現一定的吸力，在該力的作用下會促使油底殼部位的機油進入到油腔。在主動齒輪與從動齒輪不斷選擇的狀況下，油腔內的機油會持續不斷地進入到發動機需要潤滑的機構處[2]。

2? 殼體結構與工藝現狀

2.1 殼體結構

本文研究的機油泵殼體材料為AS9U3鋁合金材質，該材料硬度為85-115HBS，主要用于主動齒輪與從動齒輪的安裝，零部件毛坯件為壓鑄件，后續需要進行的加工的部位有主從動軸安裝孔、主從動齒輪安裝腔體、泵蓋安裝配合面、螺栓安裝孔等[3]，如圖2所示。

2.2 加工工藝現狀分析

當下機油泵殼體加工是通過數控加工中心完成的，在加工過程中，設置科學合理的加工參數、加工順序對于提高殼體加工品質、加工速度有著重要影響。隨著現代數控加工技術的不斷發展和創新，各個加工工序的輔助時間逐步降低，切削加工時間所占的時長越來越多，當下要想進一步提高殼體加工效率，還應當縮減切削加工時間。要增加切削加工速度，則需通過加大進給量、切削速度等來實現，然而加工效率的提升必須要在保證殼體加工精度、不出現刀具異常磨損的基礎上[4]，如表1所示為目前殼體加工工藝情況。

3? 機油泵殼體工藝改進

3.1 銑安裝面工序改進

在進行殼體表面銑削加工時，采用的刀具是德國瑪帕公司生產的鋁合金面銑刀，一次性可以裝夾刀片8片，該刀片價格昂貴，每個刀片單價達到了兩千以上，為了避免在調試過程中對刀片產生較大的破壞，只安裝4片刀片[5]。在進行鋁材質殼體加工時，使用的刀片材料為硬質合金、金屬陶瓷以及PCD等，由于金屬陶瓷的脆性高、受力性能不好，不適合應用到粗加工中，一般只用在精加工工序。另外兩種刀具材質力學性能相似，通常進行粗加工時采用硬質合金，PDC材質刀具能夠滿足高速切削加工需求，并具有良好的穩定性。為了提高安裝面的加工的效率，保持試驗參數不變，安裝8個刀片，轉速升高到3800r/min，進給量調整到950mm/min。

3.2 擴主從動軸孔工序改進

該部分加工環節主要為粗加工，按照圖紙尺寸進行加工并預留出一定的精加工余量，使用的刀具是長度為85mm直徑為11.7mm的鉸銑刀，受到刀具加工精度影響，本身擁有0.02mm跳動，再加上裝夾誤差，累積跳動達到了0.06mm[6]。由于刀具跳動幅度過高，當刀具在進行高速切削時，會產生呼嘯聲，并影響到加工精度，無法進一步提高加工參數，縮減加工時間。為了解決這樣的問題，使用液壓刀柄，該刀具的裝夾主要依靠內部的液壓油施加均勻夾持力，因此擁有良好的裝夾回轉精度，保證了多刃刀具每個刀刃都能夠均衡運用，在加工過程中能夠降低刀具所受的橫向力，有效避免斷刀問題的產生[7]。通過液壓刀具的應用，刀具累積跳動誤差可以控制在0.004mm內，夾持力矩能夠達到100Nm以上，可以將該工序的進給量設置為1100r/min，切削速度設置為105m/min，顯著提高切削加工效率。

3.3 工藝改進結果

對機油泵殼體各個加工工序進行改進，對加工參數進行相應的調整，記下每個加工工序的實際使用時間，與正常加工時間進行對比，即可以得到機油泵殼體加工工藝改進效果，如表2所示為工藝改進前后的加工時間對比。

從表2中可以看出，通過對銑安裝平面、擴主從軸孔工序進行優化，其加工時間得到了明顯的縮減，在銑安裝平面工序可以節省工時33s，擴主從動軸孔工序節省工時66s，總共縮減加工時間99s，此外還額外節省出兩個數控加工中心的工作時間，可以為其他類型的機油泵產品加工提供更多的設備與時間。

4? 結語

綜上所述，機油泵是為汽車發動機提供潤滑油的關鍵部位，通過主動齒輪與從動齒輪的嚙合轉動，使進油腔內產生負壓，進而產生吸力，持續不斷的將機油送入到發動機各個部位，對保證發動機穩定運行發揮了重要作用。在本文當中筆者結合自己的實際工作經驗對機油泵殼體加工工序進行改進，實踐證明能夠有效提高殼體加工效率，該方法也能夠為相似工件工藝改進提供幫助。

參考文獻：

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