淺析發動機缸體加工工藝

摘 "要：本文主要圍繞發動機缸體柔性加工生產工藝進行了詳細研究，依次對柔性加工生產線的布局、加工技術標準、加工工藝的選擇及確定進行了闡述，并在此基礎上對柔性加工工藝的創新性進行了具體的說明。

關鍵詞：發動機;缸體;柔性加工;夾具;

中圖分類號：TH16 " " "文獻標識碼：A " " "文章編號：1674-3520（2015）-10-00-01

一、引言

汽車發動機作為技術含量較高的產品之一，其產品功能及性能在不斷優化和改進，原有的缸體生產模式已經無法適應現代企業發展的需求，而具有生產產品品種多樣化、生產數量可調節、生產成本較低的柔性化生產工藝模式才能迎合市場的需要，具有更為廣闊的發展空間。

二、缸體柔性加工生產線的設計

發動機缸體加工工藝的柔性化生產是未來主要的生產方向，該工藝具有敏捷、柔性、準確度高、合格率高、減少資源浪費、可有效控制生產等優點。在對生產線進行設計時，應堅持精益求精，自動化以及平面化的布置原則，盡可能發揮該生產工藝的最大優勢。新布置的柔性生產線可實現年產量10萬臺的生產力，生產周期大大縮短，整條生產線的節能效果達到最優化，并能滿足不同型號缸體混合生產的需求。新布置的柔性生產線主要由三個單元組成，分別為粗加工單元、精加工單元以及輔助制造單元。各個生產單元的組成不同，設備也不同，具體組成情況如下：

粗加工單元：該單元由四個獨立制造島構成，各個島的連接方式為并聯，一臺出現問題，不會影響整條生產線的運行。每個獨立島包含的設備為高速臥式加工設備和立式加工設備，前者有七臺，后者有一臺，兩種設備連接方式為串聯，可在加工運行過程中進行交換運行，且能在同一時間內完成加工件的加工和裝夾，大大縮短了加工周期，提高了整個加工流程的效率。

精加工單元：與粗加工單元的結構相似，不同的是并聯的精加工島有兩個，且組成設備為四臺臥式加工設備和一臺缸孔珩磨機，二者同樣采用串聯的連接方式。精加工單元可完成缸體各面、缸孔、主軸承孔和凸輪軸孔的加工任務。

輔助制造單元：輔助制造單元對于整個加工系統的正常運行同樣具有重要作用，清洗機可對加工件內的異物及切削碎渣進行清理，試漏機可檢測加工件的密封性，綜合測量機可對加工件的各項幾何參數進行準確測量，除此之外，還有擰緊機、壓堵機等，各項輔助設備為柔性生產工藝的順利進行提供了可靠保障。

三、發動機缸體加工標準

發動機缸體加工生產線主要針對F、B兩種型號的缸體提供加工服務，加工所使用的材料為HT250GB/T9439-1988，材料硬度為HB190-250。發動機缸體結構復雜，其箱體結構具有面多、孔多的特點。缸體內部結構及形狀復雜，壁的厚度呈現非均一性，壁薄且多筋、剛度低、對加工工的要求較高。F、B型缸體加工工藝技術標準存在著一定的相似性，同時也有細微差別，這就對缸體加工工藝生產線的精度提出了嚴峻的挑戰。以缸孔精度為例，F型缸體缸孔精度標準為Φ89H6，而B型缸體缸孔精度標準則為Φ99H6，細微差別，將對整個缸體，乃至整個發動機的性能產生重大影響。

發動機缸體的頂面、缸孔、主軸承孔、挺桿孔及凸輪軸孔的尺寸大小、形狀、位置等對發動機的整體性能具有重要影響，因此，加工過程中應對各幾何參數進行嚴格的質量管控。而各部位的加工精準度需要由精準的設備、可靠的夾具以及科學合理的加工工藝共同基礎保障。

四、缸體加工工藝評價

（一）缸體加工工藝。缸體加工工序按照基準先行、由主到次、先粗后精、由面及孔的原則進行合理安排，在加工工序的初始端安排夾緊力大、切削力大和內應力大的工序;對物流系統進行優化，減少加工過程中工件姿態的變換以及刀具的換刀次數，縮減不同工序間物流輸送量。缸體精加工以缸體的一面兩銷為基準，先對止推面進行精車加工，同時完成對凸輪軸孔、主軸承孔的精鏜加工，然后對四個缸孔進行珩磨加工。精加工工序完成后，即可進行后續的輔助工序，工序依次為工件清洗和吹干→壓裝堵蓋→試漏→綜合測量。

（二）工藝評價。柔性生產加工工藝相對于傳統的加工工藝具有一定的創新性，具體表現為：

1、復合刀具的應用。復合刀具的使用能使工件在一次裝夾或工作循環中，完成多道工序的加工，這可有效去除重復定位產生的誤差，提高生產線的加工效率。復合刀具的使用能夠縮減輔助時間、減少測量過程及誤差、提高整個加工工序的效率。組合鏜刀主要用于主軸承孔和凸輪軸孔的加工、階梯形鉆頭主要用于結合面螺栓孔的加工、鉆擴復合刀具可用于挺桿孔的加工。

2、刀具在線監測及補償。刀具在線監測可為金屬切割過程的順利進行提供可靠保障。在加工過程中，對刀具的運行狀態進行在線監控和補償是通過多傳感器監測系統完成的。加工過程中，監測系統根據采集的刀具參數，對刀具的預調初始點和刀形輪廓進行準確度量，并在加工過程中完成自動校正的補償工作，進一步提高柔性生產線的可控性和可靠性。

3、缸體定位銷孔的替代工藝研究。發動機缸體加工成功的關鍵是對定位銷孔的中心距離進行嚴格的控制，這是因為若定位銷孔的中心距發生變化時，會嚴重影響混流共線生產線的運行狀況。解決這一問題的有效方法為以面定位代替原有的銷孔定位，柔性生產工藝可將缸體的側面（左側面或者右側面）以及該面的工藝凸臺為基準，將工藝臺銑成垂直角形，即可解決銷孔孔心距難以控制的難題，并且方便零件的安裝和產品的更換。以面代孔的工藝改進對于提升缸體加工水平，提升整個發動機性能具有重要意義。

五、結論

發動機缸體的加工質量對于發動機的運行性能影響巨大，缸體內部結構復雜，對加工工藝要求較高，傳統的加工生產線無法滿足現代企業生產的需求。了解缸體加工工藝、缸體加工時的定位基準、加工設備等內容，對缸體加工工序進行最優化設計，以實現柔性化、高精度、高可靠性和高效率的加工生產任務，從而實現了發動機缸體生產的多樣化、低成本的要求。

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