淺談發動機加工工藝優化方法

郭勇志　閆靜輝

摘要：發動機各個零件的制造質量直接影響到發動機的性能水平和可靠性，因此加工質量要求很高，對各零件的加工工藝與設備要求也很高。不斷提高發動機各零部件產品的制造質量，已成為眾多車企提高發動機機整機質量的重要目標。

關鍵詞：制造質量；工藝；設備；整機質量

1引言

發動機三大零部件成品（缸體、缸蓋、曲軸）都是從鑄造或者是鍛造的毛坯經過復雜的機床加工而成的。機床加工工藝方法對產品的加工質量有重大影響。如何布置整線加工工藝，優化機床工藝加工順序。在提高產品質量的同時，又可以盡可能提高產品加工質量。這是我們研究的方向。本文將重點介紹一下缸體加工工藝的優化。2缸體加工工藝安排遵循原則

缸體加工工藝的優劣決定了產品質量高低。缸體工藝安排遵循以下原則：

a、首先從大表面切除多余的加工層，以便保證精加工后變形量很小。

b、容易發現內部缺陷的工序應該排在前。

c、把各深孔加工盡量安排在較前面的工序以免因較大的內引力，影響后續的加工。

3缸體加工工藝過程的制定

a、先基準后其它：先加工一面兩銷。

b、先面后孔：先加工平面，再以平面定位穩定可靠。可減少安裝變形，先加工平面，切去表面的硬質層，可避免因表面凸瘤、毛刺、及硬質點的作用而引起的鉆偏和打刀現象，提高孔的加工精度。

c、粗、精分開：有利于消除粗加工時產生的熱變形和內應力，提高精加工的精度。有利于鐵屑的排出，便于車間的生產管理，有利于及時發現廢品，避免工時和生產成本浪費。

d、工序集中：為了減少工序，減少機加工設備降低成本。應最大限度集中在一起加工，提高生產效益和加工精度。相關孔集中在一臺機床上加工還可以減少重復定位產生的定位誤差，尤其是提高位置度精度。

傳統的工藝加工方法都是按照先面后孔的工藝加工順序來加工的，缸體的加工也大體遵循了這一傳統工藝加工方法。但是卻有細微的區別。缸體的前端面作為發動機的重要安裝面，面上的安裝孔位置度好壞直接影響到發動機整機的氣密性。下面我們將以B15系列發動機缸體加工為例，簡單介紹一下后端面變速箱螺栓安裝孔加工方法。

后端面變速箱螺栓安裝孔是在粗加工OP40加工的。這臺機床除了加工后端面變速箱螺栓安裝孔外，還粗加工了前端面、止推面、鍵槽、水泵孔、變速箱定位銷孔。最初的具體加工順序如下：

加工前端面→止推面→#201、202孔→鍵槽→變速箱安裝孔→#130孔

從這一工藝布局來看，我們是嚴格遵循了先面后孔的傳統工藝加工方法。

4加工工藝分析

在缸體加工工藝過程中，影響變速箱安裝孔位置度的可能因素很多。下面我們將通過樹圖的形式對這些可能的因素逐一分析并一一排除。最終查找出根本原因。可能的原因主要從以下幾個方面產生：

1、人員：調查人員按照標準化操作，無異常。

2、機床設備：分析機床設備對位置度影響的可能因素有：

①B軸剎車片磨損和編碼器失效，零件將無法準確定位，導致孔加工位置度超差。

②伺服放大器失效，也會影響到工件加工定位，導致孔加工位置度超差。

③機床加工定位面不平整，零件夾歪，同樣會導致孔加工位置度超差。

④定位銷松動，零件加工時受力易偏移，孔位置偏移位置度也會超差。

3、毛坯來料：毛坯來料如果出現多肉或夾緊點不平整也會導致孔位置度超差。

4、加工方法：加工方法主要有以下幾點會影響到位置度：

①B軸抱閘壓力不足，機床B軸將無法及時剎車，零件加工定位偏移，位置度也會超差。

②主軸EN值小，刀具加工夾緊力不足，加工振動大也會影響到孔位置度。

③工藝加工順序設置不合理，孔位置度波動大也會超差。

5、工廠環境溫度：環境溫度變異影響加工精度已得到行業的證實。

5有效性驗證

對以上從人員、機床設備、毛坯來料、加工方法、工廠環境溫度等五個方面分析出來的可能原因我們做了逐一驗證。驗證結果我們發現只有從更改機床加工工藝方法所做的驗證有效。

6有效性解析

為什么更改了機床加工工藝順序之后效果如此明顯？這是否顛覆了傳統的先面后孔加工原理？我們對OP40工位加工工藝做了深入研究。對比改進前和改進后的工藝加工順序：

改進前：加工#199面→止推面→#201、202孔→鍵槽→變速箱安裝孔→#130孔

改進后：加工止推面→#201、202孔→鍵槽→變速箱安裝孔→#130孔→#199面

我們研究發現缸體01740先加工前端面是一個大平面。機床加工振動大，工件B軸旋轉方向易出現位移。當加工完前端面面之后，需要旋轉180度再加工變速箱安裝孔。B軸旋轉方向的位移誤差直接影響到變速箱安裝孔的加工。造成變速箱安裝孔位置度波動大出現超差。如圖2所示。

7經驗總結

總結此次工藝改進，我們意識到先面后孔原理僅僅是針對單一平面而言。對于兩個平面上的孔和面不一定適用這一原理。不難發現實際上我們并未顛覆傳統的先面后孔工藝加工原理。反而更深入的理解了這一原理。理解并由根據去尋求創新。

8結束語

對于機械行業機床加工工藝方法，有很多相通之處，無論是加工面還是孔都離不開我們最基礎的工藝學原理。但是工藝的制定不能脫離機床的實際加工特性。偏離了機床加工特性制定出來的工藝加工順序必定是不科學的。對產品質量會產生深遠的影響。