汽車發動機缸體加工變形分析及精度控制

鄧發平 黃家貴

摘 要：如今，汽車行業的發展已成為國民經濟中的支柱產業，汽車制造水平將會直接體現一個國家的經濟實力，因而汽車領域的開發研究已成為經濟發展不可或缺的部分。作為汽車技術含量較高的組成部分，發動機缸體的加工，漸漸滲透于各大企業當中。發動機缸體是薄壁多孔的零件，對于其加工的各項程序精度要求極高，并且零件加工的優劣直接影響發動機的性能。文章主要針對在發動機缸體加工時產生變形的因素進行分析，以及對發動機缸體加工精度的控制。

關鍵詞：發動機缸體；加工變形；精度；控制

中圖分類號：TG713.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）17-0016-02

1 概 述

近幾年，我國汽車銷量有大幅度的提升。從2009年開始我國汽車的產銷呈上升趨勢，成為世界第一汽車生產和消費國，創我國歷史新高。目前，我國的汽車制造主要以中外合資發展為主，主要核心技術掌握在西方國家的手里。發動機生產技術主要來源于美國、德國、日本等國家，例如上海大眾、一汽大眾、東風日產、廣州豐田、廣州本田等。

雖然我國當下汽車發動機的研究有突飛猛進的進展，但是面對我國如此龐大的產銷需求仍是遠遠不夠。一味地依賴于國外引進的新技術，對于在根本上解決我國的汽車發展的問題沒有任何幫助。現在汽車對于發動機的要求越來越多，不僅僅要性能好，更重要的是要有較強的市場適能力強，提高自動化程度高，在大批量生產的同時，減低成本，這就要求在發動機缸體的加工過程中，提高其精度和質量。因此對于發動機缸體的研究和改造具有極其重要的作用。

2 發動機缸體的加工

2.1 缸體加工介紹

發動機缸體作為具有薄壁多孔復雜結構的箱體類零件，在其加工過程中容易產生變形，這就要求對其精度的進行嚴格控制。目前，發動機的加工生產主要是指在數控加工中心的控制下，按柔性線上完成生產。此項技術對于自動化技術要求較高，并且生產成本相對較低。此外，在缸體加工上，對于任意環節的精度要去非常的高，否則難以達到該項工藝的標準要求。

2.2 缸體加工的具體工藝流程

2.2.1 缸體表面加工

缸體表面加工主要分為平面加工和空隙加工。平面加工主要由端面銑削構成，如：對頂面，底面以及前后端面的加工。而空隙加工常需要鏜削、珩磨、鉆、鉸和攻等工藝組成，包括水套空、安裝孔、連接孔、活塞缸孔、油孔等。

2.2.2 缸體加工流程

缸體加工工序大致可分為主要型面加工、主要孔柱加工、清洗檢測、輔助結構加工四道程序，不同程序負責的領域不同，定位基準也不盡相同。例如：一部分程序采取兩銷完全定位方式，也有的采取粗基準3-2-1完全定位方式。而且，不同的方式的定位面也有底面和端面的區別。在缸體的加工過程中，對于缸體底面和端面的加工是極其重要的工序。

2.2.3 缸體加工劃分階段

缸體加工可以分為粗加工和精加工兩個模塊，每個模塊可具體分為兩部分，整個生產線分為眾多的粗加工單元、半精加工單元以及精加工單元三部分。對于各個階段要根據所需求的產品進行定位，進行合理化生產。

3 影響發動機缸體加工變形的因素

3.1 工藝系統影響因素

3.1.1 機床誤差

對于機床誤差而言，主要是由主軸回轉導軌和傳動誤差帶來的。例如：在加工過程中，主軸回轉導軌對于端面加工的形狀及位置影響較大。這會對后續的發動機缸體加工產生巨大影響。

3.1.2 夾具誤差

夾具誤差可分為定位誤差和加緊誤差。定位誤差可以通過定位方式來矯正，而對于夾緊誤差，就需要我們在開始生產零件前，改變夾緊力的大小，從而解決夾具引起的誤差 問題。

3.1.3 刀具誤差

在如今缸體的生產工藝下，刀具需要與主軸進行緊密結合，對所需要達到的定位精度要求極高，因此刀具在安裝上帶來的誤差以及刀具的振動誤差越來越重要。但是面對日益磨損的刀具，其帶來的誤差，將會使缸體產生加工變形。

3.1.4 工件分析

對于發動機缸體，其端面的切削加工過程會有熱和力的變形，這樣就會在一定程度上造成不必要的誤差。熱變形可以采用高壓冷卻液或冷卻刀片進行減小誤差，而對于力變形而言，其主要是由于夾具和刀具上的力引起的。根據研究發現，切削力對于工件的加工所形成的誤差大于夾緊力，因此銑削加工帶來的誤差嚴重影響工件的加工。

3.2 工藝過程影響因素

3.2.1 加工工藝的分析

對于現在的加工工藝而言，主要由刀具路徑、加工程序和切削參數構成。刀具路徑改變缸體的外形，加工程序決定加工變形，而切削參數嚴重影響缸體質量。無論是在粗加工產生的切削力還是半精加工由于磨損產生的銑削力，對于這三個組成部分來說都會在一定程度上直接影響缸體的加工精度。切槽刀的相關數據，見表1。

溝槽加工切削用量的相關情況，見表2。

3.2.2 過程調整的分析

在發動機的生產線運行過程中，不僅僅要對設備進行調整，要在工藝方案能夠進行的同時，對設備進行參數調整，這樣才會改善工件加工過程中，產生的不必要的誤差，從而提高缸體精度。

3.2.3 結果測量及分析

對于缸體加工的結果測量，常使用三坐標儀進行測量，其精度可達0.001 mm，滿足缸體精度要求，這樣對于缸體精度產生的誤差可以忽略不計。

4 對于發送機缸體加工精度的控制

4.1 缸體加工變形及精度關系

缸體加工變形嚴重影響缸體的精度，而缸體覺的精度的大小也會對缸體加工的變形產生一定的影響。缸體的加工變形和精度相輔相成，密不可分。因而，通過改變缸體的精度來減少缸體加工帶來的變形，可以在一定程度上解決發動機缸體問題。

4.2 缸體精度控制方法

4.2.1 直接法減少消除原始誤差

在缸體的生產過程中，采用直接法來減少誤差是最常用的辦法。這對于消除加工過程中帶來的誤差有直接作用。常用的直接法為：在刀具加工一定零件后，更換新的刀具，以確保加工零件的精確性。

4.2.2 誤差補償法和均衡法

所謂誤差補償法是指人工制造出一種新的原始誤差，使原來固有的誤差得到抵消。人為誤差和原始誤差大小相同，方向相反，二者的相互抵消可消除誤差，進而提高缸體的加工精度。

而均衡法是指：由于加工程序和加工內容不當造成的誤差積累，可通過前后內容平衡來消除誤差，例如：在粗加工和半精加工過程中，就會使粗加工中的誤差遺留到半精加工中，此時就可采用均衡法，使誤差降到最低。

4.2.3 誤差轉移法

常用的誤差轉移是指在工藝生產過程中，將系統產生的誤差轉移到不影響產品精度加工方向上，從而達到消除誤差的目的。在工藝上可轉移的誤差有，力變形、熱變形以及幾何誤差等。如缸體后端面密封面在產生接刀痕時，可通過改變走刀路線，消除對密封面的影響。

5 結 果

對于缸體內部復雜的結構，其加工工藝要求比較高。并且在缸體加工過程中，其影響因素受多方面影響，在生產中難免會產生一定的誤差，從而降低工件的使用價值，影響缸體的實用性能。故而，在生產缸體的過程中，了解和掌握缸體變形的影響因素，采用合理有效的方法，減少生產中產生的不必要的誤差，進而在汽車工程研究方面提高缸體的精度，是每個企業必須面臨的發展方向。

6 結 語

發動機作為汽車的心臟，其的實用性能直接影響著汽車工作的使用價值。作為發送機的基礎零件，缸體的研究分析直接決定著發送機的整體性能。因而，要想提高發動機的使用性能，就要嘗試著控制缸體零件的加工精度和和質量。研究汽車發動機缸體制造過程中的加工變形對于發動機缸體制造的質量和精度控制有著至關重要的作用。在加工過程中，對銑削力、夾緊力的加工變形分析以及相應的精度分析研究，有利于促進我國發動機制造產業的發展，為我國汽車發動機制造提供理論指導基礎。

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