淺談重型發(fā)動機凸輪軸孔和曲軸孔的加工工藝

劉琳琳 周慧

摘要：隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，近年來我國的工業(yè)化進程顯著加快。流水線化生產(chǎn)的實現(xiàn)依賴于各類先進的生產(chǎn)設(shè)備，而重型發(fā)動機是為機械設(shè)備提供動力的重要組成部分。凸輪軸和曲軸是發(fā)動機的主要組件，對發(fā)動機的正常工作起著非常重要的作用，尤其是凸輪軸和曲軸的打孔工藝。打孔精度的高低直接決定著發(fā)動機的質(zhì)量和使用壽命，因此對打孔過程必須嚴格要求。下面圍繞孔的加工展開討論，主要介紹其技術(shù)要求、工藝過程及控制質(zhì)量的措施。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機；凸輪軸孔；曲軸孔；工藝過程

在機械設(shè)備中，發(fā)動機是向設(shè)備提供動力的主要部分，發(fā)動機質(zhì)量的好壞直接決定著設(shè)備的使用壽命。目前發(fā)動機的制作水平，已成為衡量一個國家工業(yè)化水平重要標準。發(fā)動機的性能越優(yōu)越，設(shè)備的生產(chǎn)效率也就越高。現(xiàn)階段發(fā)動機在工業(yè)生產(chǎn)上已經(jīng)得到了廣泛運用，極大地提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。現(xiàn)階段發(fā)動機中凸輪軸孔和曲軸孔的加工工藝已經(jīng)取得很大進步，但在實際加工工藝過程中還存在不足之處急需改善。

一、對技術(shù)要求的大致介紹

凸輪軸孔和曲軸孔，兩者是發(fā)動機的重要組成零件的關(guān)鍵特性，在加工上也存在結(jié)構(gòu)方面的差異。兩者在加工時結(jié)構(gòu)上有一點相同之處，都為七檔通孔式結(jié)構(gòu)。下面主要介紹兩者加工時的不同之處：前者在加工時孔的直徑大約是44mm，且精度等級不能低于0.025。其孔的缸蓋結(jié)構(gòu)是全封閉式的，這樣加工是為了防止刀具從缸蓋中穿過。后者加工時空的直徑約為108mm左右，精度等級為0.035。其孔的缸體結(jié)構(gòu)是開放式的，為刀具在缸體中來回穿梭提供條件。

無論是哪一種孔的加工，都要進行缸體和缸蓋的制作，發(fā)動機質(zhì)量的高低在很大程度上是由缸體和缸蓋的加工精度決定的，因此對其加工過程必須重視。灰鑄鐵是目前制作重型發(fā)動機缸體和缸蓋的主要材料，對于一些高爆發(fā)壓力的發(fā)動機甚至需要蠕墨鑄鐵等材料以滿足發(fā)動機的結(jié)構(gòu)強度及性能要求。發(fā)動的工作時依靠凸輪軸和曲軸的高速旋轉(zhuǎn)完成的，因此在兩者的生產(chǎn)過程中，要對精度嚴格把關(guān)，才能有效延長發(fā)動機的使用壽命[1]。

二、工藝過程及注意事項相關(guān)介紹

（一）對工藝過程的相關(guān)介紹

曲軸孔以及凸輪軸孔的加工，是缸體和缸蓋加工的主要步驟之一，也是影響缸體缸蓋質(zhì)量的關(guān)鍵性因素，因此在生產(chǎn)精度的控制上十分嚴格。下面對其加工工藝進行詳細介紹：首先需要對所加工的毛坯零件進行定位操作，采用的定位方式是一面兩銷，就是在工件的一個面上用兩個銷釘進行固定。同時采用液壓夾緊的方式對工件進行夾緊操作，這樣既能保證工件位置不會發(fā)生偏移，也不會出現(xiàn)軸面轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象。在保證加工順利進行的同時有效提升加工精度。

其次是對刀具進行正確選擇。目前我國對刀具有較為詳細的規(guī)定和標準，因此在選用刀具時要嚴格遵照國家標準。經(jīng)過仔細篩選，可知單刃鏜刀是最合適的加工刀具，此刀具是用來加工兩軸孔之間的孔隙的。且鏜刀結(jié)構(gòu)簡單，在加工上具有顯著優(yōu)勢，再加上良好的穩(wěn)定性。使得加工出來的軸孔十分光潔，具有較高的精度。在加工軸孔時還需要保證同軸度，鏜桿的剛度要大，其材料最好選用硬質(zhì)合金。刀片數(shù)量要多，通常在加工時十四個刀片安裝在一個鏜桿上，七個粗鏜刀片，七個精鏜刀片。刀片材料與鏜桿材料一致，在提升工作效率的同時增加使用周期。

最后，根據(jù)不同軸孔結(jié)構(gòu)選擇不同的加工方式。凸輪軸孔的缸蓋一端是封閉的，在加工時刀具是從未封閉的一端進刀，為減少鏜桿的懸伸量需要在加工時用三個導套作為支撐，刀具分別使用1、3、6檔做為支撐。曲軸孔的缸體是開放式的，在加工時刀具可從兩端同時進刀。分別采用推鏜和拉鏜方式對缸體進行加工，前者刀具在1、3、6擋，后者刀具在2、4、7[2]。

（二）對注意事項的相關(guān)介紹

在軸孔加工時，對精度的要求是非常嚴格的。加工精度越高，發(fā)動機的性能越好，反之發(fā)動機性能較差。下面介紹幾點提升軸孔加工精度的主要方法：對鏜刀片高度進行合理調(diào)整，能夠有效減少鏜孔的直徑誤差；提高鏜桿的剛度，且對導桿的運轉(zhuǎn)進行控制，達到提高圓度和圓柱度精度的目的。此操作的最終目的是提高發(fā)動機的動力傳輸性能；注意對七孔的位置進行合理調(diào)整，使其保證良好的同軸度，從而使軸在旋轉(zhuǎn)過程中的受力比較均勻同時減少對發(fā)動機軸瓦的磨損。此外鏜桿剛度的增大和機床精度的提高都能有效減少軸孔間同軸度誤差[3]。

（三）提升發(fā)動機質(zhì)量的有效措施

凸輪軸孔和曲軸孔的加工，是發(fā)動機生產(chǎn)制造過程中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其加工精度的高低直接影響著整個發(fā)動機的質(zhì)量。因此在軸孔加工時必須嚴格保證其精度，下面對提升質(zhì)量的兩項措施進行詳細闡述：

對導套定位進行嚴格控制。在凸輪軸的鏜孔過程中，鏜桿是從為封閉端開始進刀，且在同一水平線上進行往復運動，在此過程中鏜桿會產(chǎn)生較大的懸掛量。為保證鏜桿各部分保持在同一水平線上，需要用導套對鏜桿進行定位控制，對導套定位的精度的不斷提升，能夠有效提升鏜孔的精度，從而達到提升發(fā)動機質(zhì)量的目的。此外導套安裝時需要預(yù)留一定的活動量，這樣與支架就會保持合理的間隙，在保證鏜桿正常工作的同時不會對其自身的導向性產(chǎn)生影響。

對加工設(shè)備過濾精度和內(nèi)冷壓力進行嚴格控制。在曲軸孔的鏜孔加工中，鏜刀是從兩端同時進刀，并在同一水平線上來回運動。冷卻液對曲軸孔基本沒有什么影響，但凸輪軸孔導套的存在使得冷卻液對其有著較大影響。導套與凸輪軸孔的摩擦會使加工溫度上升，冷卻液在這一過程中起著降溫的作用。冷卻液的過濾精度越大，凸輪軸孔的加工精度也越高。冷卻液的過濾精度過低不僅會嚴重影響軸孔的加工精度，還會使加工切屑對導套和孔表面產(chǎn)生劃痕。通過以上描述，我們可以知道導套定位精度和冷卻液的過濾精度，對發(fā)動機質(zhì)量有著嚴重影響，提升兩者的精度能夠有效提高發(fā)動機質(zhì)量，提高切削的分斷性，有效抑制刀具磨損，進而提高發(fā)動機的性能。[4]

三、結(jié)束語

文章通過對發(fā)動機凸輪軸孔和曲軸孔的加工技術(shù)要求、工藝過程及控制質(zhì)量的措施的詳細介紹，使人們對其工藝過程有了更系統(tǒng)的認識和了解，同時也為相關(guān)企業(yè)提供一定的參考。軸孔的加工一直是人們關(guān)注的熱門話題，也是發(fā)動機制造中的關(guān)鍵和難點所在。目前我國對軸孔的研究和制造已經(jīng)取得巨大進步，但在實際加工過程中還存在很多不足急需改進。

參考文獻：

[1]林勇.發(fā)動機缸體曲軸、凸輪軸孔的珩鉸工藝[J].汽車工藝師，2015（3）：40-42.

[2] 羅靜，肖鐵忠，龔文均，等.發(fā)動機缸體曲軸孔加工專用鏜床設(shè)計[J].制造技術(shù)與機床，2013（9）：101-103，106.

[3]孫旭東，連家駒，馬連臣，等.凸輪軸孔軸線與止推面垂直度超差問題研究[J].河南科技，2014（16）：116-117.

[4]史丁丁，諸葛明，羊奎，等.淺談發(fā)動機凸輪軸孔和曲軸孔的加工工藝[J].機械制造，2016，54（2）：75-77.

（作者單位：重型專用車發(fā)動機安徽省重點實驗室1

安徽華菱汽車有限公司2）