汽車發動機缸體加工工藝分析

滕傳勇 屈猛

摘 要：發動機（engine）是將不同形式的能量轉換成機械動力或者機械運動，及其在工業革命時期，發動機屬于蒸汽式，被應用于啟動固定機械。19世紀，被改進為推進機車與船只，后來配置于蒸汽渦輪機。20世紀，開始應用于燃氣輪機和火箭引擎。在21世紀，汽車所配置的發動機更為先進，其缸體結構是重要組成部分。優化汽車發動機裝備，必須按照標準要求，不斷改善發動機缸體加工工藝。

關鍵詞：汽車;發動機;缸體;加工工藝

1 引言

從技術標準的角度來看，汽車發動機缸體加工工藝難度極高，加工流程具有特殊性，對加工質量與生產周期均具有嚴格要求。改善汽車發動機裝備，優化缸體結構，必須事先檢查缸體產品材料是否完整，驗證技術要求，制定科學完善的加工方案，量化加工工藝流程。本文將簡單介紹汽車發動機缸體產品的結構與技術標準要求，系統論述汽車發動機缸體加工要求，并綜合探討如何創新汽車發動機缸體加工工藝。

2 汽車發動機缸體產品的結構與技術標準要求

從汽車發動機缸體產品結構來看，主體材料是鋁合金，一般來講，在缸體產品加工過程中，需要為缸體結構嵌入四個鑄鐵缸套，這樣方能起到良好的加固作用。在曲軸孔處理工作中，必須采用雙份材料，在一側鑄鐵，另一側則使用鋁合金。其次，為了能夠適當減輕缸體結構自身的重量，優化汽車發動機系統的鑄造加工質量，理應是將缸體結構的壁厚控制在3.5mm以下，這樣能夠賦予缸體一定程度的剛性與柔性。再次，從技術標準的角度來看，在設計汽車發動機缸體產品結構的過程中，應正確處理缸體加工精度與氣缸變形問題之間的關系，使兩者的相互作用能達到最佳。不可忽視的是，在汽車發動機缸體加工作業中，必須正確組裝平面、斜面、氣缸孔、油孔、銷孔、螺紋孔和曲軸孔等部件，確保組裝接口的牢固性。

3 汽車發動機缸體加工要求

3.1 準確定位選擇基準

優化汽車發動機缸體加工工藝，首先要準確定位汽車發動機缸體加工技藝的選擇基準，對以往類似的工藝參考資料進行總結，以此為基礎，設計更科學合理的工件編程參考書，準確計算工藝技術參數，確保參考資料能達標準要求，這樣方能避免技術人員在設計和加工缸體結構的過程中因參考資料不準確而導致嚴重的誤差，致使檢測失誤和定位出錯。此外，在設計和編撰參考資料的過程中，應適當簡化編程步驟，構建精確的缸體模型，與此同時，必須確保缸體結構組裝精度。圖1就是發動機缸體的實體模型圖，其制作材料主要是鑄鋁 ADC12，質量為10.8千克，鑄件的形狀通常比較復雜，其外部存在的凸臺較多，外表面主要呈曲面狀，鑄件的內腔比較多，而且組成結構非常復雜，因此常被稱作復雜型薄壁鑄件。

3.2 恪守缸體結構部件加工原則

據調查了解，在組裝汽車發動機缸體結構的過程中，僅圓筒加工作業就涉及到了十幾道工序。在具體加工作業中，必須按照依次安裝粗、精加工的標準順序，在確保加工質量的前提條件下，遵守加工原則。一般來講，汽車發動機缸體結構精加工原則主要分為三項基本原則：第一，粗加工原則。該原則要求將毛坯作為主要對象，全面開展粗加工作業，這樣能夠及時發現零件內部加工作業是否存在缺陷，并根據具體問題進行及時修復;第二，堅持加工優先原則。該原則要求在汽車發動機缸體加工處理作業中，應盡力確保零件加工質量的精確度，減少內應力對加工作業的負面影響。同時，要在前段工序中做好深油孔處理作業;第三，合理設置原則，即以此做好缸體結構檢驗工作、部件壓裝工作，全面清洗零件，去除上面的污漬，并做好密封試驗工作，規范工序。

3.3 科學選用刀具

對于汽車發動機缸體結構來講，所使用的鋁合金材料熔點與硬度均較低，因而，通常會在切削的過程中產生積屑瘤問題，進而導致工件的尺寸精度降低，表面粗糙度問題加劇。對此，應正確使用加工中心平臺的濕加工技術，選用附帶內冷孔的加工刀具。需要注意的是，因為加工中心平臺內的主軸轉速較快，刀具對抗振性的要求也較高，所以為確保加工效率就要實現自動換刀。

3.4 做好夾具設計作業

汽車發動機缸體結構是由多種處理元件組合而成的，構成因素極為復雜，從總體上分析，所有處理元件均分布在六個平面之中。在開展單次夾緊作業時，工作人員必須盡最大努力做好數量多而且工藝相對簡單的作業，與此同時，須避免出現因夾緊而導致的零件變形問題。為了實現這一目標，則必須做好夾具設計和選擇工作。一般來講，標準的夾具應滿足以下兩大基本條件：

1.嚴格遵守相關設計原則，認真參考類似工藝資料，確保設備與零件的坐標系方向呈一致性，這一方能確保被安置在加工中心內部的零件能順利完成定向安裝作業，與此同時，要處理好加工中心與定位基準面的相關尺寸聯系問題。

2.為了促進工序的有效銜接，確保加工作業的精確度，必須將夾具的剛度和強度控制在最合理的參數內，避免夾具出現變形問題，在更換或者調整夾具的過程中，應盡量確保夾具的穩定性能依然處于良好狀態。

3.5 控制好環境溫度

在加工鋁合金材料的過程中，要根據標準參考嚴格控制外在溫度，據調查了解，在產品生產加工過程中，溫度保持在（25±3）℃的效果最佳。這樣不僅可以使產品質量與生產參數保持一致，而且能夠避免因溫度變化而出現的產品變形問題。

3.6 優化裂紋焊接工藝

在焊接汽車發動機缸體裂紋的過程中，應依次做好焊前預熱作業與焊后緩冷工作。某發動機缸體裂紋處于上方水套位置，其剛性大，結構組成復雜，壁很薄，為了提高裂紋焊補效果，焊接技術人員沒有進行加熱，直接使用了冷焊技術。在具體焊接工作中，焊接技術人員事先對裂紋周邊20毫米內的鐵銹、油漬與水進行全面清理，接著，為裂紋兩邊設計止裂孔，借助角磨機來打磨裂紋，使之變成60°V形的坡口面。然后，運用φ3.2mm鑄的308焊條進行直流正接，將焊接電流控制在90到100A，與此同時，根據實際情況分別使用斷弧、短弧和間斷退焊方式進行焊接，將每一段的長度控制在20毫米以內。等到上一層和上一段完全冷卻后再進行下一步焊接工作，以此降低焊縫的收縮應力，避免再次產生裂紋。最后，要對焊縫實施清渣處理，用角磨機對焊縫和熔合區的結合部位進行打磨，這樣能夠避免產生集中應力，維護發動機缸體結構完整性。

4 如何創新汽車發動機缸體加工工藝

創新汽車發動機缸體加工工藝，必須著重引入新工藝技術。目前，壓鑄技術已經被廣泛應用于汽車發動機缸體加工作業中，與傳統工藝相比，壓鑄技術有三大顯著的優點：第一，鑄件質量優，穩定性良好。用壓鑄技術生產的產品尺寸精度較高，大多在CT4到8級;表面的粗糙度Ra值在0.8到6.3μm之間，而且，壓鑄件的表面層強度與硬度都比較高。第二，生產率極高。相對而言，在自動化技術的主導下，壓鑄生產率最高，平均每3分鐘就能夠完成一個發動機缸體生產作業，能夠節約大量的時間成本和人力成本。第三，工藝路線短。運用傳統鑄造工藝生產汽車發動機缸體通常需要做好多項工序作業，而借助壓鑄技術僅需提前做好模具加工作業，然后，完成澆注作業就能很快取出缸體鑄件，最后，用人工模式去除鑄件的飛邊毛刺，并完成檢驗與細加工作業。

5 結束語

綜上所述，全面做好汽車發動機缸體結構加工作業，優化加工工藝，必須按照標準要求制定科學完善的加工方案，量化加工工藝流程，引入各種先進技術以改善缸體結構功能。

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