汽車發(fā)動機是為汽車提供動力的裝置，是汽車的心臟，決定了汽車的動力、經(jīng)濟性、穩(wěn)定性和環(huán)境性。根據(jù)動力來源的不同，汽車發(fā)動機可以分為柴油機、汽油發(fā)動機、電動汽車電機、混合動力等。

氣缸體是汽車發(fā)動機的關(guān)鍵部件，氣缸孔的高精度加工要求是限制發(fā)動機質(zhì)量提高的問題，主要體現(xiàn)在氣缸頂部、氣缸孔和曲軸孔的幾個方面。

有幾個要點可以保證氣缸體復(fù)雜生產(chǎn)過程的準確性。

我們來看一下使用具有自動補償功能的加工中心，通過專用夾具進行夾緊、選擇主要工藝工具、優(yōu)化加工中心CNC和珩磨機程序、保證恒溫恒濕生產(chǎn)條件等。

一、示例：氣缸大小特性要求

下圖顯示了發(fā)動機最終產(chǎn)品尺寸圖，包括氣缸頂部、氣缸孔和曲軸孔精加工尺寸。要求如下：

發(fā)動機最終產(chǎn)品尺寸示意圖1

氣缸頂部尺寸：氣缸頂面到曲軸孔的距離尺寸公差為0.08 mm，頂部粗糙度為Rmax12.5 m，頂面曲軸孔的平行度為0.05 mm，頂部平面圖為0.05 mm。

氣缸孔尺寸：氣缸孔直徑公差為0~0.015 mm，氣缸孔對曲軸孔垂直度為0.05 mm/150 mm，氣缸孔加工位置精度為直徑0.2 mm，氣缸孔圓柱精度為0.01 mm，氣缸孔粗糙度為Rz2~5 m。

發(fā)動機最終產(chǎn)品尺寸示意圖2

氣缸曲軸孔尺寸：曲軸孔的粗糙度為Rz10 m，直徑公差0~0.018 mm，曲軸孔位置精度為直徑0.2 mm，圓度0.005 mm，圓柱體也為0.005 mm，曲軸孔2、3、4檔的同心度為0.008 mm

二、塔表面光整過程控制

1.氣缸體的夾緊位置是根據(jù)產(chǎn)品圖紙設(shè)計的。由于繪圖尺寸基準是在先前工藝中加工的底面和底面兩個定位銷孔，圓柱體頂部加工位置基準是底面和底面兩個定位銷孔，因此消除了基準轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的精度誤差。

2.由于塊的空間大小很大，如果加工過程不緊，塊會發(fā)生細微的晃動，嚴重影響加工精度，因此要在夾具上設(shè)計多個自鎖輔助支撐點和夾緊夾，確保氣缸夾具的力度不均勻。應(yīng)避免因夾緊力不平衡而引起的加工后應(yīng)力釋放影響氣缸平度。

3.加工中心增加了3點3檢的空氣檢查方式，如果不能卡在原位，就及時報警，保證產(chǎn)品加工的穩(wěn)定性。

4.塊頂部精加工銑削，精密孔加工時使用立方氮化硼(CBN)刀片、鉸刀。這些刀具具有使用壽命長、加工精度高、曲面粗加工參數(shù)值小、生產(chǎn)率高等優(yōu)點。使用硬質(zhì)合金刀片不能保證大批量生產(chǎn)條件下粗糙度的加工要求。電鍍的硬質(zhì)合金刀片加工100個以上，容易發(fā)生粗糙度分散，使用C。

BN刀片則效果要好很多，可以加工200件以上。

5.控制加工中心切削參數(shù)，優(yōu)化CNC走刀路線，適當(dāng)提高切削速度，可減少缸體頂面因進刀、出刀時吃刀量受力不均而造成的缸體前后端面平面度超差。

6.大盤銑削加工后，通過CNC控制程序及追加大毛刷，繞著缸體頂面沿銑刀加工路線刮一遍，剔除缸體毛刺。

7.車間溫濕度控制。控制設(shè)定恒溫20±2℃、相對濕度40%~60%，減少熱脹冷縮對缸體精加工的影響。

缸體頂面精加工后的平行度、平面度、粗糙度檢測報告如下所示。

▲缸體頂面尺寸檢測報告

三、缸孔精加工各項工藝控制

缸體缸孔精加工尺寸要求高，是工藝制造控制的重點。為了保證缸孔珩磨的質(zhì)量，需在珩磨前把缸孔直徑尺寸公差控制在±0.01 mm，即只允許有20 μm的公差帶通過氣檢后方能進來珩磨機進行鉸珩，而在缸孔入珩磨前，需先在加工中心精鏜缸孔到預(yù)定尺寸，其加工工序圖如圖所示。

▲加工工序圖

精鏜刀采用內(nèi)冷結(jié)構(gòu)，保證在切削過程中產(chǎn)生的熱量及時被帶走從而降低局部加工的溫度、提高缸孔表面質(zhì)量。

根據(jù)最終產(chǎn)品圖紙對比，珩磨前工序缸體缸孔直徑精鏜后預(yù)留有0.04~0.05 mm 加工余量給后面珩磨機鉸珩，粗糙度控制在 Rz10~20 μm，圓柱度控制在 0.015 mm，而位置度 直徑 0.2 mm 和垂直度 0.05 mm/150 mm 與產(chǎn)品圖紙一致，即在保證位置度和垂直度情況下通過鉸珩來控制缸孔的粗糙度、直徑、圓柱度。缸體缸孔精鏜后通過在線氣檢設(shè)備檢測缸孔直徑，符合的產(chǎn)品通過機動輥道進入珩磨機。雖然進口缸孔鉸珩設(shè)備（如德國某知名珩磨機）一次性投入較大，但后期加工成本極低，且加工質(zhì)量穩(wěn)定。

采用立式珩磨機進行加工。在加工過程中，珩磨頭的油石在脹縮機構(gòu)下作徑向進給，把工件逐步加工到所需尺寸，珩磨頭外周鑲有 6~9 根鉸珩砂條，粗珩可采用6根，精珩采用9根，長度約為缸孔長度 1/3~2/3。珩磨時往返速度控制在 25~35 m/min，珩磨效率較高，珩磨往復(fù)換向加速度越大，換向時所形成的圓弧過渡區(qū)域越小，珩磨網(wǎng)紋質(zhì)量越高。

油石對孔壁的壓力控制在0.3~0.5 MPa，珩磨油石壓力的大小直接影響工件表面質(zhì)量、油石磨損量和工件尺寸精度、表面粗糙度。

缸體缸孔精鏜后經(jīng)過粗珩和精珩可滿足產(chǎn)品尺寸要求，珩磨后會產(chǎn)生20°~30°的珩磨網(wǎng)紋，對缸孔油膜的潤滑油存儲有很好的效果。缸孔珩磨后直徑、位置度、圓柱度、垂直度、粗糙度檢測報告如下所示。

四、曲軸孔精加工各項工藝控制

常用的汽油發(fā)動機最大轉(zhuǎn)速可達6000 r/min對曲軸孔工藝要求高，為了保證曲軸孔珩磨的質(zhì)量，需在珩磨前把曲軸孔直徑尺寸公差控制在±0.015 mm，即只允許有0.03 mm的公差帶通過氣檢后方能進來珩磨機進行平臺珩，而在曲軸孔進入珩磨前，需先在加工中心精鏜曲軸孔到預(yù)定尺寸，其加工工序圖如圖所示。

▲曲軸孔工序圖

加工中心精鏜刀采用內(nèi)冷結(jié)構(gòu)，由于曲軸孔深度大、達300 mm，故對鏜刀要求也高，采用CBN材質(zhì)刀片，其結(jié)構(gòu)如圖所示。

▲鏜刀結(jié)構(gòu)圖

刀具選用很關(guān)鍵，選用了mapal品牌，該刀具上帶有4根半精鏜刀片和6根精鏜刀片。在加工過程中，先由刀片擴引導(dǎo)孔，切削掉大部分余量，然后由半精鏜刀片鏜至 直徑48.79 mm，留0.2 mm的余量給 直徑 48.995 mm 刀片進行切削；

先鏜曲軸孔第1檔、第2檔的位置，然后旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺，鏜另一側(cè)曲軸孔第5檔、第4檔、第3檔的位置。根據(jù)最終產(chǎn)品圖紙對比，珩磨前工序缸體曲軸孔直徑精鏜后預(yù)留有0.04~0.05 mm加工余量給后面珩磨機平臺珩。

平臺網(wǎng)紋的曲軸孔與普通珩磨的曲軸孔相比，磨合期縮短了 1/3~1/2，壽命提高 10%~20%，扭矩提高 5%，機油消耗降低 50%~60%。平臺珩粗糙度控制在Rz10-20 μm，圓柱度控制在0.01 mm，而位置度 直徑0.2 mm、圓度0.01 mm、同軸度0.008 mm，也通過平臺珩達到產(chǎn)品尺寸要求。

為了保證尺寸精度，曲軸孔采用一次珩磨到位，即從第1檔平臺珩至第5檔，同時進行旋轉(zhuǎn)及往返運動。缸體曲軸孔珩磨后直徑、圓度、位置度、同軸度、圓柱度、粗糙度檢測報告如圖所示。

▲曲軸孔尺寸檢測報告

以上針對發(fā)動機缸體頂面、缸孔、曲軸孔精加工，采用自鎖式夾具及輔助支撐設(shè)計，選用先進的刀具材料和刀具組合結(jié)構(gòu)，控制加工溫濕度，控制好加工工藝參數(shù)、切屑余量等工藝措施，保證了產(chǎn)品精加工精度要求，進而保證了產(chǎn)品裝配與量產(chǎn)性能。

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