浅谈发动机加工工艺优化方法

郭勇志　闫静辉

摘要：发动机各个零件的制造质量直接影响到发动机的性能水平和可靠性，因此加工质量要求很高，对各零件的加工工艺与设备要求也很高。不断提高发动机各零部件产品的制造质量，已成为众多车企提高发动机机整机质量的重要目标。

关键词：制造质量；工艺；设备；整机质量

1引言

发动机三大零部件成品（缸体、缸盖、曲轴）都是从铸造或者是锻造的毛坯经过复杂的机床加工而成的。机床加工工艺方法对产品的加工质量有重大影响。如何布置整线加工工艺，优化机床工艺加工顺序。在提高产品质量的同时，又可以尽可能提高产品加工质量。这是我们研究的方向。本文将重点介绍一下缸体加工工艺的优化。2缸体加工工艺安排遵循原则

缸体加工工艺的优劣决定了产品质量高低。缸体工艺安排遵循以下原則：

a、首先从大表面切除多余的加工层，以便保证精加工后变形量很小。

b、容易发现内部缺陷的工序应该排在前。

c、把各深孔加工尽量安排在较前面的工序以免因较大的内引力，影响后续的加工。

3缸体加工工艺过程的制定

a、先基准后其它：先加工一面两销。

b、先面后孔：先加工平面，再以平面定位稳定可靠。可减少安装变形，先加工平面，切去表面的硬质层，可避免因表面凸瘤、毛刺、及硬质点的作用而引起的钻偏和打刀现象，提高孔的加工精度。

c、粗、精分开：有利于消除粗加工时产生的热变形和内应力，提高精加工的精度。有利于铁屑的排出，便于车间的生产管理，有利于及时发现废品，避免工时和生产成本浪费。

d、工序集中：为了减少工序，减少机加工设备降低成本。应最大限度集中在一起加工，提高生产效益和加工精度。相关孔集中在一台机床上加工还可以减少重复定位产生的定位误差，尤其是提高位置度精度。

传统的工艺加工方法都是按照先面后孔的工艺加工顺序来加工的，缸体的加工也大体遵循了这一传统工艺加工方法。但是却有细微的区别。缸体的前端面作为发动机的重要安装面，面上的安装孔位置度好坏直接影响到发动机整机的气密性。下面我们将以B15系列发动机缸体加工为例，简单介绍一下后端面变速箱螺栓安装孔加工方法。

后端面变速箱螺栓安装孔是在粗加工OP40加工的。这台机床除了加工后端面变速箱螺栓安装孔外，还粗加工了前端面、止推面、键槽、水泵孔、变速箱定位销孔。最初的具体加工顺序如下：

加工前端面→止推面→#201、202孔→键槽→变速箱安装孔→#130孔

从这一工艺布局来看，我们是严格遵循了先面后孔的传统工艺加工方法。

4加工工艺分析

在缸体加工工艺过程中，影响变速箱安装孔位置度的可能因素很多。下面我们将通过树图的形式对这些可能的因素逐一分析并一一排除。最终查找出根本原因。可能的原因主要从以下几个方面产生：

1、人员：调查人员按照标准化操作，无异常。

2、机床设备：分析机床设备对位置度影响的可能因素有：

①B轴刹车片磨损和编码器失效，零件将无法准确定位，导致孔加工位置度超差。

②伺服放大器失效，也会影响到工件加工定位，导致孔加工位置度超差。

③机床加工定位面不平整，零件夹歪，同样会导致孔加工位置度超差。

④定位销松动，零件加工时受力易偏移，孔位置偏移位置度也会超差。

3、毛坯来料：毛坯来料如果出现多肉或夹紧点不平整也会导致孔位置度超差。

4、加工方法：加工方法主要有以下几点会影响到位置度：

①B轴抱闸压力不足，机床B轴将无法及时刹车，零件加工定位偏移，位置度也会超差。

②主轴EN值小，刀具加工夹紧力不足，加工振动大也会影响到孔位置度。

③工艺加工顺序设置不合理，孔位置度波动大也会超差。

5、工厂环境温度：环境温度变异影响加工精度已得到行业的证实。

5有效性验证

对以上从人员、机床设备、毛坯来料、加工方法、工厂环境温度等五个方面分析出来的可能原因我们做了逐一验证。验证结果我们发现只有从更改机床加工工艺方法所做的验证有效。

6有效性解析

为什么更改了机床加工工艺顺序之后效果如此明显？这是否颠覆了传统的先面后孔加工原理？我们对OP40工位加工工艺做了深入研究。对比改进前和改进后的工艺加工顺序：

改进前：加工#199面→止推面→#201、202孔→键槽→变速箱安装孔→#130孔

改进后：加工止推面→#201、202孔→键槽→变速箱安装孔→#130孔→#199面

我们研究发现缸体01740先加工前端面是一个大平面。机床加工振动大，工件B轴旋转方向易出现位移。当加工完前端面面之后，需要旋转180度再加工变速箱安装孔。B轴旋转方向的位移误差直接影响到变速箱安装孔的加工。造成变速箱安装孔位置度波动大出现超差。如图2所示。

7经验总结

总结此次工艺改进，我们意识到先面后孔原理仅仅是针对单一平面而言。对于两个平面上的孔和面不一定适用这一原理。不难发现实际上我们并未颠覆传统的先面后孔工艺加工原理。反而更深入的理解了这一原理。理解并由根据去寻求创新。

8结束语

对于机械行业机床加工工艺方法，有很多相通之处，无论是加工面还是孔都离不开我们最基础的工艺学原理。但是工艺的制定不能脱离机床的实际加工特性。偏离了机床加工特性制定出来的工艺加工顺序必定是不科学的。对产品质量会产生深远的影响。