发动机缸盖底面平面度加工工艺改进

唐丽巧，高 键，何宗南，刘献民

（柳州五菱柳机动力有限公司，广西 柳州545005）

近年来，随着汽车行业的快速发展，不断有新设备、新工艺、新技术引入。发动机行业已成为汽车零部件制造业的至关重要的一部分，对动力性和燃油经济性的要求越来越高，给装配密封性也带来了很大的挑战[1]。发动机的密封性能差会引起漏水、漏油、漏气现象，为了保证发动机具有良好的密封性能，需要保证缸盖结合面的制造精度，故在缸盖加工过程，对缸盖底面平面度方面的工艺要求也越来越高（见图1），如我司生产的LJ469Q-1E2缸盖，其底面平面度要求小于0.03mm.

图1 底面平面度加工工艺要求

1 生产工艺流程

发动机缸盖毛坯一般为合金铸铝件，作为发动机上关键零部件之一，加工精度要求较高，加工工艺复杂，其加工质量直接关乎发动机整机性能。通过不断的研究和改善，发动机缸盖的加工工艺已经逐渐成熟，基本能满足精度要求。其中对于缸盖关键工序—底面平面度加工的工艺流程主要是为：缸盖毛坯上线检查—粗铣/半精铣/精铣顶面—半精铣底面—精铣底面—水油气道试漏—成品下线。整个工艺过程中，精铣底面至关重要，直接关系底面平面度值。

2 重点工艺

底面平面度的加工已作为衡量发动机缸盖精加工的重要关键工序之一，其形位公差和精度的要求也越来越高，越来越受到各发动机工厂重视。经过较长时间的发展，发动机缸盖底面平面度的加工工艺已经逐渐成型。

对于我司之前量产的465Q发动机缸盖，精铣底面采用X52K普通铣床加工，铣削余量0.5 mm，铣削时进给速度 vf（500 mm/min），主轴转速 n（1 000 r/min）。普通铣床加工底面，主要有几个因素会对底面平面度精度造成影响：1）刀盘摆放角度的影响。即铣削方式采用阶梯铣削，为粗刀到精刀位置布置，由刀盘旋转所形成的圆从大到小排列，吃刀深度由小到大递增，当刀盘的调整角度过大或过小时，粗刀与精刀在走刀时会产生不规则的刀纹，刀纹深浅不一时容易造成平面度超差；2）主轴精度的影响：刀具为硬质合金刀具，加工粉末冶金时，刀具磨损快，切削阻力大，刀具容易震动，另外受机床主轴精度影响，底面平面度等加工精度也常超差，也难以达到工艺要求，造成较多的产品不良，影响发动机性能；3）手动装夹的影响：精铣底面以凸轮轴孔定位，缸盖顶面两侧中间为支撑点，当手动夹紧时，中间两块支撑块将工件往上顶，这时工件的位置已发生变化，加工时容易发生变形，故手工装夹也容易使工件变形，导致平面度超差；4）导轨精度的影响：加工的工件产生的铝屑残留在导轨上，而装夹工件时不停在导轨上来回挪动，导轨容易磨损，对底面平面度也有一定影响。

我司新设计开发的LJ469Q-1E2发动机缸盖加工和465Q型发动机缸盖精铣底面加工基本相似，针对465Q型发动机缸盖底面加工存在的问题，我司469Q-1E2缸盖线在工艺规划时吸收了同行的经验和教训，在精铣底面的加工上进行了有效的优化设计。

3 加工工艺改进

设备由X52K普通铣床改为加工中心，大量减少工装数量。加工中心加工精度高、重复精度高、加工质量稳定可靠。且改变工件的形状和尺寸，只需要修改加工程序和调整刀具数据即可，大大缩短了生产周期[2]。

刀座结构设计引进国外先进的技术，精铣底面由原来的硬质合金刀片改为可转位CBN刀片，切削力较小，可提高刀具使用寿命，同时采用带微调装置的可调刀夹，刀具角度以及尺寸大小可做微调，保证底面平面度的稳定性。如图2所示。

图2 改进后的刀盘结构

装夹方式由之前的手动装夹改为液压自动夹紧，液压夹紧装置结构简单，易于制造，操作方便、夹紧动作迅速，能提高生产率，又可降低夹具的成本。且在夹紧过程中，液压夹紧力大小能保证零件在加工过程中不产生位移或振动，也不会使工件变形或压伤工件表面。工件在完成加工后，仍能保持工件的夹紧状态，可有效防止工件变形，保证底面平面度的精度。

根据2016年6-12月的加工统计数据对比，采用加工中心、新刀具、更改装夹方式的改进后，成品入库抽检底面平面度的不合批次由改进前的3～5批次/月降低到0～1批次/月，其中刀具使用寿命和加工稳定性有了明显提升，换刀频次由改进前的1件/90件优化为1件/1 000件，取得了一定的经济效果。

4 结束语

通过CBN刀具、PCD刀具、国外刀具的先进结构设计的引入以及加工方式的改进，在缸盖底面平面度加工上具有独特的优势，缸盖加工时，能够很好的保证平面度、粗糙度稳定性，也有效解决了底面平面度不良的工艺问题，同时也有效避免了硬质合金刀具引起的刀刃磨损较快时，磨损缺陷会在复制到底面平面度上的问题[3]。为了保证发动机设计性能的实现，发动机缸盖底面平面度的加工工艺是不可忽视的要素，需要工艺人员必须做好底面平面度加工工艺设计工作的优化研究。