发动机缸体工艺分析与设计

孙宾峰 吕君芳

（长城汽车股份有限公司徐水分公司，河北 保定 071000）

一、缸体结构工艺性分析

缸体作为箱体类零件，拥有孔、面较多，呈复杂形状和结构，没有均匀的壁厚且筋多，同时刚度相对较低，实际加工中，对局部位置精度要求较高，其中包括粗糙度、尺寸和几何形状等。

平面、孔系是缸体典型加工特征。缸体重要加工部位为缸孔、主轴承孔以及顶面，确保其在位置公差、形状、尺寸等方面形成较高的精度，只有这样，才能够从整体上提升发动机的性能，因此必须应用可靠性较高的夹具以及精度较高的设备，并提升加工工艺的合理性。缸孔加工工艺流程为粗镗、半精镗、精镗，最后展开珩磨; 缸体中大深径比孔主要为主轴承孔，其加工工艺流程为半精镗、精镗、最后再铰珩。镗杆刚性较差且较长，很容易形成振动，圆柱度以及同轴度在被镗孔中无法得到充分的保证，在实际加工过程中，要想促使其产生较高的精度，就必须保证镗杆在加工过程中使用导向套对其支撑，一般采用加工远端添加导向套的加工中心或者近端、远端均使用导向套的专机对其加工。铰珩主轴承孔工艺复杂，主要为铰珩杆与机床主轴一般为浮动式连接，铰珩杆以镗孔为支撑进行加工，其加工圆柱度及同轴度受前序镗孔位置精度的影响，因此保证精镗位置精度尤为重要; 缸体顶面作为与缸盖的结合面，实际加工中对平面度、粗糙度、位置度等工艺要求较高，一般为先粗铣后精铣，精铣中应尽量使用较大面铣刀努力实现一次走刀，避免产生接刀痕。同时为避免缸体顶面毛刺问题，通常在精铣过后，使用毛刷刀具进行清理。

二、发动机缸体加工工艺

先主后次、基准先行、先面后孔和先粗后精是加工缸体时具体的加工工序。前段加工应将重点放在加工中容易形成内应力、拥有较大夹紧力和切削力的环节，同时实际加工中，不可以频繁、多次变换工件姿态及工艺定位转换，刀具更 换次数也应得到有效控制。在对物流系统进行设计的过程中，必须从集成和系统的角度出发，确保物流输送量在各个工序之间得到减少。“一面两销”是全线加工过程中缸体生产的工艺基准。精基准在整个缸体加工中应确定为精加工底面以及底面两个定位销孔，目前这一通则被作为主要的精基准要求应用于缸体加工中。缸体顶面及销孔作为缸体粗加工过程中过渡的重要基准，在对这一基准进行应用的过程中，能够确保以其定位加工状态下的孔系或面的加工位置精度，这样一来，发动机实际运行过程中的各功能件，在密封、运动和协调方面都能够符合标准。缸体粗加工以后应展开压装主轴承盖、中间油道孔试漏、主轴承盖合盖拧紧以及清洗工作，缸体精加工中，应对一面两销定位进行应用，首先应对止推面进行加工，接下来缸孔精镗、主轴承孔精镗、钻铰顶面缸盖连接定位销孔、钻铰底面下缸体连接定位销孔、钻铰后端面变速器定位销孔以及钻铰前端面机油泵定位销孔等，最后珩磨缸孔以及铰珩主轴承孔。辅助工序应在精加工以后实施，主要包括压装堵盖、工件清洗与吹干、最终测量和试漏等。如果改为用缸体的本身功能面如主轴承盖结合面为粗基准粗铣顶平面，再以粗铣顶平面为过渡基准平面和缸套毛坯孔定位，加工精基准底平面和2 个定位孔，这样能够实现精基准底平面与2 个定位孔与顶平面更高的位置度，提高后续工序中面和孔的加工等要素的位置精度。

三、工艺创新点

（一）合理利用复合刀具

组合式镗刀被应用于主轴承孔中，阶梯形钻头和钻扩复合刀具分别用于结合面螺栓孔以及定位销孔的加工当中，在刀具一次工作以及工件一次装夹整个流程中，由于使用了复合刀具，因此能够一次性实现多道工序的生产加工，在重复定位刀具和工件时，二者之间的误差能够被消除，促使精度有效提升，在这一过程中所消耗的辅助时间相对较少，整个测量过程得到了简化，因此加工效率极高。

（二）刀具在线监测与补偿

要想顺利进行金属切削加工，就必须严密监视刀具状态，在实际加工中综合应用多传感器监测系统，能够促使刀具在加工过程中的状态得到在线监测和补偿，在对刀具运行中产生的几何参量进行读取的基础上，可以高效测量刀形轮廓和刀具预调初始点，从而对不同接触点实施补偿。

（三）缸体定位销孔的替代工艺研究

取代传统工艺销孔，应用面定位工艺基准，即定位中利用工艺凸台和缸体左右侧面，构建垂直角形工艺凸台，并将工艺销孔取消，能够有效保证工艺销孔中心距，同时夹具使用中还能够非常便利的展开零件更换和安装工作。

综上所述，在实际进行发动机缸体加工时，要想提升加工效率和质量，首先应对发动机缸体结构特点进行充分的掌握，并在此基础上提升加工工艺的合理性，确保各项加工工艺技术得到合理应用。在对缸体加工工艺展开深入分析时发现，在提升柔性生产线整体布局规划合理性时，应不断实现加工工艺的优化，努力在提升发动机缸体上产质量的基础上，降低生产成本。