汽车发动机缸体加工工艺分析

滕传勇 屈猛

摘 要：发动机（engine）是将不同形式的能量转换成机械动力或者机械运动，及其在工业革命时期，发动机属于蒸汽式，被应用于启动固定机械。19世纪，被改进为推进机车与船只，后来配置于蒸汽涡轮机。20世纪，开始应用于燃气轮机和火箭引擎。在21世纪，汽车所配置的发动机更为先进，其缸体结构是重要组成部分。优化汽车发动机装备，必须按照标准要求，不断改善发动机缸体加工工艺。

关键词：汽车;发动机;缸体;加工工艺

1 引言

从技术标准的角度来看，汽车发动机缸体加工工艺难度极高，加工流程具有特殊性，对加工质量与生产周期均具有严格要求。改善汽车发动机装备，优化缸体结构，必须事先检查缸体产品材料是否完整，验证技术要求，制定科学完善的加工方案，量化加工工艺流程。本文将简单介绍汽车发动机缸体产品的结构与技术标准要求，系统论述汽车发动机缸体加工要求，并综合探讨如何创新汽车发动机缸体加工工艺。

2 汽车发动机缸体产品的结构与技术标准要求

从汽车发动机缸体产品结构来看，主体材料是铝合金，一般来讲，在缸体产品加工过程中，需要为缸体结构嵌入四个铸铁缸套，这样方能起到良好的加固作用。在曲轴孔处理工作中，必须采用双份材料，在一侧铸铁，另一侧则使用铝合金。其次，为了能够适当减轻缸体结构自身的重量，优化汽车发动机系统的铸造加工质量，理应是将缸体结构的壁厚控制在3.5mm以下，这样能够赋予缸体一定程度的刚性与柔性。再次，从技术标准的角度来看，在设计汽车发动机缸体产品结构的过程中，应正确处理缸体加工精度与气缸变形问题之间的关系，使两者的相互作用能达到最佳。不可忽视的是，在汽车发动机缸体加工作业中，必须正确组装平面、斜面、气缸孔、油孔、销孔、螺纹孔和曲轴孔等部件，确保组装接口的牢固性。

3 汽车发动机缸体加工要求

3.1 准确定位选择基准

优化汽车发动机缸体加工工艺，首先要准确定位汽车发动机缸体加工技艺的选择基准，对以往类似的工艺参考资料进行总结，以此为基础，设计更科学合理的工件编程参考书，准确计算工艺技术参数，确保参考资料能达标准要求，这样方能避免技术人员在设计和加工缸体结构的过程中因参考资料不准确而导致严重的误差，致使检测失误和定位出错。此外，在设计和编撰参考资料的过程中，应适当简化编程步骤，构建精确的缸体模型，与此同时，必须确保缸体结构组装精度。图1就是发动机缸体的实体模型图，其制作材料主要是铸铝 ADC12，质量为10.8千克，铸件的形状通常比较复杂，其外部存在的凸台较多，外表面主要呈曲面状，铸件的内腔比较多，而且组成结构非常复杂，因此常被称作复杂型薄壁铸件。

3.2 恪守缸体结构部件加工原则

据调查了解，在组装汽车发动机缸体结构的过程中，仅圆筒加工作业就涉及到了十几道工序。在具体加工作业中，必须按照依次安装粗、精加工的标准顺序，在确保加工质量的前提条件下，遵守加工原则。一般来讲，汽车发动机缸体结构精加工原则主要分为三项基本原则：第一，粗加工原则。该原则要求将毛坯作为主要对象，全面开展粗加工作业，这样能够及时发现零件内部加工作业是否存在缺陷，并根据具体问题进行及时修复;第二，坚持加工优先原则。该原则要求在汽车发动机缸体加工处理作业中，应尽力确保零件加工质量的精确度，减少内应力对加工作业的负面影响。同时，要在前段工序中做好深油孔处理作业;第三，合理设置原则，即以此做好缸体结构检验工作、部件压装工作，全面清洗零件，去除上面的污渍，并做好密封试验工作，规范工序。

3.3 科学选用刀具

对于汽车发动机缸体结构来讲，所使用的铝合金材料熔点与硬度均较低，因而，通常会在切削的过程中产生积屑瘤问题，进而导致工件的尺寸精度降低，表面粗糙度问题加剧。对此，应正确使用加工中心平台的湿加工技术，选用附带内冷孔的加工刀具。需要注意的是，因为加工中心平台内的主轴转速较快，刀具对抗振性的要求也较高，所以为确保加工效率就要实现自动换刀。

3.4 做好夹具设计作业

汽车发动机缸体结构是由多种处理元件组合而成的，构成因素极为复杂，从总体上分析，所有处理元件均分布在六个平面之中。在开展单次夹紧作业时，工作人员必须尽最大努力做好数量多而且工艺相对简单的作业，与此同时，须避免出现因夹紧而导致的零件变形问题。为了实现这一目标，则必须做好夹具设计和选择工作。一般来讲，标准的夹具应满足以下两大基本条件：

1.严格遵守相关设计原则，认真参考类似工艺资料，确保设备与零件的坐标系方向呈一致性，这一方能确保被安置在加工中心内部的零件能顺利完成定向安装作业，与此同时，要处理好加工中心与定位基准面的相关尺寸联系问题。

2.为了促进工序的有效衔接，确保加工作业的精确度，必须将夹具的刚度和强度控制在最合理的参数内，避免夹具出现变形问题，在更换或者调整夹具的过程中，应尽量确保夹具的稳定性能依然处于良好状态。

3.5 控制好环境温度

在加工铝合金材料的过程中，要根据标准参考严格控制外在温度，据调查了解，在产品生产加工过程中，温度保持在（25±3）℃的效果最佳。这样不仅可以使产品质量与生产参数保持一致，而且能够避免因温度变化而出现的产品变形问题。

3.6 优化裂纹焊接工艺

在焊接汽车发动机缸体裂纹的过程中，应依次做好焊前预热作业与焊后缓冷工作。某发动机缸体裂纹处于上方水套位置，其刚性大，结构组成复杂，壁很薄，为了提高裂纹焊补效果，焊接技術人员没有进行加热，直接使用了冷焊技术。在具体焊接工作中，焊接技术人员事先对裂纹周边20毫米内的铁锈、油渍与水进行全面清理，接着，为裂纹两边设计止裂孔，借助角磨机来打磨裂纹，使之变成60°V形的坡口面。然后，运用φ3.2mm铸的308焊条进行直流正接，将焊接电流控制在90到100A，与此同时，根据实际情况分别使用断弧、短弧和间断退焊方式进行焊接，将每一段的长度控制在20毫米以内。等到上一层和上一段完全冷却后再进行下一步焊接工作，以此降低焊缝的收缩应力，避免再次产生裂纹。最后，要对焊缝实施清渣处理，用角磨机对焊缝和熔合区的结合部位进行打磨，这样能够避免产生集中应力，维护发动机缸体结构完整性。

4 如何创新汽车发动机缸体加工工艺

创新汽车发动机缸体加工工艺，必须着重引入新工艺技术。目前，压铸技术已经被广泛应用于汽车发动机缸体加工作业中，与传统工艺相比，压铸技术有三大显著的优点：第一，铸件质量优，稳定性良好。用压铸技术生产的产品尺寸精度较高，大多在CT4到8级;表面的粗糙度Ra值在0.8到6.3μm之间，而且，压铸件的表面层强度与硬度都比较高。第二，生产率极高。相对而言，在自动化技术的主导下，压铸生产率最高，平均每3分钟就能够完成一个发动机缸体生产作业，能够节约大量的时间成本和人力成本。第三，工艺路线短。运用传统铸造工艺生产汽车发动机缸体通常需要做好多项工序作业，而借助压铸技术仅需提前做好模具加工作业，然后，完成浇注作业就能很快取出缸体铸件，最后，用人工模式去除铸件的飞边毛刺，并完成检验与细加工作业。

5 结束语

综上所述，全面做好汽车发动机缸体结构加工作业，优化加工工艺，必须按照标准要求制定科学完善的加工方案，量化加工工艺流程，引入各种先进技术以改善缸体结构功能。

参考文献：

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