提高汽车发动机机油泵壳体加工效率的工艺方法研究

黄新良

摘要：当下发动机机油泵需求量巨大，在保证质量的基础上提高机油泵加工效率有助于提高经济效益，而壳体是机油泵生产制造中最耗时的部件，改进壳体加工工艺，更是能够大幅提高机油泵生产效率。现阶段壳体加工工艺分为了铣安装面、扩M6螺纹底孔、攻M6螺纹、扩主从动轴孔以及镗主从动轴及齿轮室孔五个工序，现针对铣安装面、扩主从动轴孔两个工序进行改進，通过统计实际加工时间，得到改进后的生产工艺能够显著降低加工时间，有助于提高壳体加工效率。

关键词：汽车;发动机;机油泵;壳体;加工效率

中图分类号：TH162                                      文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）08-0042-02

0  引言

随着现代社会经济的不断发展，我国汽车保有量逐年上升，发动机作为汽车三大核心部件之一，与汽车行驶的安全性、稳定性有着重要的关系。发动机中包含了各式各样的组件，机油泵就是其中非常重要的一个，机油泵影响到发动机的使用性能，优秀的机油泵还有助于提高发动机的使用寿命、降低发动机的能源消耗。在进行发动机机油泵生产加工过程中，壳体有着较大的加工难度，由于壳体加工较为复杂，相比较于其他部件加工周期较长，不利于提高机油泵的生产效率，而汽车发动机的需求量往往较大，解决发动机生产制造中的薄弱点十分重要，有助于提高发动机的生产效率与品质。本文以某品牌汽车发动机为例，该发动机使用的机油泵为齿轮式机油泵，拥有工作效率高、功率损耗低以及稳定性强的优势，每月的总产量超过了3万台，总体生产规模庞大，因此提高机油泵壳体加工精度，改善其工艺加工方法，进一步提高机油泵壳体加工效率对于提高机油泵生产速度与企业生产效益有着重要作用。

1  机油泵构造与工作原理分析

本文研究的机油泵是通过外啮合形式组成的机油泵，涵盖的关键组件有壳体、主动与被动轴、主动与被动齿轮、泵盖等[1]，其结构示意图如图1所示。机油泵在工作过程中，发动机产生的动力会通过传动链条带动机油泵的链轮，链轮通过主动轴将力传递到主动齿轮上，主动齿轮转动会带动从动齿轮向相反方向转动，将进油腔中的机油通过主从动齿轮缝隙、齿轮与壳体壁缝隙送出油腔。在这种情况下，进油腔部位会产生局部低压而出现一定的吸力，在该力的作用下会促使油底壳部位的机油进入到油腔。在主动齿轮与从动齿轮不断选择的状况下，油腔内的机油会持续不断地进入到发动机需要润滑的机构处[2]。

2  壳体结构与工艺现状

2.1 壳体结构

本文研究的机油泵壳体材料为AS9U3铝合金材质，该材料硬度为85-115HBS，主要用于主动齿轮与从动齿轮的安装，零部件毛坯件为压铸件，后续需要进行的加工的部位有主从动轴安装孔、主从动齿轮安装腔体、泵盖安装配合面、螺栓安装孔等[3]，如图2所示。

2.2 加工工艺现状分析

当下机油泵壳体加工是通过数控加工中心完成的，在加工过程中，设置科学合理的加工参数、加工顺序对于提高壳体加工品质、加工速度有着重要影响。随着现代数控加工技术的不断发展和创新，各个加工工序的辅助时间逐步降低，切削加工时间所占的时长越来越多，当下要想进一步提高壳体加工效率，还应当缩减切削加工时间。要增加切削加工速度，则需通过加大进给量、切削速度等来实现，然而加工效率的提升必须要在保证壳体加工精度、不出现刀具异常磨损的基础上[4]，如表1所示为目前壳体加工工艺情况。

3  机油泵壳体工艺改进

3.1 铣安装面工序改进

在进行壳体表面铣削加工时，采用的刀具是德国玛帕公司生产的铝合金面铣刀，一次性可以装夹刀片8片，该刀片价格昂贵，每个刀片单价达到了两千以上，为了避免在调试过程中对刀片产生较大的破坏，只安装4片刀片[5]。在进行铝材质壳体加工时，使用的刀片材料为硬质合金、金属陶瓷以及PCD等，由于金属陶瓷的脆性高、受力性能不好，不适合应用到粗加工中，一般只用在精加工工序。另外两种刀具材质力学性能相似，通常进行粗加工时采用硬质合金，PDC材质刀具能够满足高速切削加工需求，并具有良好的稳定性。为了提高安装面的加工的效率，保持试验参数不变，安装8个刀片，转速升高到3800r/min，进给量调整到950mm/min。

3.2 扩主从动轴孔工序改进

该部分加工环节主要为粗加工，按照图纸尺寸进行加工并预留出一定的精加工余量，使用的刀具是长度为85mm直径为11.7mm的铰铣刀，受到刀具加工精度影响，本身拥有0.02mm跳动，再加上装夹误差，累积跳动达到了0.06mm[6]。由于刀具跳动幅度过高，当刀具在进行高速切削时，会产生呼啸声，并影响到加工精度，无法进一步提高加工参数，缩减加工时间。为了解决这样的问题，使用液压刀柄，该刀具的装夹主要依靠内部的液压油施加均匀夹持力，因此拥有良好的装夹回转精度，保证了多刃刀具每个刀刃都能够均衡运用，在加工过程中能够降低刀具所受的横向力，有效避免断刀问题的产生[7]。通过液压刀具的应用，刀具累积跳动误差可以控制在0.004mm内，夹持力矩能够达到100Nm以上，可以将该工序的进给量设置为1100r/min，切削速度设置为105m/min，显著提高切削加工效率。

3.3 工艺改进结果

对机油泵壳体各个加工工序进行改进，对加工参数进行相应的调整，记下每个加工工序的实际使用时间，与正常加工时间进行对比，即可以得到机油泵壳体加工工艺改进效果，如表2所示为工艺改进前后的加工时间对比。

从表2中可以看出，通过对铣安装平面、扩主从轴孔工序进行优化，其加工时间得到了明显的缩减，在铣安装平面工序可以节省工时33s，扩主从动轴孔工序节省工时66s，总共缩减加工时间99s，此外还额外节省出两个数控加工中心的工作时间，可以为其他类型的机油泵产品加工提供更多的设备与时间。

4  结语

综上所述，机油泵是为汽车发动机提供润滑油的关键部位，通过主动齿轮与从动齿轮的啮合转动，使进油腔内产生负压，进而产生吸力，持续不断的将机油送入到发动机各个部位，对保证发动机稳定运行发挥了重要作用。在本文当中笔者结合自己的实际工作经验对机油泵壳体加工工序进行改进，实践证明能够有效提高壳体加工效率，该方法也能够为相似工件工艺改进提供帮助。

参考文献：

[1]李海林，任志贵，周斌，向明新，姚斌.加工中心精度对壳体零件孔加工精度影响的分析[J].现代制造工程，2016（11）：84-87，151.

[2]龚安华.薄壁类壳体零件车加工形状精度的影响因素分析和控制[J].机电信息，2018（18）：118-120.

[3]李林，刘昌宏.汽车发动机关键零部件加工中先进工艺的采用[J].金属加工（冷加工），2014（16）：12-16.

[4]徐国庆.汽车零部件加工设备的可靠性和加工精度稳定性[J].金属加工（冷加工），2013（04）：19.

[5]马德丰.发动机机油泵中壳体加工工艺的优化措施分析[J].硅谷，2014，7（02）：153，147.

[6]杜广平，陈小军.XX壳体外观挂件及翼对接孔加工精度的研究[J].内蒙古科技与经济，2014（15）：71-72.

[7]彭岳奇，王明辉，李晓双.可转位高效高精度曲轴铣刀在汽车发动机行业的应用[J].工具技术，2012，46（07）：69-70.