摘 要：以發動機缸體作為研究對（duì）象，主要從缸體頂麵、缸孔、曲軸孔3個方麵精加工尺寸進行論述。通（tōng）過選用頂配進（jìn）口加工中心及珩磨機，采用定製（zhì）夾具及輔助支撐，並配以先進的刀（dāo）具、優（yōu）化CNC加（jiā）工程序及（jí）機床加工精度，保證了（le）產品的精加工尺寸要求，包括尺寸公差、形位公差、粗糙度、珩磨網紋等。該加工工藝技術可為相關機械廠在提高缸體頂麵、缸孔、曲軸孔精加工精度（dù）方麵提供借鑒。
 
       關鍵詞：發動機缸體；缸孔；曲軸孔；加工中心；珩磨機
   
       缸體是發動機最重要的核心零部件，缸（gāng）體缸孔的高精度加工要求是製約提高發動機品質的難題（tí），主要（yào）體現在缸體頂麵、缸孔、曲軸孔（kǒng）幾個方麵。這些精加工尺（chǐ）寸控製不好，不僅將影響發動機整體的性能，同時容易造成漏（lòu）油、漏水，如缸（gāng）孔圓柱度不好會（huì）造成缸內的機油上竄氣[1]、甚至爆缸現象。目前國內主（zhǔ）流的加工中心及（jí）珩磨機（jī）生產廠商在設備動態加工精度、設備穩定性方麵跟國外先進設備相比存在著較大的差距，生產出來的（de）產品不（bú）合格率高，無法保證發動機整機產品性能（néng）的穩定性（xìng）。不少機械製造（zào）廠工件夾緊采用機械（xiè）結構裝夾（jiá），這（zhè）種局部夾緊易造成（chéng）缸體擠壓變（biàn）形；如果（guǒ）非恒溫恒濕車間，溫度變化也（yě）會給鑄件缸體精（jīng）度帶來很大的（de）影響。因此國內大部分發動機（jī）廠為了控製成本，選用國（guó）內設備進行缸體工藝過程中的尺寸（cùn）粗（cū）加工、半精加工，而（ér）精加（jiā）工則會選用國際先進的設備；也有部（bù）分廠家會不惜成本，全線設備包括（kuò）珩磨機都采用進口，以保證產品製造質量及裝配質量。
 
      進（jìn）口（kǒu）設（shè）備加工中心（xīn）均有自動（dòng）補償功能，並通過（guò）專用夾具一次（cì）定位夾緊、關鍵工序刀具的選型、優（yōu）化加工中心CNC及珩（héng）磨機程序、恒溫（wēn）恒濕的生產條件保證等，可（kě）完成缸體頂麵精銑、珩磨缸孔、珩磨曲軸孔的複雜生產過程，達到高精度製造水平並滿足生產線的節拍要求。本文以實際加工產品（pǐn）為例，對其具體製造工藝技術進行分析介紹。
 
      1、 缸體尺寸特性要求
 
      圖 1 所示為發動機最終產品尺寸示意圖，包括缸體頂（dǐng）麵、缸孔、曲軸孔精加（jiā）工尺寸，有（yǒu）關要求說明如下：
 

                   圖1 發動機最終產品尺寸示意（yì）圖
  
      

      2）缸體頂麵尺寸：缸體頂麵到曲軸孔距離尺寸公差（chà）為0.08 mm，頂（dǐng）麵粗超度為Rmax12.5 μm，頂麵對曲軸孔（kǒng）的平行度（dù）為 0.05 mm，頂麵平麵度為0.05 mm。
 
      3）缸孔尺寸：缸孔直徑公差為0~0.015 mm，缸孔對曲軸孔（kǒng）垂直度要求為0.05 mm/150 mm，缸孔加工位置度精度（dù）為   0.2 mm，缸孔圓柱度精度要求為0.01 mm，缸孔粗糙度為Rz2~5 μm。
 
      4）缸體曲軸（zhóu）孔尺寸（cùn）：曲軸孔的粗糙度為Rz10 μm，直徑公差為0~0.018 mm，曲軸孔位置度精（jīng）度要求為（wéi） 0.2 mm、圓度為0.005 mm、圓柱度為0.005 mm，曲軸孔（kǒng）第2、第3、第（dì）4檔的同軸度為（wéi）0.008 mm。
 
     2 、缸體頂麵精加工精度（dù）工藝製造技術
 
     1）缸體的（de）裝（zhuāng）夾定位按照產品圖紙進行設計。因圖麵尺寸基準為底麵（miàn）及底麵兩定位銷孔，而這類基準在（zài）前麵工序已加工出來，所（suǒ）以缸體頂麵加工（gōng）定位基準為底麵及底麵兩定位銷孔，這樣消除了因基準轉換造成的精度誤差。
 
     2）由於缸體空間尺寸較大（dà），加工過程若裝夾不緊會使缸體產生微小晃動，嚴重影（yǐng）響（xiǎng）加工精度，故需要在夾具上設計若幹自鎖（suǒ）式輔助支撐點及裝夾點，且應保證缸體裝夾受力均勻，防止因裝夾受力不均，加工（gōng）後釋放應力而影響了缸體平（píng）麵度。
 
     3）加工中心增加有 3 點三檢的氣檢方式，裝（zhuāng）夾不到（dào）位會及時報警（jǐng），保證了產品加工的（de）穩定（dìng）性。
 
     4）缸體（tǐ）頂麵精銑、精密孔加工時采用立方氮（dàn）化硼（CBN）刀片、鉸刀。這些刀具壽命長，且具有加工精度高、表麵粗糙度參數（shù）值（zhí）小、生（shēng）產率高等優點（diǎn）。若采（cǎi）用硬（yìng）質（zhì）合金刀片，則在大批量生產的條件下無法保證粗糙度的（de）加工（gōng）要求（qiú），隻要鍍層的硬質合金刀片加工超過 100 件，就容易產生（shēng）粗糙度超差，而采用 CBN 刀片則效果要好很多，可以加工200件以上。
 
     5）控製加工中心切屑參數，優化CNC走刀（dāo）路線，適當提高切削速（sù）度，可減少缸體（tǐ）頂麵因進刀、出刀時吃刀量受力不均而造成的缸體前後端麵平麵度超差。
 
     6）大（dà）盤銑（xǐ）削加工後，通過CNC控製程序及追（zhuī）加大毛刷，繞著缸體頂麵沿銑刀加工路線刮一遍，剔除缸體毛刺。
 
     7）車間溫濕（shī）度控（kòng）製。控製設（shè）定恒溫20±2℃、相對濕度40%~60%，減少熱脹冷（lěng）縮（suō）對缸體精加工的影（yǐng）響（xiǎng）。
 
     缸體頂麵精加工後的（de）平行度、平麵度、粗（cū）糙度檢測（cè）報告如圖2所示。
  

     
  
                         圖2 缸體頂麵尺寸檢測報告
   
     3 、缸體缸孔精加工精度工（gōng）藝（yì）製造（zào）技（jì）術
 
    缸（gāng）體缸孔精加工尺（chǐ）寸要（yào）求高，是工藝（yì）製造控製的重點。為了保證缸孔珩（héng）磨（mó）的質量，需在珩磨前把缸孔直徑尺寸公差控製在±0.01 mm，即（jí）隻允許有20 μm的公差帶通過氣檢後方能進（jìn）來珩磨（mó）機進行鉸珩，而在缸孔入珩磨前，需先在（zài）加工（gōng）中心精鏜缸孔到預定（dìng）尺寸，其（qí）加工工序圖（tú）如圖3所示。
  

     
                               圖3 缸孔工序圖

                            
     精鏜刀采用內冷結構，保證在切削過程中產生的熱量及時被帶走從而降低局部加工的溫度、提高缸孔表麵質量。根（gēn）據最終產品圖紙對（duì）比，珩磨前工（gōng）序缸體缸孔直徑精鏜後預留有0.04~0.05 mm 加工餘量給後麵珩磨機鉸珩，粗超度控製在 Rz10~20 μm，圓柱度控製在 0.015 mm，而位置度  0.2 mm 和垂直度 0.05 mm/150 mm 與產品圖紙一致，即在保證位置度和垂直度情況下通（tōng）過鉸珩來控製缸孔的粗糙度、直徑、圓柱度。
 
     缸體缸孔精鏜後通過在線（xiàn）氣檢設備檢測（cè）缸孔直徑，符合的產品通過機動輥道進入珩磨機。雖（suī）然進口缸孔鉸珩（héng）設備（如德國某知名珩磨（mó）機）一（yī）次性投（tóu）入較大，但後期加工成本極低，且加工質量穩定。采用立式珩磨機進行加工。在加工過程中，珩磨頭的油石在脹縮機構下作徑向進給（gěi），把工件逐步加工到所需尺寸，珩磨頭外周鑲有 6~9 根鉸珩砂條，粗珩（héng）可采用6根，精珩采用9根，長度約為缸孔長度 1/3~2/3。珩磨時往返速度控（kòng）製在 25~35 m/min，珩磨效率（lǜ）較高[2]，珩磨往複換向加速度越大，換向時所形成的圓弧過渡區域越小，珩磨網（wǎng）紋質量越高[3]。油石對（duì）孔壁的壓力控製在0.3~0.5 MPa，珩磨油石壓（yā）力的大小直接影（yǐng）響工件表麵質量、油石磨損量和工件尺寸精度、表麵粗糙度[4]。
   
     缸體缸孔精鏜後經過粗珩和精珩可滿足產品尺寸要（yào）求，珩（héng）磨後會產生20°~30°的珩磨網紋，對缸孔油膜的潤滑油存儲有很好的（de）效果。缸孔珩磨後直徑、位（wèi）置度、圓柱（zhù）度、垂直度、粗糙（cāo）度檢測報告如圖（tú）4所示。
  

      
  
                           圖4 缸孔尺（chǐ）寸檢（jiǎn）測（cè）報告
   
     4 、缸（gāng）體曲軸孔精加工精度工藝製造技術（shù）

     常用的汽油發動機最大轉（zhuǎn）速可達6000 r/min，對曲軸孔工藝要求高，為了保證曲軸孔珩磨的質量，需（xū）在珩磨前把曲軸孔（kǒng）直徑尺寸公差控（kòng）製在±0.015 mm，即隻（zhī）允許有0.03 mm的公差帶通過氣檢後方能進來珩磨機進行平台珩，而在曲軸孔進入珩磨前，需先在加工中心精鏜曲軸孔（kǒng）到預定尺寸，其加工工序圖如圖（tú）5所示。
  

     
    
                                   圖5 曲軸孔（kǒng）工序圖
   
     加工中心精鏜刀（dāo）采用內冷結構，由於曲軸孔深度大、達300 mm，故對鏜刀要求也高，采用CBN材質刀片，其結構如圖6所示。
  

       
  
                                         圖6 鏜刀結構圖
    
      刀具選用很關鍵，選用了mapal品牌，該刀具（jù）上（shàng）帶有4根半精鏜（táng）刀（dāo）片（piàn）和6根精（jīng）鏜刀片。在加工過程中，先（xiān）由刀片擴引導孔，切削掉大部分餘量，然後由半精（jīng）鏜刀片鏜至  48.79 mm，留0.2 mm的餘量給  48.995 mm 刀片進行切削；先（xiān）鏜曲軸孔第1檔、第2檔的位置（zhì），然（rán）後（hòu）旋轉轉台，鏜（táng）另一側曲軸孔第5檔、第4檔、第3檔的位置。
 
     根據最終產品圖紙對（duì）比，珩磨前工序缸體（tǐ）曲軸孔直徑（jìng）精鏜後預留有0.04~0.05 mm加工餘量給後麵珩磨機平台珩。平台網紋（wén）的曲軸孔與普通珩磨的曲軸孔相比，磨合期縮短了 1/3~1/2，壽命提高 10%~20%，扭矩提高 5%，機油消（xiāo）耗降低（dī） 50%~60%[5]。平台珩（héng）粗糙度控製在Rz10-20 μm，圓柱度控製在0.01 mm，而位置度 ϕ0.2 mm、圓度0.01 mm、同軸度0.008 mm，也通過平台珩達到產品尺寸要求。
 
     為了保證尺寸精度，曲軸孔采用一次珩磨到位，即從第1檔（dàng）平台珩（héng）至第5檔，同時進行旋（xuán）轉及往返運動。
 
     缸（gāng）體曲軸孔珩磨後直徑、圓（yuán）度、位置度、同軸度、圓柱度、粗糙（cāo）度檢測報告如圖（tú）7所（suǒ）示。
  

      
  
                          圖7 曲（qǔ）軸孔尺寸檢測報告
 
     5 、結語
   
     針對發動機缸體頂麵（miàn）、缸（gāng）孔、曲（qǔ）軸孔精加工，采用自鎖式夾具及輔（fǔ）助支撐設計，選用先進的刀具材料和刀具組合結構，控製加工溫濕度（dù），控製好加工工藝參數、切屑餘量，並通過先進加（jiā）工中心（xīn）和進口珩（héng）磨機，保證了產品精加工精度要求，進而保證了產（chǎn）品裝配性（xìng）能，實現缸（gāng）體量產。