摘 要：以發動機缸體作為研究對象，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。通過選用頂配進口加（jiā）工中心及珩磨（mó）機，采（cǎi）用定製夾具及輔助支撐，並配以先進的刀具、優化CNC加工程序及機床加工精度，保證了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（gòng）借鑒。
  
      關（guān）鍵詞（cí）：發動機缸體；缸孔；曲軸孔；加工中（zhōng）心；珩磨機
 
       缸體是發動機最重要的（de）核心（xīn）零部件，缸體缸孔的高精度加工要求是製約提（tí）高發動機品質的難題，主要體現在缸體頂麵、缸孔、曲軸孔幾個方麵。這些精加工尺寸（cùn）控製不好，不僅將影響發動機整（zhěng）體（tǐ）的性能，同時容易造成漏油、漏（lòu）水，如缸孔圓柱度不好會（huì）造成缸內的機油上竄氣[1]、甚至（zhì）爆缸現象。
 
      目前國內主流的加工中（zhōng）心及珩磨機生產廠（chǎng）商在設備動（dòng）態加（jiā）工精度、設備（bèi）穩定性方（fāng）麵跟國外先進設備（bèi）相比存在著較大的差距，生產出來的產品不合格率高，無法保證發動機整機產品性能的（de）穩定性。不少機械製造廠工件夾緊采用機械結構裝夾，這種局部夾緊易造成缸體擠壓變形；如果（guǒ）非恒（héng）溫恒（héng）濕車間，溫度變化也會給鑄件缸（gāng）體精度帶來很大的影（yǐng）響。因此國內大部分發動機（jī）廠為了（le）控製成本，選用國（guó）內設備進行缸體工藝過程中的尺寸粗加工、半精加工，而精加（jiā）工則（zé）會選用國際先進的設（shè）備；也有部分廠家會不惜成本，全線設（shè）備包括珩磨機都采用進口，以（yǐ）保（bǎo）證產品（pǐn）製造質（zhì）量及裝配質量。

   
      進口設備加工中心均有自動（dòng）補償（cháng）功能，並（bìng）通過專用夾具一次定位夾緊、關鍵工序刀具的選（xuǎn）型、優化加工中心（xīn）CNC及珩磨機程序、恒（héng）溫恒（héng）濕的生產條件保證（zhèng）等，可完成缸體頂麵精銑、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（zú）生產線的節拍（pāi）要求。本文以實際加工產品（pǐn）為（wéi）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（tú） 1 所示為發動機最終產品尺（chǐ）寸（cùn）示意圖，包括缸體（tǐ）頂麵、缸（gāng）孔、曲軸（zhóu）孔精加工尺寸，有關要求說明如下：
 

                       圖1 發動機（jī）最終產品尺寸示（shì）意圖
  
     
  
           2）缸體頂麵尺寸：缸體頂麵到曲軸孔距離尺寸公差為0.08 mm，頂麵粗超度為Rmax12.5 μm，頂麵對曲軸孔的平行度為 0.05 mm，頂麵平麵度為0.05 mm。
           3）缸孔尺寸：缸孔直徑公差（chà）為0~0.015 mm，缸孔（kǒng）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為 直徑  0.2 mm，缸孔圓柱度精度要求為0.01 mm，缸孔粗糙度為（wéi）Rz2~5 μm。
           4）缸體曲（qǔ）軸孔尺寸：曲軸孔的粗糙度為Rz10 μm，直徑公差為0~0.018 mm，曲軸孔位置度精度要（yào）求 直徑（jìng）0.2 mm、圓度為0.005 mm、圓柱度為0.005 mm，曲軸孔第2、第3、第4檔的同軸度為0.008 mm。
   
       2 、缸體頂麵精加工精度工藝製造技術
 
     1）缸體的裝夾（jiá）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（dìng）位（wèi）銷孔，而這類基準在前麵工序已加工（gōng）出來，所以缸（gāng）體頂（dǐng）麵（miàn）加工定位基準為底麵及底麵兩定位（wèi）銷孔，這樣消（xiāo）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，加工過（guò）程若裝夾不緊會使缸體產生微小晃動，嚴重影響加（jiā）工精度，故需要在夾具上設計若（ruò）幹自鎖式輔助支撐點及裝夾點，且應（yīng）保證缸體裝夾受力均勻，防止因裝夾受力不均，加工後釋放應力而影響了缸體平麵度。
 
     3）加工中心增加有 3 點三檢的氣檢方式，裝夾不到（dào）位會及（jí）時報警，保證了產品（pǐn）加工的穩定性。
 
     4）缸體頂麵精銑、精密孔加（jiā）工時采用立方氮化硼（CBN）刀片（piàn）、鉸刀。這些刀具壽命（mìng）長，且具（jù）有加工（gōng）精度高、表麵粗糙度（dù）參數值（zhí）小、生產率高等優點。若采用硬（yìng）質（zhì）合金（jīn）刀片，則在大批量生產的條（tiáo）件下無法保證粗糙度的加工要求，隻要鍍層的（de）硬質合金（jīn）刀片加工超過 100 件（jiàn），就容易產生粗糙（cāo）度超差（chà），而采（cǎi）用 CBN 刀片則效果要好很多，可以加工（gōng）200件以上（shàng）。
 
     5）控製加工中（zhōng）心切屑參數，優化CNC走刀路線，適當提高切削速度，可減少缸體頂麵因進刀、出（chū）刀時吃刀量受力不均而（ér）造成（chéng）的缸體（tǐ）前後端麵平麵度超差。
  
     6）大盤銑削加工後，通（tōng）過（guò）CNC控（kòng）製程序及追加大毛刷，繞著缸體頂（dǐng）麵沿銑刀加工路線刮一遍，剔除缸體毛刺。
 
     7）車間（jiān）溫濕度控製。控製設定恒（héng）溫20±2℃、相對濕度（dù）40%~60%，減（jiǎn）少熱脹冷縮對缸體精加工的（de）影響（xiǎng）。
 
     缸（gāng）體頂麵精加工後的平行度、平麵度、粗糙度檢測報告如圖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藝製造技術
 
     缸體缸孔精加工尺寸要求高（gāo），是工藝製造控製的重點。為了保證缸孔珩磨的質量，需在（zài）珩磨前（qián）把缸孔直徑尺寸公差控製在±0.01 mm，即隻允許有20 μm的公差（chà）帶通（tōng）過（guò）氣檢後方能進來珩磨機進行鉸珩，而在缸孔入珩磨前，需先在加工中心精鏜缸孔到預定（dìng）尺寸，其加工工序圖如圖3所示。

   
                                 圖3  加工（gōng）工序圖
   
     精鏜（táng）刀采（cǎi）用內冷結構，保證在切削過程中產生的熱量及時被（bèi）帶走從而降低局部加工的溫（wēn）度、提高缸（gāng）孔表麵質量。根據（jù）最終產品圖紙對比，珩磨前工序缸（gāng）體缸孔直徑（jìng）精鏜後預留有0.04~0.05 mm 加工餘（yú）量給（gěi）後麵珩磨機鉸珩，粗超度控製在 Rz10~20 μm，圓柱度控製（zhì）在 0.015 mm，而位置度（dù） 直徑 0.2 mm 和垂直度（dù） 0.05 mm/150 mm 與產品（pǐn）圖紙（zhǐ）一致，即在保證位置度和垂直度情況下通過鉸珩來（lái）控製缸孔的粗糙度、直徑、圓柱（zhù）度。缸體缸孔（kǒng）精鏜後（hòu）通過在線氣檢設備檢測缸孔直徑，符合的產品通過機動輥（gǔn）道進（jìn）入珩磨機。雖然（rán）進口缸孔（kǒng）鉸珩設備（如（rú）德國某知名珩磨機）一次性投入較大，但後期加工成本極低，且加工質量穩定。
  
     采（cǎi）用立式珩磨機進行加工。在（zài）加工過程（chéng）中（zhōng），珩磨頭的油石在脹縮機構下作徑向（xiàng）進給，把工件逐步加工（gōng）到（dào）所需（xū）尺寸，珩磨頭外周鑲有 6~9 根鉸珩砂條，粗珩可采（cǎi）用6根，精珩采用9根，長度約為缸（gāng）孔長度 1/3~2/3。珩磨時往返速（sù）度控製在 25~35 m/min，珩磨效率較高[2]，珩磨往複換向加速度越大，換向時（shí）所形成的圓弧過渡區域越小，珩磨網紋質量越高[3]。
 
     油石（shí）對孔壁的壓力控製在0.3~0.5 MPa，珩（héng）磨油石壓力的大小直（zhí）接影響工件表（biǎo）麵質量（liàng）、油石（shí）磨損量和工件尺寸精度、表麵（miàn）粗糙度[4]。
 
     缸體缸（gāng）孔精鏜後經過粗珩和精珩可滿足產品尺寸要求，珩磨後會產生20°~30°的（de）珩（héng）磨網紋，對缸孔油膜的潤滑油（yóu）存（cún）儲有很好的效果。缸孔珩磨後直徑、位（wèi）置度、圓柱度、垂（chuí）直度、粗糙（cāo）度檢測報告如圖（tú）4所示。
  

     
  
                                圖4 缸孔（kǒng）尺寸檢測報告
 
     4 、缸體曲軸孔精（jīng）加工（gōng）精度工藝製造技術
 
     常（cháng）用的汽（qì）油發動機最大轉速可（kě）達6000 r/min對曲軸孔工（gōng）藝要求高，為了保證曲軸孔珩磨的質量，需在珩磨前把曲軸孔直徑尺寸公差控製在±0.015 mm，即隻允（yǔn）許有0.03 mm的公差（chà）帶通過氣檢後方能進來（lái）珩磨機進行平台（tái）珩（héng），而在曲軸孔進入珩磨前，需先在加工中心精鏜曲（qǔ）軸孔到預定尺寸，其加工（gōng）工序圖如圖5所示。
  

    
  
                               圖5 曲軸孔工序圖
 
 
     加工中心（xīn）精鏜刀采用內冷結構（gòu），由於曲軸孔深度大、達300 mm，故對鏜刀要求也高，采用CBN材（cái）質刀片，其結（jié）構如圖6所示。
  
  

     
                                   圖6 鏜刀結構圖
     
      刀（dāo）具（jù）選用很關鍵，選（xuǎn）用了mapal品（pǐn）牌，該刀具上帶有4根半精鏜刀片和6根精鏜（táng）刀片。在加工過程中，先由刀片擴引導孔，切削（xuē）掉大部分餘量，然後由半精鏜刀片鏜至 直徑48.79 mm，留0.2 mm的餘量給 直（zhí）徑 48.995 mm 刀片進行切削；先（xiān）鏜曲軸（zhóu）孔第1檔、第2檔的位置，然後旋轉轉台，鏜另一側曲軸孔第5檔、第4檔、第3檔的位置。根據最終產品圖紙對比，珩磨前工序缸體（tǐ）曲軸孔直徑精鏜後預留有（yǒu）0.04~0.05 mm加工餘量給後麵珩磨機平（píng）台珩。平台網紋的曲軸孔與普通珩磨（mó）的曲軸孔相（xiàng）比，磨合期縮短了 1/3~1/2，壽命提高 10%~20%，扭矩提高 5%，機油消耗降低 50%~60%[5]。平台珩粗糙度控製（zhì）在Rz10-20 μm，圓柱度（dù）控製在0.01 mm，而位置度（dù） 直徑0.2 mm、圓度0.01 mm、同軸度0.008 mm，也通過平台珩達到產品（pǐn）尺寸要求。
 
     為了保證尺（chǐ）寸精度，曲軸孔（kǒng）采用一次珩磨到位，即從（cóng）第1檔平台珩至第5檔，同時進行旋轉及往返運動（dòng）。缸體曲軸孔珩磨後直徑、圓度、位置度、同軸度、圓（yuán）柱（zhù）度、粗糙度檢測報告如圖7所（suǒ）示。
  

     
  
                     圖7 曲軸孔尺寸檢測報告（gào）
 
     5 、結語
 
     針對發動機缸體頂麵、缸孔、曲軸孔精加工，采用自鎖式夾具及輔助支撐設（shè）計，選用先進的（de）刀具材（cái）料和（hé）刀具組合結構，控製加工溫濕度，控製（zhì）好加工工藝參數、切屑餘量，並通（tōng）過先（xiān）進加工中心（xīn）和進口珩磨機，保證了產品精加工（gōng）精（jīng）度要（yào）求，進而保證了產品裝配性能，實（shí）現缸體量（liàng）產。