轎車發(fā)動機缸體刀具加工

　　本文主要介紹了轎車發(fā)動機缸體的加工工藝編制、加工刀具選擇等，輔以實際案例，對相關(guān)人員借鑒意義較大。

缸體、缸蓋是發(fā)動機的基礎(chǔ)件，其生產(chǎn)線一直是新建發(fā)動機廠必建的兩條生產(chǎn)線。因為缸體、缸蓋是發(fā)動機其余零部件的安裝基準(zhǔn)，也是保證發(fā)動機性能的關(guān)鍵。其余零部件可外協(xié)加工，如活塞、連桿、曲軸和機油泵等，盡可讓專業(yè)廠組織生產(chǎn)，它們專業(yè)性強，生產(chǎn)效率高，成本低，可根據(jù)質(zhì)量價格，好中選優(yōu)，避免早期建廠的規(guī)模過大，資金投入過高。

編制缸體、缸蓋加工工藝時，必須了解缸體缸蓋的結(jié)構(gòu)、零件的重要要素和功能，這些都是編制工藝加工順序的重點關(guān)注點，此外還應(yīng)注意合理選擇加工流程， 以及設(shè)備、刀具和輔機等。

下面以MR479Q發(fā)動機缸體生產(chǎn)線為例，探討工藝、設(shè)備和刀具的選擇。

1.缸體加工工藝的編制

（1）缸體加工工藝粗基準(zhǔn)、過渡基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)的選擇。

粗基準(zhǔn)是指在缸體完全毛坯的狀況下選擇加工基準(zhǔn)， 在國內(nèi)外發(fā)動機公司， 在缸體設(shè)計時，一般在缸體的側(cè)面設(shè)計過渡基準(zhǔn)平面，一直沿用至今，如MR479Q缸體，在右側(cè)面上下設(shè)計4個不連續(xù)的非功能性小平面，而粗基準(zhǔn)選擇底面和缸套毛坯孔來加工過渡基準(zhǔn)平面和精鏜同側(cè)的2個出沙孔，再以過渡基準(zhǔn)平面和精鏜同側(cè)的2個出沙孔（見圖1）為過渡基準(zhǔn)來加工精基準(zhǔn)底平面和2個f 14H7定位孔，如此工藝選擇，到底結(jié)果如何？

圖 1
由于設(shè)計的4個不連續(xù)的非功能性小平面，居于上面兩小平面和居于下面兩小平面距缸孔中心距離不等（不在一個平面），定位原件調(diào)整困難。4個不連續(xù)的非功能性小平面，在運送毛坯時難免磕碰或缸體鑄造產(chǎn)生塌陷，個別小平面銑不出，無過渡基準(zhǔn)面，無法定位，造成缸體毛坯報廢。

過渡基準(zhǔn)平面和兩個精鏜的出沙孔與頂平面無嚴(yán)格的位置度關(guān)系，以此定位加工精基準(zhǔn)加工底平面和2個f 14H7定位孔，容易造成精基準(zhǔn)底面與頂面位置度誤差過大，使個別缸體頂平面相對于精基準(zhǔn)底平面傾斜過大，頂平面加工余量不夠，頂平面銑不出。

由此可見， 采用國內(nèi)外發(fā)動機公司專門設(shè)計的過渡基準(zhǔn)平面并不理想，還是存在一定的問題。筆者在參加集團加工工藝全國調(diào)研的實踐中，經(jīng)過分析，如果不按傳統(tǒng)預(yù)先設(shè)計的過渡基準(zhǔn)平面的方法，而用缸體的本身功能面如主軸承蓋結(jié)合面（見圖2）為粗基準(zhǔn)加工過渡基準(zhǔn)面（粗銑頂平面），以粗銑頂平面為過渡基準(zhǔn)平面和缸套毛坯孔定位，來加工精基準(zhǔn)底平面和2個f 14H7定位孔，可以使精基準(zhǔn)底平面和2個f 14H7定位孔與頂平面位置度提高，為缸體后續(xù)工序加工面、孔等要素，相對于缸體頂平面，缸孔的位置度容易保證。

圖 2
因為主軸承蓋結(jié)合面與缸體頂平面在鑄造時，就保證了較好的平行度。

專門設(shè)計過渡基準(zhǔn)平面，增加毛坯的重量，也增加過渡基準(zhǔn)平面發(fā)生缺陷因素的機會。

精基準(zhǔn)底平面和頂平面互為基準(zhǔn)加工誤差最小，符合機械加工工藝設(shè)計原則。

（2）編制機械加工工藝，全面分析缸體結(jié)構(gòu)。

值得關(guān)注的是頂平面和缸孔的加工工序，在編制發(fā)動機缸體機械加工工藝時，缸體頂平面的平面度、缸孔與頂平面的垂直度以及缸孔本身的圓柱度都是工藝的重點，選擇設(shè)備時，往往采用的是復(fù)合加工的組合機床，即一次定位完成粗鏜缸孔、半精銑頂平面工序。

在缸孔衍磨加工前，機械加工最后時安排精鏜缸孔、精銑頂平面復(fù)合加工的組合機床。因為缸體在整條生產(chǎn)線上，為了加工缸體不同的要素，工件輸送平面是不斷地變化的，為防止頂平面在輸送過程中擦傷，保證頂平面的平面度，工藝上特意最后安排精鏜缸孔、精銑頂平面。

缸體主軸承孔和曲軸止推面的垂直度加工安排在一臺雙工位組合機床（見圖3）上來完成，保證軸止推面對缸體主軸承孔的垂直度。在精鏜工位與主軸承孔有位置要求的要素如曲軸后油封2個f 6H7定位孔、變速箱2個f 10H7定位孔也在精鏜主軸承孔工步同時完成。

圖3 雙工位組合機床（前鏜桿為半精鏜桿，內(nèi)帶有油缸徑向進給左右雙刀鏜曲軸止推面，后面為精鏜桿）

2.設(shè)備選擇

（1）生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)形式的選擇。組合機床自動線：我國汽車工業(yè)剛剛起步的20世紀(jì)80年代，汽車品種不多，組合機床自動線在民營汽車工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，集團也曾購置國內(nèi)組合機床自動線，但是由于組合機床自動線的特點，雖然效率高，但是分段建線占地面積大，無法增加或減少工序。進入20世紀(jì)90年代，已適應(yīng)不了汽車技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，組合機床自動線基本被淘汰出汽車制造領(lǐng)域。

由加工中心機床組成的自動線生產(chǎn)線：20世紀(jì)90年代后期，我國汽車工業(yè)進入高速發(fā)展期，國內(nèi)開始從國外公司引進由加工中心機床組成的全柔性自動生產(chǎn)線，大大提高發(fā)動機制造工藝水平和生產(chǎn)效率， 但是一次投資大、維護費用高，國外公司維護和供應(yīng)配件周期長。

組合機床與加工中心機床組成的混合生產(chǎn)線：進入20世紀(jì)，我國汽車工業(yè)進入穩(wěn)定高速發(fā)展期，國內(nèi)汽車市場呈現(xiàn)小批量、多品種的格局，既要保證質(zhì)量產(chǎn)量， 又要減少前期資金的高投入，組合機床與加工中心機床組成的混合生產(chǎn)線正好滿足這一要求。它具有高效性（組合機床效率高）和靈活性（加工中心機床變動工步靈活），被大多數(shù)國內(nèi)汽車公司所采用。我公司也是采用組合機床與加工中心機床組成的混合生產(chǎn)線。

（2）設(shè)備的選擇不但要考慮效率，也要求整條生產(chǎn)線節(jié)拍的平衡。有些工序不適合在加工中心機床上加工，理由是節(jié)拍長、效率低，如前后面采用粗、精大密齒刀盤，粗精銑雙工位組合機床。

主軸承孔8個側(cè)面銑采用垂直進給的橫向?qū)Ｓ勉婎^，主軸上按主軸承孔8個側(cè)面位置排列8個三面刃銑刀盤垂直進給，一次進給完成，而加工中心機床很難或無法完成。總之對于缸體上不變的要素，應(yīng)充分發(fā)揮組合機床的高剛性和高效率特點。

缸體其他面上的小平面，如發(fā)電機、水泵和液力轉(zhuǎn)向泵等密集的螺紋安裝孔的加工，組合機床主軸中心距限制（即工件孔中心距）必須分多臺組合機床加工，孔中心距難保證，而加工中心不受此條件限制。

采用專機式加工中心機床，它比通用加工中心機床更專業(yè)，可以配置回轉(zhuǎn)分度盤，便于完成同一個側(cè)面不同角度的平面和孔的加工，使工步更集中。

加工中心機床為了生產(chǎn)線節(jié)拍的平衡， 合理采用復(fù)合刀具。加工中心機床采用的復(fù)合刀具多，目的是減少工步，保證節(jié)拍。選擇復(fù)合刀具時，在提高效率的同時，也要考慮復(fù)合刀具加工的工藝性，如加工缸體側(cè)面的螺孔底孔，為縮小本工序的節(jié)拍，將鉆孔、倒角、銑φ 18mm圓搭子平面三個工步復(fù)合成一把刀具，由于鉆孔時鉆頭先接觸圓搭子是毛坯面，鉆頭產(chǎn)生偏斜力，經(jīng)常發(fā)生鉆頭折斷。生產(chǎn)線初驗收時，只能改為先銑φ 18mm圓搭子平面，再鉆孔，倒角復(fù)合鉆頭加工，才解決問題。

（3）輔助設(shè)備，如工件的輸送方式、密封性測試設(shè)備、中間和終端清洗設(shè)備等，可根據(jù)資金投入多少，生產(chǎn)線的排列形式（直線或環(huán)線）來合理安排。

3.結(jié)語

組合機床和與加工中心機床組成的混合生產(chǎn)線是一種剛?cè)岵纳a(chǎn)線結(jié)構(gòu)，完全符合我國汽車發(fā)展的國情。值得注意的是國內(nèi)裝備制造業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，制造技術(shù)、加工精度都有很大的提升，維修和技術(shù)服務(wù)都具有國外公司所沒有的優(yōu)勢。筆者認(rèn)為混合生產(chǎn)線比較符合我國小批量多品種的汽車市場的格局。

工藝編制要全面考慮各種因素，如建廠的環(huán)境、投資的大小、缸體毛坯廠家的技術(shù)等，創(chuàng)新是根本。工藝編制應(yīng)不受條條框框的限制，多關(guān)注國內(nèi)外加工技術(shù)的創(chuàng)新成果，根據(jù)可能和需要來學(xué)習(xí)，應(yīng)用于工藝編制中。但工藝編制也不是一個人的事，多方調(diào)研， 大家討論， 萬眾創(chuàng)新，集思廣益，才能保證工藝編制的質(zhì)量，逐步提升加工工藝的整體水平。