郭曉亮

摘 要：發(fā)動機(jī)缸體屬于壁薄多孔的箱體類零件，該零件的加工對各道工序的要求較高，其加工質(zhì)量對發(fā)動機(jī)性能的發(fā)揮具有直接影響。本文主要對缸體加工變形因素進(jìn)行分析，并提出了提高缸體加工精度的幾項控制策略。

關(guān)鍵詞：缸體；加工變形；精度控制

0 引言

發(fā)動機(jī)是汽車中技術(shù)含量較高的部件之一，其加工質(zhì)量對汽車的實用性能和經(jīng)濟(jì)性能具有重要影響，缸體作為發(fā)動機(jī)的重要組成部件，其制造的精度對發(fā)動機(jī)的性能有著至關(guān)重要的作用。因此，要提升發(fā)動機(jī)的性能，必須對發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零件制造工藝進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保其加工精度符合實際需要的標(biāo)準(zhǔn)。

1 發(fā)動機(jī)缸體加工

1.1 缸體加工介紹

發(fā)動機(jī)缸體是箱體類零件，內(nèi)部為壁薄多孔的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，因此在加工過程中極易發(fā)生變形，這就對加工精度提出了極為苛刻的要求。目前，發(fā)動機(jī)缸體加工生產(chǎn)是在由數(shù)控加工中心組成的柔性生產(chǎn)線上完成的，該生產(chǎn)線的自動化程度較高，且生產(chǎn)成本低，但對生產(chǎn)線的每一個環(huán)節(jié)要求都極高，否則難以達(dá)到缸體加工工藝標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1.2 缸體加工工藝流程

1.2.1 缸體表面加工 缸體表面加工由平面加工和孔系加工組成，其中平面加工主要由端面銑削完成，例如頂面、底面、前后端面的加工就屬于此類；而孔系加工則需要鏜削、珩磨、鉆、鉸和攻等加工工藝，如水套孔、安裝孔、活塞缸孔、油孔、連接孔、曲軸孔以及銷孔等。

1.2.2 缸體加工工序流程 缸體加工工序由四道工序組成，分別是主要型面加工工序組、主要孔柱加工工序、清洗檢測工序組、輔助結(jié)構(gòu)加工工序組組成，不同工序的定位基準(zhǔn)不同。如部分工序采取粗基準(zhǔn)3-2-1完全定位方式、部分工序采取一面兩銷完全定位方式，而定位面也有底面或端面的區(qū)別。在整個缸體生產(chǎn)線工序中，對缸體后端面和底面的加工工序是最為關(guān)鍵的工序。

1.2.3 缸體加工階段劃分 缸體生產(chǎn)線分為兩個模塊，每個模塊分為兩部分，整個生產(chǎn)線可劃分為若干個粗加工單元、半精加工單元和精加工單元三類。

2 缸體加工變形影響因素

2.1 工藝系統(tǒng)方面的影響因素

2.1.1 機(jī)床引起的誤差 機(jī)床引起的誤差主要來自于主軸回轉(zhuǎn)、導(dǎo)軌產(chǎn)生的誤差以及傳動誤差等。如主軸回轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的誤差對端面的加工形狀和位置的精度影響較大。

2.1.2 夾具引起的誤差 夾具誤差有定位誤差和夾緊誤差兩類，定位誤差可采用3-2-1完全定位方式消除，而夾緊力誤差則可通過夾緊力大小的調(diào)整進(jìn)行控制。

2.1.3 刀具引起的誤差 現(xiàn)有的缸體生產(chǎn)線工藝中，刀具的刀柄錐面和端面同時與機(jī)床主軸形成緊密的配合，定位精度較高，可適用于高速切削，因此刀具安裝誤差和振動誤差對缸體加工變形的影響可忽略不計。但隨著刀具加工的工件數(shù)目逐漸增多時，刀具由于磨損造成了垂直誤差，引起了加工變形。

2.1.4 工件原因分析 發(fā)動機(jī)缸體屬于薄壁箱體類加工零件，在對缸體端面切削加工過程中產(chǎn)生的熱變形和力變形，同樣會造成加工誤差。熱變形可通過高壓冷卻液和刀具的內(nèi)冷功能進(jìn)行消除；而力變形包括夾力變形和切削變形，前者屬于靜態(tài)力，后者屬于動態(tài)力。研究表明，在工件加工過程中，切削力對表面誤差的影響要大于夾緊力的影響，因此銑削力過大就成為影響工件加工誤差的主要原因。

2.2 工藝過程方面的影響因素

2.2.1 加工工藝分析 加工工藝主要從刀具路徑、加工工序和切削參數(shù)三方面考慮，刀具路徑對缸體表面加工形貌影響較大，加工參數(shù)對缸體表面加工變形有直接影響，切削參數(shù)對缸體表面加工質(zhì)量影響顯著。在粗加工階段，切削力和毛坯自身的內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致工件產(chǎn)生較大變形；半精加工時刀具磨損產(chǎn)生過大的銑削力，影響工件精度；兩個階段的效應(yīng)累積造成加工工序?qū)Ω左w加工精度的影響較大。

2.2.2 過程調(diào)整分析 發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線在運行過程中，僅對加工設(shè)備進(jìn)行維修調(diào)整，或者是在工藝方案允許的前提下，對設(shè)備參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，對工件的加工不產(chǎn)生顯著影響。

2.2.3 結(jié)果測量 缸體加工中的垂直度測量為在線測量，使用三坐標(biāo)儀的測量精度可達(dá)到0.001mm，滿足精度設(shè)計要求，因此結(jié)果測量誤差對加工精度的影響可忽略。

3 缸體加工變形和精度控制

3.1 缸體加工變形和加工精度的關(guān)系

缸體加工變形影響了缸體的加工精度，而加工精度則直接反應(yīng)了缸體加工變形程度，二者之間是彼此影響，密不可分的關(guān)系。因此，提高缸體的加工精度，就是減少和控制缸體加工變形問題。

3.2 缸體加工精度控制策略

3.2.1 直接減少或消除原始誤差 直接法應(yīng)用較為廣泛，該法是在對加工誤差的影響因素進(jìn)行明確的基礎(chǔ)上，采取有效措施直接消除或減少誤差的方法。如刀具加工工件數(shù)目達(dá)到一定值時，更換新刀具，可消除垂直誤差。

3.2.2 誤差補(bǔ)償法 誤差補(bǔ)償法是通過人為方式制造一種新的原始誤差，從而抵消工藝系統(tǒng)中存在的固有誤差。人為誤差與原始誤差之間是大小相等，方向相反的關(guān)系，互相抵消后可提高工件的加工精度。

3.2.3 誤差均衡法 誤差均衡法是指在加工工序中，加工內(nèi)容設(shè)置不當(dāng)引起的誤差累積，可通過前后工序內(nèi)容平衡來減少誤差的方法。如粗加工和半精加工在同一工序中完成時，就會導(dǎo)致粗加工中的誤差累積到半精加工中，導(dǎo)致缸體后端面與底面垂直度誤差偏大，若將兩道工序分離操作，將前道工序與本道工序加工內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，可減少誤差。

3.2.4 誤差轉(zhuǎn)移法 誤差轉(zhuǎn)移法是工藝系統(tǒng)中的誤差轉(zhuǎn)移到不影響加工精度的方向上去，可轉(zhuǎn)移的誤差包括幾何誤差、受力變形和熱變形等。如缸體后端面曲軸密封面產(chǎn)生接刀痕時可改變走刀路徑，使刀痕轉(zhuǎn)移到后端面溝槽中，消除道行對密封面的影響。

4 結(jié)語

缸體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對加工工藝要求較高，缸體在加工過程中，受多種因素的影響，不可避免的產(chǎn)生加工誤差，導(dǎo)致加工工件的變形，影響了缸體和發(fā)動機(jī)的實用性能，因此，了解缸體加工變形的影響因素，采取有效的控制措施減少缸體加工誤差，提高工件加工的精度是每個企業(yè)應(yīng)該解決的關(guān)鍵問題。

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