沈阳航天三菱汽车发动机制造有限公司 辽宁沈阳 110179
摘要:发动机生产线作为汽车制造企业的重要生产资料从投资规划到正式批量加工生产，其购置成本和运营成本都会对企业的经济效益产生举足轻重的影响，因此，深入了解现代发动机生产线所应当具备的经济技术特征、当前发动机主要零部件加工的先进工艺及其发展趋势，对我国汽车制造企业实现技术转型升级、保持或获得强劲的市场竞争力至关重要。
关键词:发动机；缸体；加工工艺
伴随着电子信息技术的快速发展，社会经济水平的不断提高，人们对于汽车的需求量与日俱增，欧美等汽车制造工业比较先进的发达过期，在汽车发动机制造技术方面倾向于创新、高性能和环保。我国传统的旧材料以及古老汽车发动机的制造技术已经不能够满足汽车行业的发展以及人们对于汽车的需求。本文对发动机缸体加工工艺进行分析，希望能够促使我国具有更加先进、安全的汽车制造工艺，降低汽车自身的质量问题，避免出现大量交通事故。
1汽车发动机工作原理
汽车的构成要素众多，发动机、底盘、车身、电气、等均是其重要的组成部分。底盘能够保证汽车具有良好的稳定性，属于汽车的基本骨架，而发动机则与汽车的安全系数、用户的舒适程度等存在密切关联。若发动机的质量与性能不达标，则乘车人员会发生歪斜、倾倒等问题，严重时更会增加交通事故的危险，与此同时汽车其他零部件的使用寿命亦会大幅度降低。在发动机中，其顺畅的运行与诸多零部件有关，一般由进气曲轴活塞进行上下运动，开始进气，在活塞运动加大气缸内的容积后将会形成压强差，此时气体将会从进气门达到气缸，而活塞运动处于最下方时进气结束。发动机的整个运行过程中所产生气体的问题能够达到400K左右。在进气结束后发动机会进行压缩，此时的活塞运动方向改为由下至上没进气门与排气门均要关闭，气缸体积减小，气体会发生压缩混合。而后，发动机的气体开始做功，该过程中会由火花塞将压缩混合形成的气体点燃，在高温与高压的影响下活塞将从下至上进行做功。最后，发动机需要排气，即排气门需要打开，进气门需要关闭，曲轴通过连杆推动活塞，促使活塞继续由下至上运动，达到最上方时代表完成排气。
2发动机缸体加工
2.1加工工艺
发动机缸体毛坯为铸造成型，主要加工孔和面。主要加工工艺有铣平面、粗精镗孔、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、珩磨等，为确保尺寸精度，需对工序内容进行交错布置。工艺过程主要分为气缸体、下缸体分体加工与气缸体组件加工。
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2.2工艺方法
2.2.1切削加工
切削加工是缸体加工的主要工艺方法，包括钻孔、铣面、铰孔、攻螺纹、镗孔等，其中难点是对定位销孔的加工，精度在6～7级，需要有专用铰刀进行铰孔，并提前试切验证销孔加工质量。另外，发动机缸体上有很多螺纹孔，规格不一，必须选用带内冷的丝锥才能完成对较深螺纹孔的加工。所以，缸体上铰孔与螺纹孔的加工工艺是切削的难点，必须得到应有的重视。
2.2.2珩磨
在发动机缸体试制加工过程中，珩磨方法所承担的工作量要远远低于切削。但珩磨质量将直接影响到发动机的使用性能，因为珩磨是制作缸体气缸孔壁网纹唯一的加工方法，而珩磨设备、珩磨条和工艺参数又是珩磨质量的决定性因素，需在加工过程中重点监控。同时，当珩磨网纹参数通过试切符合设计要求后，必须将珩磨的工艺参数进行固化，以便稳定、可靠的生产合格产品。
2.2.3气密性检测
检查发动机缸体的气密性是确保发动机能够正常工作的必要程序。检测项目包括：油道、曲轴箱、水套等。如果缸体气密性不好，出现漏水或漏油现象，将直接导致缸体报废。可见，检漏对于发动机缸体加工的重要性。
3多方面剖析发动机缸体加工工艺
3.1缸体加工自动线
汽车行业发展迅速，品牌、外形也日新月异。刚性自动线根据某一种加工工序设计，未免太过单一，满足不了汽车行业的多变性发展，于是柔性自动线应运而生。目前，柔性自动线主要还是外国应用较多。柔性自动线具有高速、高精度、智能化等优点，更能满足现代社会汽车工业发展的需要。
3.2刀具
刀具的选择受工件材料、工艺、机床和生产线等诸多因素的限制。发动机缸体作为汽车的重要零部件之一，结构、形状复杂，而且缸体的孔、槽较多，壁厚不均，铣端面、镗孔等都需要用到刀具。在加工缸体时往往需要更多的刀具。因为是大批量生产，就要求刀具的抗磨损能力较强；缸体一般的选材为铸铁，所以刀具的强度硬度要足够高。若想提高缸体的加工效率和加工精度，好的刀具必不可少。选择刀具时，应根据机床的加工能力、加工工序、切削用量等方面进行选择。刀具的选择也要做到适用、经济、安全。
3.3夹具
夹具广泛应用于机械制造过程中的切削加工、装配、热处理等加工工艺中，对夹具的夹紧装置有较高的要求。夹紧装置的夹紧力、作用点以及夹紧装置的动力选择都需严格把关。通常，夹紧装置的动力主要有气压动力、液压动力、气液联动装置，且各有利弊。因为缸体的孔、槽等需要加工的部分较多，并且需要满足较高的精度要求，因此必须确保缸体的各个定位点能够同时夹紧。这样才能使工件的各个部位受力均匀，不易发生变形和移动。
4缸体加工的新工艺
轿车发动机越来越多地采用铝质缸体。但是，由于铝的材料特性所决定，它不能适应气缸工作时的特定环境，所以在发动机铝质缸体的传统设计中，通常采用镶嵌铸铁缸套的结构作为解决方案。然而，这种解决方法存在很多问题。随着发动机加工工艺的不断发展，这种做法目前正在被一种新的方法所取代:这就是气缸热喷涂工艺。气缸热喷涂工艺是将熔化的金属合金喷涂到气缸内壁上，从而形成一层适应气缸工作环境的表面构造。
为了在缸体生产线上实现这一工艺方法，可以将热喷涂工艺所需的设备集成到发动机缸体生产线中。热喷涂工序前的气缸内壁表面处理，以及之后气缸孔的机加工都由SPECHT加工中心来完成，OP10由两台SPECHT500加工中心并行加工，采用特制刀具以切削加工方式使气缸内壁形成几何形状规则的粗糙表面;OP30由热喷涂设备进行气缸内壁热喷涂，其中包括热喷涂前和热喷涂后的检测;OP50由三台SPECHT500加工中心并行加工，对热喷涂后的气缸表面进行精镗或粗珩，并进行最终的精珩加工。如前所述，这里仍然采用了并行加工生产模式，即OP10和OP50都可以根据扩产需要增加机床。
需要值得注意的是，热喷涂后的气缸孔珩磨加工仍然由SPECHT加工中心完成。为此，人们给SPECHT加工中心的主轴内部增加了基于机电一体化技术的电控拉杆，电控拉杆由机床控制系统控制，借助实时测量系统获取的工件尺寸信息，对刀具实施加工过程中的精确调控。这个功能不仅在珩磨过程中发挥重要作用，同时也大大简化了一些在加工中需要进行调节的复杂刀具的使用。
结语
汽车制造业作为国民经济的支柱产业，如何走向工业4.0是摆在我们面前的重要课题，立足于我国国情，通过对发动机缸体结构、刀具、夹具等的研究，深入分析缸体的加工工艺，在原有基础上不断创新，在精度、效率、成本等方面优化缸体生产工艺，努力创造我国自己的生产工艺与品牌，做到绿色、节能、高效。
参考文献
[1]王森林.发动机曲轴加工工艺方法[J].机械工程师，2014.
[2]关智,周超.发动机缸体高速加工工艺设计与研究[J].山东工业技术,2017(5):28-28.
论文作者:唐福辉
论文发表刊物:《防护工程》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/12
标签：缸体论文; 加工论文; 发动机论文; 气缸论文; 刀具论文; 加工工艺论文; 汽车论文; 《防护工程》2017年第19期论文;