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摘要：随着经济的发展，人们生活水平的提高，对汽车的需求量也在逐年增多。发动机作为汽车的动力核心部件，始终制约着我国的经济发展。发动机缸体作为发动机核心的部件之一，直接影响着发动机的性能。发动机缸体属于典型的多面多孔的箱体类零件，主要加工特征是平面和孔系，加工工艺复杂。曲轴孔作为发动机骨架缸体上的重要孔系，它的加工质量好坏直接影响发动机的装配精度和整机性能，需要依靠设备精度、工装夹具的可靠性和加工工艺的合理性等来保证。本文就发动机缸体试制曲轴孔加工工艺创新展开探讨。
关键词：发动机；缸体曲轴孔；加工工艺分析
引言
缸体曲轴孔精加工工序是缸体三道关键工序之一，其涉及到的各项尺寸与形位精度都将直接影响发动机的品质与寿命，进而决定汽车的性能。高的曲轴孔尺寸精度、形位精度及小的表面粗糙度值能有效地提高曲轴外圆与曲轴孔的配合精度，从而提升曲轴的旋转精度；高的曲轴孔的孔与孔之间的同轴度能降低装配难度，降低磨损，改善曲轴旋转状况，提高曲轴使用寿命，从而提升发动机的品质与寿命。因此，为使缸体曲轴孔达到使用要求，缸体曲轴孔的各项精度须达到技术要求。而合理的加工工艺、高精度的加工设备以及高性能的刀具是曲轴孔能达到设计技术要求的主要保障。
1动机缸体加工的特点
发动机缸体加工具有以下特点：（1）需要采用的加工工艺多，包括金属切削、珩磨、气密检测及清洗。（2）加工的部位多，几乎六个面都需要进行加工。（3）发动机缸体加工的特征虽然只有两个，即孔与面，面的平面度要求高，孔的数量多、种类多。按孔的性质分，可分为光孔、螺纹孔两类，其中光孔有沉孔、通孔、斜孔与深孔，光孔的加工方法主要有钻、扩、铰与珩磨等。（4）加工特征的尺寸精度要求高，有的特征要求高达五级精度。（5）非标特征多，主要是指一些非标孔。发动机缸体加工的上述特点，决定了加工发动机缸体需要选择的工具种类多、精度高，工具选型有别于加工一般零件的选型。
2技术要求
发动机缸体曲轴孔是发动机的重要与关健特征，主要技术要求有：（1）对孔的表面加工质量要求高，表面粗糙度值Ra。要求一般达0.4mm，（2）对孔径的公差要求较严，对于中低排量发动机，曲轴孔的公差一般要求在o.O15mm以内，对曲轴孔的几何公差，如孔的圆柱度，一般要求在o.oog~以内，同轴度要求在o.of~以内，同时，要求与缸盖面的平行度在0.02mm以内。
3发动机缸体试制曲轴孔加工工艺创新
3.1工艺的编制原则
试制工艺属于单件生产，特点是工序少、工步多，而每道工序要尽可能完成更多的加工内容，也就是采用相对少的工序和集中的工步原则编制。在保证缸体加工精度的前提下，再考虑加工效率。根据工序少、设备少的编制原则，利用加工中心自身回转工作台，回转改变加工平面方向，保证加工平面与加工中心机床主轴中心垂直，便于完成多道工步的加工，同时也减少工件在工序间的周转时间，从而缩短整个缸体加工辅助时间。
3.2加工刀具
传统加工工艺中，曲轴孔加工刀具是一种带有多个刀片的组合镗刀，加工时需要对镗刀采用辅助支撑，这种刀具属于专用刀具，成本较高。依照传统工艺组成的生产线柔性化很低，已经不适应企业发展的需要。针对曲轴孔的调头镗孔加工工艺，需要选用合适的刀具，优质刀具不仅可以提高零件加工质量，还能提高加工效率，降低生产成本。F 和 B 两种型号缸体的材料为铸铁，铸铁件加工一般选用硬质合金刀具，也可以选择 CBN材质刀具。
粗镗刀一般选用两个刃或者四个刃，精镗刀一般选用单刃；直径较大的孔加工，为了提高加工效率，精镗加工可以选择优质的两刃镗刀。采用调头镗工艺加工曲轴孔，可以选择通用的粗镗刀和精镗刀，所选用镗刀悬伸尽量小，加工时抗振性要好。
3.3曲轴孔刀具的选择
曲轴孔是发动机缸体的又一关键特征，加工分粗加工、半精加工与精加工三步，粗加工选择定制球头刀具铣削排量，球头刀直径应比曲轴孔直径小1m m。半精加工选用镗削的方式，由于曲轴孔较深，又是断续切削，孔的同轴度、圆度及表面质量要求都很高，半精加工用的镗刀必须具有较好的刚性，同时要求镗刀具有良好的防振性能，所以必须购买品质较好的防振镗刀，我公司购置的山特维克的防振镗刀加工曲轴孔，质量稳定性好。发动机缸体曲轴孔的精加工业界普遍采用玛帕的一长一短铰刀，刀具的价格高，定制周期长，在试制阶段如果选用玛帕的刀具不仅成本高，而且影响试制的进度，所以这不是最佳方案。目前国内有几家刀具制造企业在曲轴孔铰刀制作方面也颇有研究，在发动机缸体试制阶段不是很要求节拍的情况下，这些企业制作的曲轴孔铰刀也能满足曲轴孔试制要求，由于设备主轴存在跳动，加上曲轴孔铰刀较长，根据加工经验，曲轴孔铰刀的直径值不能按曲轴孔的公差中径值来制作，否则加工出的曲轴孔一定会超出曲轴孔的上限值0.002～0.004m m，合理的曲轴孔铰刀直径值应按曲轴孔的下限值甚至低于下限值－0.002m m 来制作。
3.4确保消除加工变形
把消除加工变形作为加工缸体加工的难点，这是因为缸体选材为铸铝，铸铝材料在加工过程中易产生变形是加工铸铝件的常见问题。虽然缸体与下缸体加工余量小，整体结构刚性尚好，产生加工变形的风险也会相对减轻，但由于要求加工的进度较快，工序安排紧凑，释放加工应力的时间相对较短，所以产生加工应力变形的可能性始终存在，很难确保各安装面较严的平面度要求。解决措施如下：（1）平面度要求严的重要特征面，分粗精加工。（2）加工过程中选择合适的压紧位置。（3）加工过程中及时换刀，确保刀具切削刃锋力，减小切削阻力，从而减小加工变形。2.确保曲轴孔的孔径尺寸及同轴度把确保气缸体合件曲轴孔的孔径公差与同轴度作为加工缸体加工的难点，这是因为曲轴孔的孔径较大（φ 54m m），孔径公差与五孔同轴度要求严，加上孔较深（390mm），加工的工艺性差，确保该孔孔径公差与同轴度要求对设备精度、刀具精度及操作者的技术水平依赖性较强。
3.5量具的选择
发动机缸体加工，需要运用的检具较多，主要会用到一些通用量具与量规，带精度要求的小直径光孔与螺纹孔会用到一些定制的光面塞规与螺纹塞规，但气缸孔与曲轴孔由于精度要求高，还需要记录装配用分组数据提供给用户，所以必须定制气动量仪来进行检测。单管气动量仪与多管气动量仪价格会有很大区别，曲轴孔一般由多个孔组成，在大批量生产阶段一般会采用多管曲轴孔气动量仪进行曲轴孔检测。在试制阶段为节省经费，检测曲轴孔的气动量仪也可以采用单管量仪加长手柄来进行检测，发动机缸体形位公差的检测均可采用三坐标测量机来进行。
结语
曲轴孔是缸体中的关键加工部位，需要保证曲轴孔的各项加工精度。对缸体柔性生产线上各关键部位的加工，需要综合考虑加工工艺、刀具技术和加工设备，采用先进高效的工艺方法，以提高加工精度和加工效率。
参考文献：
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