汽车发动机缸体加工变形分析及精度控制

邓发平 黄家贵

摘 要：如今，汽车行业的发展已成为国民经济中的支柱产业，汽车制造水平将会直接体现一个国家的经济实力，因而汽车领域的开发研究已成为经济发展不可或缺的部分。作为汽车技术含量较高的组成部分，发动机缸体的加工，渐渐渗透于各大企业当中。发动机缸体是薄壁多孔的零件，对于其加工的各项程序精度要求极高，并且零件加工的优劣直接影响发动机的性能。文章主要针对在发动机缸体加工时产生变形的因素进行分析，以及对发动机缸体加工精度的控制。

关键词：发动机缸体；加工变形；精度；控制

中图分类号：TG713.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）17-0016-02

1 概 述

近几年，我国汽车销量有大幅度的提升。从2009年开始我国汽车的产销呈上升趋势，成为世界第一汽车生产和消费国，创我国历史新高。目前，我国的汽车制造主要以中外合资发展为主，主要核心技术掌握在西方国家的手里。发动机生产技术主要来源于美国、德国、日本等国家，例如上海大众、一汽大众、东风日产、广州丰田、广州本田等。

虽然我国当下汽车发动机的研究有突飞猛进的进展，但是面对我国如此庞大的产销需求仍是远远不够。一味地依赖于国外引进的新技术，对于在根本上解决我国的汽车发展的问题没有任何帮助。现在汽车对于发动机的要求越来越多，不仅仅要性能好，更重要的是要有较强的市场适能力强，提高自动化程度高，在大批量生产的同时，减低成本，这就要求在发动机缸体的加工过程中，提高其精度和质量。因此对于发动机缸体的研究和改造具有极其重要的作用。

2 发动机缸体的加工

2.1 缸体加工介绍

发动机缸体作为具有薄壁多孔复杂结构的箱体类零件，在其加工过程中容易产生变形，这就要求对其精度的进行严格控制。目前，发动机的加工生产主要是指在数控加工中心的控制下，按柔性线上完成生产。此项技术对于自动化技术要求较高，并且生产成本相对较低。此外，在缸体加工上，对于任意环节的精度要去非常的高，否则难以达到该项工艺的标准要求。

2.2 缸体加工的具体工艺流程

2.2.1 缸体表面加工

缸体表面加工主要分为平面加工和空隙加工。平面加工主要由端面铣削构成，如：对顶面，底面以及前后端面的加工。而空隙加工常需要镗削、珩磨、钻、铰和攻等工艺组成，包括水套空、安装孔、连接孔、活塞缸孔、油孔等。

2.2.2 缸体加工流程

缸体加工工序大致可分为主要型面加工、主要孔柱加工、清洗检测、辅助结构加工四道程序，不同程序负责的领域不同，定位基准也不尽相同。例如：一部分程序采取两销完全定位方式，也有的采取粗基准3-2-1完全定位方式。而且，不同的方式的定位面也有底面和端面的区别。在缸体的加工过程中，对于缸体底面和端面的加工是极其重要的工序。

2.2.3 缸体加工划分阶段

缸体加工可以分为粗加工和精加工两个模块，每个模块可具体分为两部分，整个生产线分为众多的粗加工单元、半精加工单元以及精加工单元三部分。对于各个阶段要根据所需求的产品进行定位，进行合理化生产。

3 影响发动机缸体加工变形的因素

3.1 工艺系统影响因素

3.1.1 机床误差

对于机床误差而言，主要是由主轴回转导轨和传动误差带来的。例如：在加工过程中，主轴回转导轨对于端面加工的形状及位置影响较大。这会对后续的发动机缸体加工产生巨大影响。

3.1.2 夹具误差

夹具误差可分为定位误差和加紧误差。定位误差可以通过定位方式来矫正，而对于夹紧误差，就需要我们在开始生产零件前，改变夹紧力的大小，从而解决夹具引起的误差 问题。

3.1.3 刀具误差

在如今缸体的生产工艺下，刀具需要与主轴进行紧密结合，对所需要达到的定位精度要求极高，因此刀具在安装上带来的误差以及刀具的振动误差越来越重要。但是面对日益磨损的刀具，其带来的误差，将会使缸体产生加工变形。

3.1.4 工件分析

对于发动机缸体，其端面的切削加工过程会有热和力的变形，这样就会在一定程度上造成不必要的误差。热变形可以采用高压冷却液或冷却刀片进行减小误差，而对于力变形而言，其主要是由于夹具和刀具上的力引起的。根据研究发现，切削力对于工件的加工所形成的误差大于夹紧力，因此铣削加工带来的误差严重影响工件的加工。

3.2 工艺过程影响因素

3.2.1 加工工艺的分析

对于现在的加工工艺而言，主要由刀具路径、加工程序和切削參数构成。刀具路径改变缸体的外形，加工程序决定加工变形，而切削参数严重影响缸体质量。无论是在粗加工产生的切削力还是半精加工由于磨损产生的铣削力，对于这三个组成部分来说都会在一定程度上直接影响缸体的加工精度。切槽刀的相关数据，见表1。

沟槽加工切削用量的相关情况，见表2。

3.2.2 过程调整的分析

在发动机的生产线运行过程中，不仅仅要对设备进行调整，要在工艺方案能够进行的同时，对设备进行参数调整，这样才会改善工件加工过程中，产生的不必要的误差，从而提高缸体精度。

3.2.3 结果测量及分析

对于缸体加工的结果测量，常使用三坐标仪进行测量，其精度可达0.001 mm，满足缸体精度要求，这样对于缸体精度产生的误差可以忽略不计。

4 对于发送机缸体加工精度的控制

4.1 缸体加工变形及精度关系

缸体加工变形严重影响缸体的精度，而缸体觉的精度的大小也会对缸体加工的变形产生一定的影响。缸体的加工变形和精度相辅相成，密不可分。因而，通过改变缸体的精度来减少缸体加工带来的变形，可以在一定程度上解决发动机缸体问题。

4.2 缸体精度控制方法

4.2.1 直接法减少消除原始误差

在缸体的生产过程中，采用直接法来减少误差是最常用的办法。这对于消除加工过程中带来的误差有直接作用。常用的直接法为：在刀具加工一定零件后，更换新的刀具，以确保加工零件的精确性。

4.2.2 误差补偿法和均衡法

所谓误差补偿法是指人工制造出一种新的原始误差，使原来固有的误差得到抵消。人为误差和原始误差大小相同，方向相反，二者的相互抵消可消除误差，进而提高缸体的加工精度。

而均衡法是指：由于加工程序和加工内容不当造成的误差积累，可通过前后内容平衡来消除误差，例如：在粗加工和半精加工过程中，就会使粗加工中的误差遗留到半精加工中，此时就可采用均衡法，使误差降到最低。

4.2.3 误差转移法

常用的误差转移是指在工艺生产过程中，将系统产生的误差转移到不影响产品精度加工方向上，从而达到消除误差的目的。在工艺上可转移的误差有，力变形、热变形以及几何误差等。如缸体后端面密封面在产生接刀痕时，可通过改变走刀路线，消除对密封面的影响。

5 结 果

对于缸体内部复杂的结构，其加工工艺要求比较高。并且在缸体加工过程中，其影响因素受多方面影响，在生产中难免会产生一定的误差，从而降低工件的使用价值，影响缸体的实用性能。故而，在生产缸体的过程中，了解和掌握缸体变形的影响因素，采用合理有效的方法，减少生产中产生的不必要的误差，进而在汽车工程研究方面提高缸体的精度，是每个企业必须面临的发展方向。

6 结 语

发动机作为汽车的心脏，其的实用性能直接影响着汽车工作的使用价值。作为发送机的基础零件，缸体的研究分析直接决定着发送机的整体性能。因而，要想提高发动机的使用性能，就要尝试着控制缸体零件的加工精度和和质量。研究汽车发动机缸体制造过程中的加工变形对于发动机缸体制造的质量和精度控制有着至关重要的作用。在加工过程中，对铣削力、夹紧力的加工变形分析以及相应的精度分析研究，有利于促进我国发动机制造产业的发展，为我国汽车发动机制造提供理論指导基础。

参考文献：

[1] 郭晓亮.汽车发动机缸体加工变形分析及精度控制探析[J].中小企业 管理与科技，2015，（9）.

[2] 陈志刚.批量生产中乘用车车身精度控制[J].汽车工艺与材料，2014，（6）.

[3] 雷锋杰.汽车发动机缸体加工变形分析与精度控制研究[D].上海：上海 交通大学，2012.

[4] 毛护国.发动机缸体加工定位误差分析[D].武汉：华中科技大学，2014.