汽車發(fā)動(dòng)機(jī)五大關(guān)鍵件的加工工藝分析

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)五大關(guān)鍵件的加工工藝分析發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的“心臟”，汽車的發(fā)展與發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)步有著直接的關(guān)系，發(fā)動(dòng)機(jī)主要由 5大關(guān)鍵部件組成，包括缸體、缸蓋、曲軸、凸輪軸、連桿等，所以這些核心零部件的加工成為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造的關(guān)鍵。.缸體缸體、缸蓋作為發(fā)動(dòng)機(jī)最核心的零部件，是幾乎所有發(fā)動(dòng)機(jī)廠家必選的自制件項(xiàng)目。目前缸體、缸蓋等箱體類零件的機(jī)械加工發(fā)展大趨勢(shì)是，以數(shù)控機(jī)床和加工中心組成的柔性生產(chǎn)線逐步替代以組合機(jī)為主的剛性生產(chǎn)線。為了適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需要，先后開發(fā)了可換箱式柔性制造單元（FMC）和多臺(tái)加工中心組成的柔性加工系統(tǒng)（FMS）,適應(yīng)不同品種和批量的制造業(yè)需要。隨著CNC控制系統(tǒng)的推廣和刀具新材料的開發(fā)，高速模塊化加工中心在 90年代取得突破性進(jìn)展，由高速加工中心組成的柔性加工系統(tǒng)已廣泛用于實(shí)際生產(chǎn)。缸體是承裝所有機(jī)件的總承，缸體結(jié)構(gòu)共同點(diǎn)是一個(gè)近似六面體箱式結(jié)構(gòu)，薄壁，加工面、孔系較多，屬典型的箱體內(nèi)零件，主要加工有缸孔、主軸承孔、凸輪軸孔等，有潤(rùn)滑油道、冷卻水道、安裝螺孔等多種孔系，有多種聯(lián)結(jié)、密封用凸臺(tái)和小平面，它們的加工精度直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配精度和工作性能，同時(shí)，為提高機(jī)體剛度和強(qiáng)度，還分布有許多加強(qiáng)筋。缸體孔加工：采用粗鏈、半精鏈及精鏈、琦磨方式加工。主軸承孔的加工：一般采用粗加工半圓孔，再與凸輪軸孔等組合精加工。凸輪軸孔的加工：一般采用粗鏈，再與主軸承孔等組合精加工。挺桿孔的加工：一般采用鉆、擴(kuò)（鏈）及較孔的加工方式。主油道孔的加工：傳統(tǒng)的加工方法是采用麻花鉆進(jìn)行分級(jí)進(jìn)給方式加工，具加工質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低，目前工藝常采用槍鉆進(jìn)行加工。.缸蓋

缸蓋形狀一般為六面體，系多孔薄壁件，其上有氣門座孔、氣門導(dǎo)管孔、各種光孔及螺紋孔、凸輪軸孔等。汽油機(jī)缸蓋有火花塞孔，柴油機(jī)缸蓋有噴油器孔。根據(jù)缸蓋在一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上的數(shù)量可分為整體式缸蓋和分體式缸蓋等。只覆蓋一個(gè)氣缸的稱為單體氣缸蓋，覆蓋兩個(gè)以上氣缸的稱為塊狀氣缸蓋（通常為兩缸一蓋，三缸一蓋），覆蓋全部氣缸的稱為整體氣缸蓋（通常為四缸一蓋，六缸一蓋）缸蓋的平面加工一般采用機(jī)夾密齒銃刀進(jìn)行銃削加工，孔系一般采用搖臂鉆床、組合機(jī)、加工中心等設(shè)別進(jìn)行鉆、擴(kuò)、錢方式加工；導(dǎo)管及閥座采用冷凍或常溫壓裝方式進(jìn)行壓裝，常溫壓裝過程中一般采用位移-壓力控制法對(duì)裝配過程進(jìn)行控制。.曲軸曲軸是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的中心零件，在發(fā)動(dòng)機(jī)中承受著交變反復(fù)的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷 ，故絕大多數(shù)毀于疲勞斷裂或產(chǎn)生偏磨而較快磨損，是影響發(fā)動(dòng)機(jī)壽命的重要零件。但其形狀相對(duì)細(xì)而長(zhǎng)，易變形，連桿頸和主軸頸不在同一根軸線上，在加工中易產(chǎn)生不平衡的現(xiàn)象，因而曲軸的數(shù)控加工不論對(duì)機(jī)床設(shè)備還是對(duì)數(shù)控軟件都提出了比較嚴(yán)格的要求。曲軸的中心孔是曲軸加工過程的重要定位基準(zhǔn)，曲軸常見的中心孔加工方式為幾何中心孔和質(zhì)量中心孔。曲軸技術(shù)要求較高，其軸頸直徑公差一般為IT6級(jí)公差，軸頸表面粗糙度為Ra0.4~Ra0.2仙m,因此為保證產(chǎn)品質(zhì)量要求，曲軸在經(jīng)過粗加工后，必須對(duì)所有軸頸進(jìn)行磨削的精加工，以提高軸頸精度和降低表面粗糙度。曲軸軸頸傳統(tǒng)的磨削方法分半精磨和精磨兩個(gè)階段，但隨著毛坯制造技術(shù)的發(fā)展和粗加工設(shè)備加工精度的提高，目前大多數(shù)曲軸加工廠已取消了半精磨工藝，這樣可以縮短曲軸的加工流程，同時(shí)也降低了曲軸的生產(chǎn)成本。曲軸油孔一般孔徑較小、深度較深，屬深孔加工，因此加工難度較大，曲軸油孔加工目前已逐漸采用槍鉆加工，槍鉆用來加工深孔的深度一般可以做到槍鉆直徑的 100倍以上，另外槍鉆加工可以達(dá)到的精度很高，視不同的被加工材料和選用不同的切削用量可以一次加工出精度很高的孔。為提高曲軸的強(qiáng)度、增加表面耐磨性，曲軸一般需要對(duì)軸頸表面、圓角等處進(jìn)行強(qiáng)化處理，常用的強(qiáng)化工藝有淬火、滾壓、氮化等，由于淬火適應(yīng)范圍廣、效率高、強(qiáng)化效果好，因此淬火成為目前主要的強(qiáng)化工藝。.凸輪軸凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中配氣機(jī)構(gòu)中的重要部件，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)中，它合理地控制進(jìn)排氣門的開啟、關(guān)閉時(shí)間和開合量，使經(jīng)過壓縮的燃油混合氣充分燃燒，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)做功，然后將廢氣排出燃燒室，因此它影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放。凸輪軸屬于細(xì)長(zhǎng)軸類零件，剛性差、易變形，要準(zhǔn)確控制發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣門定時(shí)開啟和關(guān)閉，凸輪應(yīng)具有很高的輪廓精度、相位角度要求和良好的耐磨性能及整體剛性。因此，其軸頸和凸輪的加工成為整個(gè)凸輪軸加工工藝的重點(diǎn)，具加工多以車削、銃削和磨削工藝及表面強(qiáng)化（淬火、噴丸、氮化）等輔助工藝相結(jié)合。凸輪軸頸傳統(tǒng)加工流程：仿形多刀車一粗磨一淬火一半精磨、精磨一靠模砂帶拋光，目前的加工流程：CNC無靠模外銃機(jī)床銃削凸輪一淬火一CNC無靠模磨床CBN砂輪磨削凸輪一柔性拋光凸輪。談到凸輪軸必須提到的一個(gè)具有革命性的新技術(shù)就是裝配式凸輪軸。它與傳統(tǒng)整體式凸輪軸相比,具有質(zhì)量輕、加工成本低、材料利用合理等優(yōu)點(diǎn)。

裝配式凸輪軸是將凸輪、空心軸體和支撐軸頸等分別進(jìn)行材料優(yōu)化匹配，分體精密加工,再以某種連接方式裝配而成，凸輪一般采用碳鋼或粉末燒結(jié)材料，軸體則采用中空無縫鋼管，碳鋼凸輪經(jīng)冷、溫精密鍛造成形，并進(jìn)行高頻淬火或滲碳處理，凸輪也可由粉末燒結(jié)材料通過精密燒結(jié)成形技術(shù)燒結(jié)成形，也有采用鋁合金做軸體的。裝配式凸輪軸主要工藝流程包括壓裝凸輪一校直一加工兩端面中心孔一車軸頸一磨軸頸一磨凸輪一凸輪淬火一去毛刺一校直軸頸一凸輪軸頸及凸輪拋光一清洗一綜合檢測(cè)。裝配式凸輪軸示意圖.連桿連桿是連接活塞與曲軸的動(dòng)力功能件。連桿小頭通過活塞銷與活塞相連，連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連。并把活塞承受的氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。連桿外形不規(guī)則而且較復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)定位，大小頭是細(xì)長(zhǎng)的桿身連接，容易變形；尺寸公差、形位公差，表面粗糙度等要求較高。連桿的加工工序遵循先面后孔，先基準(zhǔn)后其它的原則。連桿是一個(gè)剛性比較差的零件，因此定位夾緊應(yīng)減少變形對(duì)加工精度的影響。連桿漲斷加工技術(shù)(也稱連才f裂解)作為一項(xiàng)制造新工藝，并逐漸應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)領(lǐng)域。連桿裂解是對(duì)連桿桿身和連桿蓋結(jié)合面進(jìn)行無屑斷裂剖分加工的新技術(shù) ，具有構(gòu)思新穎、操作經(jīng)濟(jì)、效益顯著的特點(diǎn)。其工藝過程的主要特點(diǎn)是：(1)大頭孔加工。傳統(tǒng)工藝一般是切斷后對(duì)大頭孔進(jìn)行拉削，或者在切斷前將它加工成橢圓形，因?yàn)槭菙嗬m(xù)加工，振動(dòng)大、刀具磨損快、刀具消耗大。而漲斷工藝將大頭孔加工成圓形。(2)連桿體、蓋分離。傳統(tǒng)工藝采用拉斷(或銃斷、鋸斷)法，而漲斷工藝是在螺栓孔加工之后漲斷。采用漲斷工藝后，連桿與連桿蓋的分離面完全嚙合，改善了連桿蓋與連桿分離面的結(jié)合質(zhì)量，所以分離面不需要進(jìn)行拉削加工和磨削加工。由于分離面完全嚙合，將連桿與連桿蓋裝配時(shí)，也不需要增加額外的精確定位，如螺栓孔定位（或定位環(huán)孔） ，只要兩枚螺栓擰緊即可，這樣可省去螺栓孔的精加工。（3）結(jié)合面的加工。傳統(tǒng)工藝是在拉斷后還要磨削結(jié)合面，且連桿體 /蓋的裝配定位靠?jī)蓚€(gè)螺栓孔中的定位孔和螺栓的定位部分配合來定位，所以對(duì)螺栓孔與其分離面的垂直度和兩螺栓孔的中心距尺寸都有嚴(yán)格的要求。尺寸誤差導(dǎo)致連桿與連桿蓋裝配后有殘余應(yīng)力留在連桿總成。（4）螺栓孔加工。漲斷工藝加工的連桿體 /蓋的裝配定位是以漲斷斷面作定位，而傳統(tǒng)工藝加土的連桿體 /蓋的裝配定位靠?jī)蓚€(gè)螺栓孔中的定位孔和螺栓的定位部分配合來定位， 所以對(duì)螺栓孔和螺栓的精度要求都很高。采用漲斷工藝加工連桿時(shí)，精度要求大大降低，兩個(gè)螺栓孔可不同時(shí)加工，這樣為多品種加工創(chuàng)造了便利條件。連桿大頭孔采用漲斷工藝后，它們的分離面是最完全的嚙合，所以沒有分離面及螺栓孔加工誤差等影響。（5）螺栓裝配。通過帶振動(dòng)式儲(chǔ)料器的螺栓進(jìn)料裝置、分離裝置以及帶導(dǎo)管和氣嘴的進(jìn)料器，將螺栓進(jìn)料、安裝，并用安裝在齒條式安裝支架及液壓驅(qū)動(dòng)垂直滑臺(tái)上 .的快速 BOSCH擰緊機(jī)進(jìn)行預(yù)擰緊