小轎車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體制造工藝

1、小轎車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體制造工藝缸體是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)乃至汽車中的最重要的零件之一，它的加工質(zhì)量直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量，進(jìn)而影響到汽車整體的質(zhì)量，因此發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的制造加工長(zhǎng)期以來(lái)一直受到國(guó)內(nèi)外汽車生產(chǎn)企業(yè)的高度重視。1缸體的簡(jiǎn)單介紹： 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)零件和骨架，同時(shí)又是發(fā)動(dòng)機(jī)總裝配時(shí)的基礎(chǔ)零件。缸體的作用是支承和保證活塞、連桿、曲軸等運(yùn)動(dòng)部件工作時(shí)的準(zhǔn)確位置；保證發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣、冷卻和潤(rùn)滑；提供各種輔助系統(tǒng)、部件及發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為缸體曲軸箱。缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動(dòng)的空間。在缸體內(nèi)部鑄有許多加強(qiáng)筋，冷卻水套和潤(rùn)滑油

2、道等。根據(jù)缸體與油底殼安裝平面的位置不同，通常把缸體分為以下三種形式。(1) 一般式缸體：其特點(diǎn)是油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。這種缸體的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體高度小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工，曲軸拆裝方便；但其缺點(diǎn)是剛度和強(qiáng)度較差(2) 龍門式缸體：其特點(diǎn)是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。它的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度和剛度較好，能承受較大的機(jī)械負(fù)荷；但其缺點(diǎn)是工藝性較差，結(jié)構(gòu)笨重，加工較困難。(3) 隧道式缸體：這種形式的缸體曲軸的主軸承孔為整體式，采用滾動(dòng)軸承，主軸承孔較大，曲軸從缸體后部裝入。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強(qiáng)度好，但其缺點(diǎn)是加工精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。為了能夠使缸

3、體內(nèi)表面在高溫下正常工作，必須對(duì)缸體和缸蓋進(jìn)行適當(dāng)?shù)乩鋮s。冷卻方法有兩種，一種是水冷，另一種是風(fēng)冷。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體周圍和缸蓋中都加工有冷卻水套，并且缸體和缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內(nèi)不斷循環(huán)，帶走部分熱量，對(duì)缸體和缸蓋起冷卻作用?，F(xiàn)代汽車上基本都采用水冷多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)于多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，氣缸的排列形式?jīng)Q定了發(fā)動(dòng)機(jī)外型尺寸和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的剛度和強(qiáng)度也有影響，并關(guān)系到汽車的總體布置。按照氣缸的排列方式不同，缸體還可以分成單列式、V型和對(duì)置式三種。2缸體的工作條件：缸體通常工作在高溫、高載荷、磨損劇烈的條件下，承受較大的壓力，受力復(fù)雜，同時(shí)工作在汽油的沉浸下，工作環(huán)境潮濕。3缸體的使用性能

4、要求：缸體的工作條件決定了缸體必須具有高強(qiáng)度、高剛度、高硬度、高耐磨性以及良好的散熱性，同時(shí)要有很好的密封性、防漏性、減振性等。4缸體毛坯材料的選擇：發(fā)動(dòng)機(jī)缸體采用的材料一般是灰鑄鐵HT150、HT200、HT250，也有采用鑄鋁或鑄鋼的。采用灰鑄鐵可以滿足高強(qiáng)度、高剛度以及高耐磨性的要求，而且工藝性能、減振性、切削加工性能優(yōu)良，同時(shí)成本較低，但是會(huì)增加缸體的重量，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)擔(dān)；采用鑄鋼材料，可以使缸體承受更大的沖擊載荷；采用鋁合金材料最大的好處是可以減輕缸體的重量，順應(yīng)了汽車輕量化的趨勢(shì)，因此最近采用鑄鋁材料的缸體越來(lái)越多。每種材料都有自身的特點(diǎn)，優(yōu)劣共存，我們需要根據(jù)不同缸體產(chǎn)品的不同

5、質(zhì)量要求來(lái)確定相應(yīng)的生產(chǎn)材料。5毛坯制造方法的選擇：鑄造、鍛壓、焊接、粉末冶金和非金屬材料成形等方法都可以作為機(jī)械零件毛坯的制造方法，但它們的制造成本、生產(chǎn)條件等都有差異，再加上實(shí)際生產(chǎn)中零件毛坯生產(chǎn)批量的不同，我們對(duì)制造方法的選擇必然也會(huì)不同，正確的方法是：結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，綜合考慮毛坯的使用要求、生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性要求，同時(shí)兼顧環(huán)境保護(hù)，最終達(dá)到制造方法與實(shí)際生產(chǎn)條件相適應(yīng)。對(duì)于缸體這種形狀復(fù)雜、尺寸較大、有不規(guī)則的外形和內(nèi)腔、壁厚不均的箱體類零件，通常采用鑄造（砂型鑄造）的方法，采用鑄造的方法不但可以滿足缸體的使用性能要求，而且生產(chǎn)成本較低。砂型鑄造流程：準(zhǔn)備爐料熔煉金屬澆注凝固冷卻落砂清理檢驗(yàn)合格

6、鑄件缸體毛坯的技術(shù)要求：對(duì)非加工面不允許有裂紋、冷隔、疏松、氣孔、砂眼等鑄造缺陷。缸體毛坯質(zhì)量對(duì)加工的影響：加工余量過(guò)大，會(huì)增加機(jī)床的負(fù)荷，影響機(jī)床和刀具的使用壽命，成本變高；飛邊過(guò)大，直接影響刀具使用壽命；由于冷熱加工基準(zhǔn)不統(tǒng)一，毛坯各部分相互間的偏移會(huì)造成機(jī)械加工時(shí)余量不均勻。6缸體零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（部分）： 7缸體制造工藝：7.1工藝特點(diǎn)如圖所示，此缸體為一整體鑄造結(jié)構(gòu)，其上部有4個(gè)缸套安裝孔；缸體的水平隔板將缸體分成上下兩個(gè)部分；缸體的前端面從前到后排列有三個(gè)同軸線的凸輪軸安裝孔和惰輪軸孔。缸體的工藝特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)、形狀復(fù)雜；加工的平面、孔多；壁厚不均；加工精度要求高，屬于典型的箱體類加工零

7、件。加工平面一般采用刨、銑削等方法加工，加工孔主要采用鏜削，加工小孔多用鉆削。由于缸體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此如何保證各表面的相對(duì)位置精度是加工中的一個(gè)重要問(wèn)題。7.2工藝基準(zhǔn)選擇合理的加工工藝基準(zhǔn)，直接關(guān)系到能否保證零件的加工質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，工藝基準(zhǔn)可分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。（1）粗基準(zhǔn) 對(duì)于上線的毛坯，其粗基準(zhǔn)的選擇尤為重要，粗基準(zhǔn)選擇不合理會(huì)造成加工余量分布不均勻，加工面偏移，產(chǎn)生廢品。在缸體的生產(chǎn)中，我們一般采用側(cè)面為粗基準(zhǔn)。 （2）精基準(zhǔn) 對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體這種箱體零件來(lái)說(shuō)，一般采用“一面兩銷”為全線的統(tǒng)一基準(zhǔn)。對(duì)于較長(zhǎng)的自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)，由于定位銷孔在使用過(guò)程中的磨損造成定位不準(zhǔn)確，因此，將定位銷孔分

8、為23段使用。在缸體定位銷孔的加工中，我們采用以側(cè)面、底面和主軸孔定位，在加工中心上加工。73加工階段的劃分 缸體需要加工的表面許多，不同表面的加工精度也不同。因此，在擬定工藝順序時(shí)，要抓住“加工精度高的表面”這個(gè)主要矛盾，合理安排工序。安排工藝順序的原則是：先粗后精，先面后孔，先基準(zhǔn)后其它。 1）粗加工階段 在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的機(jī)械加工過(guò)程中，安排粗加工工序，對(duì)毛坯全面進(jìn)行粗加工，切去大部分余量，以保證生產(chǎn)效率。 2）半精加工階段 在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的機(jī)械加工中，為了保證一些重要表面的加工精度，安排一些半精加工工序，將精度和表面粗糙度要求中等的一些表面加工完成，而對(duì)要求較高的表面進(jìn)行半精加工，為以后的精

9、加工做準(zhǔn)備。 3）精加工階段 對(duì)精度和表面粗糙度要求高的表面進(jìn)行加工。 4）次要小表面的加工 一些表面（如螺紋孔表面）可以在精加工主要表面后進(jìn)行，一方面加工時(shí)對(duì)工件變形影響不大，同時(shí)廢品率也會(huì)降低；另外，如果表面加工出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，那么這些小表面也就不必加工了，這樣即避免了人力、物力、資金的浪費(fèi)。但是要注意的是，如果小表面的加工容易造成主要表面損傷的話，那么就應(yīng)該將小表面加工放在主要表面的精加工之前。 5）妥善安排輔助工序 這類工序（如檢驗(yàn)工序）在零件粗加工階段之后、關(guān)鍵工序加工前后、零件全部加工完畢后，都要適當(dāng)安排。 對(duì)加工階段進(jìn)行劃分的優(yōu)點(diǎn)是：一是可以在粗加工之后采取措施消除工件內(nèi)應(yīng)力，保證精

10、度；二是將精加工放在后面可以避免在運(yùn)輸過(guò)程中損壞工件已加工好的表面；三是先粗加工各表面可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷并及時(shí)處理，以免工時(shí)不必要的浪費(fèi)。需要注意的是，在粗加工和精加工之前應(yīng)分別加上預(yù)備熱處理和最終熱處理的工序。7.4工藝路線安排（熱處理另作闡述）工序00: 毛坯上線工序10：粗銑上下平面工序20：粗銑底面、銑安裝面、鉆Ø11U7孔 底孔Ø10.7、鉸孔Ø11U7、鉆10M10X1.25 螺紋底孔Ø8.7、攻螺紋10M10X1.25、鉆2Ø16U8 底孔Ø15.7、2Ø16U 孔口倒角450鉸孔2Ø16U8工序3

11、0：粗銑前后端面 工序40：銑缸體瓦槽工序50：半精鏜缸孔、缸孔倒角1X450工序60:去毛刺檢驗(yàn)工序70：精銑頂面、鉆18M14X1.5 螺紋底孔Ø12.5/14.5、鉸孔2Ø18、攻螺紋18M14X1.5（以上工序采用底面“一面兩銷“定位）工序80：鉆孔、攻螺紋18M14X1.55H、鉆底孔18Ø12.5（采用頂面“一面兩銷“定位）工序90：去毛刺、清洗、吹凈工序100：工作臺(tái)轉(zhuǎn)1800 粗銑曲軸孔座2Ø84、粗鏜孔Ø6162、工作臺(tái)轉(zhuǎn)1800、粗鏜孔Ø6162、鏜孔Ø6564.6、半精鏜孔Ø61.6、工作臺(tái)轉(zhuǎn)

12、1800 半精鏜孔Ø61.6、精鏜孔Ø65、銑瓦槽、工作臺(tái)轉(zhuǎn)1800 銑另一處瓦槽、粗鏜孔Ø3534.6 粗鏜孔Ø3029.6、轉(zhuǎn)1800 精鏜Ø30、鉆Ø12孔、鉆2Ø10孔、鉆6M10螺紋底孔Ø9、攻螺紋M8工序110：粗銑小平面、精銑小平面、轉(zhuǎn)1800銑小平面、精銑缸體一端面、精銑另一端面、按尺寸要求鉆孔及攻螺紋工序120：銑凸平面、精銑凸平面、轉(zhuǎn)向復(fù)合鉆孔、孔加工、轉(zhuǎn)向銑平面工序130：去毛刺、清洗（以上工序采用底面“一面兩銷“定位）工序140：底孔加工、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái) 鉆中心孔、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái) 鉆引導(dǎo)

13、孔、攻螺紋工序150：清洗（以上工序以端面“一面兩銷“定位）工序160：精鏜曲軸孔、鉆底孔、鉸孔工序170：精銑分離面、鉆孔、鉆底孔、鉆螺紋底孔、鉸孔、攻螺紋（以上工序以側(cè)面“一面兩銷“定位）工序180：空氣吹盡、粗珩氣缸孔、精珩氣缸孔、各面曲軸孔去毛刺工序190：最終清洗、成品檢驗(yàn)分組打印工序200：涂油、成品下線8熱處理8.1熱處理的作用對(duì)材料進(jìn)行熱處理是改善金屬材料性能的一種常見的方法，它能夠使材料的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而達(dá)到改善加工工藝性能和強(qiáng)化力學(xué)性能的目的。對(duì)于缸體這種力學(xué)性能要求較高的零件，合理安排熱處理工序非常重要。8.2熱處理工序?qū)τ阼T鐵材料的缸體而言，通常的熱處理工藝為：預(yù)備熱處理（去應(yīng)力退火+正火+去應(yīng)力退火）最終熱處理（淬火+高溫回火，又稱調(diào)質(zhì)處理+表面淬火）預(yù)備熱處理安排在粗加工階段之前，其目的是：消除殘余內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形、開裂；改善組織，細(xì)化晶粒；調(diào)整硬度，改善切削性能。退火工藝規(guī)范為：加熱溫度500550，加熱速度60