小轎車發(fā)動機缸體制造工藝(精)

1、小轎車發(fā)動機缸體制造工藝（精）小轎車發(fā)動機缸體制造工藝 - 1 - 小轎車發(fā)動機缸體制造工藝 缸體是汽車發(fā)動機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 機的質(zhì)量，進而影響到汽車整體的質(zhì)量，因此發(fā)動機缸體的制造加工長期以來一 直受到國內(nèi)外汽車生產(chǎn)企業(yè)的高度重視。1缸體的簡單介紹： 發(fā)動機缸體是發(fā)動機的基礎(chǔ)零件和骨架，同時又是發(fā)動機總裝配時的基礎(chǔ)零件。 缸體的作用是支承和保證活塞、連桿、曲軸等運動部件工作時的準(zhǔn)確位置；保證 發(fā)動機的換氣、冷卻和潤滑；提供各種輔助系統(tǒng)、部件及發(fā)動機的安裝。 汽車發(fā)動機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

2、支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運動的空間。在 缸體內(nèi)部鑄有許多加強筋，冷卻水套和潤滑油道等。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)點是機體高度小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工，曲軸拆裝方便；但其缺點是 剛度和強度較差 (2) 龍門式缸體：其特點是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。它的優(yōu)點是強度和 剛度較好，能承受較大的機械負(fù)荷；但其缺點是工藝性較差，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，采用滾動軸承，主軸承 孔較大，曲軸從缸體后部裝入。其優(yōu)

3、點是結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強度好，但其缺點是 加工精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。為了能夠使缸體內(nèi)表面在高溫 下正常工作，必須對缸體和缸蓋進行適當(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)動機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)動機，對于多缸發(fā)動機，氣缸的 排列形式?jīng)Q定了發(fā)動機外型尺寸和結(jié)構(gòu)特點，對發(fā)動機機體的剛度和強度也有影 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型和對置式三種。第 - 1 - 頁共 7 頁 小轎

4、車發(fā)動機缸體制造工藝 - 2 - 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 ，同時工作在汽油的沉浸下，工作環(huán)境潮濕。3缸體的使用性能要求：缸體的工作條件決定了缸體必須具有高強度、高剛度、高硬度、高耐磨性以及良 好的散熱性，同時要有很好的密封性、防漏性、減振性等。4缸體毛坯材料的選擇： 發(fā)動機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，同時成本較低，但是會增加缸體的重量，增加 發(fā)動機的負(fù)擔(dān)；采用鑄鋼材料，可以

5、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，因此最近采用 鑄鋁材料的缸體越來越多。每種材料都有自身的特點，優(yōu)劣共存，我們需要根據(jù) 不同缸體產(chǎn)品的不同質(zhì)量要求來確定相應(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，再加上實際生產(chǎn)中零件 毛坯生產(chǎn)批量的不同，我們對制造方法的選擇必然也會不同，正確的方法是：結(jié) 合生產(chǎn)實際，綜合考慮毛坯的使用要求、生產(chǎn)經(jīng)濟性要求，同時兼顧環(huán)境保護， 最終達(dá)到制造方法與實際生產(chǎn)條件相適應(yīng)。對于缸體這種形狀復(fù)

6、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 合格 鑄件 缸體毛坯的技術(shù)要求：對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)量對加工的影響：加工余量過大，會增加機床的負(fù)荷，影響機床和刀 具的使用壽命，成本變高；飛邊過大，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造成機械加工時余量不均勻。6缸體零件結(jié)構(gòu)簡圖（部分）：第 - 2 - 頁共 7 頁 小轎車發(fā)動機缸體制造工

7、藝- 3 -第 - 3 - 頁共 7 頁 小轎車發(fā)動機缸體制造工藝 - 4 -第 - 4 - 頁共 7 頁小轎車發(fā)動機缸體制造工藝- 5 -7缸體制造工藝：7.1工藝特點如圖所示，此缸體為一整體鑄造結(jié)構(gòu)，其上部有 4個缸套安裝孔；缸體的水平隔 板將缸體分成上下兩個部分；缸體的前端面從前到后排列有三個同軸線的凸輪軸 安裝孔和惰輪軸孔。缸體的工藝特點是：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件。加工平面一般采 第 - 5 - 頁共 7 頁小轎車發(fā)動機缸體制造工藝 - 6 -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，

8、因此如何保證各表面的相對位置精度是加工中的一個重要問題。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。一般來說，工 藝基準(zhǔn)可分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。（1）粗基準(zhǔn) 對于上線的毛坯，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) 對于發(fā)動機缸體這種箱體零件來說，一般采用 “一面兩銷 ”為全線的統(tǒng)一基準(zhǔn)。對 于較長的自動生產(chǎn)線系統(tǒng)，由于定位銷孔在使用過程中的磨損造成定位不準(zhǔn)確， 因此，將定位銷孔分為 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

9、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，要抓住 “加工精度高的表面 ”這個主要矛盾，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)動機缸體的機械加工過程中，安排粗加工工序，對毛坯全面進行粗加工，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)動機缸體的機械加工中，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，而對要求較高的 表面進行半精加工，為以后的精加工做準(zhǔn)備。3）精加工階段 對精度和表面粗糙度要求高的表面進行加工。4

10、）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行，一方面加工時對工件 變形影響不大，同時廢品率也會降低；另外，如果表面加工出現(xiàn)差錯時，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。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。對加工階段進行劃分的優(yōu)點是：一是可以在粗加工之后采取措施消除工件內(nèi)應(yīng)力 ，保證精度；二是將精加工放在后面可以避免在運輸過程中損壞工件已加工好的 表

11、面；三是先粗加工各表面可以及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷并及時處理，以免工時不必要 的浪費。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 ?11U7 孔 底孔?10.7 、鉸孔?11U7 、鉆10M10X1.25螺紋底孔 ?8.7 、攻螺紋 10M10X1.25 、鉆 2?16U8 底孔 ?15.7 、2?16U 孔口倒角 450 鉸孔2?16U8 工序30：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第 - 6 - 頁共 7

12、 頁 小轎車發(fā)動機缸體制造工藝 - 7 - 工序 60:去毛刺檢驗 工序 70：精銑頂面、鉆 18M14X1.5螺紋底孔 ?12.5/14.5 、鉸孔2?18 、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 18M14X1.5 5H、鉆底孔 18?12.5 （采用頂面 “一面兩 銷“定位）工序90：去毛刺、清洗、吹凈 工序 100：工作臺轉(zhuǎn) 1800 粗銑曲軸孔座 2?84 、粗鏜孔 ?6162 、工作臺轉(zhuǎn) 1800、粗鏜孔 ?6162 、鏜孔?6 564.6、半精鏜孔 ?61.6 、工作臺轉(zhuǎn) 1800半精鏜孔 ?61.6 、精鏜孔 ?65 、銑

13、瓦槽、工作臺轉(zhuǎn) 1800 銑另一處瓦槽、粗鏜孔 ?3534.6 粗鏜孔 ?3029.6 、轉(zhuǎn)1800 精鏜?30 、鉆?12 孔、鉆2?10 孔、鉆6M10螺紋底孔 ?9 、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、逆時針轉(zhuǎn)動工作臺 鉆中心孔、順時針轉(zhuǎn)動工作臺 鉆引導(dǎo)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

14、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 對材料進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化力學(xué)性能的目的。對于缸體這 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 對于鑄鐵材料的缸體而言，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 60120 h，經(jīng)一定時間保