发动机零件加工技术分析

    发动机是汽车的心脏，气缸体、气缸盖、曲轴和凸轮轴等4C件作为其核心部件，其质量直接关系着发动机的性能。在4C件制造中，腔室积屑、加工变形和切削液后处理成本等问题一直是发动机关键零部件制造的老大难问题，制约着产品交付质量的提升和产品制造成本的降低。我司通过项目实践，研究并应用了对磨技术、柔性清洗工艺、模拟缸盖技术、MQL技术和机群式布置等新工艺、新技术，有效地解决了以上问题。

    倒立磨技术

    倒立磨技术，即砂轮主轴垂直于底面，工件在机床内竖直放置，两个砂轮主轴驱动两片CBN砂轮从工件两侧进行对立式磨削，技术原理如图1所示。

    倒立磨技术加工凸轮轴具有以下3个优点：

    1.加工时工件呈竖直状态，将卧式加工中阻碍加工的工件重力转变为有用的顶尖顶紧力，避免了工件自身重力导致的产品变形，提高了凸轮轴磨削精度的保证能力。

图1 对磨技术示意图

    2.双磨削主轴以工件为轴线对称分布，双磨削主轴法向力相互抵消，使工件径向受力平衡，通过中心架平衡掉法向磨削力，从而实现了凸轮轴磨削时的受力平衡，解决了凸轮轴加工中磨削力导致的产品变形。

    3.CBN高效磨削技术，令效率倍增。磨削中采用了高强度、长寿命的CBN砂轮，而且磨削时2片CBN砂轮同时工作，使磨削效率大幅提升。

    柔性清洗工艺

    柔性清洗工艺拓展了加工中心的应用范围，创新性的实现了高压清洗与加工的完美结合。该工艺充分利用了加工中心的柔性和加工中心内冷系统的高压特性，通过优化加工中心刀具内冷孔的结构，在加工中利用从机床主轴中喷射出的用于冷却主轴和刀具的高压内冷切削液，将高达5MPa的高压内冷水冲击到加工部位，起到了很好的辅助断屑效果;加工后采用专用刀具进行定点高压清洗，再次进行高压去毛刺;借助加工中心的联动特性，针对清洗机无法有效清洗的部位进行柔性清洗。

    柔性清洗工艺的突出优点主要有4点：

    1.清洗压力高。压力清洗的喷射力与喷嘴出口压力开方成正比。机床内冷压强为5MPa，传统压力清洗机压强为1.5MPa，在其他条件相同的情况下，机床刀具内冷孔水流喷射力比用清洗机水流喷射力大2.12倍，用机床刀具内冷孔的水流进行切屑清洗会提高清洗质量。

    2.柔性高。加工中心可实现5轴联动，能够实现多角度、无死角的清洗，可有效地解决异型曲面残屑的问题。

    3.定向性好。刀具内冷孔直径为Φ1.5mm，孔径小，有利于提高清洗射速及水柱定向性，不容易散射。

    4.成本低。将清洗与加工时间重合，大幅提高了设备利用率。

    模拟缸盖技术

    发动机装配中，在完成缸体与缸盖装配后，缸孔受到来自缸盖的挤压力，产生变形，引起缸孔与活塞间的摩擦力增大，影响发动机的性能、寿命。在缸体精加工前，装配硬化的模拟缸盖后进行缸孔的精加工、超精加工，可以减小整机装配后缸孔的变形，这种装配模拟缸盖后加工的技术即为模拟缸盖技术。缸体装配模拟缸盖后进行精加工，提前考虑了缸体、缸盖装配后产生的变形，有效地保证了装配后产品的质量。

    通过对装配真实缸盖和装配模拟缸盖后的形变分析对比，可以发现，装配模拟缸盖后的变形趋势与装配真实缸盖时的变形趋势相同，形变量的差异较小，可以采用模拟缸盖代替真实缸盖进行缸孔的精加工、超精加工。

    在装配模拟缸盖的情况下将缸孔加工到产品性能所需的参数要求，在拆除模拟缸盖后，缸孔会出现变形，但在总装线装配真实缸盖后，缸孔恢复到模拟缸盖拧紧时的应力状态，从而保证了装配后的各项精度。