笔者说

笔者参与了20多款发动机缸体试制加工从工艺设计、程序编制、刀量具选型、夹具设计与制作、加工过程控制等全方位工作，在对做好发动机缸体试制技术工作、做好发动机缸体试制成本控制等方面积累了较丰富的经验，现将几年来在发动机缸体试制生产实践中积累到的经验与教训总结分享给大家。

缸体试制加工关键控制点设定

发动机缸体从毛坯加工至成品，加工的特征多，需要控制保证的尺寸多，其中绝大多数特征与尺寸只要采用合理的工艺方法是很容易保证的，但缸体上的几个关键特征，如曲轴孔、气缸孔及止推面等对整个发动机的装配与使用性能都会有重大影响，所以设计图样对于上述特征尺寸规定的精度要求极高，在试制加工过程中必须加以严格控制，尺寸一旦超差，客户方一般会做出工件报废处理。

关键控制点之一：曲轴孔的加工

曲轴孔不连续分多档贯穿整个发动机缸体，长度在450mm左右、直径40～64mm，孔的精度一般为φ（+0.018/0）mm，全跳动为φ0.02mm，孔的表面粗糙度值Ra=0.8μm，可见发动机缸体曲轴孔的精度要求是相当高的，表面质量要求也相当高。

为确保试制发动机缸体曲轴孔加工质量，需要做好下面几方面的工作：

1.合理安排工序

曲轴孔加工必须分粗加工、半精加工、精加工三个步骤。粗加工可在上、下缸体分体阶段采用镗削或铣削的加工方式排余量，单边给后续半精加工留余量0.5mm左右，半精加工与精加工可安排在加工组合件时一次定位中进行，一般半精加工会采用镗削的加工方式，给精加工留量约0.1mm，最后精铰至尺寸。

2.合理选择刀具

曲轴孔粗加工可选用一般镗刀或定制相应规格的球头铣刀，半精加工必须选用高品质进口防振镗刀进行，且不得采用调头的方式加工，这是因为半精加工给后续精铰曲轴孔留的余量较小，只有一次镗通方可确保孔的同轴度与余量留量均匀。我们选用了一款山特维克可乐满的防振镗刀，加工稳定可靠。精铰刀是加工曲轴孔的关键刀具，目前业界普遍选用曲轴孔精镗刀具是德国玛帕公司的品牌刀具，曲轴孔精铰刀具一短一长，需要根据曲轴孔的尺寸大小与公差定制，在玛帕公司定制此类刀具价格较昂贵，制作的周期也较长。

笔者认为，试制一款新的发动机缸体，客户给的加工费用有限，而进度要求又较急，是否需要选用进口的品牌刀具是值得商榷的。事实上，我公司一直选择在重庆力恒工具公司定制曲轴孔精加工刀具，完全可以解决曲轴孔精加工的技术难题，同玛帕公司制作的曲轴孔精铰刀具比，使用的效率与刀具的使用寿命都相对要差些，但质量完全可以保证设计要求。所以笔者主张，在发动机缸体试制阶段可以选用国产品牌精镗曲轴孔刀具，这样可大大降低试制加工成本，同时也为国产刀具制造企业树立了信心。

3.合理选择加工设备

曲轴孔较长，对全跳动要求较高，除了对刀具的精度要求高外，对设备的精度要求也是有较高要求的，最好选用主轴端面跳动精度高及主轴刚性较好的进口设备来完成曲轴孔的半精加工与精加工。我公司长期使用德国HELLER公司MCH250型卧式加工中心进行曲轴孔的半精与精加工，加工稳定可靠。

4.必须确保加工过程中冷却充分

曲轴孔的表面质量要求高，表面粗糙度值Ra=0.8μm，所以在精铰过程中需要充分冷却，主要是防止切屑粘附在刀具或已加工表面，划伤已加工表面影响到曲轴孔表面的加工质量，所以设备与刀具系统选择带内冷却功能是很必要的，合适的内冷压力在2MPa左右较佳。

5.加强曲轴孔过程检测

关键控制点之二：气缸孔的加工

缸孔材料一般为高强度铸铁，缸孔的精度一般为：φ（+0.015/0）mm、圆柱度为：φ0.008mm，缸孔的表面要求有特定参数网纹，缸孔的加工质量直接影响到发动机整机的装配与性能使用，所以把加工缸孔设定为加工缸体的关键控制点是十分必要的。

确保发动机缸体气缸孔的加工质量，需要做好以下几方面的工作：

1.合理安排加工工序

发动机缸体气缸孔的加工必须分粗镗、精镗、珩磨分步加工至尺寸。珩磨又需要分粗珩、精珩、平顶珩加工出符合设计规定的表面网纹。

2.控制珩磨前缸孔加工质量

气缸孔珩磨后能否确保缸孔尺寸、缸孔的圆柱度及表面质量，形成合格的网纹，同上道精镗工序加工质量的好坏具有直接的关系，尤其圆柱度很大程度上是靠上道精镗工序来形成的，珩磨只能起到修正缸孔圆柱度的作用。一般精镗只需要给珩磨留0.04～0.06mm的加工余量，所以对精镗的表面粗糙度也应做相应控制，表面粗糙度值至少应控制Ra=1.6μm，否则会影响珩磨后缸孔表面网纹质量（主要是指因精镗表面质量不好造成珩磨后缸孔表面网纹出现局部贫秃及网纹错乱等缺陷）

3.修正珩磨头

珩磨头的修正包括两个方面，一是指使用前的砂条规圆。此工作一般是采用专用夹具，在外圆磨床上完成，也可委托珩磨头供应商完成，使用时无需再进行规圆。二是指珩磨头正式使用前对砂条砂粒的修磨。目的是为了防止个别砂粒有凸起，在正式珩磨缸孔时造成凸出的砂粒划伤缸孔表面，影响缸孔的表面质量，方法是：用规圆后的珩磨头，对缸体工艺试验件缸孔进行反复珩磨，直至检测网纹参数合格。

目前业界普遍使用德国格林与纳格尔公司（NAGEL）的珩磨机来进行发动机缸体气缸孔的珩磨，但原装珩磨头的采购费用昂贵，制作周期长，很难满足试制的预算与试制加工进度，笔者认为在缸体试制阶段采用国产珩磨机与国产珩磨头来珩磨发动机缸体，只要能保证图样要求也应是合适的选择。我公司有一台德国纳格尔公司的原装进口珩磨机和一台国产中卫大河珩磨机，在试制发动机缸体过程中一直倾向于选择国产珩磨机和郑州大地公司的国产珩磨头来进行缸孔的珩磨，效果良好，网纹参数完全满足设计图样要求。

通过对进口珩磨机与国产珩磨机加工缸孔对比发现，两种机床加工出的网纹参数经检测差距甚微，进口珩磨机的优势体现在加工效率更高，质量稳定性也稍优于国产珩磨机，但试制阶段更侧重于缸体的加工质量而不是效率，选择国产珩磨机与珩磨头来进行发动机缸体的试制是可行的，选用国产珩磨机进行缸体试制优势是经济实用，售后服务也更有保障。

4.重视缸孔加工过程检测

此外，需要特别强调的是曲轴孔的精加工与气缸孔的精镗加工最好安排一次定位装夹完成，只有这样才能保证两者的相对位置度及曲轴孔与气缸孔的垂直度要求。

关键控制点之三：止推面的加工

止推面是控制发动机工作过程中曲轴轴向窜动量的重要功能面，厚度公差一般为±0.04mm，尺寸的精度不算高，止推面的结构形式一般为两个同心半圆，结构较简单，理论上是较易保证的加工特征，之所以把止推面设定为加工发动机缸体的关键控制点之一，是因为在缸体试制加工过程中，多次出现过因止推面加工超差造成发动机装配过程中曲轴抱死的严重质量事故，所以必须引起足够重视。

确保止推面加工质量的措施：

1.合理安排工序

两侧止推面必须一次定位装夹，采用正反铣的方式一次加工完成，只有这样方可保证两侧的两个半圆的同心度。

2.制作的刀具刚性要好

加工止推面的刀具结构形式一般为梯形结构的三面刃铣刀，采用正反铣的方式，刀具的悬长较长，刀具刚性差的话极易造成加工过程中的让刀现象，使得加工出的两侧面厚度不一致，导致两面与曲轴孔的垂直度难以得到保证，所以加工止推面的刀具刚性一定要好，刀杆需要进行调质处理，另外，刀具刃尖R不得超过，否则会影响止推片与止推面的贴合，影响曲轴的窜动，甚至造成发动机工作过程中出现干涉现象。（发动机缸体试制刀具选型原则、夹具设计、检测注意事项等精彩内容待续）

吴国君

高级工程师，在数控加工行业从业十余年，长期活跃在生产一线最前沿，对数控加工汽车发动机缸体、缸盖、其他汽车零部、模具及复杂结构件的工艺设计、数控编程、刀量具选型、生产管理等方面积累了较丰富的经验，在国家与省部级杂志上发表了各类技术论文40余篇，与他人合著两本。

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