一种发动机缸体的加工方法

摘要

一种发动机缸体的加工方法，第一步骤，铸造缸体，所述缸体包括缸头面、两个装夹面、瓦座底面、侧面，在所述装夹面预留第一装夹部，在一个侧面预留第二装夹部；第二步骤，通过所述第一装夹部和所述第二装夹部将所述缸体进行水平装夹；第三步骤，加工所述缸体的缸头面、瓦座底面，并在所述瓦座底面上加工第三装夹部；第四步骤，利用所述第三装夹部和缸头面将所述缸体进行垂直装夹，镗销缸孔；第五步骤，以缸头面和缸孔及瓦座底面为基准，加工出曲轴孔和对瓦座进行加工；第六步骤，加工所述两个装夹面以及侧面；第七步骤以曲轴孔和瓦座底面为基准半精磨与精磨所述缸头面。本发明减少形位公差的叠加，提高装配的发动机的性能。

权利要求

1.一种发动机缸体的加工方法，包括，

第一步骤(S1)，铸造缸体，所述缸体包括缸头面(1)、两个装夹面(2)、瓦座底面(3)、侧面(4)，在所述装夹面(2)预留第一装夹部(21)，在一个侧面(4)预留第二装夹部(41)；

第二步骤(S2)，通过所述第一装夹部(21)和所述第二装夹部(41)将所述缸体进行水平装夹；

第三步骤(S3)，加工所述缸体的缸头面(1)、以所述缸头面(1)为基准加工瓦座底面(3)，并在所述瓦座底面(3)上加工第三装夹部；

第四步骤(S4)，利用所述第三装夹部和缸头面(1)将所述缸体进行垂直装夹，使所述缸头面(1)向上，镗销缸孔；

第五步骤(S5)，利用加工过的缸孔和缸头面(1)将所述缸体进行垂直装夹，使所述缸头面(1)向下，以所述缸头面(1)和缸孔及瓦座底面(3)为基准，在所述缸体上加工出曲轴孔以及对瓦座表面进行加工；

第六步骤(S6)，加工所述两个装夹面(2)以及侧面(4)；

第七步骤(S7)，半精磨与精磨所述缸头面(1)。

2.根据权利要求1所述的方法，所述第七步骤(S7)中，以曲轴孔和瓦座底面(3)为基准半精磨与精磨所述缸头面(1)。

3.根据权利要求1所述的方法，所述加工包括连续进行粗铣和半精铣，进行缸体加工时，粗铣厚度大于3mm，半精铣厚度小于0.5mm。

4.根据权利要求1所述的方法，所述第一装夹部(21)包括至少两个不同形状的凹孔，所述凹孔的形状选自圆孔、方孔、菱形孔、三角孔。

5.根据权利要求1所述的方法，所述第二装夹部(41)包括至少一个凸起，所述凸起形状选自圆柱、菱柱。

6.根据权利要求5所述的方法，所述第二装夹部(41)顶端与曲轴瓦下沿的高度齐平。

7.根据权利要求1所述的方法，所述第三装夹部是底面沿对角线设置的至少一组销孔。

8.根据权利要求1所述的方法，半精磨与精磨所述缸头面(1)，使研磨面形成交叉网纹，网纹交叉角度范围为60-120度，缸头面(1)的形位公差小于正负0.02。

说明书

一种发动机缸体的加工方法

技术领域

[0001] 本发明总体涉及发动机制造领域，更具体地，涉及一种发动机缸体的加工方法。

背景技术

[0002] 缸体是发动机的重要部件，是发动机安装所有零件的基础。发动机通过缸体将发动机的曲柄连杆机构和配气机构以及供油、润滑、冷却等机构联接为一个整体。

[0003] 缸体加工的优劣，会影响发动机的性能。在加工工艺存在不足时，会造成发动机在运行过程中的抖动、烧机油甚至引发抱缸现象，导致发动机功率大幅度下降甚至停机。缸体是典型的箱体零件，各面的加工一般采用铣削的加工方式，孔系加工一般采用钻、扩、铰、镗、削、攻丝等加工方式。

[0004] 缸体的加工首先要求加工过程中的工件的稳定性，还要求缸体的加工精度，再者还需要对基准面进行选择，用以减少各组成部分之间的形位公差。

[0005] 专利文件CN106500576A公开了一种优化发动机缸体、缸盖装夹方式的方法，解决汽油发动机缸体、缸盖在高速精密加工过程中夹具夹紧变形较大的问题。首先根据汽油发动机缸体、缸盖的形状结构，设计一套手动夹具。其次，根据缸体、缸盖上夹紧点的数目，设计不同的装夹方式，最后，对缸体、缸盖在不同装夹方式下进行高速铣削实验，通过测量并比对缸体顶面和缸盖底面平面度的大小，得出最优的装夹方式。

[0006] 现有技术中采用先把缸体毛坯铸造出来，再选择装夹点，并对装夹点进行评价的方法进行装夹，存在的不确定因素太多，不利于工件的批量加工。另外，现有的基准选择采用对缸体进行粗铣之后再采用以缸体底部为基准加工缸孔，和曲轴孔再以底部为基准加工缸头面，相当于存在缸体底部与缸孔之间、缸体底部与曲轴孔之间、缸体底部与缸头面之间的存在形位公差叠加，造成较大的误差，不利于后续工序对发动机的装配，影响发动机的性能。

发明内容

[0007] 本发明需要解决的问题是，解决装夹点选择的随机性导致的各缸体之间的差异；解决缸体加工过程中缸体装夹的稳定性的问题；解决缸体加工过程中形位公差叠加的问题。

[0008] 为了解决上述问题，本发明提供了一种发动机缸体的加工方法，包括，第一步骤S1，铸造缸体，所述缸体包括缸头面1、两个装夹面2、瓦座底面3、侧面4，在所述装夹面2预留第一装夹部21，在一个侧面4预留第二装夹部41；第二步骤S2，将所述缸体水平放置，使所述第二装夹部41所在的侧面4贴近加工台面，通过所述第一装夹部21和所述第二装夹部41将所述缸体进行水平装夹；第三步骤S3，加工所述缸体的缸头面1、瓦座底面3，并在所述瓦座底面3上加工第三装夹部；第四步骤S4，利用所述第三装夹部和缸头面1将所述缸体进行垂直装夹，使所述缸头面1向上，镗销缸孔；第五步骤S5，利用加工过的缸孔和缸头面1将所述缸体进行垂直装夹，使所述缸头面1向下，在所述缸体上加工出曲轴孔以及对瓦座表面进行加工；第六步骤S6，加工所述两个装夹面2以及侧面4；第七步骤S7，半精磨与精磨所述缸头面1。

[0009] 根据本发明的一个实施方式，所述第三步骤S3中，以所述缸头面1为基准加工瓦座底面3。

[0010] 根据本发明的一个实施方式，所述第五步骤S5中，以所述缸头面1和缸孔及瓦座底面3为基准，加工出曲轴孔和对瓦座表面进行加工；

[0011] 根据本发明的一个实施方式，所述第七步骤S7中，以曲轴孔和瓦座底面3为基准半精磨与精磨所述缸头面1。

[0012] 根据本发明的一个实施方式，所述加工包括连续进行粗铣和半精铣，进行缸体加工时，粗铣厚度大于3mm，半精铣厚度小于0.5mm。

[0013] 根据本发明的一个实施方式，所述第一装夹部21包括至少两个不同形状的凹孔，所述凹孔的形状选自圆孔、方孔、菱形孔、三角孔。

[0014] 根据本发明的一个实施方式，所述第二装夹部41包括至少一个凸起，所述凸形状选自圆柱、菱柱。

[0015] 根据本发明的一个实施方式，所述第二装夹部41顶端与曲轴瓦下沿的高度齐平。

[0016] 根据本发明的一个实施方式，所述第三装夹部是底面沿对角线设置的至少一组销孔。

[0017] 根据本发明的一个实施方式，半精磨与精磨所述缸头面1，使研磨面形成交叉网纹，网纹交叉角度范围为60/120度，缸头面1的形位公差小于正负0.02

[0018] 根据本发明的一个实施方式，半精磨与精磨所述缸头面1，使研磨面形成交叉网纹，网纹交叉角度范围为60/120度，缸头面1的形位公差小于正负0.01。

[0019] 本发明通过在铸造过程中预留装夹点，使得各批次的缸体装夹位置一致，保证各缸体加工的一致性；通过预留的第一装夹部以及第二装夹部相配合，使装夹更稳定，采用第一装夹部浮动装夹，第二装夹部固定定位，减少在缸体加工过程中产生形变的问题；通过以缸头面为基准加工曲轴孔，再以曲轴孔为基准研磨缸头面，减少形位公差的叠加，使缸头面、缸筒和曲轴孔的位置精确对应，从而提高装配的发动机的性能。

附图说明

[0020] 图1示出了一种发动机缸体的加工方法的步骤示意图。

[0021] 图2示出了缸体的示意图。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本发明中的组件、技术，以便本发明的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本发明权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。

[0023] 图1示出了一种发动机缸体的加工方法的步骤示意图。

[0024] 如图1所示，一种发动机缸体的加工方法，包括，第一步骤S1，铸造缸体，所述缸体包括缸头面1、两个装夹面2、瓦座底面3、侧面4，在所述装夹面2预留第一装夹部21，在一个侧面4预留第二装夹部41；第二步骤S2，将所述缸体水平放置，使所述第二装夹部41所在的侧面4贴近加工台面，通过所述第一装夹部21和所述第二装夹部41将所述缸体进行水平装夹；第三步骤S3，加工所述缸体的缸头面1、瓦座底面3，并在所述瓦座底面3上加工第三装夹部；第四步骤S4，利用所述第三装夹部和所述缸头面1将所述缸体进行垂直装夹，使所述缸头面1向上，镗销缸孔；第五步骤S5，利用加工过的缸孔和所述缸头面1将所述缸体进行垂直装夹，使所述缸头面1向下，在所述缸体上加工出曲轴孔以及对瓦座表面进行加工；第六步骤S6，加工所述两个装夹面2以及侧面4；第七步骤S7，半精磨与精磨所述缸头面1。

[0025] 本发明采用在铸造所述缸体时，在水套砂芯的两端预留出第一装夹部21以及在一个侧面4预留出第二装夹部41，浇铸完成的缸体毛坯即包括了沿缸筒排列方向的两端的装夹面2，以及两个侧面4，其中一个侧面4包含第二装夹部41。

[0026] 缸体被铸造后，加工以前确保第一次定位位置的最小变形和不允许粘沙，即保证所述第一装夹部21的完整和清洁。

[0027] 本发明采用两次加工的模式，一次加工时，将所述缸体水平装夹，此时加工缸头面1和瓦座底面3，同时在瓦座底面3加工二次装夹的定位孔；二次加工时，将所述缸体垂直装夹，首先时所述缸头面1向上置于加工平台上，利用缸头面和所述第三装夹部将所述缸体垂直装夹，利用装夹工具对缸头面施加一定的压力，并将缸孔暴露，便于加工工具进行镗销作业。对缸孔的镗销结束后，再将所述缸体倒置，使所述缸头面1朝下，置于加工平台上，所述加工平台与所述缸体对应的设置固定柱，所述固定柱与所述缸孔匹配，并将缸头面与加工平台贴合，再次将所述缸体进行垂直装夹。使所述缸体的缸头面朝下，瓦座朝上，然后在缸体相应的位置加工出曲轴孔，并对瓦座表面进行加工。在所述曲轴孔和所述瓦座表面加工完毕之后，再以以曲轴孔和瓦座底面3为基准半精磨与精磨所述缸头面1。

[0028] 所述对缸体的加工均采用连续粗铣和精铣，保证对缸体的加工具备较高的加工精度。

[0029] 图2示出了缸体的示意图。

[0030] 如图2所示，在对所述缸体进行加工时，直接采用所述第一装夹部21以及第二装夹部41对所述缸体进行装夹，无需再寻找其他装夹点。利用所述第一装夹部21将所述缸体进行固定，并利用所述第二装夹部41将所述缸体置于水平状态。由于缸体的缸头和瓦座部分厚度不同，在加工所述缸体时需要将所述缸体置于水平状态，本发明采用所述第二装夹部41，使得靠近加工台面的侧面4瓦座一端与加工平台接触，缸头面1一端与装夹工具接触，即对靠近缸头面1的一侧采用浮动装夹，侧面4悬空的部位，利用所述第二装夹部41进行固定定位，使所述缸体处于水平状态，进一步的使所述缸体的装夹牢固，避免仅依赖于所述第一装夹部21对所述缸体进行固定，为了保持缸体的固定状态，施加较大的压力，使所述缸体产生形变。

[0031] 采用浮动装夹，固定定位，其效果是使定位准确，装夹定位减少其他外界因素的影响。

[0032] 根据本发明的一个实施方式，所述第三步骤S3中，以所述缸头面1为基准加工瓦座底面3。

[0033] 根据本发明的一个实施方式，所述第五步骤S5中，以所述缸头面1和缸孔及瓦座底面3为基准，加工出曲轴孔和对瓦座表面进行加工；

[0034] 在加工缸体过程中，缸头面1和曲轴孔的位置的对应程度以及缸孔中心线与曲轴中心线的垂直度直接影响发动机的性能，尤其是对发动机的抖动问题，是非常重要的影响因素。现有技术对缸体的加工是采用粗铣之后再以缸体底部为基准加工缸孔和曲轴孔，然后再以底部为基准加工缸头面1，产生的误差很大，共计形成5次公差。

[0035] 本发明采用以所述缸头面1和缸孔及瓦座底面3为基准，先加工曲轴孔，然后以曲轴孔为基准半精磨与精磨所述缸头面1，共计形成2.5次公差，这样能保证缸孔中心线与曲轴中心线的垂直度，并保证缸孔中心线垂直于所述缸头面，这样装配好后的发动机才能抖动较轻，同时也是发动机整体性能的一个基础保障。

[0036] 根据本发明的一个实施方式，所述加工包括连续进行粗铣和半精铣。

[0037] 根据本发明的一个实施方式，进行粗铣时，粗铣厚度大于3mm，半精铣厚度小于0.5mm。

[0038] 为了保证所述缸体加工的精度，本发明采用先粗铣后精铣的方法，可以采用多次粗铣和多次精铣的组合进行加工。例如粗铣厚度大于3mm，在精铣时厚度采用0.5mm，然后采用0.2mm，精度逐渐上升。

[0039] 根据本发明的一个实施方式，所述第一装夹部21包括至少两个不同形状的凹孔，所述凹孔的形状选自圆孔、方孔、菱形孔、三角孔。

[0040] 根据本发明的一个实施方式，所述第二装夹部41包括至少一个凸起，所述凸形状选自圆柱、菱柱。

[0041] 当所述第一装夹部21采用两个装夹孔时，两个装夹孔采用不同的形状，一方面在装夹时与装夹工具的契合程度更高，另一方面增强了装夹的强度，使所述缸体在加工过程中不易产生位移，保证加工精度。同样的，所述第二装夹部41也可以采用不同的形状，便于和装夹工具更好的契合。

[0042] 根据本发明的一个实施方式，所述第二装夹部41顶端与曲轴瓦座下沿的高度齐平。

[0043] 所述第二装夹部41顶端与所述曲轴瓦座下沿的高度齐平，是为了保证在首次装夹所述缸体时，使所述缸体处于水平状态，减少所述第一装夹部21所承受的力，避免在加工所述缸体时由于压力较大产生较大的形变，影响加工精度。

[0044] 根据本发明的一个实施方式，所述第三装夹部是底面沿对角线设置的至少一组销孔。

[0045] 所述第三装夹部是后续加工所述两个装夹面2以及侧面4的定位孔。本发明采用对角设置的方法，使得在后续对所述缸体进行加工时，所述缸体的装夹更牢固。

[0046] 根据本发明的一个实施方式，半精磨与精磨所述缸头面1，使研磨面形成交叉网纹，网纹交叉角度范围为60/120度，缸头面1的形位公差小于正负0.02

[0047] 根据本发明的一个实施方式，半精磨与精磨所述缸头面1，使研磨面形成交叉网纹，网纹交叉角度范围为60/120度，缸头面1的形位公差小于正负0.01。

[0048] 以加工好的曲轴孔为基准，对缸头面1进行半精磨与精磨处理时，目标是能确保缸头面1与曲轴中心线平行，与缸孔中心线垂直，采用的方式是是平面研磨，砂轮在水平面上做水平圆周运动，工作台是水平直线移动。半精磨时可以让砂轮高速旋转，以求工作效率。精磨时砂轮低速旋转，再调整工作台的运动速度，使研磨面形成交叉网纹，网纹交叉角度大概在60/120度，同时，要保证缸头面1的形位公差在正负0.02以内，最好公差在正负0.01以内。采用这样的加工方法能够提高缸体加工精度，甚至达到取消缸垫的精度要求。

[0049] 本发明通过在铸造过程中预留装夹点，使得各批次的缸体装夹位置一致，保证各缸体加工的一致性；通过预留的第一装夹部以及第二装夹部相配合，使装夹更稳定，采用第一装夹部浮动装夹，第二装夹部固定定位，减少在缸体加工过程中产生形变的问题；通过以缸头面为基准加工曲轴孔，再以曲轴孔为基准研磨缸头面，减少形位公差的叠加，使缸头面、缸筒和曲轴孔的位置精确对应，从而提高装配的发动机的性能。

[0050] 应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。