發動機缸體缸孔珩磨圓度影響因素范文

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《汽車工藝與材料》2018年第5期

摘要：通過統計分析缸體缸孔圓度超差位置分布，結合缸孔珩磨加工工藝特點，找出缸孔圓度超差的產生原因。從缸體缸孔壁厚、珩磨機加工節拍、珩磨砂條切削性能以及珩磨加工余量分布等方面分析缸體缸孔珩磨圓度的影響因素，找到缸體缸孔圓度的控制和改善方向。

關鍵詞：發動機；缸體；珩磨；圓度；缸孔壁厚

1前言

隨著汽車數量的不斷增加，所引起的環境問題也越來越被大家所重視，因此各國家和地區針對汽車發動機排放、油耗的法規要求也變得越來越嚴格。而發動機缸體缸孔圓度作為影響發動機排放和油耗的重要特征，保證其加工質量的穩定至關重要[1]。鑄鐵缸體缸孔加工的最后一道工序為缸孔珩磨，珩磨后缸孔圓度要求為≤5μm，在生產實際過程中偶爾會有圓度超差情況發生。本文通過對缸體不同缸孔以及缸孔上不同截面的圓度狀態進行統計分析，研究缸體缸孔珩磨過程中缸孔圓度的各項影響因素，尋找出缸孔圓度控制及改善的方向，解決缸孔圓度超差問題，提升發動機產品質量。

2缸孔加工工藝介紹及現狀調查

2.1缸孔加工工藝介紹

發動機缸孔加工工藝流程為粗鏜缸孔—精鏜缸孔—粗珩缸孔—半精珩缸孔—精珩缸孔。其中，粗鏜及精鏜加工使用CNC加工中心完成，粗鏜控制缸孔直徑和位置度，精鏜后控制缸孔直徑、位置度、粗糙度、圓度及圓柱度，其中，精鏜缸孔圓度要求為≤15μm。缸孔珩磨加工使用珩磨機分粗珩、半精珩和精珩3個工序完成[2]，珩磨加工示意圖見圖1。珩磨工位的控制要求為粗珩和半精珩控制缸孔直徑，精珩完成后控制缸孔直徑、位置度、粗糙度、圓度及圓柱度。

2.2缸孔圓度現狀調查

通過收集25件超差缸體的圓度測量數據，整理分析發現圓度超差集中在缸體的第2缸和第3缸，各占50%；五個測量截面中超差主要集中在中間的第60mm截面，占85.4%，少量出現在第90mm截面，占14.6%。觀察缸孔圓度超差缸體測量出來的缸體圓度圖形可見第2、3缸缸孔形貌呈現出橢圓形，0-180°方向寬，90-270°方向窄，而第1、4缸橢圓程度較輕，圓度較第2、3缸好。從不同截面觀察可以發現，無論是圓度超差的缸孔還是合格的缸孔，缸孔圓度在中間60mm截面處最大，兩端截面較好。缸孔圓度圖形見圖2，不同截面圓度差異見圖3。

2.3缸孔圓度超差原因

通過對缸體圓度超差缸孔和截面進行統計，對超差缸體缸孔圓度圖形以及缸孔形貌進行分析，認為缸體在珩磨過程中不同位置的缸孔和缸孔上不同截面受力變形狀態存在差異，中間兩個缸孔的中間截面變形最大，在珩磨后材料回彈（俗稱“讓刀”）最多，表現出來的結果是中間兩個缸孔的中間截面圓度較差，易出現超差[3~4]。珩磨后缸孔形貌見圖4。

3影響缸孔珩磨圓度因素

3.1缸孔壁厚對缸孔珩磨圓度的影響

為研究缸體缸孔壁厚對于珩磨時缸孔圓度的影響，對同時加工的兩種缸體進行對比研究。兩種缸體缸孔加工工藝參數相同，珩磨過程各工序加工去除量一致，使用相同珩磨砂條，缸孔圓度要求一致，在此用A缸體代表研究缸體，B缸體代表對比缸體。在日常測量中發現B缸體的缸孔圓度比A缸體好，且未出現超差情況。

3.2珩磨砂條切削性能對缸孔珩磨圓度的影響

珩磨加工刀具為珩磨砂條，為研究不同磨削性能的砂條對缸孔珩磨圓度的影響，選擇了3種半精珩砂條（因半精珩過程缸孔磨削去除量最大，磨削過程對圓度影響最大）各加工5件，對比珩磨后缸孔圓度結果。

3.3珩磨節拍對缸孔珩磨圓度的影響

通過前面的分析知道造成缸孔圓度差的原因是半精珩過程中缸孔受力出現變形，珩磨后材料回彈，那么不同的磨削節拍下材料變形回彈程度存在差異，理論上會對缸孔圓度產生不一樣的影響，為研究半精珩節拍與缸孔圓度的關系，對比珩磨機不同半精珩節拍下各缸孔和截面圓度最大的結果。

3.4珩磨余量分布對缸孔珩磨圓度的影響

工廠缸孔珩磨分為粗珩-半精珩-精珩3個工序，工藝要求為粗珩去除量為0.035mm，半精珩磨削去除量為0.03mm，精珩磨削去除量為0.005mm。按表7中的方案逐步減小半精珩磨削去除量，增加粗珩磨削去除量進行加工驗證，研究珩磨各工序磨削去除量分布對缸孔圓度的影響。

4結論

缸體缸孔在珩磨加工過程中會受力變形，加工后材料回彈，這樣的加工特性造成缸孔珩磨時缸孔圓度受以下因素影響。a.合適的缸孔壁厚能減輕缸孔磨削時的受力變形，若缸孔壁厚偏薄，缸孔在珩磨磨削過程中受力產生變形較大，珩磨后材料回彈程度大，缸孔圓度較難保證。b.使用切削性能好的半精珩砂條能有效改善缸孔圓度。c.半精珩磨節拍對于圓度控制至關重要，在相同去除量下半精珩磨節拍越長，缸孔圓度越理想，但由于現在的生產線對于生產效率要求越來越高，因此可以考慮使用雙軸珩磨設備在保證節拍要求的情況下提高生產效率。d.通過設置珩磨過程中不同工序的加工去除量也可以改善缸孔珩磨圓度，但對于整個工位節拍會產生影響，需要綜合考慮。

參考文獻：

[1]孔靜波.發動機缸孔早期磨損的原因及解決措施[J].汽車工藝與材料,2011，(12)：26-28.

[2]孟慶鵬,崔晶晶.缸孔加工工藝探析[J].裝備制造技術,2016，(1)：100-101.

[3]宋鳳敏,趙玉祥等.發動機缸孔加工精度控制方法研究[J].機床與液壓,2014，42(8)：39-41.

[4]高羅輝.汽車發動機缸孔珩磨誤差分析與精度控制[D].上海：上海交通大學，2013.

[5]徐玉良,李吉亮,祖炳鋒等.基于多場耦合的缸孔變形評價方法研究[J].汽車工程,2013，(12)：1123-1128.

作者：唐濤 單位：上汽通用五菱汽車股份有限公司