发动机缸孔变形试验及工艺分析

２加工工艺流程 ．
粗 镗 ：１８１ ０ ． ０ ．～１８５ ｍｍ； 半精镗 ：１ ９ ９ ０ ． ｍ ０ ． ～１９３ ｍ； ０ ９ 精镗 ：１ ９ ４ ０ ． ｍｍ； ０ ． ～１９９ ９ ７ 珩磨 ：１０ １ ． ｍｍ。 １ ～１０ ３ ０
析掌握缸孔变形的规律，从而从工艺和产品设计上加以
避免 。
３ ． 试验方法 抽样缸体应清洁干燥 ，对抽样缸体及缸孔进行标
号 ，测量 姿态为底面朝上 ，然后再用这几台缸体装配缸
盖及缸垫后再测量 ，在 装配的时候采用装配线同样的装
２进行缸孔变形试验 有助干分析故障原 困 ．
拉缸是发动机 常见 故障之一 ， 在理论上 一般认为造
ຫໍສະໝຸດ Baidu
配设备 ，严格控制 力矩大小 。测量使 用的设备 是东 京精
４ 号
缸孔不 受机械负荷 的 自由状态下进行加 工的 ，这样加工
好 的缸 孔 ，加工精 度可以得到很好 的保证 。从试验数据
可 以看出 ，当装 配时按规定力矩拧 紧缸盖螺栓后 ，在拧
（ 位 ： ｕｍ） 单
（ ）装配前后缸 ｑ ｉ 个截面 圆度数据 （ ２ ￣Ｏ Ｌ 见表２ ）及
表 ２ 缸 号 状 态 圆柱 度
为产 品和工 艺设 计提 供依据 ，从而制定出精确的公差要
求和合理的工艺 。
精加工在精珩以后 ，基本上都 可满 足缸 孔的产品要求 ， 但 即使满足 了产 品要求 ，拉缸 、活塞烧结 、烧机油 、动
力不 足等 问题也 时有发 生 。经分 析后认 为 ，装 配缸盖 时 ，按规定 力矩 拧紧缸 盖螺 栓后 ，在拧 紧 力矩的 作用 下 ，在缸 孔的不同方向和不同截面上 ，会发生一定规律
的变形 ，而这个变形就是 引起故 障的直接 原因之一。为 保证发动机质量 ，应充分认识并控制 该变形量 ，在新 品
研发￣ ￥ 造阶段 ，从产 品和 工艺设计方面都要采取措施 Ｎ１ Ｊ 消除或减少该变形。
缸孔变形试验的意义
１ ． 缸孔变形试验有助于掌握缸孔变形的规律
现 代增压柴油机 ，特 别是增压 比高的柴油机 ，其升 功率较高 ，最大爆发压 力大 ，要求拧 紧缸盖螺栓 的力矩 较大 ，导致缸孔变形的机械负荷较大 ，需要通过试验分
抽样缸体及试验方法
１ ． 抽样缸体描述
抽样缸体名称 ：４ Ｈ气缸体 ； 制件号 ：１Ｂ Ｉ 一０ ０ ０ ０ Ｆ ｌ ２ １； 材料牌号 ：Ｈ ２０ Ｔ５； 工件外形尺寸 ：５ ０ ｒ ７ ｍｍ× ２ ｍｍ； ５ ｍ ｎ×３０ ４７
工件硬度 ：１９ ２ １ Ｂ ； ７￣４Ｈ Ｗ 工件重量 ：１５ ｇ ４ｋ 。
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＿东风商用车发动机 厂／ 陈国友
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发动机缸孔变形试验及工艺分
成拉缸 问题 的直接 原因之一是配缸间隙不足 ，而配缸间
隙通过缸孔及 活塞 的公差控 制是很 容易保 证的 ，但 在装 配线上装配缸盖和缸垫后 ，缸孔 的圆柱度会发生很大 的 变化 ，而这个变化往往就是导致 配缸 间隙不足 的直接原
油膜所能承 受的挤压强度 （ 一般为４９ ．ＭＰ ），润 ．～９８ ａ 滑油膜将被破坏 ，引起黏着磨损 （ 拉缸）故障 。 目前 ，发动机缸体 的加 工工艺 已较 为成熟 ，缸 孔的
因。配缸间隙不合格 ，轻者会使发动机油耗及排放指标 变差 ，严重者会导致烧结或拉缸现象的产生 。因此在新 产品研 发和工艺设计阶段就需要掌握这个变化的规律 ，
１
３ 号
（ 单位： ｍ ）
４ 号
的 公差 要求 。这一现 象说明 ，在缸体 生产线上用高精度
２ 号
珩磨机 保证的 圆柱 度在实际装配 中完 全失效 。从缸孔 圆 柱 度精 密测 量 模拟 图 可以看 出 ，缸孔 圆柱 度 较大 变形
发生在Ｔ 区域 ，深度在第 三测 量截面上下 ，距顶面约 ＤＣ ８ ｍｍ处 。根 据发动 机装 配及缸体受 力分析 ，该变形主 ０ 要来源于缸盖装 配的拧 紧力矩 。
装配前 装 配 后
４ ０ ３ ５ ３ Ｏ ２ ５
２ ０ １ ５
５７ ． ３ ． ７２
５９ ． ３ ３
７６ ． ２ ． ７２
５９ ． ３． ５３
工艺分析及对策
在常规工艺上 ，通常精镗或珩磨 缸孔的方法 ，是在
１ 号 ２ 号 ３ 号
图 １
１ Ｏ ５ ０
汽车 发动 机缸 体缸 孔的加 工 质量直 接影 响发 动机 整机的性 能 ，在 工艺安排 上 ，一直 也是整个缸体加工工
艺 的重 点。活塞在缸孔 内高速往 复运动 ， 要缸 孔与活 需
塞之 间配合 间隙合理 。配合间隙太 大，会引起密封 不 良
（ 漏气 、窜油 ）、动 力下 降；配合 间隙太小 会 使活 塞 ０ 裙部没有膨胀的余地 ，接触压力超过活塞和气缸之 间的
１
２ ３ ４
装 配 缸 盖 前 装 配缸 盖后 装 配 缸 盖 前 装 配 缸 盖 后 装 配缸 盖 前 装 配 缸 盖 后 装 配 缸 盖 前 装 配 缸 盖 后 １ 缸 ５７ ．
０． ９
３８ ． ４ ３１ ．
２ 缸 ３－ ７２
动力总成制造
密生产 的圆柱 度测量 仪 ，型号为７ Ｇ ５ Ａ。
变化对 比图 （ 见图２ ），１ ０ ～１的顺序为从顶面到底端 。
（ ）１ 缸孔 圆柱度精密测量模拟 图如 图３ ３ ～４ 所示。
数据分析
通过 装 配前 后缸 体缸 孔 相 应工 艺要 求 进行 抽 样测 量 ，具体数据 如下。 （ ）装配前后缸 孔抽样 圆柱 度数据 （ １ 见表 １ ）及柱
状图 （ 见图１ ）。
表
１ 号
（ ）装 配前后 缸孔 中心直线 度数 据及对 比图分 别 ４
如表３ 及图４ 所示 。
从缸孔的抽样 圆柱度数据可 以看 出 ，缸体在生产线 加 工完成后 ，其 圆柱 度在５ ｍ左右 ，但在 装配后发 生了 五倍左右的增量 ，其大小 已经超过 了产 品圆柱度００ ｍｍ ．１