气缸缸体加工

引言

气缸体总成是由气缸体和曲轴箱组成的关键组件，它不仅是内燃机各机构、系统的装配基体，其本身的许多部位又是曲轴连杆机构、配气机构、供给系统、冷却系统和润滑系统的组成部分。气缸体总成上各孔、各面及相互之间均有较高的尺寸、形状和位置公差要求，其加工难度很大。

气缸体总成的样式加工均使用通用工艺设备，加工工艺过程可分为气缸体和曲轴箱零件的粗加工、半精加工和气缸体总成组件的精加工、关键部位的细加工四个阶段。整个工艺过程的关键环节是各加工阶段工艺基准的选择、关键部位(主轴孔、缸孔、凸轮轴孔)的加工和重要尺寸(主轴孔、凸轮孔、惰轮孔三孔孔心距坐标尺寸)的计算。

2 各加工阶段工艺基准的选择

1.毛坯划线基准的选择

毛坯划线基准的选择关系到毛坯各部位加工余量的均匀性和重要部位壁厚的均匀性。从设计角度考虑，气缸体和曲轴箱的理想划线基准应为：高度方向以通过主轴孔中心线且垂直于缸孔轴线的平面为基准；长度方向以对称线为基准；宽度方向以1～6缸的孔心连线为基准。从使用角度考虑，理想的划线基准应为：高度方向以底面平面为基准；长度、宽度方向的粗基准应能满足6个气缸孔壁厚均匀的要求，这是因为气缸盖与气缸孔内缸套内壁共同组成燃烧室，缸壁需在高温、高压下工作，如缸壁壁厚不均匀，容易引起缸壁热变形而导致严重事故发生。

在首批气缸体毛坯划线过程中发现，由于制造泥芯下偏，使铸件缸孔中心偏离设计中心1.5～2mm，此时，若以1～6 缸孔孔心连线为基准，则会导致6 个缸孔壁厚不均匀。为确保缸孔壁厚均匀，根据气缸体铸

造特点，选择

1～6 缸外壁

作为划线的校

正基准，较好

地解决了壁厚

不均匀问题。图1 确定毛坯划线基准操作示意图

确定气缸体毛坯划线基准的操作方法如图1 所示。将气缸体横卧，用三个千斤顶支在工作平台上

(见图1a)，前后方向用直角尺以底面基准线校正，调整左右千斤顶，从出砂孔处用高针以1～6 缸

外壁校平，以其中某一缸外壁上下平分，划出6个缸的中心连线，此线即为宽度方向的基准线。

将气缸体竖立支在工作台上(见图1b)，以上述相同方式划出长度方向的基准线。

2.气缸体与曲轴箱半精加工基准的选择

气缸体和曲轴箱是典型的箱体类零件，其加工基准最好采用两销定位。因此，在半精加工各部位

前，首先在气缸体和曲轴箱底面加工2-Ø15H7孔，同时半精铣底面，这样使形成以两零件底面和

底面上的2-Ø15H7孔组成的一面两个定位基准。应当指出，2-Ø15H7孔的粗基准也是1～6缸外

壁。一面两孔基准建立后，各部位加工尺寸应转换为以主定位销孔为起点的尺寸。2-Ø15H7孔“工

艺基准”的建立原则为：①在对角线上的分布应尽量远；②孔距精度±0.005mm；③确保各被加工

面的加工余量均匀；④使2-Ø15H7孔在加工过程中贯穿时间较长。

3.精加工基准的转换

当气缸体机和曲轴箱各部位半精加工完成后，将两零件用3个定位销和14个M18螺栓连接起来，

组成气缸体总成。此时，气缸体和曲轴箱的零件加工基准面——底面已被连接，所以需重新建立

总成的加工基准。从气缸体总成的结构形式来分析，总成顶面与气缸盖相连接，对平面度和表面

粗糙度要求较高，因此该平面是较理想的加工基准面；而总成底面与油底壳相连接，也有较高的

平面度和表面粗糙度要求，且该面上还有2-Ø15H7销孔可与底面和两孔组成一面两孔的加工基准。

从加工和测量角度分析，精加工主轴孔和凸轮轴孔时，若以底面和其上的2-Ø15H7孔定位时，因

顶面除有6个缸孔外，其余均为实体结构，这将给对刀和测量带来不便；若以顶面定位，由于底

面结构上有6个较大的开放空间，便于对刀、测量和观察。在实际加工中，选择以总成顶面在工

作台上定位，以底面上2-Ø15H7孔精确校正后，在总成侧面铣出一工艺平面，该工艺平面与顶面

组成新的精加工基准。

3 关键部位的加工

气缸体总成上关键部位(缸孔、主轴孔、凸轮轴孔)的加工至关重要。三孔的尺寸、形状和位置之

差均有较高精度要求，且孔的表面粗糙度要求也校严格，三孔的加工精度直接影响柴油机的整体

性能和寿命。三孔的结构和精度要求如图2 所示。

图2 缸孔、主轴孔、凸轮轴孔的结构及精度要求

1.缸孔的加工

WD618气缸体总成上有6个Ø130H6(+0.025mm)缸孔，其圆柱度要求为0.01mm，对主轴孔中心线

的垂直度要求为0.02mm，对主轴孔中心线和后端面的位移度要求为Ø0.3mm，表面粗糙度要求为

R Z6.3µm，

a.精细加工设备及加工基准

缸孔的精加工在T42100 双立柱坐标镗床上完成；缸孔的细加工则在MB4220×100 半自动立式珩

磨机上完成。

加工基准是以总成底面和底面上2-Ø15H7孔组成的一面两孔定位基准。

b.精、细加工工艺处理

在德国生产的BFT90/3 卧式镗床上粗镗各缸孔，留余量1.5～2mm；在T42100坐标镗床上半精镗

各缸孔，留余量0.4～0.5mm；在T42100坐标镗床上以总成底面和2-Ø15H7孔定位，精镗各缸孔，

留研量0.05～0.07mm；在MB4220×100半自动立式珩磨机上以底面及2-Ø15H7孔定位，珩磨各

缸孔达到图纸要求。

2.主轴孔的加工

主轴孔是由7个Ø110H6(+0.022mm)孔组成，其圆柱度要求为0.01mm ，同轴度要求为Ø0.02mm ，表面粗糙度要求为R Z 10µm 。

a. 精细加工设备及加工基准

主轴孔的精加工在个42100坐标镗床上完成；主轴孔的细加工则在德国生产的BFT90/3 卧式镗床上完成。加工基准采用以顶面在工作台上定位，以侧工艺面校正，再以底面上的2—Ø15H7孔精校正。

b. 精、细加工工艺处理

在BFT90/3卧式镗床上

粗镗气缸体和曲轴箱

上各半圆孔，留余量

3mm ；气缸体和曲轴箱

各部位粗加工或半精加工后进行把合，形成气缸体总成组件；在T42100 坐标镗床上定位、校正后压紧，校正镗杆平行度<0.005mm(以工作台为基准)，半精镗主轴孔至Ø109.5+0.05mm ，松动总成组装螺栓去应力后重新把合；在T42100 坐标镗床上校正工件及镗杆后，用浮动镗刀将主轴孔Ø109.5+0.05mm 尺寸加工至Ø109.85±0.01mm ，表面粗糙度R a 1.6µm ；在BFT90/3卧式镗床上，将总成前面对准镗床主轴，以顶面及侧工艺面校正X 、Y 方向，以主轴孔自身校正轴心后压紧，精镗第一、二孔至

Ø110±0.005mm ；将加工主轴孔的枪铰刀(见图3)轴部与机床主轴联接，校正联接套内孔径跳

<0.01mm ，铰刀头部放入第一二孔内定位、导向，选用切削速度v=20～30mm/min ，转速n=85r/mm ，进给量s=0.08～0.12mm/r ，精铰主轴孔，使之达到图纸要求。加工时应注意：①当枪铰刀从第二孔进给至第三孔时，应将进给量S 严格控制在0.08～0.1mm/r 范围内，此时枪铰刀的压光刀可将第一、二孔充分压光。②铰完第三孔后，可提高进给速度，快速进给至第四孔，以后各孔均按此处理。③在整个铰孔过程中应对刀刃部分充分冲洗，及充分冷却，以防止铰刀与孔发生粘连。

3. 凸轮轴孔的加工

凸轮轴孔由7 个Ø65H7(+0.030mm)孔组成，其同轴度要求为0.02mm ，对总成前面、惰轮孔和Ø17H7孔的位移度要求为0.05mm ，表面粗糙度要求为R z 16µm 。凸轮轴孔的加工机床、加工基准和工艺 图3 加工主轴孔用枪铰刀