发动机五大件加工工艺

发动机五大件加工工艺发动机主要零件加工工艺简介发动机各个零件的制造质量直接影响到发动机的性能水平和可靠性，因此加工质量要求很高，对各零件的加工工艺与设备要求也很高，同时生产方式的确定也直接影响到零件加工工艺的设计，汽车生产往往是大批量生产方式，因此工艺设计时大部分都是流水线方式。

发动机零件较多，从质量控制、制造成本和专业化上考虑，发动机主机厂一般主要加工缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴、连杆等几个关键零件，由于发动机的各零件精度要求较高，因此常采用设备精度高、质量保证能力强、劳动强度低的专机或自动线加工，以下将简要介绍上述零件的加工工艺。

一、气缸体加工工艺气缸体是发动机安装所有零件的基础件。

其构成发动机的机体，发动机通过气缸体将发动机的曲柄连杆机构（活塞、连杆、曲轴、飞轮等）和配气机构（缸盖、凸轮轴、进气歧管、排气歧管、挺杆、正时齿轮等）以及供油、润滑、冷却等机构联接为一个整体。

1、气缸体结构：气缸体结构共同点是一个近似六面体箱式结构，薄壁，加工面、孔系较多，属典型的箱体内零件，主要加工有缸孔、主轴承孔、凸轮轴孔等，有润滑油道、冷却水道、安装螺孔等多种孔系，有多种联结、密封用凸台和小平面，它们的加工精度直接影响发动机的装配精度和工作性能，同时，为提高机体刚度和强度，还分布有许多加强筋。

2、气缸体材料：由于缸体在发动机作功过程中需承受燃气爆发力及螺栓紧固力所产生的热应力和机械应力，所以要求本体有足够的强度、刚性及耐热性，常用的缸体材料有灰铸铁、合金铸铁、铝合金及镁合金等。

卡车用发动机的缸体材料多以灰铸铁、合金铸铁或低铜铬铸铁等为主，其机械性能、铸造性能和耐热性能较好，小型发动机的缸体缸盖多采用铝合金材料，充分发挥其比重小、导热性能好的特点。

3、气缸体加工工艺由于气缸体属箱体类零件，在加工过程中的定位普遍采用一面两销，夹紧一般采用顶面或两侧面。

3.1 缸体加工顺序安排缸体的加工面和孔系较多，要求的加工精度也不一样，对于加工精度要求高的尺寸，往往需要进行多次加工，对于加工精度要求不高的尺寸，加工次数可减少，因此在工序设计和安排时，要合理安排和划分加工阶段。

根据这样的原则，缸体的加工工序通常安排为：先面后孔，先粗后精，粗精分开；先基准后其它。

缸体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。

缸体的粗基准加工一般在铸造厂完成，粗基准的加工定位采用缸孔分中，以保证加工后缸孔壁厚均匀，一般先以粗基准定位，粗铣顶、底面，精铣底面，接着加工定位精基准孔，再以精基准定位，进行各个面、一般孔的加工、主要孔粗加工；部件装配后再进行主要面、孔的精加工。

精基准常以缸体装配基准或专门加工的一面两销定位，全线基准统一，利于保证加工精度。

缸体上相互位置要求高的重要面和孔系，尽量集中在一道工序上一次定位夹紧完成，以减少重复定位误差的影响，有利于保证其相互位置精度。

3.2 主要工艺介绍3.2.1 缸孔加工：采用粗镗、半精镗及精镗、珩磨方式加工。

主要工艺流程：粗镗缸孔底孔→半精镗缸孔底孔→精镗缸孔底孔→压装缸套→精镗缸孔→粗珩缸孔→精珩缸孔3.2.2 主轴承孔的加工：一般采用粗加工半圆孔，再与凸轮轴孔等组合精加工。

主要工艺流程：粗镗半圆孔→装配瓦盖→半精镗主轴承孔→精镗主轴承孔。

3.2.3 凸轮轴孔的加工：一般采用粗镗，再与主轴承孔等组合精加工。

主要工艺流程：粗镗/半精镗凸轮轴孔→精镗凸轮轴孔→压衬套。

3.2.4 挺杆孔的加工：一般采用钻、扩（镗）及铰孔的加工方式。

主要工艺流程：钻挺杆孔→扩挺杆孔→铰挺杆孔。

3.2.5 主油道孔的加工：传统的加工方法是采用麻花钻进行分级进给方式加工，其加工质量差、生产效率低，目前工艺常采用枪钻进行加工。

4、缸体主要加工工艺过程工艺设计时主要根据设计纲领的大小、产品加工精度要求、工艺水平、生产成本等因素，考虑工艺设计和设备选型方案，各个缸体的结构略有不同，工艺设计也有不同，但工艺流程大致相同，主要工艺流程有以下内容：序号 12345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 20 21 22 23 2425 毛坯上线、检查粗铣缸体前后端面粗铣缸体顶平面工序内容常用设备专机或加工中心专机或加工中心专机或加工中心专机或加工中心专机或加工中心专机或加工中心专机专机或加工中心专机或加工中心专机或加工中心专机或加工中心专机或加工中心粗铣缸体底平面、瓦盖结合面及止口面粗镗缸体曲轴半圆孔半精铣底平面、钻铰底面定位销及底面孔加工钻凸轮轴孔、主油道孔粗镗缸孔粗、精铣缸体两侧面前后端面孔系加工顶面水孔、缸盖定位销孔及深油孔加工缸体挺杆孔、缸盖紧固螺栓孔加工精铣底平面、瓦盖结合面，缸盖紧固螺栓孔及瓦盖螺栓孔加工零件中间清洗瓦盖装配凸轮轴孔，挺杆体定位销孔及前后端面销孔加工前后两端面精铣精镗主轴孔、第四主轴承止推面、凸轮轴孔精铣顶平面，精镗缸孔缸孔珩磨零件最终请洗缸体油道、水道密封试验压凸轮轴衬套总成检查及下线专机或加工中心专机或加工中心专机专机专机专机在加工过程中，会根据零件姿态的变换需要增加翻转设备。

二、气缸盖加工工艺1、气缸盖的结构及材料气缸盖形状一般为六面体，系多孔薄壁件，其上有气门座孔、气门导管孔、各种光孔及螺纹孔、凸轮轴孔等。

汽油机缸盖有火花塞孔，柴油机缸盖有喷油器孔。

根据缸盖在一台发动机上的数量可分为整体式缸盖和分体式缸盖等。

只覆盖一个气缸的称为单体气缸盖，覆盖两个以上气缸的称为块状气缸盖（通常为两缸一盖，三缸一盖），覆盖全部气缸的称为整体气缸盖（通常为四缸一盖，六缸一盖）。

根据气缸盖上凸轮轴的个数可分为单顶置凸轮轴式(SOHC)、双顶置凸轮轴式(DOHC)气缸盖。

根据缸盖每缸的气门数量可分为如2气门、4气门等。

由于气缸盖在发动机作功过程中需承受燃气爆发力及螺栓紧固力所产生的热应力和机械应力，所以要求缸盖本体有足够的强度、刚性及耐热性，以保证在气缸体的压力和热应力的作用下能可靠地工作。

它与气缸垫的结合面应具有良好的密封性，其内部的进排气通道应使气体通过时流动阻力最小，还应冷却可靠，并保证安装在其上的零件能可靠地工作。

常用的缸盖材料有灰铸铁、合金铸铁、铝合金及镁合金等。

卡车用发动机的缸盖材料多以灰铸铁、合金铸铁或低铜铬铸铁等为主，其机械性能、铸造性能和耐热性能较好；小型发动机的缸盖多采用铝合金材料，充分发挥其比重小、导热性能好的特点。

随着市场对高马力、高转矩、低废气排放以及降低燃料使用量等需求的持续增长，这迫使大功率柴油发动机需要不断提高点火峰压，使发动机的热负荷和机械负荷大幅度增加。

热负荷及机械负荷的同时升高，使目前使用的常规铸铁和合金铸铁发动机已达到或超过了其使用上限。

目前蠕铁已逐渐在发动机缸盖的铸造生产领域得到应用。

2、气缸盖的工艺安排缸盖安排加工顺序时总的原则是：先面后孔、先粗后精、先主后次、先基准后其他，大致过程是顶底平面、过渡定位基准加工→主定位基准加工→前后端面及两侧面加工→各面一般孔系加工→精铣底面→导管阀座底孔及精加工。

为避免底平面划伤，影响缸盖的密封性，保证导管阀座的加工精度，在阀座导管底孔精加工工序之前将底平面精铣一次，若基准定位销反复定位使用后，有明显磨损，可考虑安排两套定位销或对原定位销再精铰一次。

导管阀座加工是整个缸盖工艺的重点，为保证产品质量，导管阀座的精加工一般采用专机，锥面加工采用车削工艺，小批量生产线主要采用加工中心完成导管阀座的粗精加工。

在所有机加工序完成后，设总成试漏工序，以保证缸盖无”漏水、漏气、漏油”等三漏问题。

导管阀座压装工序采用压力位移监控，保证压装质量。

为保证缸盖清洁度，应合理安排除毛刺，振动除屑、清洗等边缘工序。

3、缸盖加工的定位方式3.1 缸盖为典型的箱体类零件，其加工工艺复杂，加工精度高，定位方式一般为一面两销。

由于缸盖顶面与缸体无直接配合关系，缸盖顶面及该面上的两个定位销孔常用来作为过渡基准，缸盖底面（与缸体的接合面）及该面上的两个定位销孔作为主要定位基准。

3.2 导管阀座的加工定位方式精加工气门阀座工作锥面和导管孔时，多数是以与缸体的接合面和该平面上的两个定位销孔进行定位。

这种曾被普遍应用的一面二销的定位方式，由于夹具定位销与阀座、导管孔之间的位置误差以及相邻阀座（和相邻导管孔）之间的位置误差均会造成加工余量的偏移，在最终精加工时，导致刚性差的铰刀也随之产生加工偏移，所以采用这种定位方式并非总能达到规定的精度。

另外一种定位方式为采用缸盖结合面平面和导管孔外圆进行定位。

采用这种定位方式，夹具的定位导套与机床主轴应保持很严的同轴度，以确保加工余量的均布。

这样，阀座和导管孔只需进行一次性加工就能达到规定的公差。

但是，缺点是在一个工位上只能加工一个阀座及导管孔。

与采用一面两销定位方式相比，生产率要低一些，也就是，在保持同样生产率的情况下，需要增加一定数量的加工工位，从而增加了生产线的长度。

4、缸盖的加工工艺简介4.1 主要加工工艺缸盖的平面加工一般采用机夹密齿铣刀进行铣削加工，孔系一般采用摇臂钻床、组合机、加工中心等设别进行钻、扩、铰方式加工；导管及阀座采用冷冻或常温压装方式进行压装，常温压装过程中一般采用位移—压力控制法对装配过程进行控制。

4.1.1 缸盖底平面的加工缸盖与缸体结合面的贴合质量将直接影响发动机质量，同时，此面通常作为缸盖加工的统一工艺基准。

因此，缸盖结合面的加工也是缸盖加工的关键工序。

根据加工精度的不同要求，缸盖底面的加工主要采用铣削，也有采用砂轮或砂带磨削的加工方法，磨削的速度高、精度高、毛刺少。

4.1.2 气门座圈底孔和导管底孔的加工气门座圈和导管与缸盖底孔为过盈配合，要求精度高，因此底孔加工质量很重要，压装压气门座圈和导管之前的底孔加工典型工艺方法是：钻导管底孔→扩锪气门座圈底孔→镗或铰导管底孔→半精镗气门座圈底孔→镗气门座圈底孔、铰或枪铰导管底孔。

4.1.3 气门座圈锥面和导管孔的加工发动机工作时，由于可燃气体是在缸盖燃烧室压缩后进行点燃，致使气门阀座承受很高的热负荷和机械负荷。

这既要求阀座有很高的耐磨性，还要有很好的密封性。

如果阀杆工作时中心发生偏移除了会导致有害的热传导和阀杆及导管孔的很快磨损外，还会造成耗油量的增加。

因此，对气门阀座和导管孔的加工精度提出了很高的要求，特别是对气门阀座工作锥面与导管孔的相互间的同轴度规定了很严的公差。

压装气门座圈和导管之后的气门座圈锥面和导管孔加工，一般均采用精镗(车)或锪气门座锥面、枪铰导管孔。

导管阀座的加工刀具常采用一把专用刀具同时加工气门阀座和导管孔，有利于提高同轴度。

气门座圈的加工难点在于内孔的几何形状复杂，为了获得一个宽度恒定的工作锥面，特别是交线处的尺寸公差与位置公差更难控制，加工阀座的工作锥面，一般是采用锪削和车削两种成型工艺。