進(jìn)入正題之前，讓我們先通過一段視頻來了解下汽車發(fā)動機(jī)的工作原理！

（友情提醒：WiFi下觀看視頻！）

　　缸體是承裝所有機(jī)件的總承，缸體結(jié)構(gòu)共同點(diǎn)是一個近似六面體箱式結(jié)構(gòu)，薄壁，加工面、孔系較多，屬典型的箱體內(nèi)零件，主要加工有缸孔、主軸承孔、凸輪軸孔等，有潤滑油道、冷卻水道、安裝螺孔等多種孔系，有多種聯(lián)結(jié)、密封用凸臺和小平面，它們的加工精度直接影響發(fā)動機(jī)的裝配精度和工作性能，同時，為提高機(jī)體剛度和強(qiáng)度，還分布有許多加強(qiáng)筋。

　　缸體孔加工：采用粗鏜、半精鏜及精鏜、珩磨方式加工。主軸承孔的加工：一般采用粗加工半圓孔，再與凸輪軸孔等組合精加工。凸輪軸孔的加工：一般采用粗鏜，再與主軸承孔等組合精加工。挺桿孔的加工：一般采用鉆、擴(kuò)（鏜）及鉸孔的加工方式。主油道孔的加工：傳統(tǒng)的加工方法是采用麻花鉆進(jìn)行分級進(jìn)給方式加工，其加工質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低，目前工藝常采用槍鉆進(jìn)行加工。

　　缸蓋形狀一般為六面體，系多孔薄壁件，其上有氣門座孔、氣門導(dǎo)管孔、各種光孔及螺紋孔、凸輪軸孔等。

　　缸蓋的平面加工一般采用機(jī)夾密齒銑刀進(jìn)行銑削加工，孔系一般采用搖臂鉆床、組合機(jī)、加工中心等設(shè)備進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸方式加工；導(dǎo)管及閥座采用冷凍或常溫壓裝方式進(jìn)行壓裝，常溫壓裝過程中一般采用位移-壓力控制法對裝配過程進(jìn)行控制。金屬加工微信，真不錯，馬上關(guān)注吧！

　　孔加工是缸體、缸蓋的難點(diǎn)所在，孔系加工一般采用鉆、擴(kuò)、鉸、鏜削、攻絲等加工方式。孔加工對刀具的要求極高，任何刀具折損，崩刃，孔精度不良等問題都會影響孔加工的加工精度，在這里小編介紹一款讀者提供的采用OSG刀具進(jìn)行加工的解決方案：

孔加工案例

　　某發(fā)動機(jī)廠采用OSG的VP-DC-MT（DIN標(biāo)）/VP-DC-HT（JIS標(biāo)）/VO-DC-HT（JIS標(biāo) 內(nèi)冷）系列刀具，該刀具具有V （TICN） 涂層、VP-DC-HT 采用CPM粉末高速鋼材質(zhì)、0°前角式樣加大刃部強(qiáng)度、對應(yīng)高速加工，切削速度達(dá) 30 m/min。用來加工鑄鐵缸蓋的孔系，取得較好的效果。

　　

OSG VP-DC-MT（DIN標(biāo)）/VP-DC-HT（JIS標(biāo)）/VO-DC-HT（JIS標(biāo) 內(nèi)冷）刀具

　　另外，切削液對工件的加工質(zhì)量有非常大的影響。近幾年，隨著國外先進(jìn)設(shè)備的引進(jìn)，大大提高生產(chǎn)效率和加工精度的同時，對切削液的選擇也提出了更高的要求。例如，缸蓋進(jìn)、排氣門座圈錐面與導(dǎo)管孔的加工，挺柱HVA孔加工，凸輪軸孔加工等，影響加工精度因素除了機(jī)床自身精度，刀具選用和調(diào)整，毛坯的質(zhì)量，環(huán)境溫度等，切削液的選擇對加工將會產(chǎn)生非常大的影響。

　　在鋁合金發(fā)動機(jī)零部件加工過程中，切削液邊界潤滑性能是改善刀具磨損和控制表面質(zhì)量的重要指標(biāo)。切削液優(yōu)異的邊界潤滑性，以及其強(qiáng)效的化學(xué)附著力可在工件和刀具間產(chǎn)生承壓油膜，減少磨料磨損，吸收切削熱，并使得切屑迅速脫離刀具前刀面，避免切削刃產(chǎn)生積屑瘤和粘結(jié)磨損。結(jié)合我們前文所提到的“極壓潤滑性能”，使刀具始終處于相對理想的切削條件下，從而達(dá)到控制尺寸公差穩(wěn)定和提高表面質(zhì)量的效果。在用于鋁合金工件的高精度加工時，其優(yōu)異的邊界潤滑特征表現(xiàn)的尤為出色。

切削液案例

　　下面是國內(nèi)一家知名汽車廠商在加工缸蓋挺柱孔時使用奎克切削液的一個實際案例。加工工藝及加工參數(shù):

　　下表為兩種不同切削液的選擇對缸蓋挺柱孔精加工刀具消耗及加工精度對比：

挺柱孔加工劃痕照片

　　

　　使用傳統(tǒng)類型切削液時對工件挺柱孔三維坐標(biāo)檢測結(jié)果：共統(tǒng)計99件，合格35件，形狀超差64件，合格率35/99=35.35%。使用奎克合成酯技術(shù)產(chǎn)品后對工件挺柱孔三維坐標(biāo)檢測，所有工件的圓度都符合要求。可以從以上比較看出兩種切削液對缸蓋的加工質(zhì)量和刀具壽命的影響有著很大的區(qū)別。

　　曲軸是汽車發(fā)動機(jī)的中心零件，在發(fā)動機(jī)中承受著交變反復(fù)的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷,故絕大多數(shù)毀于疲勞斷裂或產(chǎn)生偏磨而較快磨損,是影響發(fā)動機(jī)壽命的重要零件。但其形狀相對細(xì)而長，易變形，連桿頸和主軸頸不在同一根軸線上，在加工中易產(chǎn)生不平衡的現(xiàn)象，因而曲軸的數(shù)控加工不論對機(jī)床設(shè)備還是對數(shù)控軟件都提出了比較嚴(yán)格的要求。

曲軸加工軟件案例

　　現(xiàn)在曲軸的生產(chǎn)中多采用具有雙主軸的車銑復(fù)合機(jī)床上對其數(shù)控加工。而hyperMILL?對于曲軸任何部位的數(shù)控編程，無輪曲軸頸、連桿軸位置的車削、曲柄處的銑削還是油孔處的多軸鉆削，在hyperMILL?中都可以輕易實現(xiàn)。并且曲軸在試制階段多采用的棒料開粗，hyperMILL?的任意毛坯粗加工功能可以按任意角度進(jìn)行加工，并能繼承上次結(jié)果毛坯，以達(dá)到均勻的余量。投影精加工則是曲柄位置加工的優(yōu)先選擇，它可以實現(xiàn)多軸定位精加工，刀路均勻而整齊。曲柄頸和連桿頸處一般需要車削后留有余量以進(jìn)行后續(xù)的磨削，無論粗車還是精車，在hyperMILL?中只要選擇對應(yīng)曲線后更改參數(shù)即可實現(xiàn)。

　　

　　另外，特征分析功能可以輕易找出孔的位置、角度、直徑、深度等關(guān)鍵尺寸，配合內(nèi)部宏命令，幾個鼠標(biāo)點(diǎn)擊就可完成全部油孔編程，簡單而高效。同時hyperMILL?具有優(yōu)秀的機(jī)床模擬功能，可將機(jī)床部件、正副主軸、支架、夾具、零件、刀具等全部實現(xiàn)仿真，對車銑復(fù)合各種動作進(jìn)行動態(tài)模擬，以確保機(jī)床的安全、驗證程序的正確。后置處理是CAM軟件的最后也是最關(guān)鍵的部分，符合機(jī)床結(jié)構(gòu)的正確代碼不僅是零件質(zhì)量的保證，同時也是對機(jī)床安全的保證。

　　曲軸的中心孔是曲軸加工過程的重要定位基準(zhǔn)，曲軸常見的中心孔加工方式為幾何中心孔和質(zhì)量中心孔。金屬加工微信，真不錯，馬上關(guān)注吧！

　　曲軸技術(shù)要求較高，其軸頸直徑公差一般為IT6級公差，軸頸表面粗糙度為Ra0.4~Ra0.2μm，因此為保證產(chǎn)品質(zhì)量要求，曲軸在經(jīng)過粗加工后，必須對所有軸頸進(jìn)行磨削的精加工，以提高軸頸精度和降低表面粗糙度。曲軸軸頸傳統(tǒng)的磨削方法分半精磨和精磨兩個階段，但隨著毛坯制造技術(shù)的發(fā)展和粗加工設(shè)備加工精度的提高，目前大多數(shù)曲軸加工廠已取消了半精磨工藝，這樣可以縮短曲軸的加工流程，同時也降低了曲軸的生產(chǎn)成本。

　　對于曲軸外銑，金屬加工小編推薦一款山高的非標(biāo)銑刀，切削輕快，刀具簡單易用。

曲軸外銑案例

　　加工實例介紹：

　　機(jī)床: 數(shù)控曲軸外銑專機(jī)

　　材料：42CrMo4 HB280

　　刀體直徑: D700mm （非標(biāo)）

　　12個刀夾

　　168個刀片（3種類型）

　　刀片：SNHW1204XXEN8-MD07

　　LNHW150343TN4-MD15

　　LNHW1204S30EN8-MD07

　　切削參數(shù):

　　Vc=154 m/min

　　Vf=230mm

　　Ap=2-5mm

　　Ae=39.8mm

　　刀片壽命：150分鐘/刃

下面讓我們來看一段非常精彩的曲軸加工視頻。

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　　曲軸油孔一般孔徑較小、深度較深，屬深孔加工，因此加工難度較大，曲軸油孔加工目前已逐漸采用槍鉆加工，槍鉆用來加工深孔的深度一般可以做到槍鉆直徑的100 倍以上，另外槍鉆加工可以達(dá)到的精度很高，視不同的被加工材料和選用不同的切削用量可以一次加工出精度很高的孔。為提高曲軸的強(qiáng)度、增加表面耐磨性，曲軸一般需要對軸頸表面、圓角等處進(jìn)行強(qiáng)化處理，常用的強(qiáng)化工藝有淬火、滾壓、氮化等，由于淬火適應(yīng)范圍廣、效率高、強(qiáng)化效果好，因此淬火成為目前主要的強(qiáng)化工藝。

　　凸輪軸是發(fā)動機(jī)中配氣機(jī)構(gòu)中的重要部件，在發(fā)動機(jī)工作循環(huán)中，它合理地控制進(jìn)排氣門的開啟、關(guān)閉時間和開合量，使經(jīng)過壓縮的燃油混合氣充分燃燒，推動活塞運(yùn)動做功，然后將廢氣排出燃燒室，因此它影響著發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放。

　　凸輪軸屬于細(xì)長軸類零件，剛性差、易變形，要準(zhǔn)確控制發(fā)動機(jī)的進(jìn)排氣門定時開啟和關(guān)閉，凸輪應(yīng)具有很高的輪廓精度、相位角度要求和良好的耐磨性能及整體剛性。因此，其軸頸和凸輪的加工成為整個凸輪軸加工工藝的重點(diǎn)，其加工多以車削、銑削和磨削工藝及表面強(qiáng)化（淬火、噴丸、氮化）等輔助工藝相結(jié)合。

　　凸輪軸頸傳統(tǒng)加工流程：仿形多刀車→粗磨→淬火→半精磨、精磨→靠模砂帶拋光，目前的加工流程：CNC無靠模外銑機(jī)床銑削凸輪→淬火→CNC無靠模磨床CBN砂輪磨削凸輪→柔性拋光凸輪。

　　談到凸輪軸必須提到的一個具有革命性的新技術(shù)就是裝配式凸輪軸。它與傳統(tǒng)整體式凸輪軸相比,具有質(zhì)量輕、加工成本低、材料利用合理等優(yōu)點(diǎn)。

　　裝配式凸輪軸是將凸輪、空心軸體和支撐軸頸等分別進(jìn)行材料優(yōu)化匹配，分體精密加工，再以某種連接方式裝配而成，凸輪一般采用碳鋼或粉末燒結(jié)材料，軸體則采用中空無縫鋼管，碳鋼凸輪經(jīng)冷、溫精密鍛造成形，并進(jìn)行高頻淬火或滲碳處理，凸輪也可由粉末燒結(jié)材料通過精密燒結(jié)成形技術(shù)燒結(jié)成形，也有采用鋁合金做軸體的。

　　裝配式凸輪軸主要工藝流程包括：壓裝凸輪→校直→加工兩端面中心孔→車軸頸→磨軸頸→磨凸輪→凸輪淬火→去毛刺→校直軸頸→凸輪軸頸及凸輪拋光→清洗→綜合檢測。

裝配式凸輪軸示意圖

　　連桿外形不規(guī)則而且較復(fù)雜，不易實現(xiàn)定位，大小頭是細(xì)長的桿身連接，容易變形；尺寸公差、形位公差，表面粗糙度等要求較高。連桿的加工工序遵循先面后孔，先基準(zhǔn)后其它的原則。連桿是一個剛性比較差的零件，因此定位夾緊應(yīng)減少變形對加工精度的影響。

　　連桿漲斷加工技術(shù)(也稱連桿裂解)作為一項制造新工藝，并逐漸應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)領(lǐng)域。連桿裂解是對連桿桿身和連桿蓋結(jié)合面進(jìn)行無屑斷裂剖分加工的新技術(shù),具有構(gòu)思新穎、操作經(jīng)濟(jì)、效益顯著的特點(diǎn)。

　　其工藝過程的主要特點(diǎn)是：

　　（1）大頭孔加工。傳統(tǒng)工藝一般是切斷后對大頭孔進(jìn)行拉削，或者在切斷前將它加工成橢圓形，因為是斷續(xù)加工，振動大、刀具磨損快、刀具消耗大。而漲斷工藝將大頭孔加工成圓形 。

　　（2）連桿體、蓋分離。傳統(tǒng)工藝采用拉斷（或銑斷、鋸斷）法，而漲斷工藝是在螺栓孔加工之后漲斷。采用漲斷工藝后，連桿與連桿蓋的分離面完全嚙合，改善了連桿蓋與連桿分離面的結(jié)合質(zhì)量，所以分離面不需要進(jìn)行拉削加工和磨削加工。由于分離面完全嚙合，將連桿與連桿蓋裝配時，也不需要增加額外的精確定位，如螺栓孔定位（或定位環(huán)孔），只要兩枚螺栓擰緊即可，這樣可省去螺栓孔的精加工。

　　（3）結(jié)合面的加工。傳統(tǒng)工藝是在拉斷后還要磨削結(jié)合面，且連桿體/蓋的裝配定位靠兩個螺栓孔中的定位孔和螺栓的定位部分配合來定位，所以對螺栓孔與其分離面的垂直度和兩螺栓孔的中心距尺寸都有嚴(yán)格的要求。尺寸誤差導(dǎo)致連桿與連桿蓋裝配后有殘余應(yīng)力留在連桿總成。

　　（4）螺栓孔加工。漲斷工藝加工的連桿體/蓋的裝配定位是以漲斷斷面作定位，而傳統(tǒng)工藝加土的連桿體/蓋的裝配定位靠兩個螺栓孔中的定位孔和螺栓的定位部分配合來定位，所以對螺栓孔和螺栓的精度要求都很高。采用漲斷工藝加工連桿時，精度要求大大降低，兩個螺栓孔可不同時加工，這樣為多品種加工創(chuàng)造了便利條件。連桿大頭孔采用漲斷工藝后，它們的分離面是最完全的嚙合，所以沒有分離面及螺栓孔加工誤差等影響。

　?。?）螺栓裝配。通過帶振動式儲料器的螺栓進(jìn)料裝置、分離裝置以及帶導(dǎo)管和氣嘴的進(jìn)料器，將螺栓進(jìn)料、安裝，并用安裝在齒條式安裝支架及液壓驅(qū)動垂直滑臺上.的快速BOSCH擰緊機(jī)進(jìn)行預(yù)擰緊，當(dāng)擰緊至某一設(shè)定扭矩處時，通過設(shè)有等待功能的裝置松開螺栓，清理結(jié)合面，最后擰緊螺栓至要求。

　　連桿漲斷技術(shù)在連桿加工發(fā)展史上，漲斷工藝的發(fā)明具有劃時代的意義。目前，連桿漲斷加工工藝在國內(nèi)已被廣泛使用。上海大眾、一汽大眾、華晨和奇瑞等廠家均采用此種連桿工藝，一些專業(yè)的連桿制造廠家也開始采用此工藝。國內(nèi)的裝備制造廠家已制造出相關(guān)的專用設(shè)備。