小轿车发动机缸造工艺

发动机缸体是汽车五大部件之一，它是汽车发动机乃至汽车中的最重要的零件之一，其生产效率和加工质量直接关系到汽车的生产效率和性能，进而影响到汽车整体的质量，因此发动机缸体的制造加工长期以来一直受到国内外汽车生产企业的高度重视。

目录：一:缸体的工作条件

      二：缸体的使用性能要求 

      三：缸体毛坯材料的选择      

      四：缸体毛坯材料的选择

      五：缸造工艺及热处理

摘要：汽车发动机缸体的工作条件及使用性能要求，确定毛坯材料及毛坯制造方法，画出毛坯简图，毛坯及零件的制造工艺路线及其热处理方法。

关键词：发动机缸体  工艺过程  毛坯零件

缸体的工作条件：

缸体通常工作在高温、高载荷、磨损剧烈的条件下，承受较大的压力，受力复杂，同时工作在汽油的沉浸下，工作环境潮湿。

缸体的使用性能要求：

缸体的工作条件决定了缸体必须具有高强度、高刚度、高硬度、高耐磨性以及良好的散热性，同时要有很好的密封性、防漏性、减振性等。

缸体毛坯材料的选择：                                                          发动机缸体采用的材料一般是灰铸铁HT150、HT200、HT250，也有采用铸铝或铸钢的。采用灰铸铁可以满足高强度、高刚度以及高耐磨性的要求，而且工艺性能、减振性、切削加工性能优良，同时成本较低，但是会增加缸体的重量，增加发动机的负担；采用铸钢材料，可以使缸体承受更大的冲击载荷；采用铝合金材料最大的好处是可以减轻缸体的重量，顺应了汽车轻量化的趋势，因此最近采用铸铝材料的缸体越来越多。每种材料都有自身的特点，优劣共存，我们需要根据不同缸体产品的不同质量要求来确定相应的生产材料。

缸体毛坯材料的选择：

铸造、锻压、焊接、粉末冶金和非金属材料成形等方法都可以作为机械零件毛坯的制造方法，但它们的制造成本、生产条件等都有差异，再加上实际生产中零件毛坯生产批量的不同，我们对制造方法的选择必然也会不同，正确的方法是：结合生产实际，综合考虑毛坯的使用要求、生产经济性要求，同时兼顾环境保护，最终达到制造方法与实际生产条件相适应。

对于缸体这种形状复杂、尺寸较大、有不规则的外形和内腔、壁厚不均的箱体类零件，通常采用铸造（砂型铸造）的方法，采用铸造的方法不但可以满足缸体的使用性能要求，而且生产成本较低。

砂型铸造流程：准备炉料→熔炼金属→浇注→凝固冷却→落砂清理→检验→合格铸件

缸体毛坯的技术要求：对非加工面不允许有裂纹、冷隔、疏松、气孔、砂眼等铸造缺陷。

缸体毛坯质量对加工的影响：加工余量过大，会增加机床的负荷，影响机床和刀具的使用寿命，成本变高；飞边过大，直接影响刀具使用寿命；由于冷热加工基准不统一，毛坯各部分相互间的偏移会造成机械加工时余量不均匀。

毛坯简图： 

缸造工艺：

工艺特点

如图所示，此缸体为一整体铸造结构，其上部有4个缸套安装孔；缸体的水平隔板将缸体分成上下两个部分；缸体的前端面从前到后排列有三个同轴线的凸轮轴安装孔和惰轮轴孔。缸体的工艺特点是：结构、形状复杂；加工的平面、孔多；壁厚不均；加工精度要求高，属于典型的箱体类加工零件。加工平面一般采用刨、铣削等方法加工，加工孔主要采用镗削，加工小孔多用钻削。由于缸体结构复杂，因此如何保证各表面的相对位置精度是加工中的一个重要问题。

加工阶段的划分

    缸体需要加工的表面许多，不同表面的加工精度也不同。因此，在拟定工艺顺序时，要抓住“加工精度高的表面”这个主要矛盾，合理安排工序。安排工艺顺序的原则是：先粗后精，先面后孔，先基准后其它。

    1）粗加工阶段  在发动机缸体的机械加工过程中，安排粗加工工序，对毛坯全面进行粗加工，切去大部分余量，以保证生产效率。

    2）半精加工阶段  在发动机缸体的机械加工中，为了保证一些重要表面的加工精度，安排一些半精加工工序，将精度和表面粗糙度要求中等的一些表面加工完成，而对要求较高的表面进行半精加工，为以后的精加工做准备。

    3）精加工阶段  对精度和表面粗糙度要求高的表面进行加工。

    4）次要小表面的加工  一些表面（如螺纹孔表面）可以在精加工主要表面后进行，一方面加工时对工件变形影响不大，同时废品率也会降低；另外，如果表面加工出现差错时，那么这些小表面也就不必加工了，这样即避免了人力、物力、资金的浪费。但是要注意的是，如果小表面的加工容易造成主要表面损伤的话，那么就应该将小表面加工放在主要表面的精加工之前。

    5）妥善安排辅助工序  这类工序（如检验工序）在零件粗加工阶段之后、关键工序加工前后、零件全部加工完毕后，都要适当安排。

    对加工阶段进行划分的优点是：一是可以在粗加工之后采取措施消除工件内应力，保证精度；二是将精加工放在后面可以避免在运输过程中损坏工件已加工好的表面；三是先粗加工各表面可以及时发现毛坯缺陷并及时处理，以免工时不必要的浪费。需要注意的是，在粗加工和精加工之前应分别加上预备热处理和最终热处理的工序。

工艺路线安排：

工序00: 毛坯上线

工序10：粗铣上下平面

工序20：粗铣底面、铣安装面、钻Ø11U7孔 底孔Ø10.7、铰孔Ø11U7、钻10—M10X1.25 螺纹底孔Ø8.7、攻螺纹10—M10X1.25、钻2—Ø16U8 底孔Ø15.7、2—Ø16U 孔口倒角450

铰孔2—Ø16U8

工序30：粗铣前后端面 

工序40：铣缸体瓦槽

工序50：半精镗缸孔、缸孔倒角1X450

工序60:去毛刺检验

工序70：精铣顶面、钻18—M14X1.5 螺纹底孔Ø12.5/14.5、铰孔2—Ø18、攻螺纹18—M14X1.5（以上工序采用底面“一面两销“定位）

工序80：钻孔、攻螺纹18—M14X1.5—5H、钻底孔18—Ø12.5（采用顶面“一面两销“定位）

工序90：去毛刺、清洗、吹净

工序100：工作台转1800 粗铣曲轴孔座2—Ø84、粗镗孔Ø61~62、工作台转1800、粗镗孔Ø61~62、镗孔Ø65~.6、半精镗孔Ø61.6、工作台转1800 半精镗孔Ø61.6、精镗孔Ø65、铣瓦槽、工作台转1800 铣另一处瓦槽、粗镗孔Ø35~34.6 粗镗孔Ø30~29.6、转1800 精镗Ø30、钻Ø12孔、钻2—Ø10孔、钻6—M10螺纹底孔Ø9、攻螺纹M8

工序110：粗铣小平面、精铣小平面、转1800铣小平面、精铣缸体一端面、精铣另一端面、按尺寸要求钻孔及攻螺纹

工序120：铣凸平面、精铣凸平面、转向复合钻孔、孔加工、转向铣平面

工序130：去毛刺、清洗（以上工序采用底面“一面两销“定位）

工序140：底孔加工、逆时针转动工作台 钻中心孔、顺时针转动工作台 钻引导孔、攻螺纹

工序150：清洗（以上工序以端面“一面两销“定位）

工序160：精镗曲轴孔、钻底孔、铰孔

工序170：精铣分离面、钻孔、钻底孔、钻螺纹底孔、铰孔、攻螺纹（以上工序以侧面“一面两销“定位）

工序180：空气吹尽、粗珩气缸孔、精珩气缸孔、各面曲轴孔去毛刺

工序190：最终清洗、成品检验分组打印

工序200：涂油、成品下线

热处理：

   对于铸铁材料的缸体而言，通常的热处理工艺为：预备热处理（去应力退火+正火+去应力退火）→最终热处理（淬火+高温回火，又调质处理+表面淬火）

预备热处理安排在粗加工阶段之前，其目的是：消除残余内应力，防止工件变形、开裂；改善组织，细化晶粒；调整硬度，改善切削性能。退火工艺规范为：加热温度500~550℃，加热速度60~120℃／h，经一定时间保温后，炉冷到150~220℃出炉空冷正火工艺规范：将铸件加热到880~920℃，保温1~3h，然后出炉空冷。正火后，为了消除正火时铸件产生的内应力，通常还要进行去应力退火。最终热处理安排在精加工阶段之前，其目的是：使材料具有使用时的所有力学性能。调质处理的工艺规范为：将工件加热至860~900℃，保温后油淬，然后在550~600℃回火2~4h。调质处理后对零件进行适当的表面淬火，这样可以使缸体具有较高的硬度和耐磨性。