直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)相對于V型發(fā)動(dòng)機(jī)，缸體的缸孔中心排列于一直線平面內(nèi)，稱直列發(fā)動(dòng)機(jī)。在當(dāng)今車用中小排量汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中直列發(fā)動(dòng)機(jī)占絕對優(yōu)勢。

探討直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體加工工藝具有普遍意義。

一、組合機(jī)床自動(dòng)線生產(chǎn)線

在我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期，由國內(nèi)機(jī)床廠制造的組合機(jī)床自動(dòng)線，代表當(dāng)時(shí)我國機(jī)床制造的水平，組合機(jī)床的特點(diǎn)是多主軸同步加工生產(chǎn)效率高，但是存在設(shè)計(jì)主軸箱布置主軸時(shí)，主軸與主軸之間距離受規(guī)定值的限制，只能大于規(guī)定值不能小于規(guī)定值，否則影響主軸箱的強(qiáng)度。所以對于缸體側(cè)發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)支架的安裝螺孔組孔距太小，就必須分兩臺組合機(jī)床來加工。兩臺機(jī)床加工，存在兩次定位，加工誤差不能滿足有嚴(yán)格要求的安裝孔組的孔距要求。

生產(chǎn)線機(jī)床數(shù)量增加，使鋪設(shè)的生產(chǎn)線加長。組合機(jī)床自動(dòng)生產(chǎn)線另一個(gè)缺點(diǎn)是不能增加和減少生產(chǎn)線的工步。對于改進(jìn)產(chǎn)品性能需要增加和減少工序成為不可能，必須在組合機(jī)床自動(dòng)生產(chǎn)線外增加設(shè)備來完成，所以組合機(jī)床自線動(dòng)現(xiàn)在已從汽車制造業(yè)生產(chǎn)線近乎全部退出。

二、全部由加工中心機(jī)床組成的柔性全自動(dòng)生產(chǎn)線

全部由加工中心機(jī)床組成的柔性全自動(dòng)生產(chǎn)線是現(xiàn)在生產(chǎn)線的頂級，我國汽車產(chǎn)業(yè)在急于發(fā)展的高峰期由國內(nèi)汽車制造業(yè)從國外引進(jìn)，它的生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)的穩(wěn)定性好，生產(chǎn)線的調(diào)節(jié)性好。但是資金投入大，相對生產(chǎn)成本也高。它的不足的是國外配件的供應(yīng)周期長，一旦出現(xiàn)故障，恢復(fù)生產(chǎn)需要時(shí)間也長。

三、組合機(jī)床與加工中心組成的混合生產(chǎn)線

組合機(jī)床的特點(diǎn)是加工生產(chǎn)效率高，能平衡生產(chǎn)線的節(jié)拍，能適應(yīng)重切削的工序如曲軸孔兩側(cè)8個(gè)面同時(shí)加工，一次進(jìn)給走刀完成。

圖1 立式組合機(jī)床主軸與銑刀配置圖

加工中心是單軸加工，不受加工孔距的限制，如側(cè)面發(fā)電機(jī)支架安裝螺孔加工，一組多螺孔，孔的中心距離小，但是加工中心可在一道工序中完成，而且有可減少或增加工步的功能，能適應(yīng)產(chǎn)品不斷改進(jìn)的要求。兩種各有特點(diǎn)的機(jī)床組成的混合生產(chǎn)線，非常適合我國汽車市場多品種小批量的要求。

上海華普發(fā)動(dòng)機(jī)公司479缸體生產(chǎn)線就是這樣混合模式的典型。下面一一介紹。

479Q缸體生產(chǎn)線2003建成當(dāng)年投產(chǎn)，年產(chǎn)50000臺發(fā)動(dòng)機(jī)，2006年二期擴(kuò)大生產(chǎn)設(shè)備完成后，年產(chǎn)達(dá)100000臺發(fā)動(dòng)機(jī)，加工中心機(jī)床增加一倍。由于組合機(jī)床高效率能滿足生產(chǎn)節(jié)拍，組合機(jī)床沒有增加。

479Q缸體生產(chǎn)線整體指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但是還存在以下不足：

缸體生產(chǎn)線的缸體，工序完成后個(gè)別成品出現(xiàn)頂面精銑不出，報(bào)廢。

同樣，造成缸孔珩磨后，壁厚不等，一邊厚，一邊薄，報(bào)廢。以上兩個(gè)問題與工序a) 半精銑頂面，半精鏜缸套孔b)精銑頂面，精鏜缸套孔C)珩磨缸套孔有關(guān)。珩磨缸套孔珩磨頭是以缸套孔本身為導(dǎo)向，余量很小，可以排除。a），b）兩工序都是以底面和兩個(gè)φ14H7定位孔定位加工的。可能與選擇加工精基準(zhǔn)有關(guān)。

出問題的原因分析：精加工后的精基準(zhǔn)底面與頂面平行度誤差太大，頂面原始余量不足以包容（精基準(zhǔn)）底面對頂面平行度誤差時(shí)，是最終發(fā)生個(gè)別缸體報(bào)廢的原因。先從加工精基準(zhǔn)工藝流程查找。檢查可能與加工精基準(zhǔn)有關(guān)的工序。

工序安排：

O p - 10選擇1、4毛坯缸孔和毛坯底面定位，精加工過度基準(zhǔn)即缸體側(cè)面上面兩個(gè)小平面（距缸孔中心55±0.05）和下面兩個(gè)小平面（距缸孔中心62±0.05），以及同側(cè)兩個(gè)出砂孔φ35H7到尺寸。

圖2 缸體過度基準(zhǔn)是上面兩個(gè)小平面和下面兩個(gè)下平面及同側(cè)2-ф35H7出

砂孔

這個(gè)過度基準(zhǔn)也是國內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)公司的總體設(shè)置的，同常也被提供生產(chǎn)線的機(jī)床廠設(shè)計(jì)工師采用。

筆者認(rèn)為，選擇1、4毛坯缸孔作為毛基準(zhǔn)，因?yàn)?/span>1、4毛坯缸孔是缸體結(jié)構(gòu)的中心要素，選擇作為毛基準(zhǔn)完全正確。但是選擇底面作為毛基準(zhǔn)不當(dāng)，因?yàn)樵阼T造時(shí)，為了保證頂面平整結(jié)構(gòu)致密，頂面向下，而底面在上，由于排氣向上，澆鑄系統(tǒng)的澆口就設(shè)置在底面上，切割澆口后，毛坯底面坯雖經(jīng)缸體毛坯廠多次打磨，但是并不平整，它與頂面平行度誤差很大。而加工后的過度基準(zhǔn)四個(gè)小平面和同側(cè)兩個(gè)出砂孔與頂平面也無任何位置關(guān)系。

Op-20以過度基準(zhǔn)來加工精基準(zhǔn)底面和2-φ14H7定位孔。相對于頂面，由于上面兩種誤差的疊加，是造成頂面銑不出和缸孔珩磨后壁厚不等的根本原因。

既然問題是出在加工的基準(zhǔn)選擇上，那么如何來解決問題。

1.我們可以從缸體本身結(jié)構(gòu)來考慮，選擇1、5檔主軸承孔剖分面為毛基準(zhǔn)（因?yàn)橹鬏S承孔剖分面雖然是毛面，但缸體設(shè)計(jì)時(shí)是與頂面有平行度要求的）。粗銑缸體頂面。

2.以缸體頂面和1、4缸毛坯孔為過度基準(zhǔn)精加工底面和兩個(gè)φ14H7定位孔。

工序安排：

OP-10粗銑頂面。定位1、5檔主軸承孔剖分面。設(shè)備組合機(jī)床立銑機(jī)床。

圖3 粗銑頂面工序圖

OP-20精加工底面和兩個(gè)φ14H7定位孔。定位粗銑頂面和1、4缸毛坯孔。設(shè)備立式加工中心機(jī)床。

經(jīng)過這樣工藝優(yōu)化，就能完全解決精基準(zhǔn)底面對頂面的平行度工藝要求。從加工工藝學(xué)理論，因?yàn)榈酌婧晚斆婊榧庸せ鶞?zhǔn)，所以加工誤差為最小。從而也完全解決頂面精銑不出和缸孔珩磨后，壁厚不等的問題。

四、結(jié)語

專門設(shè)計(jì)過度基準(zhǔn)是內(nèi)燃機(jī)行業(yè)沿用的傳統(tǒng)，但是由于用粗基準(zhǔn)加工過度基準(zhǔn)有誤差，再加上過度基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)誤差，最后的精基準(zhǔn)的底面對頂面平行度難以保證。

實(shí)際生產(chǎn)還遇到過度基準(zhǔn)四個(gè)小平面在缸體毛坯運(yùn)送過程磕碰，還有鑄造的塌陷，小平面精銑不出，缸體無法繼續(xù)加工而報(bào)廢。同時(shí)也增加加工小平面的工時(shí)。

為了原生產(chǎn)線提升方便，建議OP-10粗銑頂面的工序在生產(chǎn)線外進(jìn)行或者由缸體毛坯廠進(jìn)行OP-10粗銑頂面的加工。

當(dāng)今中國汽車已進(jìn)入新能源時(shí)代，新能源汽車產(chǎn)量成倍的增長，但是，相對于內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力汽車的巨大的生產(chǎn)量和保有量，新能源汽車幾乎沒有影響。所以內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)和維修都有很大的提升空間和市場。繼續(xù)探討內(nèi)燃機(jī)加工工藝課題，應(yīng)該在繼承傳統(tǒng)工藝時(shí)，也要求突破傳統(tǒng)工藝，勇于工藝創(chuàng)新才有其現(xiàn)實(shí)意義。