某特种车辆发动机缸盖数控加工工艺方案制定

王利全，庞利军，张继平

(1.包头职业技术学院 数控技术系，内蒙古 包头 014030；2.北方重工集团 专用机械公司，内蒙古 包头 014030)

某特种车辆发动机缸盖数控加工工艺方案制定

王利全1，庞利军2，张继平2

(1.包头职业技术学院 数控技术系，内蒙古 包头 014030；2.北方重工集团 专用机械公司，内蒙古 包头 014030)

发动机缸盖制造是汽车制造的核心部分，其反映了一个国家汽车制造业的整体发展水平。本文以某特种车辆发动机缸盖为例，就其加工内容、技术要求及刀具选取等方面进行了全面的分析，并制定了数控加工工艺方案。

发动机缸盖；数控加工；工艺方案；制定

发动机缸盖的制造是汽车制造业的核心之一，它直接反映了一个国家的汽车制造业水平。随着我国汽车制造业水平的不断发展，发动机缸盖的研发和改型在不断推进，其加工方法也呈现多样化。本文以某特种车辆发动机缸盖为例，介绍了其数控加工工艺方案的制定。车辆发动机缸盖的毛坯为合金铝铸件，具体零件结构图及剖面图如图1所示。

图1 发动机缸盖图

1 发动机缸盖加工工艺分析

1.1 发动机缸盖数控加工内容的选取

在发动机缸盖的加工内容中，由于缸盖端面要和发动机缸体配合，同时在加工过程中要保证端面和进排气管道的垂直度要求，对表面质量和加工精度要求较高；同时，进排气管道两口的垂直度要求较高，整个管道内腔的最大半径为27.3 mm，最小处仅为2.32 mm，曲率半径变化较大，表面粗糙度要求为Ra0.8 μm，加工难度较大，故适合在高速五轴联动数控机床上加工完成。

1.2 加工精度、表面质量及技术要求分析

该零件端面的表面粗糙度要求为Ra1.6 μm，加工的进排气管道口径尺寸为51 mm，内腔处的最大尺寸为54.6 mm；孔内壁曲面曲率半径最小处为0.224 mm，最大处为5.65 mm，孔内壁曲面曲率半径变化较大；尺寸精度为0.005 mm；管道的表面粗糙度要求为Ra0.8 μm。

1.3 加工顺序的安排

根据缸盖端面及进排气管道口的加工精度要求，采用先粗后精方式安排数控铣削加工顺序。在加工过程中，受工件结构的制约，孔两端的轴线相互垂直，因此需要从两端分别进行加工。为保证两端加工时刀具路径的对接，降低加工误差，要保证在一次装夹下，从两端进行粗、精交叉加工[1]。

1.4 刀具的选择

根据零件的材料特性及工件的结构特点，可采用立铣刀完成发动机缸盖端面的整个加工过程，但应注意粗、精加工分别选用2把立铣刀。由于进排气管道口径小于管道内部的最大直径，管道的曲率半径变化较大，因此可采用带球头的整体硬质合金鼓型刀具。

2 发动机缸盖数控加工工艺的制定

根据零件的加工工艺分析和结构可知，发动机缸盖的加工特点如下：1)发动机缸盖铸造应力集中，加工变形大；2)进排气管道口径小于管道内部的最大直径，同时内部管道的曲率半径变化较大，加工中容易发生刀具干涉现象；3)加工管道需要从两端进行，存在刀路对接问题。

根据上述分析情况，在制订发动机缸盖数控加工工艺时，应主要考虑如下几个方面。

1) 数控铣削加工机床型号的确定。由于零件结构的复杂性和较高的加工精度要求，需要选择高速五轴联动数控机床来完成零件的加工[2]。例如，可选择SKY-5L16075单转台单摆头高速五轴联动数控机床进行加工，该机床的具体参数见表1。

表1 SKY-5L16075数控机床参数表

2) 加工定位装夹方案及夹具种类的确定。为保证加工精度和零件的相对位置精度，敞开了加工中刀具运行的空间，在加工过程中采用专用组合夹具。

3) 加工工步划分及工步顺序的安排。由于精度要求较高，为保证零件的加工精度，提高刀具耐用度与生产效率，可采用按刀具划分和粗、精加工分开划分工步的方法，共划分为8个工步，并采用先粗后精的原则安排工步顺序。

4) 刀具的选择。根据零件材料及加工特点，采用带球头的整体硬质合金鼓型刀具，刀具柄部直径为10 mm，刀具直径为12 mm。加工端面的刀具粗、精加工分开，分别采用面铣刀和φ20 mm的硬质合金立铣刀[3-4]。

按照工艺分析过程中制定的工艺方案，选用在相应的机床、刀具和夹具等在五轴联动数控机床上完成零件的加工。

3 结语

数控技术在汽车制造业特别是发动机制造过程中的不断应用普及，必将会促进汽车行业的飞速发展，我国的汽车制造技术在不久的将来必将会达到一个新的高度。

[1] 童伟，申戈琍.中国电子学会电子机械工程分会2007年机械电子学学术会议论文集[C]. 昆明：中国电子学会电子机械工程分会，2007.

[2] 宋放之.数控机床多轴加工技术实用教程[M].北京：清华大学出版社，2010.

[3] 陈吉红，胡涛，李民.数控机床现代加工工艺[M].武汉：华中科技大学出版社，2008.

[4] 袁哲俊，刘华明.金属切削设计手册[M].北京：机械工业出版社，2008.

责任编辑郑练

FormulationoftheNCMachiningProcessSchemeofaSpecialVehicleEngineCylinderHead

WANG Liquan1, PANG Lijun2, ZHANG Jiping2

(1.CNC Technology Department, Baotou Vocational & Technical College, Baotou 014030, China;2.Northern Heavy Industries Group Special Machinery Company, Baotou 014030, China)

Manufacturing of engine cylinder head is the key part of automobile manufacturing, which reflects a country's level of development of the automobile manufacturing industry. The paper took a special vehicle engine cylinder head for example, mainly aimed at the processing, technical requirements and tool selection of a comprehensive analysis, and developed project of NC machining technology.

engine cylinder head, NC machining, process scheme, development

TH 122

：B

王利全(1979-)，男，讲师，主要从事数控加工等方面的研究。

2015-01-13