發動機（jī）端蓋類零（líng）件工（gōng）藝裝備設計與數控加工

汽車製（zhì）造等領域中，發動機的設計及加工極為複雜。端蓋以鋁合金等材料為主，是發動機（jī）的重要部件，其設（shè）計及加（jiā）工精度直接影響發動機的性能。

國內相關企業加工發動（dòng）機端蓋時，一般采用兩（liǎng）次裝夾的工藝，可能導致出現不合規（guī）定（dìng）的定位誤差，且加工步（bù）驟較煩瑣。加工精度與技術人員（yuán）的水平關聯性很強，工人勞（láo）動強度較（jiào）高，加工效率一般，無法使企（qǐ）業獲得更好的效益。因此，許多企業在大批量生（shēng）產相關零（líng）件（jiàn）的同時，積極增加數控機（jī）床的占比，而部分關鍵工序依然（rán）在加工中心加工，增加了產品加工的可（kě）變性，提升了（le）生產效率和加工精度。

隨著我國製造業進入新的發展階段，汽車等產品的生產與銷售量（liàng）逐年增加，汽車等領域的企業對（duì）發動機端蓋等零件的設計與加工提出了更高的要求。發動機端蓋作為相關產（chǎn）品（pǐn）製（zhì）造的重要一環，提高（gāo）其設（shè）計的合理性和加工精度與效（xiào）率，已成為（wéi）當前相關企業亟待解決的（de）技術問題。基於這一曆史背景和相關行業的發展現狀（zhuàng），結合發（fā）動機端蓋的自身結構特點，以提升該（gāi）類零件設（shè）計及加工（gōng）的質量和效率為（wéi）目標，研究如何進行（háng）合理、高效（xiào）的裝備設計與零件加工工作（zuò）。

1、發動機端蓋類零件工藝裝（zhuāng）備的設計研究（jiū）

若企業采（cǎi）用柔性的零件生產模式，其加工（gōng）的工序需使用專用的夾具，才（cái）能實現不同結構的切削（xuē），如（rú）鑽床用於鑽削等加工流程。但是，夾具的結構一般較複（fù）雜（zá），且加工過程中多次裝夾對（duì）加工精度的（de）影響較大。這一加工模式受人為和刀具等影響，對產品質量將產生負（fù）麵影響，影響產品合格率。

針對這一問題，許多企業結合自身（shēn）的（de）技術情況及社會要求，嚐試革新自身的（de）生產模式，通過剛柔結（jié）合的生（shēng）產模式加工發動機端蓋等零件，如（rú）使用加工中（zhōng）心加工 T型螺紋等零件，並（bìng）設計一次裝夾多孔加工等更高效的工（gōng）藝方案及相應的工藝裝備，以提升生（shēng）產效率，保證產品合格率，降低工人的勞動（dòng）強度。以加工中心機床為方向，設計端蓋類零（líng）件的加工工藝裝備。例（lì）如，為（wéi）了實現一（yī）次裝夾多孔加（jiā）工及自動分度與定（dìng）位功能（T列），將鑽床上完成的部分加工工作集中到加（jiā）工中心完成，在提升效率的同時，保證（zhèng）加工精度

這種設計需要在設計相（xiàng）對（duì）集中的方案的同時，在加工（gōng）中心上加配數控銑（xǐ）床，設計並使用（yòng）合理的夾具裝備。如（rú）圖 1 所（suǒ）示，通過氣動夾具可實現可調節的氣動夾緊（jǐn）功能。工件與工裝（zhuāng）麵配合裝夾，平麵度定位與徑向定位及其校正（zhèng）較為快捷，可實現精準（zhǔn）定（dìng）位（wèi）和快捷裝夾（jiá）。這在保證這一零件生產關鍵環節加工精度的同時，減少（shǎo）了（le）裝卸等輔助工作，降低了員工勞作強度（dù），提升了加工效率。

氣動夾（jiá）具的主要工作是在一定精度範圍內定位與（yǔ）夾緊工件。端蓋類零件的加工根據具體（tǐ）需要，可采用通用、專用、可調、組合以及自動線等不同類型的夾具。為提（tí）升定位精度和（hé）輔助加工中心高（gāo）效加工，一般需要設計（jì）專用夾具。特（tè）別是端蓋（gài）類（lèi）工件的開孔、螺紋孔等加工工序，應結合加工要求專門設計夾具。夾具裝備一般包含底座、支座、氣缸、壓緊塊、壓板以及定位（wèi）塊等結構。底（dǐ）座通過螺釘與機床工作台穩固連接，並通過（guò）支座與上部結構相連（lián）接。氣（qì）缸（gāng）、定位板和壓板等部件通過（guò）螺栓與裝備主體相連。

此類夾具裝（zhuāng）備通過氣缸帶動壓板等（děng）部件實現夾緊與鬆開。使用時，首先（xiān）將夾具裝備（bèi）與加工機（jī）床（chuáng）穩固連（lián）接，並進行水平方向的調整，保證夾具（jù）各結構的水平麵處於完全水平狀（zhuàng）態。首件加（jiā）工時，氣缸根據設計的行程（chéng）通過推動伸縮軸，將工件放（fàng）置在夾具上，然後通過相應結構準確定位工件和加工位置。其次，壓板（bǎn）等結構（gòu）在氣缸的帶動下按一定行程夾緊工件。最後，數控機床（chuáng）進行相應加工。加工結束後，氣缸推動伸縮軸使壓板鬆開工件。更換工件後不需要重複校準平麵，隻需按順序裝卸工件和加工工件即可。

2、發動機端蓋類零件的數控加工

發動機端蓋零件以鋁合金為主要（yào）材料（liào），一般具有薄壁、受力易變形等特點，如圖 2 所示。發動機端蓋零件的結構複雜，各結（jié）構的精度將影響發動機氣密性等特性（xìng），因此其加工精度等要求更高。以汽車發動機為例，每種型號的發動機都精密設計了（le）端蓋（gài）的形位，對各結構的圓（yuán）度、同軸度、位置度以及垂直度等也提出了高精度要求。但（dàn）是，實際加（jiā）工（gōng）時，工（gōng）件受夾持後（hòu）存在彈（dàn）性變形。工件外（wài）圓耳部（bù）等結構常采用斷（duàn）續切削的方式，刀具（jù）切入部位的改變可能使加（jiā）工（gōng）部位出現切削紋（wén），加上（shàng）彈性變形等因素（sù），可（kě）能使工件的平（píng）麵度、圓度（dù）以及內孔同軸度（dù）等超出設計的誤差範圍，因此需要優化加工方案及（jí）具體的加工工藝。

以往采用普（pǔ）通車床對發動機端蓋（gài）進行加工時，在（zài）車床上用三爪卡盤等設備夾持外圓，依次加工內孔、內孔端（duān）麵和（hé）端麵槽，然後是二次裝卡、撐工件內孔和再加工（gōng）端蓋（gài）各爪（zhǎo）的端麵、外圓與外圓端麵及徑向槽。這一加工方案需要兩次裝夾，不僅增（zēng）加了（le）加工時間，還因二次夾持變形、定位誤差和運輸磕碰等因素（sù）導致工件存在加工精度不達標的問題，同時複雜的加（jiā）工工序降低了加工效率。首先，需要（yào）優化加工方（fāng）案。不同的加工設備直接影響加工方案的製（zhì）定。為提升效率，可將普通（tōng）車床換為專用的數（shù）控機（jī）床。企業可（kě）采購新型的全套數控設備，或在原有的機床結構上，根據端蓋（gài）結構和生產要求進（jìn）行改（gǎi）進，采用雙層導軌的運動係統，方便刀（dāo）架（jià）的移動和（hé）更（gèng）換。專用夾具可采用設計的氣動專用夾具。壓緊結構與機床導軌同步移動，接近工件後壓緊工件（jiàn），按（àn）照（zhào）預設切削旋（xuán）轉工件等。整個過程快進、工進、快退、傳（chuán）動及定位精度高，提高了加工效率。

其（qí）次，需要設計（jì）專用的夾具（jù）。除了設計的氣動（dòng）夾具，也可嚐試設計摩擦驅動的裝夾設備。相比夾持驅動的方式，可大幅降低夾（jiá）持變形等（děng）因素帶來的負麵影響。摩擦驅動的夾具設備，以多個（gè）定位（wèi）爪實現（xiàn）定位。多個浮動支撐點實現柔性支撐，保（bǎo）證工件被裝夾時牢（láo）固可靠。夾具上在（zài）端蓋各爪部位（wèi）設計靈活的浮動支撐點，以保證工件斷續車削時（shí）各孔（kǒng）洞及斷麵的加工精度。

最後，優化加工步驟也是改良（liáng）加工工藝的重要途（tú）徑。使用專用的數控機床與夾（jiá）具，可實現高效的（de）一次裝（zhuāng）夾和精準加工發動機端蓋零件的內孔及端（duān）麵（miàn）等，同時鑽孔（kǒng）等工藝也可一並進行。為提升相關（guān）裝備的（de）自動化（huà）度，需（xū）要考（kǎo）慮今後（hòu）自動（dòng）線接入等需求，在結構設計中預留充（chōng）足的空間。加工順序可調（diào）整為先粗加工端蓋爪的麵、外圓、外圓端麵、內孔、內孔端麵、徑向（xiàng）槽和端麵槽，後進（jìn）行端麵鑽孔等操（cāo）作，最後精加工端（duān）蓋的端（duān）麵、外圓、外圓端麵、內孔（kǒng）、內孔端（duān）麵、徑向槽和端麵槽。相比需要二次裝夾的加工方案（àn），此方案加工步驟簡約，節省了二次裝卡的時間，提升了端（duān）蓋加工的精度，還可使用多頭（tóu）鑽電機、伺服動（dòng）力刀座等裝備，實現一次多孔攻（gōng）鑽和加工，進一步節約了加工時間。

3、結語

通過分析發動機端蓋零件的結構（gòu）、傳統加工工藝及相應設備，在指出部分不足的同時，針對性探究（jiū）了端蓋類零件加工裝備（bèi）的設計及數控加工過程，同時探究了氣動（dòng）夾具、摩擦（cā）驅動夾具的設計和加工原理以及數控加工的方案和步驟等，具有一定（dìng）的參考和應用價值，擺脫了端蓋加工的傳統工藝模式，減小了原有方案中人員技術等因（yīn）素的負麵影響，提升了加工精度與效率。此外，相關人員在設計工（gōng）作中（zhōng）應結合企業實際需求設計（jì）發動機端（duān）蓋加工相關的裝備，合理革新數控加工工藝。

來源（yuán）：數控機床市場，未找到原作者，版權歸原（yuán）作者所有。如（rú）涉及版權（quán）問題侵犯了您的合法權益，請作者持權屬證明與本（běn）平台聯係，我們將及時更正（zhèng）、刪除，謝謝。