發動機端（duān）蓋類零件工（gōng）藝裝備設計與數（shù）控加工

汽車製造等（děng）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（dòng）機的重要部（bù）件，其設（shè）計及加工精度直接影響發動機的性能。

國內相關企業加工（gōng）發動機端蓋時，一般采用兩次裝（zhuāng）夾的工藝，可能導致出現不合規定的定位誤差，且加工步驟較煩瑣。加工精（jīng）度與技術人員的水平關聯性很強，工人勞動強（qiáng）度較高，加工效率一（yī）般，無法（fǎ）使（shǐ）企業（yè）獲（huò）得（dé）更好的效益。因此，許多企（qǐ）業在大批量生產相關零件的同（tóng）時，積極增加數控機床的占比，而部分關鍵工序依然在加工中心加工，增加（jiā）了產品加工的可變性，提升了生產效率和加工精度。

隨著我國製造業進入新的發展（zhǎn）階段，汽車等產品的生產與銷售量逐年增加（jiā），汽車（chē）等領域的（de）企業對發動機端蓋等零件的設計與（yǔ）加工提出（chū）了更高的要求。發動機端蓋作為相關產品製造（zào）的重要一環，提高其設計的合理性和（hé）加工精度與效率，已成為當前相關企業（yè）亟待解決的技術問題。基於這一曆史背景和相關行業（yè）的發展現狀（zhuàng），結合發（fā）動（dòng）機端蓋（gài）的自身結（jié）構特點（diǎn），以提升（shēng）該類零件設計及加工的質量和效率為目標，研究如何進行合理、高效的裝備設計與零件加工工作。

1、發動機端蓋類零件工藝裝備的設計研究

若（ruò）企業采用柔性的零件生產模（mó）式，其（qí）加工的工序需使用專用的（de）夾具，才能實（shí）現不同結構的切削（xuē），如鑽床用於鑽削等加工流程。但是，夾具的結構（gòu）一般較複雜，且加工（gōng）過程中多次（cì）裝夾對加工精度的影響較大。這一加工模式受人（rén）為和刀具（jù）等影響，對產品質量將產生負麵影響（xiǎng），影響產品合格率。

針對這一問題，許多企業結合自身的技術情況及社會要求，嚐試革（gé）新自身的生產模式，通過剛柔結合的生產模式加工發動機端蓋（gài）等零件，如使用（yòng）加工中（zhōng）心加工 T型螺紋等零件，並設計一次裝夾多孔加工等更高效的工藝方案及相應的工（gōng）藝裝備，以提升生產效率，保證產（chǎn）品（pǐn）合格率，降低工人的勞動強度。以（yǐ）加工中心機床（chuáng）為方（fāng）向，設（shè）計端蓋類零件的加工工藝裝備。例如，為了實現一次裝夾多孔加工及自動分度與定位功能（T列），將鑽床上完成的部（bù）分加工工作（zuò）集中到（dào）加工中心完成，在提升效率的同時，保證加工精度

這種設計需要在設計相（xiàng）對集中的方案的（de）同時，在加工中心上加配數控銑床，設計並使用（yòng）合（hé）理的夾具裝備。如圖 1 所示，通過氣動夾具可實（shí）現（xiàn）可調節的氣動夾緊功能。工件（jiàn）與工裝麵配合裝夾（jiá），平麵度定位與徑向定位及其校正較為（wéi）快捷，可（kě）實現精（jīng）準定位和快捷裝夾。這在保證這一零件生（shēng）產關（guān）鍵環節加工精度的同時，減少了（le）裝（zhuāng）卸（xiè）等輔助工作，降（jiàng）低了員（yuán）工勞作（zuò）強度，提升了（le）加工效率（lǜ）。

氣動夾具的主要工作是在一定（dìng）精度範圍內定位與夾緊工件（jiàn）。端蓋類零件的加工根據具體需要，可采用通用、專（zhuān）用、可調、組合以及自動線等不同類型的夾（jiá）具。為提升定位精（jīng）度和輔助加（jiā）工中心高效加工，一般需要（yào）設計專（zhuān）用夾（jiá）具。特別是端蓋類工（gōng）件的（de）開孔、螺紋孔等加工（gōng）工序，應結合加工要求專門設（shè）計（jì）夾具。夾具裝備一般包含底座、支座、氣（qì）缸（gāng）、壓（yā）緊塊、壓板以及定位塊等結構。底座通過螺釘與機床工作台穩固連接，並通過支座與上（shàng）部結構相連接。氣缸、定位板和壓板等部件通過螺栓與（yǔ）裝備主體相連。

此類夾具裝備通過氣缸帶動壓板等部件實現（xiàn）夾緊與鬆開。使（shǐ）用時（shí），首先將夾具裝備與加工機床穩固（gù）連接，並進行水平方（fāng）向的調整，保證夾具各結構的水平麵處於完全水平狀態。首件加工時（shí），氣缸根據設計的（de）行程通過推動伸縮軸，將工件放置在夾具上，然後（hòu）通過相應結構（gòu）準確定位工件和加工位置。其次，壓板等結構在氣缸（gāng）的帶（dài）動（dòng）下按一（yī）定行程夾緊工件。最後，數控機床進行相（xiàng）應加工。加工結束（shù）後，氣缸推（tuī）動伸縮軸使（shǐ）壓（yā）板鬆開工件。更換工件後不需（xū）要重複校準平（píng）麵，隻需按順序裝卸工（gōng）件和加工工件即可。

2、發動機端蓋類零件的數控加工（gōng）

發動（dòng）機（jī）端蓋零件以鋁合金為主要材料，一般（bān）具有薄壁（bì）、受力易變形等特點（diǎn），如圖 2 所示。發動機端蓋零件的結構複雜（zá），各（gè）結構的精度將影響發動（dòng）機氣密性等特性，因此其加工精度等要求更高。以汽車發動機（jī）為例，每種型號的發動機都精密設計了端蓋的形位，對各結（jié）構的（de）圓度、同軸度、位置度以（yǐ）及垂直度等也提（tí）出了高精度要求。但是，實際加工時，工件受夾持後存在彈性變形。工件外圓耳部等結構常采用斷續切削的方式（shì），刀具切入部位的改變可能使加工部位出現切削紋，加上彈性變形（xíng）等（děng）因素，可能使工件的平麵度、圓度以及內孔同軸度等超出設計的誤差範圍（wéi），因此（cǐ）需要優化加（jiā）工方案（àn）及具體的加工工藝。

以往采用普通車床對發動機（jī）端蓋進行（háng）加工時，在車（chē）床上用三爪卡盤（pán）等設備夾（jiá）持外圓，依次加工內孔、內孔端麵和（hé）端麵槽，然後是二次裝卡、撐工件內孔和再加工端蓋各爪（zhǎo）的端麵、外圓與外圓端麵及徑向槽。這一加工方案需要兩（liǎng）次裝夾，不僅增加了加工時間，還因（yīn）二次夾持變形、定位誤差和運輸磕碰等因素導致工件存在加工精度不達標的問題，同時複雜的加工工序降（jiàng）低了加工效率。首先，需要優（yōu）化加工方案。不同的加工設備直接影響加工方案的（de）製定。為提升效率，可將普通車（chē）床換（huàn）為專用（yòng）的數（shù）控機床。企業可采（cǎi）購新型的全（quán）套（tào）數控（kòng）設備，或在原有的機床結構（gòu）上，根據端蓋結構和生產要求進行改進，采（cǎi）用雙層導軌的運動（dòng）係統，方便（biàn）刀架（jià）的移動和更換。專用夾具可采用設計（jì）的氣動專用夾具。壓緊（jǐn）結構與機床導軌同步移動，接近（jìn）工件後壓緊工件，按照預設切削旋轉工件等。整個過程快進、工進、快退、傳動（dòng）及定位精度高（gāo），提高了加工效率。

其（qí）次，需要設計專用的夾具。除了設計的氣動夾具，也可嚐試設計摩擦驅動的裝夾設備。相比夾持驅動的方式，可大幅降低夾持（chí）變形等因素帶來的負麵影響。摩擦驅動的夾具設（shè）備，以多個定位爪實現定位。多個浮動支撐點實現柔性支撐，保證工（gōng）件（jiàn）被裝夾時（shí）牢固可靠。夾具上在端蓋各爪部（bù）位設計靈活的浮動支（zhī）撐點，以保證工件斷續車削時各孔洞及斷麵的加工（gōng）精度。

最後，優化加工步驟也是改良加（jiā）工工藝（yì）的重要途徑。使用專用的數控機床與夾具，可實現高效的（de）一（yī）次裝夾和精（jīng）準加工發動機端蓋零件的內孔及端麵等，同時鑽孔等工藝也可一並（bìng）進行。為提升相關（guān）裝備的自動（dòng）化度，需要考慮今後自動線接入等需求，在結構設計（jì）中預留充足（zú）的空間（jiān）。加工順序可調整（zhěng）為先粗加工端蓋爪的麵（miàn）、外（wài）圓、外圓（yuán）端麵、內孔、內孔端麵、徑向槽和端麵槽，後進行端麵鑽孔等操作，最後精（jīng）加工端蓋的端麵、外圓、外圓端麵、內孔、內孔端麵、徑向槽和端麵槽。相比需（xū）要二次裝夾的加工方案，此方案加（jiā）工步驟簡約，節省了二次裝卡（kǎ）的時間，提升了端蓋（gài）加工的精度，還可（kě）使用多頭鑽電機、伺（sì）服動力刀座等裝備，實現一次多孔攻鑽和加工（gōng），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、傳（chuán）統加工工（gōng）藝及相應設備，在指出部分不足的同時，針對性探究了端蓋類零件加工裝備的設計及數控加工過程，同（tóng）時探究了（le）氣動夾具、摩擦驅動夾具的設計和（hé）加工原理以及數控加工的方案和（hé）步驟等，具有一定的參考和應用價值，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，相關人員在設計工作中應結合企業實際（jì）需求設計發動（dòng）機端蓋加工相關的（de）裝備（bèi），合理革新數控加工工藝。

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