福田汽车发动机制造工艺

北汽福田汽车股份有限公司（简称福田汽车）经过多年发展，现已具备整车四大工艺能力和发动机制造能力，发动机的制造能力也到了一个新的水平。

福田汽车股份有限公司下属的发动机厂规划的发动机缸体、缸盖线，由于其加工内容较多，加工中需要多次旋转，优先选择卧式加工中心进行组线，同时为了提高加工效率，实现高效加工，我们又选用高速加工中心。进口的加工中心主要有日本大隈公司的卧式加工中心、丰田工机卧式加工中心、EX-CELL-O的卧式加工中心，这些设备都四轴可控，三轴可联动加工。

福田汽车的发动机厂目前主要自制是比较关键的工件：缸体、缸盖、曲轴，其主要技术指标如右页表中所示。

为了保证以上技术指标，主要采用了以下设备和工艺：

1.缸孔平台珩磨机

缸孔作为发动机完成燃料压缩、燃烧及爆发做功的能量转换室，与活塞形成发动机的最为重要的摩擦副，承受着各种载荷和温度的剧变，因此缸孔加工工艺的选择将直接影响到发动机的功率输出、机油消耗、尾气排放及发动机的可靠性。

采用了平台珩磨的显著优点为：良好的表面耐磨性；良好的油膜储存性，可使用低摩擦力的活塞环；降低机油消耗；减少磨合时间（几乎可省掉）。平台珩磨一般分为三个阶段（或称三个工序）：粗珩、精珩（表面基本结构加工）和平台珩，从而形成理想的缸孔表面，经平台珩磨的缸孔表面质量很高，同时又具有较高和较好的支承率。

2.曲轴孔铰珩珩磨机

曲轴孔是多档的间断长孔，其尺寸精度、圆度、同轴度、表面粗糙度均有严格要求，为保证同轴度的要求，曲轴孔一般采用铰珩工艺，铰珩工艺的关键在于其铰珩珩磨头和实际铰珩过程，铰珩珩磨头已事先设定到工件所要求的最终加工尺寸，一般铰珩的切削过程只需要1～3个往复行程即告完成。通过铰珩后的曲轴孔与轴瓦的钢背贴合非常好。

3.加工中心

加工中心适用于复杂、工序多、精度要求高、需用多种类型普通机床和繁多刀具、工装。其主要加工对象是箱体类零件，如汽车的发动机缸体、缸盖等。箱体类零件在加工中心上加工，一次装卡可以完成普通机床 60％～ 95％的工序内容，零件各项精度一致性好，质量稳定，同时可缩短生产周期，降低成本。

4.曲轴CNC内铣

曲轴CNC内铣加工性能指标要高于普通外铣加工，尤其是对于锻钢曲轴，内铣更有利于断屑。使用内铣后主要特点是：生产效率高、加工精度好、适用范围广和柔性好，其具有代表性的工艺装备有德国HELLER公司开发的数控曲轴内铣机床系列。其主要功能特点有：工件两端电子同步电动机旋转驱动，铣刀跟随连杆颈铣削；对于锻钢毛坯，选用CNC内铣工艺更有利于断屑。

5.加工中心上采用专业刀具复合加工气缸盖气门座、气门导管孔

气门座圈和气门导管的加工是整个气缸盖机械加工的关键，其加工精度对发动机的性能有着重要影响。为保证气门座圈工作锥面对导管孔的跳动、气门座锥面表面粗糙度、气门导管的直线度以及对其外圆同轴度的影响，需要从气门座圈与导管孔底孔的加工、专用复合刀具的采用、刀具材料的选择、冷却方式、切削参数等影响因素来控制满足加工工艺要求，气门导管、气门座安装孔的加工常采用硬质合金复合镗刀一次加工来完成。

6.加工中心加工气缸盖凸轮轴孔

气缸盖凸轮轴孔的直径公差、圆度、粗糙度、同轴度以及孔位置等精度要求都很高，加工难度大。如果5个同轴的凸轮轴孔从两侧加工，加工时，机床回转工作台（B轴）需带工件回转180。由于工作台回转后存在误差，无法保证凸轮轴孔的加工精度，因此只能采用长刀杆，从缸盖一端进刀一次加工完成5个孔。一般在安排工艺时，根据凸轮轴孔的精度要求，将凸轮轴孔的加工分粗加工、半精加工和精加工三步来完成。由于工件凸轮轴孔处结构的限制，精加工的镗刀杆长度直径比大，刀杆刚性降低，因此，精加工镗刀杆应采用PCD支撑导条的结构的整体硬质合金镗刀，且进、排气凸轮轴孔设计采用同一把刀具来加工。

7.曲轴光整机

经过处理的曲轴的表面粗糙度差，为提高表面粗糙度等级，去除曲轴表面的尖角毛刺、棱边倒圆等可以采用曲轴光整机器来实现，经过光整处理的工件不会产生变形，不改变原有尺寸精度等级，但提高了表面粗糙度等级。

8.机器人高压去毛刺机

毛刺是金属切削加工的必然产物，难以完全避免。毛刺的存在，不仅影响产品的外观，而且影响产品的装配、使用性能和寿命。随着高科技的发展、产品性能的提高，对产品质量的要求越来越严格，去除机械零件的毛刺就愈加重要。让机器人按给定轨迹运动利用高压水射流去除机械零件加工毛刺，合金及铸铁件外壳的飞边毛刺，高效节能、洁净环保、无化学污染。

除此之外，缸体、缸盖生产线使用了一些自动化设备，主要有美国MAG公司的高速加工中心组成，缸体还有NAGEL的珩磨自动线、意大利MARPOSS的最终测量机以及国内知名厂家生产的辅机设备组成。其柔性加工方式可以满足多品种的共线生产需要。整条线均采用了机动辊道自动传输，各生产线设置了工序间在线检测功能，配备了气电量仪及在线检测台，所有的气电和电子类量仪均具备了SPC统计功能。为了适应当前发动机生产线的高速、高效的优势，优先选用以下刀具品牌，MAPAL、KENNAMETAL、SANDVIK、WIDIA、Valenite、OSG，并且优先采用机夹不重磨刀具、硬质合金钻头和内冷钻头及立方氮化硼（CBN）等新型材料的刀具。为使刀具的切削性能发挥到最大，所有加工中心刀具均采用中心内冷结构；考虑到高速回转时将会产生很大的离心力，刀体采用高强度铝合金与钢质双金属材料制作。

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