加裝模擬缸蓋珩磨的缸體對(duì)缸孔變形量的影響

李慶

【摘? 要】目前，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工工藝已較為成熟，缸孔的精加工在珩磨加工以后，基本都可滿足缸孔的產(chǎn)品要求，但即使?jié)M足了產(chǎn)品要求，拉缸、活塞燒結(jié)、燒機(jī)油、動(dòng)力不足等問題也時(shí)有發(fā)生。發(fā)動(dòng)機(jī)安裝后產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致了缸孔變形，而缸孔變形是造成以上問題的重要因素之一。本文以某國(guó)產(chǎn)四缸柴油機(jī)缸體開發(fā)為模板，從缸孔圓柱度和傅里葉變換的角度對(duì)比不同方法珩磨的缸體缸孔變形量，從而選擇一種較為合適的缸孔珩磨方法，以減少發(fā)動(dòng)機(jī)及安裝后因應(yīng)力導(dǎo)致的缸孔變形，從而減少發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸、燒結(jié)、動(dòng)力不足等質(zhì)量問題。

【關(guān)鍵詞】柴油機(jī);缸孔變形;珩磨;圓柱度;傅里葉變換

引言

現(xiàn)代增壓柴油機(jī)，特別是增壓比較高的柴油機(jī)，其升功率較高，最大爆發(fā)壓力大，要求缸蓋螺栓的擰緊力矩較大，機(jī)械負(fù)荷較大會(huì)導(dǎo)致缸孔的不同方向和不同截面上，會(huì)發(fā)生一定規(guī)律的變形，從而導(dǎo)致拉缸、活塞燒結(jié)、燒機(jī)油、動(dòng)力不足等質(zhì)量問題時(shí)有發(fā)生。為保證發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)并控制該變形量，在新品研發(fā)和制造階段，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)和珩磨工藝方面都要采取措施消除或減少該變形。

缸孔變形量評(píng)價(jià)方法

缸孔變形量評(píng)價(jià)主要從缸孔圓柱度和缸孔變形量的傅里葉變換兩方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。缸孔圓柱度判定是依據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，傅立葉變換是將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)化成頻域信號(hào)的一種計(jì)算手段，這里借用傅里葉變換諧波分析來(lái)了解缸孔變形量并對(duì)缸孔進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以將缸孔的變形模式劃分為幾個(gè)個(gè)階次，可以形象地表示如下圖：

一般情況下，缸體缸孔變形量傅里葉變換的0階和1階變形基本不會(huì)發(fā)生變化，試驗(yàn)過(guò)程著重對(duì)2階——6階變形量情況進(jìn)行分析研究。參照標(biāo)準(zhǔn)Q/JQ1020-2010，缸孔變形量傅里葉變換的標(biāo)準(zhǔn)如下表所示，其中d為單位為mm時(shí)的缸孔直徑數(shù)值。

1.缸體單獨(dú)珩磨對(duì)缸孔變形量的影響

在某款國(guó)產(chǎn)四缸柴油機(jī)缸體開發(fā)過(guò)程進(jìn)行了珩磨工藝選型試驗(yàn)，首先對(duì)采用單獨(dú)珩磨工藝的缸體進(jìn)行試驗(yàn)，比較了單獨(dú)缸體和安裝缸蓋（即在實(shí)際裝配狀態(tài)下）后的缸孔變形量。

1.1從缸孔圓柱度方面評(píng)價(jià)缸孔變形量

1.2從傅里葉變換方面評(píng)價(jià)缸孔變形量

1.3缸孔傅里葉變形示意圖

a：?jiǎn)为?dú)缸體缸孔傅里葉變形示意圖 b：安裝缸蓋后傅里葉變形示意圖

從缸孔變形量試驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用缸體單獨(dú)珩磨的缸體在加裝缸蓋后（即在實(shí)際裝配 狀態(tài)下）缸孔圓柱度較差，且缸孔變形量的傅里葉變換偏大，分析結(jié)果不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障。

2.帶模擬缸蓋珩磨缸體對(duì)于缸孔變形量的影響

采用帶模擬缸蓋珩磨缸體后，將此次試驗(yàn)對(duì)象為獨(dú)立缸體、帶模擬缸蓋的缸體和加裝缸蓋后（即在實(shí)際裝配狀態(tài)下）缸體，分別對(duì)三種狀態(tài)的缸體進(jìn)行缸孔變形量測(cè)量，從缸孔圓柱度和傅里葉變換的角度評(píng)價(jià)三種方式對(duì)缸孔變形量的影響，是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.1從缸孔圓柱度方面評(píng)價(jià)缸孔變形量

2.2從傅里葉變換方面評(píng)價(jià)缸孔變形量

2.3缸孔傅里葉變形示意圖

通過(guò)數(shù)據(jù)比較，采用加裝模擬珩磨的缸體，安裝模擬缸蓋后缸孔變形量最小，單獨(dú)缸體的缸孔變形量最大，安裝實(shí)際缸蓋的缸孔變形量比安裝模擬缸蓋后缸孔變形量稍大，但在標(biāo)準(zhǔn)限值以內(nèi)。

3.結(jié)論

采用單獨(dú)珩磨缸體工藝的方法，通過(guò)比較安裝實(shí)際缸蓋前后的缸孔變形量，得出安裝缸蓋前單獨(dú)缸體的變形量較小，但安裝實(shí)際缸蓋后反而缸孔變形量較大，超出標(biāo)準(zhǔn)限值，不符合要求。

采用加裝模擬缸蓋工藝珩磨的缸體，通過(guò)比較安裝實(shí)際缸蓋前后和安裝模擬缸蓋后的缸孔變形量，得出安裝模擬缸蓋后缸孔變形量最小，單獨(dú)缸體的缸孔變形量最大，安裝實(shí)際缸蓋的缸孔變形量比安裝模擬缸蓋后缸孔變形量稍大，但在標(biāo)準(zhǔn)限值以內(nèi)，且有一定裕度。

考慮到安裝實(shí)際缸蓋的加工工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)，選擇加裝模擬缸蓋珩磨缸體的工藝方法為最終選型結(jié)果，作為后續(xù)缸體珩磨的工藝方法。

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