汽缸体的制造方法及汽缸体的制作方法

汽缸体的制造方法及汽缸体的制作方法
【专利摘要】一种汽缸体的制造方法，为了通过将轴承盖(7)安装于汽缸体(1)而使缸孔(3)的内表面变形为目标形状，将轴承盖(7)安装前的汽缸体(1)中的缸孔(3)的内表面加工为与目标形状不同的第1形状，喷镀膜(5)形成于具有该第1形状的缸孔(3)的内表面。
【专利说明】汽缸体的制造方法及汽缸体
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在缸孔内表面形成喷镀膜的汽缸体的制造方法及汽缸体。
【背景技术】
[0002]从内燃机的输出、燃料消耗、提高排气性能或小型化、轻型化这样的观点出发，对于废弃应用于铝汽缸体的缸孔的缸套的设计要求呼声很高。作为替代技术，有在铝合金制的汽缸体的缸孔内表面形成由铁类材料构成的喷镀膜的技术(参照下记专利文献I)。
[0003]专利文献1:日本特开2006-291336号公报

【发明内容】

_4] 发明要解决的问题
[0005]但是，当使用螺栓等连接件来将轴承盖安装于在缸孔内表面形成有喷镀膜的汽缸体时，因轴承盖与连接件连接而产生的应力会导致缸孔变形。在变形了的缸孔中，缸孔内表面的圆柱度变差，因此，缸孔内表面的形状不会成为标准的圆筒形(满足所要求的圆柱度的圆筒形)。更详细而言，在与缸孔的轴向垂直的截面中的缸孔内表面的形状不是标准的圆形(满足所要求的圆度的圆形)，而是椭圆形或者长圆形。
[0006]因此，在将轴承盖安装在了汽缸体后，在对形成于缸孔内表面的喷镀膜进行珩磨加工等精加工的情况下，在该精加工的过程中，有必要将缸孔内表面的形状修正为标准的圆筒形。因此，精加工的操作性变差。
[0007]本发明的目的在于:在将轴承盖安装在了汽缸体后，提高对缸孔内表面的喷镀膜进行的精加工的操作性。
[0008]用于解决问题的方案
[0009]本发明的第I技术方案是一种汽缸体的制造方法，为了通过将轴承盖安装于汽缸体而使缸孔的内表面变形为目标形状，将轴承盖安装前的汽缸体中的缸孔的内表面加工为与目标形状不同的第I形状，在具有该第I形状的缸孔的内表面形成喷镀膜。
[0010]本发明的第2技术方案是一种汽缸体，其具有:被加工成了与目标形状不同的第I形状的缸孔的内表面和形成于具有第I形状的缸孔的内表面上的喷镀膜。
【专利附图】

【附图说明】
[0011]图1是表示在本发明的第I实施方式的汽缸体上安装了轴承盖的状态的剖视图。
[0012]图2是表示由向汽缸体安装轴承盖而引起的缸孔的变形形态的说明图，图2的(a)是图1的A向视图，图2的(b)是图1的B向视图。
[0013]图3是表示第I实施方式的汽缸体的制造方法的流程图。
[0014]图4是表示图3的流程图中的喷镀工序的作业内容的说明图。
[0015]图5是对应于图4的作业内容的缸孔的形状变化的图。
[0016]图6是表不在将轴承盖安装于汽缸体前将缸孔的内表面加工成相对于标准的圆筒形产生了变形的状态的剖视图。
[0017]图7是表示图6的加工后的缸孔的形状，图7的(a)是图6的A向视图，图7的(b)是图6的B向视图。
[0018]图8是表示对本发明的第2实施方式的喷镀膜进行的精加工的说明图，图8的(a)是表示粗?行磨加工，图8的(b)是表示精?行磨加工。
【具体实施方式】
[0019]以下，基于【专利附图】

【附图说明】本发明的实施方式。
[0020](第1实施方式)
[0021]图1所示的汽车用V型发动机的汽缸体1是由铝合金制造的，在该缸孔3的内表面形成有喷镀膜5而提高了耐磨性等特性。形成喷镀膜5的方法作为一直以来所公知的方法:例如，使未图示喷镀枪边旋转边插入缸孔3内，并使喷镀枪沿缸孔的轴向往复移动，从喷镀枪的顶端的喷嘴部喷出熔滴并使熔滴附着于缸孔3的内表面。从喷镀枪的外部将由铁类材料构成的金属丝作为喷镀用材料依次向喷嘴部供给，并利用等离子体电弧等热源使该金属丝熔融而产生熔滴。
[0022]轴承盖7借助作为连接件的多个螺栓9而被连接固定于汽缸体1的下表面。轴承盖7在与汽缸体1之间支承曲轴15。轴承盖7的轴承部13与汽缸体1的轴承部11 一起支承曲轴15的轴颈部17而使曲轴15的轴颈部17能够旋转。
[0023]在轴承盖7中的与汽缸体1相反的一侧的下表面安装有未图示的油盘，在汽缸体1的与轴承盖7相反的一侧的上表面安装有未图示的汽缸盖。
[0024]图3是表示第1实施方式的汽缸体1的制造方法的流程图。在铸造工序19中，在铸造加工了汽缸体1后，在喷镀工序21中，在缸孔3的内表面形成喷镀膜5。在喷镀工序21后，作为前加工工序23，进行对汽缸体1的外形的机械加工，并实施漏泄试验25。
[0025]漏泄试验25是关于对水套1a内的冷却水泄露、曲柄箱1b内的润滑油泄露的液体泄露检查。该漏泄试验25是利用一直以来所公知的方法来进行的，例如在使水套1a内、曲柄箱1b内处于密闭状态下提高水套1a内、曲柄箱1b内的内部压力，并判断该内部压力经过规定时间后是否还维持在规定值以上。
[0026]在漏泄试验25之后，进入轴承盖安装工序27，利用多个螺栓9将轴承盖7连接固定于汽缸体1。之后，进入精加工工序29，在该工序中，对形成于缸孔3的内表面的喷镀膜5进行珩磨加工等精加工。
[0027]在轴承盖安装工序27中，由于连接多个螺栓9而产生的应力而导致缸孔3变形。假设，安装轴承盖7前的汽缸体1的缸孔3的内表面形成为通常的圆筒形时，由于螺栓9连接时的缸孔3的变形，而导致缸孔3内表面的圆柱度变差。即，在安装轴承盖7之前，即使缸孔3内表面的形状是标准的圆筒形(满足所要求的圆柱度的圆筒形)，在安装了轴承盖7后，缸孔3内表面的形状未成为标准的圆筒形。更详细而言，在与缸孔3的轴向垂直的截面中的缸孔3内表面的形状并不是图2虚线所示的标准的圆形(满足所要求的圆度的圆形)，而是椭圆形或者长圆形。例如，如图2的(a)和图2的(b)的实线所示，缸孔3变形为椭圆形或者长圆形，椭圆形或者长圆形是对应于图1的左右方向的方向上的长度(变形后的长径)Pl比与图1的纸面正交的方向相对应的方向上的长度(变形后的短径)Ql长的形状。此外，与图1的纸面正交的方向是与曲轴15的旋转轴线O平行的方向，图1的左右方向是与正交于曲轴15的旋转轴线O的平面平行的方向。
[0028]上述缸孔3的变形是由于在图1中相对于左右两侧的缸孔3互相之间的中心而位于左右两侧的螺栓9的连接使左右的缸孔3周边部分分别向左右(图1中箭头C所示的方向)倾倒变形而产生的。该倾倒变形是以左右的缸孔3相互之间的中心为边界而产生的。也可以说，上述缸孔3的变形是由于连接隔着曲轴15的旋转轴线O位于两侧的螺栓9而使缸孔3的沿着与旋转轴线O正交的方向并排的周边部分绕旋转轴线O向彼此远离的方向旋转而产生的。
[0029]在缸孔3的内表面的圆柱度变差了的状态下，利用精加工工序29对缸孔3内表面的喷镀膜5进行珩磨加工的情况，与在圆柱度未变差状态下进行精加工工序29的情况相t匕，必须确保大量的缸孔3内表面的加工量。即，与垂直于缸孔3的轴向的截面中的椭圆形或者长圆形的短径部分相对应的区域的加工量需要比与长径部分相对应的区域的加工量多。为了消化这样的加工量的不均衡(偏置)，需要预先在缸孔3内表面整体形成较厚的喷镀膜，从而导致使用在喷镀膜形成方面的材料增加。
[0030]因此，在本实施方式中，在图3所示的喷镀工序21中，实施图4所示的作业。即，由于将轴承盖7安装于汽缸体I会导致缸孔3的变形，为了使缸孔3内表面变形为标准的圆筒形(目标形状)，而将缸孔3的内表面加工成预变形前形状(第I形状)(作业21a)。该变形前形状是与作为目标形状的标准的圆筒形不同的形状，例如，通过使标准的圆筒形向与将轴承盖7安装于汽缸体I时所产生的缸孔3的变形方向相反的方向变形而得到的形状。此外，例如，在将轴承盖7安装于汽缸体I时所产生的缸孔3的变形是沿着某个方向的伸长变形的情况下，相反方向的变形就是指沿着相同方向的收缩变形。即，在安装轴承盖7时的变形是以与缸孔3的轴向垂直的截面沿着某个恒定方向拉伸的方式使缸孔3变形的情况下，相反方向的变形是指以该截面沿着相同方向收缩的方式使缸孔3变形。或者，该相反方向的变形也可以认为是以该截面向与安装轴承盖7时的伸长方向正交的方向拉伸的方式使缸孔3变形。
[0031]图6是表示将缸孔3的内表面加工成变形前形状的方法，例如，使镗杆35边插入缸孔3内边旋转，并使设置于镗杆35的顶端的切刀37沿着缸孔3的内表面边移动边工作。切刀37的位置能够利用NC控制连续地控制。
[0032]如图7的(a)和图7的(b)所示，利用图4的作业21a中的加工，将与缸孔3的轴向垂直的截面中的缸孔3内表面的形状不形成为标准的圆形，而是形成为椭圆形或者长圆形。更详细而言，缸孔3内表面的形状形成为对应于与图6的纸面正交方向的方向上的长度(变形前的长径)P2比对应于图6的左右方向的方向上的长度(变形前的短径)Q2长的椭圆形或者长圆形。该椭圆形或者长圆形是使标准的圆形向与将轴承盖7安装于汽缸体I时所产生的缸孔3的变形方向相反的方向变形而得到的形状。此外，与图6的纸面正交的方向是与曲轴15的旋转轴线O平行的方向，图6的左右方向是与正交于曲轴15的旋转轴线O的平面平行的方向。
[0033]利用图4的作业21a进行加工后，利用以往公知的喷镀技术在具有变形前形状的缸孔3的内表面形成喷镀膜5 (作业21b)。图5的(a)和图5的(b)分别表示实施了图4这样的作业21a、21b后的缸孔3的形状。图5的(a)和图5的(b)中的尺寸P2相当于图7的(a)和图7的(b)的缸孔3的长度(变形前的长径)P2。
[0034]在形成喷镀膜5的喷镀工序21之后，依次实施前加工工序23和漏泄试验25。
[0035]在漏泄试验25后，在轴承盖安装工序27中，向具有加工成图7的形状的缸孔3的汽缸体I安装轴承盖7。由在安装轴承盖7时的螺栓9的连接而产生的应力的作用方向是与在图2中的长度(变形后的长径)Pl相对应的方向。
[0036]与图2中的长度(变形后的长径)Pl相对应的方向与图7的长度(变形前的短径)Q2的方向相对应。因此，在螺栓9连接时，与缸孔3的轴向垂直的截面中的缸孔3内表面的形状从图7的椭圆形或者长圆形变形为标准的圆形。
[0037]S卩，与图7的变形前的椭圆形或者长圆形的长径P2相对应的长度方向和与图2的变形后的椭圆形或者长圆形的长径Pl相对应的长度方向彼此正交。因此，通过将轴承盖7安装于汽缸体1，图7的椭圆形或者长圆形被矫正而如图5的(c)所示那样变形为标准的圆形。由此，缸孔3内表面的形状被矫正为标准的圆筒形。
[0038]特别是，在本实施方式中，缸孔3的变形前形状至少是在缸孔3的轴向中间位置(轴向长度L的中点)的、与该轴向垂直的截面中呈椭圆形或者长圆形的形状。因此，利用在将轴承盖7安装于汽缸体I时产生的应力，能够将缸孔3的内表面整体更可靠地矫正为标准的圆筒形。
[0039]此外，缸孔3的变形前形状也可以使与缸孔3的轴向垂直的截面的形状根据其轴向位置而变化。将轴承盖7安装在了汽缸体I时产生的缸孔3内表面的变形的方向或者变形量根据缸孔3的轴向位置发生变化的情况下，能够使缸孔3的截面形状与该变形的方向或者变形量的分布相对应地发生变化。由此，能够使在将轴承盖7安装在了汽缸体I后的缸孔3的内表面整体的形状进一步接近理想的圆筒形。
[0040]在精加工工序29中，对已矫正成标准的圆筒形的缸孔3内表面的喷镀膜5利用珩磨加工实施精加工。在这里，如图5的(c)所示，因为喷镀膜5的内表面的形状成为具有标准的圆形截面的标准的圆筒形，在对喷镀膜5实施的珩磨加工中，就不需要修正圆柱度的加工。因此，能够提高精加工的作业效率，抑制操作性变差。
[0041]此外，就像对变形为图2所示的椭圆形或者长圆形的缸孔内表面的喷镀膜进行精加工的情况那样，无需为了将喷镀膜的内表面修正为标准的圆筒形而使用规定量以上的大量的覆膜材料。因此，能够减少覆膜材料的使用量，能够抑制材料成本并且能够缩短形成喷镀膜5时的作业时间。
[0042]此外，在本实施方式的汽缸体I的制造方法中，紧接着铸造工序19设定有喷镀工序21。其原因在于，在将喷镀工序21设定为例如即将进行精加工工序29等的后工序时，在发现了铸造缺陷的情况下造成的损伤将增大。即，在喷镀时发现了铸造缺陷时，将汽缸体I废弃，从而使从铸造作业到喷镀作业之间的前加工工序23等所需要的加工费用被浪费。
[0043]此外，通过紧接着铸造工序19来设定喷镀工序21，能够进一步减少之后的制造工序的流水线改造部分，也能够有助于设备成本的降低。在将喷镀工序21设定为例如即将进行精加工工序29等的后工序时，需要将喷镀工序21编入现行流水线的中途，从而使流水线的改造规模变大。
[0044]这样一来，希望将喷镀工序21尽可能设定为紧跟着铸造工序19。
[0045](第2实施方式)[0046]在轴承盖安装工序27，在将轴承盖7安装在了在缸孔3的内表面形成有喷镀膜5的汽缸体I后，在精加工工序29中，对喷镀膜5实施珩磨加工等精加工。在第2实施方式中，作为精加工进行粗珩磨加工和精珩磨加工。在本实施方式中，如图8的(a)所示，在将作为半精加工工具的粗珩磨头39和驱动粗珩磨头39旋转的驱动部41侧彼此固定并且刚性连接的状态下，进行粗珩磨加工。
[0047]如采用图2所说明的那样，存在如下的倾向:与缸孔3的轴向垂直的截面中的缸孔3内表面的形状在将轴承盖7连接固定在了汽缸体I时沿恒定的方向伸长，例如变形为椭圆形或者长圆形。在精加工工序29中，因为在将粗珩磨头39和驱动部41侧刚性连接的状态下进行粗珩磨加工，例如，能够将变形成了椭圆形或者长圆形的缸孔3内表面的形状有效地修正成圆形。由此，能够进一步提高精加工中的作业效率。
[0048]如图8的(b)所示，在将精加工珩磨头45和驱动部47侧利用万向节49连接而处于浮置状态下，执行粗珩磨加工后的精珩磨加工。由此，能够高效且高精度地对粗珩磨加工后的喷镀膜面进行精加工。
[0049]以上，虽然对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只不过是为了容易理解本发明而记载的单纯的例示，本发明并不限于这些实施方式。本发明的保护范围并不限于上述实施方式所公开的具体的技术事项，也包含由这些技术事项容易导出的各种各样的变形、变更、替代技术等。例如，在上述各实施方式中，使用汽车用V型发动机的汽缸体I来进行了说明，但本发明也能应用于直列发动机的汽缸体。此外，虽然列举出满足所要求的圆柱度的圆筒形作为缸孔3内表面的目标形状的例子，但其形状并没有特别限定，也可以是截面为椭圆的圆筒形。
[0050]本申请基于2011年12月22日提出的日本特愿第2011-281331号主张优先权，并将该申请的全部内容通过参照而编入到本说明书中。
[0051]产业h的可利用件
[0052]采用本发明，通过将轴承盖安装于汽缸体，能够使缸孔的喷镀膜的内表面变形成满足所要求的圆柱度的标准的圆筒形。在之后的对喷镀膜的精加工中，因为不需要修正圆柱度的加工，因此使精加工的作业效率提高。
[0053]附图标记说明
[0054]I汽缸体
[0055]3 缸孔
[0056]5喷镀膜
[0057]7轴承盖
[0058]39粗珩磨头(半精加工工具)
[0059]41驱动部
【权利要求】
1.一种汽缸体的制造方法，其特征在于， 为了通过将轴承盖安装于汽缸体而使缸孔的内表面变形为目标形状，将轴承盖安装前的汽缸体中的缸孔的内表面加工为与上述目标形状不同的第I形状， 在具有上述第I形状的缸孔的内表面形成喷镀膜。
2.根据权利要求1所述的汽缸体的制造方法，其特征在于， 将轴承盖安装于在缸孔的内表面形成有喷镀膜的汽缸体， 使用刚性连接于驱动部并被驱动部驱动而旋转的半精加工工具来对上述喷镀膜实施半精加工。
3.根据权利要求1或2所述的汽缸体的制造方法，其特征在于， 上述目标形状是具有规定的圆柱度的圆筒形， 上述第I形状是在缸孔的轴向中间位置的、与该轴向垂直的截面上呈椭圆形状或者长圆形状的形状。
4.一种汽缸体，其特征在于，具有: 缸孔的内表面，其被加工成与目标形状不同的第I形状； 喷镀膜，其形成于具有上述第I形状的缸孔的内表面。
5.根据权利要求4所述的汽缸体，其特征在于， 通过将轴承盖安装于汽缸体而使上述缸孔的内表面从上述第I形状变形为上述目标形状。
6.根据权利要求4或5所述的汽缸体，其特征在于， 上述目标形状是具有规定的圆柱度的圆筒形， 上述第I形状是在缸孔的轴向中间位置的、与该轴向垂直的截面上呈椭圆形状或者长圆形状的形状。
【文档编号】C23C4/12GK103890361SQ201280052724
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年11月5日 优先权日:2011年12月22日
【发明者】三轮纮敬, 渡边孝文, 杉山精一, 林三雄, 寺田大辅, 熨斗良次, 盐谷英尔, 宫元嘉昭, 谷口和昭 申请人:日产自动车株式会社