一种优化发动机缸体、缸盖装夹方式的方法与流程

本发明属于汽油发动机缸体、缸盖的高速加工平面的夹具装夹技术领域，涉及一种优化发动机缸体、缸盖装夹方式的方法。该方式通过测量并对比缸体顶面和缸盖底面平面度的大小，得出最优的装夹方式。

背景技术：

发动机作为汽车中最重要的部分，发动机缸体的顶面和缸盖的底面属于一对装配结合面，对它们的加工精度直接决定了两结合面的装配情况，从而决定发动机的气密性。因此为了提高其加工精度，首先需要对这一对结合面的加工精度进行测量，通过改变装夹方式并比较各装夹方式下的加工测量结果，获得较优的装夹方式。

平面度是指基片具有的宏观凹凸高度相对理想平面的偏差。常用的评定方法有三点法、对角线法、最小区域法等，测量发动机缸体、缸盖平面度公差的方法有很多种，如平晶干涉法、打表测量法、液平面法、光束平面法等，这里采用较为简单的直接对百分表读数进行测量。

在加工中心上对汽油发动机缸体、缸盖进行平面加工时，影响加工平面的平面度公差的因素有很多，诸如工件受夹紧力变形、机床导轨和主轴受热变形、床身的变形、刀具磨损等，这里针对缸体、缸盖在夹紧力作用下的变形对平面度的影响进行优化，并获得一种较优的装夹方式。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明基于直接对百分表读数的测量法对发动机缸体、缸盖的平面度进行测量，通过改变对工件的装夹方式对发动机缸体顶面和缸盖底面进行加工，并测量其平面度公差，通过比较各装夹方式下的加工平面的平面度，选择较优装夹方式，解决汽油发动机缸体、缸盖在高速精密加工过程中夹具加紧变形较大的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种优化发动机缸体、缸盖装夹方式的方法，是一种基于百分表划线法直接测量其平面度，通过对比各装夹方式下的测量结果选出较优的装夹方式。包括以下步骤：

第一步，根据汽油发动机缸体、缸盖的形状结构，设计一套手动夹具。

第二步，得到发动机缸体高速切削加工时的装夹方式

2.1)首先确定缸体上夹紧点的数目，最多为六个，由缸体夹紧点的数目设计四种装夹方式，分别为：a)六点对称均匀分布、b)四点对称均匀分布、c)四点非均匀分布、d)四点非均匀分布。

2.2)在较小夹紧力下对缸体在以上四种装夹方式进行装夹，基于百分表划线法直接测量并比较四种不同装夹方式下的缸体顶面的平面度，得出四点对称均匀分布的装夹方式中的平面度最小为0.0053mm。

2.3)在较大夹紧力下对缸体在以上四种装夹方式进行装夹，基于百分表划线法直接测量并比较四种不同装夹方式下的缸体顶面的平面度，得出四点对称均匀分布的装夹方式中的平面度最小为0.0043mm。

2.4)由步骤2.2)和步骤2.3)得到发动机缸体装夹方式为在较大夹紧力下的四点对称均匀分布。在对缸体顶面的加工中，工件在夹紧点分布在两端的四点对称均匀分布、小夹紧力下的受力变形最小，加工平面的平面度最好。

第三步，得到发动机缸盖高速切削加工时的装夹方式

3.1)首先确定缸盖上夹紧点的数目，最多为八个，由缸盖夹紧点的数目设计四种装夹方式，分别为：a)四点对称均匀分布、b)四点对称均匀分布、c)六点非均匀分布、d)八点对称均匀分布。

3.2)在较小夹紧力下对缸盖在以上四种装夹方式进行装夹，基于百分表划线法直接测量并比较四种不同装夹方式下的缸盖底面的平面度，得出四点对称均匀分布的装夹方式中的平面度最小为0.004mm。

3.3)在较大夹紧力下对缸盖在以上四种装夹方式进行装夹，基于百分表划线法直接测量并比较四种不同装夹方式下的缸盖底面的平面度，得出四点对称均匀分布的装夹方式中的平面度最小为0.010mm。

3.4)由步骤3.2)和步骤3.3)得到发动机缸盖装夹方式为在较大夹紧力下的四点对称均匀分布。在对缸盖底面的加工中，工件在夹紧点分布在两端的四点对称均匀分布、小夹紧力下的受力变形最小，加工平面的平面度最好。

本发明的有益效果：采用本发明的方法得到的发动机缸体和缸盖高速切削加工时的装夹方式能够提高缸体顶面和缸盖底面的平面度，保证缸体顶面和缸盖底面装配后的气密性，从而保证发动机的使用性能。

附图说明

图1(a)是缸体上加紧点的六点对称均匀分布方案。

图1(b)是缸体上加紧点的四点对称均匀分布方案。

图1(c)是缸体上加紧点的四点非均匀分布方案。

图1(d)是缸体上加紧点的四点非均匀分布方案。

图2(a)是缸盖上加紧点的四点对称均匀分布方案。

图2(b)是缸盖上加紧点的四点对称均匀分布方案。

图2(c)是缸盖上加紧点的六点非均匀分布方案。

图2(d)是缸盖上加紧点的八点对称均匀分布方案。

具体实施方式

本发明针对汽车发动机缸体、缸盖的快速铣削加工提出一种优化发动机缸体、缸盖装夹方式的方法，通过测量并对比缸体顶面和缸盖底面平面度的大小，得出最优的装夹方式。包括以下步骤：

第一步，根据汽油发动机缸体、缸盖的形状结构，设计出手动夹具一套。

第二步，确定缸体上夹紧点的数目最多为六个，共设计了四种夹紧点分布方案，分别为：a)六点对称均匀分布、b)四点对称均匀分布、c)四点非均匀分布、d)四点非均匀分布，如图1(a)、图1(b)、图1(c)、图1(d)所示；

首先在较小夹紧力下对缸体进行装夹，通过测量并比较四种不同装夹方式下的加工平面的平面度，得出方案b)四点对称均匀分布中的公差值最小为0.0053mm，再增大夹紧力，测量并比较四种不同装夹方式下的加工平面的平面度，得出方案b)四点对称均匀分布中的公差值最小为0.0043mm。因此确定了在对缸体顶面的加工中，工件在夹紧点为四点对称均匀分布、大夹紧力下的受力变形最小，加工平面的平面度最高。

第三步，确定了缸盖上夹紧点的数目最多为8个，共设计了四种夹紧点分布方案，分别为：a)四点对称均匀分布、b)四点对称均匀分布、c)六点非均匀分布、d)八点对称均匀分布，如图2(a)、图2(b)、图2(c)、图2(d)所示；

先在较小夹紧力下对缸盖进行装夹，通过测量并比较四种不同装夹方式下的加工平面的平面度，得出方案a)夹紧点靠近两端的四点对称均匀分布中的公差值最小为0.004mm；增大夹紧力，测量并比较四种不同装夹方式下的加工平面的平面度，得出方案a)夹紧点靠近两端的四点对称均匀分布中的公差值最小为0.010mm。因此确定了在对缸盖底面的加工中，工件在夹紧点分布在两端的四点对称均匀分布、小夹紧力下的受力变形最小，加工平面的平面度最高。

因此，分别确定了对缸体、缸盖加工时的较优的装夹方式。