馬栓

【摘 要】當(dāng)今時(shí)代，車輛的輕量化環(huán)保性發(fā)展成為了發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)，而發(fā)動(dòng)機(jī)新型材料的研發(fā)更是提升發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能的總要途徑，缸體和缸蓋作為發(fā)動(dòng)機(jī)最為復(fù)雜的機(jī)體組，其材料性能的發(fā)展很大程度地影響發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能。本文就車輛發(fā)動(dòng)機(jī)缸體與缸蓋材料的分析研究討論其發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】汽車發(fā)動(dòng)機(jī)；缸體加工；工藝

引言

現(xiàn)代科技的發(fā)展帶動(dòng)了我國(guó)汽車行業(yè)的進(jìn)步，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋加工中，機(jī)床是制造業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備，數(shù)控機(jī)床在設(shè)備中朝著高復(fù)合、高精度和高速度等方面發(fā)展和進(jìn)步。傳統(tǒng)的機(jī)床工藝加工生產(chǎn)流程比較長(zhǎng)、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、占用的面積很大和精度不高等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響了專用機(jī)床設(shè)計(jì)質(zhì)量。為了提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋加工技術(shù)，需要采用現(xiàn)代化專用機(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1、GW4D20柴油機(jī)概述

GW4D20型增壓柴油機(jī)是長(zhǎng)城公司自主開發(fā)的一款2.0L的高性能發(fā)動(dòng)機(jī)，為直列四缸、強(qiáng)制水冷、ω型燃燒室、16氣門、雙頂置凸輪軸（DOHC）、進(jìn)氣中冷，并采用了電控高壓共軌式供油系統(tǒng)、可變截面渦輪增壓（VGT）及電控EGR等先進(jìn)技術(shù)，具有動(dòng)力性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好、可靠性高、高低性能俱佳、低溫啟動(dòng)迅速等特點(diǎn)，排放達(dá)到歐Ⅳ、歐V標(biāo)準(zhǔn)，在升級(jí)歐Ⅴ時(shí)只需改變ECU控制策略。

2、專用機(jī)床的意義

高速切削加工技術(shù)是一種技術(shù)的革命性進(jìn)步，是在傳統(tǒng)的切削加工技術(shù)之上發(fā)展而來(lái)，不僅提高工作人員的生產(chǎn)效率，也降低了切削的生產(chǎn)成本，這種技術(shù)被很多國(guó)家應(yīng)用和推廣。高速切削加工技術(shù)具備高精度和高效率，成為高速切削和加工的技術(shù)先鋒。數(shù)控機(jī)床在發(fā)展中，有很多復(fù)合加工的優(yōu)勢(shì)，這種優(yōu)勢(shì)受到很多機(jī)械加工行業(yè)的關(guān)注，這是復(fù)合加工技術(shù)在國(guó)家機(jī)械制造技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和材料工程技術(shù)等綜合技術(shù)水平的客觀反映。復(fù)合加工機(jī)床在主軸箱中是制造技術(shù)的核心，也是整個(gè)加工工藝的關(guān)鍵，對(duì)專用機(jī)床技術(shù)有一定的技術(shù)要求，要保證切削的高效率、加工的高精度和高層度的自動(dòng)化。這種復(fù)合加工技術(shù)不斷得到應(yīng)用和普及，有著較高的效率、精度和自動(dòng)化性的優(yōu)越感，受到了汽車、航空航天制造業(yè)的廣泛關(guān)注，也引起了相關(guān)行業(yè)部門的高度關(guān)注。目前，我國(guó)市場(chǎng)上復(fù)合加工機(jī)床在汽車生產(chǎn)市場(chǎng)的需求比較大，進(jìn)口設(shè)備成本也相對(duì)較高，在制約我國(guó)汽車品牌發(fā)展的同時(shí)，還影響了機(jī)床技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。機(jī)床在研究和制造中，要打破這種局面，從而促進(jìn)我國(guó)加工技術(shù)的高效率、高精度和高自動(dòng)化的進(jìn)步與發(fā)展。

3、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋加工專用機(jī)床的設(shè)計(jì)研究

3.1、油軌部件由裝有高壓傳感器和阻尼閥的一根管狀油管組成，油軌腔體上設(shè)計(jì)有兩個(gè)安裝凸臺(tái)以便于將油軌安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)上。油軌部件的主要特征：作為一個(gè)蓄壓器以減少壓力波動(dòng)，壓力波動(dòng)衰減功能由裝在高壓進(jìn)油口和出油口的阻尼閥來(lái)保證；高壓分配：油軌和油泵之間通過(guò)一個(gè)預(yù)先彎好的高壓油管連接，油軌和四只噴油器通過(guò)四根獨(dú)立的預(yù)先彎好的高壓油管連接；用壓力傳感器測(cè)量軌內(nèi)的壓力，并將該壓力數(shù)據(jù)通過(guò)電信號(hào)送給ECU。

3.2、前端附件位置布置特點(diǎn)

在附件帶輪位置布置時(shí)，考慮要最大降低皮帶的彎曲應(yīng)力，延長(zhǎng)皮帶的使用壽命，同時(shí)兼顧整機(jī)結(jié)構(gòu)的緊湊性，因此有效直徑最小的帶輪布置在整個(gè)輪系的松邊上，張緊輪布置在傳遞功率較大附件的松邊上；增加了兩個(gè)惰輪，目的是為了增大各附件帶輪的包角和減小各帶輪之間的跨度；張緊器為自動(dòng)張緊器，這樣皮帶能獲取更合適的初始拉力，不會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在變工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因初始拉力過(guò)小使皮帶受到大的沖擊，產(chǎn)生打滑及摩擦噪聲，過(guò)大時(shí)降低皮帶的使用壽命。

3.3、發(fā)電機(jī)皮帶拆裝注意事項(xiàng)

拆皮帶：拆皮帶時(shí)一手用扭力扳手順時(shí)針旋轉(zhuǎn)張緊器，將張緊器壓到下限位置，同時(shí)另一只手將附件平惰輪部位皮帶推出，然后松開張緊器，取下整個(gè)皮帶；裝配皮帶：裝配皮帶時(shí)先按如圖1-7順序套進(jìn)皮帶，用扭力扳手順時(shí)針旋轉(zhuǎn)張緊器，將張緊器壓到下限位置，同時(shí)另一只手將皮帶套進(jìn)附件平惰輪，然后松開張緊器。注意安裝到位后應(yīng)確保皮帶楔形齒和各帶輪楔形槽配合良好。

3.4、正時(shí)系統(tǒng)特點(diǎn)

正時(shí)系統(tǒng)共布置了七個(gè)帶輪，傳動(dòng)的帶輪多，距離跨度大，傳遞的張緊力大；為保證正時(shí)齒帶有足夠的張緊力，防止跳齒、脫齒及有效補(bǔ)償正時(shí)帶的生長(zhǎng)量，系統(tǒng)采用了自動(dòng)張緊設(shè)計(jì)。由于張緊輪是偏心軸軸承設(shè)計(jì)，且工作時(shí)張緊輪受并提供很大的張緊力，因此對(duì)零件本身的性能及裝配要求很高；正時(shí)皮帶在整個(gè)正時(shí)中起傳遞力矩的作用，要求皮帶本身具有耐磨、耐高溫，同時(shí)還要防打滑、抖動(dòng)；皮帶對(duì)每個(gè)帶輪包角的設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)了大量科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼撟C，很大程度上避免了由皮帶跨度大產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)正時(shí)造成不良影響。

裝正時(shí)張緊輪：安裝正時(shí)張緊輪時(shí)，先把張緊輪的限位支架卡入缸蓋碗形塞位置，將張緊輪緊固螺栓帶上（注意不要擰緊），然后用內(nèi)六角扳手調(diào)整張緊輪銷孔，直到張緊輪臂指針超過(guò)安裝臂缺口1～2度，以規(guī)定擰緊張緊輪緊固螺栓。擰緊力矩：24±2N.m。

校驗(yàn)正時(shí)：順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸兩圈，再次確認(rèn)曲軸正時(shí)帶輪、凸輪軸正時(shí)帶輪相應(yīng)正時(shí)標(biāo)記及皮帶嚙合是否完好，檢查自動(dòng)張緊輪指針是否與缺口位置相對(duì)應(yīng)，自動(dòng)張緊輪擰緊力矩是否符合要求，如有異常應(yīng)重新調(diào)整。

3.5、缸蓋部分

GW4D20柴油機(jī)缸蓋由鋁合金鑄造而成，缸蓋內(nèi)鑄有冷卻水套、進(jìn)排氣道、潤(rùn)滑油道，加工有安裝噴油器、預(yù)熱塞、氣門座圈、液壓挺柱、搖臂、氣門室罩蓋的座孔及平面，進(jìn)排氣道不同側(cè)；氣缸蓋上裝有進(jìn)排氣門、氣門導(dǎo)管、進(jìn)排氣凸輪軸總成、進(jìn)排氣歧管、滾子搖臂、液壓挺柱、噴油器、預(yù)熱塞、高壓油軌等零件。

凸輪軸和進(jìn)排氣門組件：GW4D20柴油機(jī)采用雙頂置凸輪軸結(jié)構(gòu)，分別為進(jìn)、排氣凸輪軸，每根凸輪軸上有8個(gè)凸輪，每個(gè)凸輪控制一個(gè)氣門的開閉。采用排氣凸輪軸為主動(dòng)軸，通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)進(jìn)氣凸輪軸，進(jìn)氣凸輪軸前端安裝有信號(hào)盤，排氣氣凸輪軸前端安裝有凸輪軸前油封，后端裝有真空泵。

結(jié)束語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機(jī)是“汽車的核心”，其材料是影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的重要因素。汽缸蓋的材料技術(shù)發(fā)展在汽車工業(yè)中具有舉足輕重的地位。通過(guò)專用機(jī)床的設(shè)計(jì)、研發(fā)，可以促進(jìn)我國(guó)加工技術(shù)的高效率、高精度和高自動(dòng)化的進(jìn)步與發(fā)展。

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（作者單位：長(zhǎng)城汽車股份有限公司定興分公司）