1.平面加工

缸体上主要加工平面包括气缸盖结合面（顶面）、前后端面、两侧面、主轴承座接合面及锁扣面，其共同特点是加工精度要求高，面积大。

加工方法为铣削加工。铣削平面是一种高效率、高精度、较经济的加工方法，主要用于大量生产，如图10-9所示。铣床相对拉床结构简单，耗能低。东风汽车公司发动机厂用大拉床拉削缸体平面的返程能耗高，现已淘汰。

图10-9　铣削缸体端面

缸体平面加工常采用端铣方式，端铣适用于铣削宽大的表面，其特点是：

（1）生产率高。端铣刀上镶有较多的硬质合金刀头，刀盘直径大，一般为ϕ75～660mm，个别可达ϕ1 000mm。各刀齿依次投入切削，无空程损失。在一次行程中可完成工件平面加工。端铣刀的刀杆粗而悬伸短，刚度高。另外，端铣刀镶装硬质合金刀片，可进行高速铣削。高速铣削缸体时切削速度达80～130m/min，比一般高速钢刀具高出3～4倍。图10-10所示为缸体表面铣削端铣刀。

图10-10　缸体平面铣削端铣刀

2）表面质量好。端铣时加工余量主要由刀齿的外刃（主刀刃）完成，端面切削刃和内刃（副刀刃）起修光作用。精铣端铣刀刀齿的主、副切削刃间一般只有一段长度为fθ的修光刃（图10-11）。由于端铣时刚度大，铣刀与工件表面接触弧较长，参加切削的刀齿数目多，因而铣削平稳，振动小，铣削后的表面粗糙度低。

图10-11　端铣刀刃

对于小平面加工，则采用卧式或立式组合机床。这不仅能够满足加工精度要求和保持较高的生产率，还有利于实现自动化和多品种生产。图10-12所示为卧式组合机床同时铣削缸体主轴承座各个侧面的情况。

图10-12　加工轴承座侧面

2.孔及孔系加工

缸体主要加工孔是缸（套）孔、主轴承孔、凸轮轴孔及挺杆孔等。这些孔的直径较大、孔较深、尺寸精度和表面质量要求高，这些孔组成孔系，均有较严格的位置精度要求，给加工带来了较大的困难。同时缸体中还有许多纵横交叉的油道孔，虽然其精度要求不高，但因孔深较大，在大量生产时也存在不少难点。

（1）缸孔的加工。

缸孔加工质量对发动机性能有很大影响，缸孔加工要求较高，其尺寸精度为IT6～IT7，表面粗糙度为Ra1.6～0.8μm，各缸孔轴线对主轴承孔的垂直度为0.06mm，有止口的深度公差为0.03～0.06mm。所以，缸孔加工是难度较大的加工部位，加工时应注意以下几点：

缸孔的粗加工工序应尽量提前，这样可保证精加工后零件变形最小并能及早发现缸孔内表面的铸造缺陷，以最大限度减少机械加工损失。对于缸孔的精加工或最终加工，应尽量后移，以避免在其他表面加工后导致缸孔重新变形。

为保证缸孔工作表面的质量和生产效率，其最终珩磨余量要小，以提高生产效率。

缸孔加工的工艺路线如下：

①粗镗。从缸孔表面切去大部分余量，常采用镶有四片或六片硬质合金刀片的镗刀头；其切削深度较大，直径方向上有3～6mm；要求机床刚性足、动力性好，但容易产生大量的切削热，使得工件和机床主轴温度升高。为减少切削热，拟减小切削深度而将缸孔分成二或三次加工，冷却主轴，减小缸体变形。在大批量生产中，多采用多轴同时镗削所有四缸或六缸孔的方法，其切削扭矩较大。为了改善切削条件，减小切削扭矩，有的组合镗床采用异向旋转的镗杆和立式或斜置式刚性主轴。

②半精镗。使用装有多片硬质合金刀片的镗刀头，在镗杆上部设有一个辅助夹持器并装有倒角刀片。在半精镗缸孔行程结束前，倒角刀片在缸孔上部倒角。

③精镗。通常采用单刀头、自动测量与刀具磨损补偿装置。

④珩磨。珩磨是保证缸孔质量和获得表面特性的重要工序，它不仅可以降低加工表面的粗糙度，而且在一定的条件下还能提高工件的尺寸及形状精度。

缸孔珩磨的工作原理如图10-13所示。珩磨时工件固定，圆周上装有磨条并与机床主轴浮动连接的珩磨头作为工具，在一定压力下通过珩磨头对工件内孔表面形成相对运动，切除表面一层极薄的金属。加工时，珩磨头上的磨条有三种运动，即回转、轴向往复和垂直加工表面的径向进给。前两个运动的合成使磨粒在加工表面上的切削轨迹呈交叉而又不重复的网纹。

图10-13　缸孔珩磨工作原理

1—调整螺母；2，8—弹簧；3—本体；4—调整锥；5—油石；6—垫块；7—调整销；9—工件

为提高珩磨效率，增多珩磨头，可采用8～10个替代原有的4～6个，这样就能快速地去除珩磨余量。此时孔壁上的压力小而均匀，且珩磨发热少，提高了磨条寿命。当珩磨余量较大时，可分次进行粗珩和精珩。粗珩余量控制在0.06～0.07mm，用比较软性的磨料，自励性好，切削作用强，生产率高，但加工表面容易被划伤。精珩时余量缩小到6～7μm，选用硬磨条，建议用120#～280#或W28～W14，也可采用价格较贵的金刚石磨条。

用金刚石磨条珩磨铸铁缸孔时，为减少珩磨发热量和改善磨条与工件表面的摩擦，使用煤油作为冷却液。经试验表明，用水替代油冷却可取得相同的效果，其不仅降低了珩磨成本，还省去了珩磨后的清洗环节。

图10-14　ZD30缸体缸孔珩磨机

图10-14所示为ZD30发动机缸体缸孔珩磨机，ZD30为一款四缸轻型发动机，缸体为铸件。

珩磨缸孔为最终精加工工序，该珩磨机有两个主轴，两个珩磨头，一次可以同时珩磨两个缸孔，每个珩磨头上装有气压传感器，能在线检测缸孔直径，当传感器检测到缸孔直径磨到位后，珩磨机自动停止加工，效率较高。珩磨完成的缸体直接传送到下道工序——缸体缸孔尺寸检测机（图10-15）进行精密检测。检测的项目包括：缸孔直径、椭圆度、直线度、垂直度、缸孔间中心距等参数。由于发动机装配时缸孔和活塞的装配间隙要严格控制在一定范围，而缸孔加工和活塞加工又不可避免地存在一定误差，为了保证装配精度，同一尺寸范围内的缸孔和活塞才能装配在一起，这称为配缸。因此，缸体缸孔尺寸检测机检测的直径参数也作为后面装配时配缸的依据。

图10-15　ZD30缸体缸孔尺寸检测机

（2）缸孔喷涂技术。

随着汽车朝轻量化方向发展，铝合金发动机在汽车行业的应用比例越来越高。由于铝合金的耐磨性和力学性能不如铸铁，因此传统的铝合金发动机缸孔必须镶嵌铸铁缸套，以提高性能。但是铸铁缸套的缺点在于缸套和缸体之间的封装，由于两种材料热容性特征不同，会影响铝质发动机缸体的耐用性。对此，国外已研发出一种新的工艺技术——缸孔喷涂技术，也可称为无缸套技术。

缸孔喷涂技术是采用热喷涂技术（电弧喷涂或等离子喷涂）对经过粗化处理的铝发动机缸孔内壁喷涂一层合金涂层或者其他复合材料，取代传统的铸铁缸套（图10-16）。喷涂了涂层后的铝合金缸体依旧是一体式缸体，涂层的厚度仅有0.3mm，具有降低发动机质量，降低缸孔与活塞的摩擦和磨损，提高热传导，降低油耗和二氧化碳排放等优点。

图10-16　缸孔表面喷涂技术

例如，日产在1.6L 4缸MR16DDT发动机上采用了电弧喷涂的气缸孔镜面涂覆（MBC）技术，MBC技术使用电弧喷射工艺替代等离子喷涂工艺。电弧喷射工艺可在气缸工作表面上形成许多小的气孔，即使没有进行珩磨网纹槽加工，这些气孔也会储有润滑油。其结果表明，采用表面粗糙度为Ra0.05μm级的镜面精加工，除了能提高抗爆燃性能之外，对于降低气缸孔与活塞间的摩擦也有良好的效果。

（3）主轴承孔及凸轮轴孔的镗削与珩磨。(www.daowen.com)

①主轴承孔及凸轮轴孔的镗削。为了提高刚度，镗杆除在工件两端采用支撑外，在轴承座之间还需要增加中间支撑。图10-17所示为采用导柱式镗杆进行多个主轴承孔镗削。

图10-17　镗缸体主轴承孔

1—导向套；2—缸体；3—镗杆

由于主轴轴承孔和凸轮轴孔尺寸精度、表面粗糙度和位置精度（包括主轴轴承孔和凸轮轴承孔的中心距）较高，因此该工序一般采用在镗床上一次装夹，同时镗削加工主轴轴承孔、凸轮轴承孔、铰削主油道孔的方法来保证相互之间中心距的精度。图10-18所示为东风公司DCi11发动机镗主轴承孔、凸轮轴底孔镗床。一次装夹同时镗削加工主轴轴承孔、凸轮轴承孔，铰削主油道孔。

图10-18　镗主轴承孔、凸轮轴底孔镗床

②主轴承孔珩磨。主轴承孔珩磨一般采用立式珩磨机。与缸孔珩磨相比，主轴承孔珩磨工作行程长，处于600～1 000mm，且加工表面不连续。为保证表面质量和主轴承孔间的同轴度，宜用长珩磨条。在大量生产条件下常采用装有金刚石珩磨条的珩磨头。

（4）挺杆孔的加工。

挺杆孔的加工质量对发动机性能有直接影响，且位置靠里，使得刀具悬伸较长，影响刚性。挺杆孔一般采用钻、扩、铰或钻、镗等方法，也可用枪钻和枪铰。孔径尺寸精度保持在0.02mm之内，表面粗糙度要求不高，生产率相应提高。

（5）油道孔及螺孔加工。

缸体上的油道多、深且直径小，一般采用分工序或双向加工方法加工。为了避免钻头折断，宜实施分段进给或扭矩控制。最好选用枪钻，效果会更好。

缸体各表面螺纹孔数量较多，通常用组合机床或自动线加工实施多孔联钻。

在对铝合金缸体攻丝时，可采取加大攻丝螺旋角、加深沟槽深度和抛光沟槽表面等技术措施保证质量和提高工作效率。当螺纹直径在ϕ10mm以下时可不用攻丝，将螺钉直接扭入缸体光孔中。

（6）主轴承半孔的加工。

缸体主轴承孔是发动机缸体重点部位，孔的尺寸精度、圆度、圆柱度、同轴度和表面粗糙度要求都很高，影响着整个发动机的性能。

缸体主轴承孔早期用镗孔夹具在通用卧式镗床上加工，但是加工精度和生产效率满足不了要求。现在则采用组合机床加工主轴承孔。组合机床具有专用性、高刚性、高效率和稳定的加工精度等优点。

在缸体结构上，主轴承孔、曲轴止推面、后端后油封座的定位孔及后端变速箱连接的定位孔与主轴孔都有较高的位置度要求。为此，在设计镗削主轴承孔的专用镗床时，需要考虑好如何安排加工。比如，主轴承孔的精镗需要同时定位并一次性加工，以保证相互的位置精度。

主轴承孔半孔的粗加工常常安排在加工中心上，采用球形铣刀铣削，铣削完工后和主轴承盖合盖，如图10-19所示。

图10-19　半圆孔铣削加工

3.缸体的清洗

缸体的清洁度对发动机的使用性能与使用寿命至关重要。发动机缸孔、润滑系统和冷却系统一旦混入型砂、切屑、尘土和毛刺等杂物，就会引起拉缸、轴承烧毁、调节器失灵以及发动机过热等严重故障。发动机运动偶件之间一旦有任何细小的尘粒或其他残留，都将影响发动机的使用性能与寿命。

因此，无论在加工过程中还是在完成加工后，都要对缸体内外全部进行清洗，必须合理安排清洗工序。

发动机清洁度直接关系到发动机整体的质量水平。所谓发动机清洁度，是指发动机零件和总成的清洁度，它以从规定部位所采集到的杂质微粒质量（mg）、大小（μm）、数量（个）来表示。

在大规模生产条件下，各种缸体的清洗都是通过基于高、低压射流技术的清洗机来自动完成。清洗机是集泵、阀、水射流、机械结构、输送、自动化等主要技术以及密封、通风、热交换、清洗液过滤、除油、除屑等辅助技术为一体的成套装置，如图10-20所示。

（1）高、低压射流清洗的技术要点。

清洗媒介一般为水基化学清洗剂，为提高清洗剂的活性，通常需要适当加温。清洗剂通过泵、阀、喷嘴形成具有一定压力的射流。对零件外表面常采用0.5～1.0MPa的低压大流量冲洗，对零件的复杂内腔、孔道的清洗通常采用1 MPa以上的中高压较小流量喷射。某些部位可能需要10MPa以上的高压射流才能具有较好的清洗效果。

图10-20　典型的缸体清洗机功能

2）插洗、堵洗工艺

一些具有复杂内腔、孔道的零部件，如发动机缸体上的凸轮轴安装孔、润滑油孔道、循环水套等部位，仅靠外部对应喷嘴的直接高压射流还是不够，因为射流进入这些部位会有较大的压力衰减且对孔中孔无能为力，这时就需要采用插洗、堵洗等方法。所谓插洗，就是可移动的喷管、喷嘴进入零件的内腔或孔道进行喷洗；所谓堵洗，就是对于具有多个出入口的相互连通的孔道只留一个入口和一个阻力最大的出口而将其他出口堵住的注水式清洗方法。

（3）清洗工艺流程。

上料—清洗六面、水套腔—缸体翻转180°—清洗曲轴箱内腔、缸套、主轴瓦座、副油道、底面及螺纹孔—精洗缸体顶面，往复插洗凸轮轴孔、主轴孔，间隙式精堵洗两主油道孔—往复式高压漂洗曲轴箱内腔、缸套—定位清洗水套腔—往复翻转倒水—采用压缩空气脉冲定点对位吹净—热风烘干—下料。

4.缸体气密性检查

气密性检查，也就是检漏，是发动机缸体加工过程中的一项质量监控工作。发动机缸体油道与水道一旦有超过设计要求的泄漏现象，则缸体只能做报废处理。所以，无论是发动机缸体试制还是批量生产，都应做100％的气密性检查。为减少投资，在试制阶段可采用专用工装着手气密性检查，而在批量生产阶段可采用专用机械设备进行缸体气密性检查。

检验缸体水套气密性的方法有很多，通常应用的是往缸体内检漏区域充注压力水或通以压缩空气。在充注压力水进行检验时，将缸体水套上的孔用密封盖盖住，水套内水的送入压力一般为400～450kPa，然后缓慢地转动或移动夹具，观察缸体各部分是否漏水。

应用较多的是用压缩空气进行气密性试验，它是把压力较高的压缩空气送入浸于水的槽中的缸体水套中，如零件有裂缝、缩孔或其他缺陷，空气就会从零件中逸出，操作者可通过水中的气泡来检验缸体的气密程度。

气体压差法，即通过测量被测腔与标准腔在单位时间内的压差，以检验其气密性。这种方法的优点是能实现自动化；使用空气作为试验介质，费用低廉；对被测零件没有特殊要求；测量系统的监护与维护方便，适用于大批量生产。