二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸珩磨工藝探討

李嘉俊

摘要：二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸工藝卻比較復(fù)雜，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸一般是用鋁合金壓鑄而成，為了提高壽命，會(huì)在氣缸內(nèi)壁鍍上一層金屬鍍層，金屬鍍層鍍上之后需要進(jìn)行珩磨加工，使得氣缸內(nèi)徑以及形狀公差符合相關(guān)尺寸要求。本文將對(duì)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸珩磨工藝做一個(gè)分析。

關(guān)鍵詞：二沖程發(fā)動(dòng)機(jī);氣缸;珩磨

1 ?二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的特點(diǎn)

圖1為某二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的剖面圖，從圖片中可以看出氣缸形狀比較復(fù)雜，氣缸頂部有火花塞孔，氣缸壁上會(huì)開(kāi)有進(jìn)排氣口以及掃氣道，氣缸表面有散熱葉片，可以用來(lái)散熱，另外氣缸內(nèi)孔屬于盲孔。

2 ?二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)壁電鍍

出于減輕重量和提高性能的目的，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸一般是用鋁合金壓鑄而成，但鋁合金的強(qiáng)度較低，很難適應(yīng)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)高強(qiáng)度的工作工況，如果直接使用，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命將會(huì)很低，因此為提高二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命，通常會(huì)在氣缸內(nèi)壁鍍上一層金屬鍍層，目前常見(jiàn)的金屬鍍層為硬鉻、陶瓷等。

氣缸在壓鑄出來(lái)后，首先會(huì)進(jìn)行CNC機(jī)加工，保證缸孔形狀和尺寸精度，這是為了電鍍涂層時(shí)不會(huì)出現(xiàn)缸孔變形或者垂直度不符合要求。二沖程氣缸內(nèi)壁電鍍特點(diǎn)如圖2所示。

從圖2中可以看出，鍍層在上部和底部都有一個(gè)加厚，這是由于氣缸頂部有直角位，以及口部位置有掃氣道的原因，這兩處位置使得電極棒會(huì)放電不均勻，造成這兩個(gè)位置鍍層太薄或者不均勻，因此在這兩個(gè)位置需要適當(dāng)把電極加大，增加鍍層加厚，保證進(jìn)行珩磨工藝時(shí)可以順利加工。電鍍后鍍層測(cè)量如圖3所示。

3 ?二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)珩磨工藝特點(diǎn)

珩磨工藝是一種特殊的磨削工藝，是用鑲嵌在珩磨頭上的油石對(duì)氣缸內(nèi)孔表面進(jìn)行精度加工。珩磨頭與氣缸內(nèi)孔的接觸面積較大，因此加工效率非常高。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的珩磨工藝主要有兩大特點(diǎn)，珩磨頭設(shè)計(jì)以及磨削速度設(shè)計(jì)。

3.1 珩磨頭設(shè)計(jì)

珩磨頭是珩磨加工的刀具，將表面有鋒利磨粒的油石，如圖4所示，按照氣缸電鍍的特點(diǎn)布置在珩磨頭上，然后對(duì)缸孔表面實(shí)施加工。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)珩磨頭的形式一般會(huì)使用兩片瓦形式，如圖5所示，這是因?yàn)槎_程氣缸內(nèi)部多有開(kāi)孔和溝槽所致，但是這種形式的珩磨頭會(huì)導(dǎo)致珩磨油石的損耗增加。

另外由于二沖程氣缸的特殊性，所以油石的排列需要特殊安排。如圖6所示。

從圖6中可以看出中部位置油石設(shè)置較少，這是因?yàn)橹胁课恢?，油石往?fù)運(yùn)動(dòng)，可以均勻經(jīng)過(guò)，而且中部電鍍層不會(huì)太厚，不需要設(shè)置過(guò)多。在上部和下部都有增加油石，一般下部會(huì)比上部設(shè)置多一點(diǎn)油石，這是因?yàn)樯喜课恢秒m然加厚，但需要珩磨的位置相對(duì)較少，因?yàn)樯喜课恢糜袙邭獾?。在下部需要設(shè)置最多油石，這是因?yàn)闅飧椎撞课恢猛慌_(tái)較高，加上是盲孔，珩磨頭沒(méi)法完全通過(guò)，所以磨石的數(shù)量要設(shè)置最多，并且還需要預(yù)設(shè)底部停留時(shí)間，彌補(bǔ)底部加厚但珩磨時(shí)間太短的問(wèn)題，以保證珩磨氣缸圓柱度。

3.2 磨削速度設(shè)計(jì)

二沖程氣缸珩磨加工一般分為粗珩和精珩兩個(gè)階段，粗珩階段珩磨頭快速進(jìn)給，磨去大部分余量，修正內(nèi)徑尺寸誤差，精珩階段主要是使內(nèi)徑達(dá)到公差范圍，確保缸孔的圓度、圓柱度，并形成表面珩磨網(wǎng)紋。

珩磨頭表面分布多條珩磨條，磨條在孔壁上的切削軌跡由于每分鐘的往復(fù)和旋轉(zhuǎn)速度不一樣，所以是不會(huì)重復(fù)的，如此多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在工件表面形成均勻珩磨網(wǎng)紋。珩磨網(wǎng)紋的夾角與珩磨頭的往復(fù)速度及旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)。有研究表明，珩磨網(wǎng)紋夾角在25～55°時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的油膜穩(wěn)定性最好。一般二沖程氣缸珩磨頭的轉(zhuǎn)速設(shè)定為120～200rpm，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度一般為10000～15000mm/min。

4 ?精度與測(cè)量

在生產(chǎn)過(guò)程中，二沖程氣缸的測(cè)量一般會(huì)分為內(nèi)徑尺寸測(cè)量、形狀公差（圓度、圓柱度、垂直度）以及鍍層厚度的測(cè)量，在加工過(guò)程中，為了能夠快速進(jìn)行尺寸的確認(rèn)，一般會(huì)采用氣動(dòng)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量，氣動(dòng)量?jī)x能夠快速準(zhǔn)確對(duì)氣缸內(nèi)徑進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量一般是三個(gè)位置：頂部、中部和口部，頂部一般是測(cè)量加厚位置確保是否有珩磨到位，中部一般是測(cè)量進(jìn)排氣口附近位置，口部一般是測(cè)量距離口部約5mm位置。通過(guò)三個(gè)位置的對(duì)比也可以用來(lái)確定缸孔的形狀。如圖7。

氣缸的圓度和圓柱度一般會(huì)用圓度儀進(jìn)行測(cè)量，圓度儀能夠描述氣缸的任何位置的內(nèi)圓形狀，可以確認(rèn)缸孔是否有變形。如圖8。

垂直度一般是用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量，三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x是一個(gè)功能十分強(qiáng)大而且準(zhǔn)確性高的高精密儀器，根據(jù)設(shè)定的程序，可以進(jìn)行不同的尺寸、位置公差、形狀公差等的測(cè)量。如圖9。

鍍層厚度可用膜厚儀進(jìn)行測(cè)量，如圖10。

5 ?總結(jié)

二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸是二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，珩磨加工是保證氣缸質(zhì)量的重要工序，珩磨加工是否良好，對(duì)于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命起著關(guān)鍵作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔宇.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔珩磨質(zhì)量研究[D].山東大學(xué)，2018.

[2]葉宗茂.發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體缸孔圓柱度三坐標(biāo)測(cè)量方案[J].汽車(chē)工藝師，2015（3）：36-39.

[3]韓昌滿(mǎn).缸孔珩磨工藝的發(fā)展與應(yīng)用[D].哈爾濱工程大學(xué)，2006.