摩托车发动机箱体制造工艺分析*

宋 云

(重庆建设摩托股份有限公司，重庆 400054)

1 引言

摩托车用发动机箱体(或称曲轴箱)通常采用铝合金或铝镁合金经高压铸造成坯件，然后经铣削、钻铰或镗孔及其挤压螺纹等机械加工而成，其机械加工主要是以箱体上的孔系加工为主，占工艺内容的90%以上。摩托车发动机箱体一般分为左、右箱体，左、右箱体合箱装配成发动机后，便形成一个封闭的型腔，其内部主要装配齿轮、曲轴、换档凸轮、拨叉等传动、变速机构。因此，发动机箱体孔系加工的深度、孔径及其位置精度对发动机传动的平稳性、异响等性能指标产生重要的影响。因此，发动机用箱体的机械加工工艺设计分析的准确性就显得尤为重要，将直接影响箱体机械加工质量的优劣。笔者对摩托车用发动机箱体的机械加工进行了工艺技术分析和阐述。

2 箱体主要技术要求

曲轴箱是摩托车发动机的基础零件，发动机汽缸安装在曲轴箱上，曲轴、离合器轴、变速器等安装在曲轴箱内，它们之间的相对位置基本上由曲轴箱来保证。曲轴箱结构复杂，技术要求高，其加工质量好坏直接影响发动机及其它部件的装配质量和使用性能。

曲轴箱一般分左部和右部，又称左机体和右机体，左右机体之间用2个定位销定位。为保证曲轴箱不漏气，左右机体结合面的平面度要求很高。因此，曲轴箱的主要特点是形状复杂，有若干个形状和位置精度、表面粗糙度都要求很高的平面和孔系。图1所示为曲轴箱体的主要外观表面图。

曲轴箱体通常是由铝合金或铝镁合金的压铸件经机械加工而成。其主要的技术要求如下。

(1)曲轴轴承孔尺寸精度为H6～H7，表面粗糙度为 Ra1.6 ～ Ra0.8μm，孔的圆柱度为 0.007～0.02mm，对结合面的垂直度为 0.05mm，左右半部同轴度为0.04mm。

(2)曲轴箱结合面平面度为0.05～0.02mm，表面粗糙度为 Ra3.2～Ra1.6μm。

(3)中间轴轴承孔尺寸精度为H7，表面粗糙度为 Ra1.6 ～ Ra0.8μm，对曲轴箱结合面垂直度为0.05mm。

(4)输出轴轴承孔尺寸精度为H7，表面粗糙度为Ra1.6μm，对曲轴箱结合面的垂直度为0.04mm，左右半部同轴度为0.04mm。

(5)曲轴箱侧盖结合面平面度为 0.05～0.02mm，表面粗糙度为 Ra3.2 ～Ra1.6μm，与曲轴箱结合面的平行度为0.05～0.04mm。

(6)与气缸体结合面平面度为0.05～0.03mm，表面粗糙度为Ra1.6μm。

3 曲轴箱的机械加工工艺过程

3.1 定位基准的选择

(1)粗基准的选择

选择粗基准应满足两个基本要求［1］:①要使以后加工的各主要表面都能得到均匀的余量，使其能保证加工面间的位置精度和加工后的壁厚均匀;②保证装入箱体的运动部件与箱体不加工内壁不发生干涉且有足够的间隙。曲轴箱的主要表面是2个结合面、曲轴轴承孔，变速机构的多个轴承孔以及油封孔，而曲轴箱一般多为压铸件，表面较平整，为保证曲轴箱结合面及其它表面加工余量均匀，一般选取侧盖结合面为粗基准粗铣曲轴箱结合面，以2个主要轴承孔1、2作为粗基准钻铰2个相距较远的定位销孔。

(2)精基准的选择 曲轴箱一般选用曲轴箱结合面及其支耳上的2个定位销孔作为精基准，其优点是:①此结合面轮廓尺寸大，工件安装稳固可靠;②曲轴箱的主要表面大多数都可用它作为精基准，因此基准统一，减少了因转换基准而引起的定位误差;③由于大多数工序都用它作为精基准，各工序的夹具结构大同小异，所以夹具设计、制造简单，缩短了生产准备周期，降低了成本。

3.2 曲轴箱体机械加工的工艺过程

曲轴箱体的机械加工一般可分为两个阶段。

(1)基准加工:为平面加工及主要孔的粗加工

①基准加工为整个加工过程准备好基准面，一般安排在最初几道工序完成。

②平面加工:平面往往在粗加工之后还要进行精加工。曲轴箱体的主要平面加工除2个装配结合面和缸箱装配面外，还有一些孔的端面和凸台平面等。其主要平面加工常常采用端面铣削的加工工艺方法，以保证其0.05～0.03mm 的平面度，表面粗糙度为Ra1.6μm。为提高工艺加工效率，曲轴箱体的合箱面及其侧盖装配面的铣削工装通常采用旋转式多工位圆盘铣夹具。左、右箱体的缸箱装配面加工往往是各自独立加工的，所以，曲轴孔到缸箱装配面的高度尺寸应严格进行控制，通常按-0.015～+0.015mm进行工艺控制，用以保证左、右箱体合箱装配后的缸箱装配面的0.05～0.03mm的平面度要求，这种高精度的尺寸要求，往往要由高精度高性能的设备来保证，在长期的大批量生产中，难以实现和保障，如果加工中心具有刀具移动的重复定位误差补偿功能，这个问题就可以得到较好的解决，并获得良好的质量稳定性。但也可以在左、右箱体合箱装配后，再进行缸箱装配面的端面铣削的加工，例如:CY80箱体就是这种工艺流程设计。但这种工艺布置存在工艺重复，增加了工艺生产成本，现已基本不再采用了。

③主要孔的粗加工:粗加工中切去铸件的表皮及大部分余量，铸件的内应力得以重新分布，工件可得到充分的变形，这样在后面的精加工中能得到稳定的加工精度。

(2)主要孔的精加工:此阶段包括半精镗、精镗一些主要的孔。这些孔相互都有一定的位置度要求，是曲轴箱体加工的关键。主要孔的精加工放在最后阶段进行是为防止这些高精度的表面在其它工序中受到破坏。

其它一些次要表面如螺纹孔、油孔等的加工，根据生产线节拍平衡的需要和工序工装的具体情况，可分别穿插在两个阶段中的适当时候进行。

4 曲轴箱体加工的主要工序

(1)曲轴箱体的平面加工 曲轴箱的平面表面粗糙度Ra在3.2～6.3μm 范围内，重要的平面，如2个结合面表面粗糙度 Ra＜1.6μm，平面度为0.02mm。

铣削加工平面是摩托车曲轴箱平面加工的主要方法。在小批量生产中，曲轴箱平面多用立式铣床加工，在批量生产中，常用单面或多面组合铣末来加工，而在大量生产中，则用组合铣床或连续送进的转台式铣床加工。

用端铣刀加工大平面是成批、大量生产中采用较多的加工方法，生产率较高且加工质量较好［2］。采用端铣刀加工箱体要求高的平面时，要求机床的刚性要好，精度要高，机床主轴间隙和机床工作台导轨间隙要恰当，铣刀刀齿刃磨良好。目前，国内外已广泛采用可转位密齿硬质合金端铣刀，这是一种高效的铣削刀具，可配以大功率的铣削动力头在自动线上铣削平面，采用这种刀具加工时，可有较大的进给量，且加工质量好，生产效率高。

为提高生产率，可采用多刀铣削，同时铣几个平面。例如，铣曲轴箱体的各孔端面及凸台平面是采用多把铣刀同时加工。

(2)曲轴箱体的镗孔加工 曲轴箱体零件的孔较多，主要孔如曲轴轴承孔、输出轴轴承孔等精度和粗糙度要求均比较高，直径较大，一般采用镗削加工，在大批量生产中，可采用专用的多轴组合镗床进行加工。

曲轴箱体的轴承孔、油封孔一般要经过粗镗和精镗两道工序。为提高生产效率及保证孔的加工精度，大批量生产中采用多轴镗床及双刃镗刀同时加工几个轴承孔，孔的精度主要由镗模导向装置的精度保证，这样可降低机床主轴的精度要求。在一根镗杆上除镗孔外，还可完成切槽、刮端面、倒角等复合工序。

［1］ 杨 子.机械加工工艺师手册［M］.北京:机械工业出版社，2006

［2］ 顾崇衔.机械制造工艺学［M］.西安:陕西科学技术出版社，1987.