二冲程发动机气缸珩磨工艺探讨

李嘉俊

摘要：二冲程发动机结构虽然简单，但二冲程发动机的气缸工艺却比较复杂，二冲程发动机气缸一般是用铝合金压铸而成，为了提高寿命，会在气缸内壁镀上一层金属镀层，金属镀层镀上之后需要进行珩磨加工，使得气缸内径以及形状公差符合相关尺寸要求。本文将对二冲程发动机气缸珩磨工艺做一个分析。

关键词：二冲程发动机;气缸;珩磨

1  二冲程发动机气缸的特点

图1为某二冲程发动机气缸的剖面图，从图片中可以看出气缸形状比较复杂，气缸顶部有火花塞孔，气缸壁上会开有进排气口以及扫气道，气缸表面有散热叶片，可以用来散热，另外气缸内孔属于盲孔。

2  二冲程发动机气缸内壁电镀

出于减轻重量和提高性能的目的，二冲程发动机的气缸一般是用铝合金压铸而成，但铝合金的强度较低，很难适应二冲程发动机高强度的工作工况，如果直接使用，二冲程发动机的寿命将会很低，因此为提高二冲程发动机的寿命，通常会在气缸内壁镀上一层金属镀层，目前常见的金属镀层为硬铬、陶瓷等。

气缸在压铸出来后，首先会进行CNC机加工，保证缸孔形状和尺寸精度，这是为了电镀涂层时不会出现缸孔变形或者垂直度不符合要求。二冲程气缸内壁电镀特点如图2所示。

从图2中可以看出，镀层在上部和底部都有一个加厚，這是由于气缸顶部有直角位，以及口部位置有扫气道的原因，这两处位置使得电极棒会放电不均匀，造成这两个位置镀层太薄或者不均匀，因此在这两个位置需要适当把电极加大，增加镀层加厚，保证进行珩磨工艺时可以顺利加工。电镀后镀层测量如图3所示。

3  二冲程发动机珩磨工艺特点

珩磨工艺是一种特殊的磨削工艺，是用镶嵌在珩磨头上的油石对气缸内孔表面进行精度加工。珩磨头与气缸内孔的接触面积较大，因此加工效率非常高。二冲程发动机气缸的珩磨工艺主要有两大特点，珩磨头设计以及磨削速度设计。

3.1 珩磨头设计

珩磨头是珩磨加工的刀具，将表面有锋利磨粒的油石，如图4所示，按照气缸电镀的特点布置在珩磨头上，然后对缸孔表面实施加工。二冲程发动机珩磨头的形式一般会使用两片瓦形式，如图5所示，这是因为二冲程气缸内部多有开孔和沟槽所致，但是这种形式的珩磨头会导致珩磨油石的损耗增加。

另外由于二冲程气缸的特殊性，所以油石的排列需要特殊安排。如图6所示。

从图6中可以看出中部位置油石设置较少，这是因为中部位置，油石往复运动，可以均匀经过，而且中部电镀层不会太厚，不需要设置过多。在上部和下部都有增加油石，一般下部会比上部设置多一点油石，这是因为上部位置虽然加厚，但需要珩磨的位置相对较少，因为上部位置有扫气道。在下部需要设置最多油石，这是因为气缸底部位置突台较高，加上是盲孔，珩磨头没法完全通过，所以磨石的数量要设置最多，并且还需要预设底部停留时间，弥补底部加厚但珩磨时间太短的问题，以保证珩磨气缸圆柱度。

3.2 磨削速度设计

二冲程气缸珩磨加工一般分为粗珩和精珩两个阶段，粗珩阶段珩磨头快速进给，磨去大部分余量，修正内径尺寸误差，精珩阶段主要是使内径达到公差范围，确保缸孔的圆度、圆柱度，并形成表面珩磨网纹。

珩磨头表面分布多条珩磨条，磨条在孔壁上的切削轨迹由于每分钟的往复和旋转速度不一样，所以是不会重复的，如此多次往复运动，在工件表面形成均匀珩磨网纹。珩磨网纹的夹角与珩磨头的往复速度及旋转速度有关。有研究表明，珩磨网纹夹角在25～55°时发动机的油膜稳定性最好。一般二冲程气缸珩磨头的转速设定为120～200rpm，往复运动的速度一般为10000～15000mm/min。

4  精度与测量

在生产过程中，二冲程气缸的测量一般会分为内径尺寸测量、形状公差（圆度、圆柱度、垂直度）以及镀层厚度的测量，在加工过程中，为了能够快速进行尺寸的确认，一般会采用气动量仪进行测量，气动量仪能够快速准确对气缸内径进行测量，测量一般是三个位置：顶部、中部和口部，顶部一般是测量加厚位置确保是否有珩磨到位，中部一般是测量进排气口附近位置，口部一般是测量距离口部约5mm位置。通过三个位置的对比也可以用来确定缸孔的形状。如图7。

气缸的圆度和圆柱度一般会用圆度仪进行测量，圆度仪能够描述气缸的任何位置的内圆形状，可以确认缸孔是否有变形。如图8。

垂直度一般是用三坐标测量仪进行测量，三坐标测量仪是一个功能十分强大而且准确性高的高精密仪器，根据设定的程序，可以进行不同的尺寸、位置公差、形状公差等的测量。如图9。

镀层厚度可用膜厚仪进行测量，如图10。

5  总结

二冲程发动机气缸是二冲程发动机的核心部件，珩磨加工是保证气缸质量的重要工序，珩磨加工是否良好，对于二冲程发动机的寿命起着关键作用。

参考文献：

[1]崔宇.汽车发动机缸孔珩磨质量研究[D].山东大学，2018.

[2]叶宗茂.发动机气缸体缸孔圆柱度三坐标测量方案[J].汽车工艺师，2015（3）：36-39.

[3]韩昌满.缸孔珩磨工艺的发展与应用[D].哈尔滨工程大学，2006.