对于框架式结构的发动机，其框架的加工质量对发动机的工作性能具有重大影响。奇瑞公司动力总成事业部根据实际加工情况，对发动机框架的高效、精密加工方案不断进行研究和持续改进，效果显著，使加工质量和效率都得到了有效提升。

发动机是汽车最主要的组成部分，它的性能好坏直接决定汽车的行驶性能，故有心脏之称。发动机的气缸体是发动机的核心基础零部件，鉴于质量较轻、加工难度较小等优点，框架式结构的气缸体逐渐被广泛应用。

框架的许多平面均作为其他零件的装配基准，这些零件之间的相对位置基本上是由框架来保证的。此外，框架还被作为缸体总成精加工的定位基准，承担着缸孔、曲轴孔、缸盖结合面及变速器安装定位销孔等关键尺寸的定位作用，对发动机性能发挥起到极其重要的作用。

奇瑞公司ACTECO第一代、第二代发动机均采用框架式结构，即气缸体下端配备整体框架与油底壳连接，关键部位有曲轴半圆孔、缸体结合面、油底壳结合面及部分定位销孔等。气缸体的类型如图1所示。由于框架的功用决定了其形状复杂、壁薄、呈箱体形，且空腔较多，但受力严重，所以它应有很高的刚性。这些技术上的诸多要求，造成框架结构独有的加工难点，表现为易产生加工变形，而且加工精度较难保证。

框架生产线现状及问题分析

奇瑞发动机二厂框架生产线由立式加工中心、卧式加工中心和清洗设备、自动输送线等组成，配备专用夹具和刀具，一期设计产能为12万/年，二期通过增加部分加工设备扩产至20万/年。

该生产线生产的框架外形尺寸为433 mm×260 mm×75 mm，材料为铝合金，同时为了保证曲轴孔的强度，框架内部镶嵌了球铁材料的主盖。该条生产线已经批量生产6年，在生产初期曾出现一些问题：

1.平面度较难保证

该框架是典型的薄壁箱体类零件，自身刚性差，易产生夹紧变形，铣削时，又会产生铣削变形，导致结合面平面度超差，对后续工序和产品质量产生不良影响。该框架的顶面和底面平面度要求为0.04 mm，图2是调试期间抽检的50组检测数据。

图4  框架生产线改进后稳定生产期间平面度检测数据

从调试期间采集的数据来看，平面度基本处于上偏差附近，甚至出现超差的情况，该结果将给后续加工和发动机的性能带来较大的质量风险。为此，成立了专题攻关小组，从毛坯、刀具及夹具等方面入手详细分析，寻找各种潜在产生问题的原因，图3是平面度超差问题分析的鱼刺图。

通过详细、全面地分析和验证，对夹具、毛坯、机床及刀具等各方面因素进行改善，取得了显著的效果。

经过三个月连续生产的验证，测量结果已经满足产品要求，且较为稳定，图4为稳定生产过程中抽检的50组检测数据。

2.铁铝混合材料加工问题

为了降低发动机重量，大多采用了铝合金材料，尤其是奇瑞ACTECO二代发动机，全面采用先进的压铸铝材料，同时镶嵌球铁主盖以保证较强的刚性。但是又带来了另外一个难点，即铁铝混合材料加工的问题，由于两种材料具有完全不同的加工特性，造成加工质量的稳定性不易保证。

铁、铝混合材料加工时，两种材料的切削性能差异较大，在刀具选择过程中既要考虑铝件加工粘刀特点，又要考虑铁件硬度高、刀具易崩刃的特点，故刀具选择时刀具后角多选择7°左右，切削参数设置优先考虑向铁件加工倾斜。如框架与缸体结合面的主盖螺栓为铁材料，通过反复的验证，最终选择出最佳刀具材料和切削参数（见表）。

3.毛刺问题

铸铝工件加工毛刺较多，断屑效果较差，为解决此问题，在刀具选型上做了较多的工作。如对刀具的角度进行改变(铸铝工件选择12°～15°，铸铁工件选择7°～10°)，采取增加断屑槽、加大冷却液流量和压力、调整切削参数及调整加工余量等措施，再辅以毛刷等工具，基本上可以将毛刺去干净。

下一步思路及改进方向

1.加工顺序和原则

框架尺寸较大时，同时工件厚度较薄，由于内应力重新分布，容易产生变形，会严重影响框架的加工精度。一般的原则是先面后孔，粗加工和精加工尽量分散，以保证加工应力的释放。此外，为了尽量避免框架结合面划伤，一般将结合面精加工尽量放在后续工序。

2.专机的推广使用

在后续框架生产线规划中，考虑框架加工的特殊性，建议采用了加工中心和专机配合的加工方案，孔系及粗加工采用加工中心方式，各个大面采用专机加工，这样可以配备一把覆盖整面的刀具一次性加工成形，很好地解决了框架易出现加工变形而导致平面度不合格的情况。

3.辅助支撑的合理选择

粗加工采用三点支撑、多点辅助支撑的方式对毛坯进行定位，确保工件在粗加工时产生较小的变形量，有效避免夹紧变形，提高加工的稳定性。

4.大面精加工方式的改进

框架顶底面的加工采用一把大的面铣刀进行精铣，或者采用磨削的方式进行精加工。但是大的刀具，需要充分考虑机床的刀库容量以及换刀臂、主轴等部件的刚性，同时刀具本身的要求也非常苛刻。如果采用磨削的方式，要选择精度、刚性比较高的平面磨床，此外对切削液、砂轮的要求也非常高。

5.自动化程度提高

随着用户对产品质量要求越来越高以及人力成本的逐渐提高，物流输送和去毛刺等工位的自动化程度会不断提高，在防止磕碰、划伤和去除毛刺等方面也会得到非常有益的效果。

结语

由于加工变形、混合材料等问题的普遍性，本课题的研究具有广阔的应用前景，所研究的原理、发现的规律对各类薄壁件加工具有普遍的理论指导意义。通过制定出的基于变形控制的薄壁件高效数控加工工艺，对提高数控加工精度和生产效率，实现机械制造业中大量易变形薄壁件的高效、精密加工具有非常重要的作用，将解决该类零件加工中普遍存在的问题，提高产品竞争力，从而促进我国汽车企业制造水平的发展。