在发动机机体的加工及装配过程中，对于缸孔变形量的控制是保证发动机性能的关键指标之一。本文着重探讨模拟缸盖工艺对发动机缸孔变形量的改善效果，及其在发动机机体加工线上的应用。

模拟缸盖工艺是通过在发动机机体上安装模拟缸盖来对机体施加载荷，在此状态下对缸孔进行加工。在机体安装缸盖后，由于具有与安装模拟缸盖时相似的受力状态，使机体产生与安装模拟缸盖时相似的变形，从而减少发动机装配完成后缸孔的变形量。

为了确认模拟缸盖工艺的效果，笔者针对某款四缸汽油机进行验证，具体过程如下：

1.对未安装模拟缸盖的机体进行缸孔珩磨，检测缸孔的圆柱度；

2.对加工后的机体安装缸盖，检测缸孔的圆柱度；

3.采用不同转矩将模拟缸盖安装到机体上，对缸孔进行珩磨，之后拆除模拟缸盖，将缸盖安装到机体上，检测缸孔的圆柱度。

在此过程中，未加装模拟缸盖的机体珩磨后其缸孔质量在技术要求的范围内，但是安装缸盖后产生了较大的变形，不满足技术要求。而采用模拟缸盖工艺之后，缸孔的变形量因螺栓转矩不同产生了不同程度的改善。检测结果如表所示。

针对此款发动机，模拟缸盖螺栓转矩为65Nm时，缸孔变形量在技术要求的范围内。

模拟缸盖工艺的应用

对于传统的发动机机体加工线而言，工艺流程主要有加工、清洗、试漏、拧紧、压装及检测等，而模拟缸盖工艺应用于发动机机体加工线上，需要增加1台机体中间清洗机、1台模拟缸盖清洗机、1台模拟缸盖装配拧紧机、1台模拟缸盖拧松拆卸机及相应的辊道和回转台。具体方案如图所示：该工艺涉及到的工件主要有机体、模拟缸盖及缸垫三部分，涉及到模拟缸盖工艺部分的具体流程如下：

1. 机体流程

机体经过机体中间的清洗机清洗后，进入模拟缸盖拧紧工位，模拟缸盖装配拧紧机自动从缸垫料架上抓取缸垫并放置到机体上，之后从模拟缸盖滚道上抓取带有螺栓的模拟缸盖并安装到机体上，拧紧螺栓；机体经过加工及检测，进入模拟缸盖拧松拆卸机工位；模拟缸盖拧松拆卸机自动拧松模拟缸盖螺栓，并将带有螺栓的模拟缸盖自动取下放置到模拟缸盖滚道上，将缸垫自动取下放置到缸垫料架上。

2.模拟缸盖流程

带有螺栓的模拟缸盖经过模拟缸盖清洗机清洗后，进入模拟缸盖装配拧紧机的待料工位，之后经模拟缸盖装配拧紧机自动抓取并装配到机体上，拧紧螺栓；模拟缸盖随机体经过加工及检测工位，进入模拟缸盖拧松工位，模拟缸盖拧松拆卸机自动拧松螺栓，模拟缸盖机械手将带有螺栓的模拟缸盖取下放置到模拟缸盖辊道上，之后带有螺栓的模拟缸盖进入模拟缸盖清洗机，循环。

3.缸垫流程

人工将经过清洗的缸垫放置到模拟缸盖装配拧紧机旁边的缸垫料架上，模拟缸盖装配拧紧机缸垫机械手自动抓取缸垫并放置到机体上，之后随安装过模拟缸盖的机体经过加工及检测，进入模拟缸盖拧松工位；随后模拟缸盖拧松拆卸机缸垫机械手将缸垫取下并放置到缸垫料架上，之后对缸垫进行人工清洗，循环。

相关设备工作原理

与传统的发动机机体加工线相比，采用模拟缸盖工艺的发动机机体加工线主要增加了4台设备，即机体中间清洗机、模拟缸盖清洗机、模拟缸盖装配拧紧机和模拟缸盖拧松拆卸机。

1.机体中间清洗机

其主要清洗内容为机体顶面及机体顶面的销孔及螺栓孔，清洗内容较少，因此采用清洗和吹干布置在同一个工位的设计。由于加工线线体之间空间较少，通过式清洗机需要较大的空间，因此采用往复式输送，即上下料在同一位置。

清洗过程为：机体上料→进入清洗工位→经过扫描清洗及定点清洗→翻转倒水→对机体进行扫描及定点吹干→下料。重点保证机体顶面及顶面销孔和螺栓孔的清洁度。

2.模拟缸盖清洗机

其主要清洗内容为模拟缸盖的表面，重点是模拟缸盖的底面。清洗内容较少，采用与机体中间清洗机相似的方案，清洗和吹干布置在同一个工位，且上下料也在同一个位置。

清洗过程为：模拟缸盖（带螺栓）上料→经过扫描清洗及定点清洗→进行扫描及定点吹干→下料。重点保证模拟缸盖表面，特别是模拟缸盖底面的清洁度。需要注意的是，因为模拟缸盖清洗时带有螺栓，因此不能翻转。

3.模拟缸盖装配拧紧机

模拟缸盖装配拧紧机功能主要是将缸垫及模拟缸盖安装到机体上，并将模拟缸盖螺栓拧紧，需要保证螺栓的转矩在规定的技术范围内。

模拟缸盖装配拧紧机分为两个工位，第一个工位为安装缸垫及模拟缸盖的工位，工艺流程为：机体到位停止定位，模拟缸盖在模拟缸盖滚道上停止定位，设备自动在机体顶面螺栓孔内喷油；缸垫机械手抓取缸垫，并将其放置到机体顶面，之后模拟缸盖机械手从模拟缸盖辊道上抓取带螺栓的模拟缸盖并将其安装到机体上，并保证模拟缸盖上的定位套与机体顶面的销孔定位良好；之后工件放行到第二工位即拧紧工位，拧紧轴按照设定的拧紧工艺自动拧紧模拟缸盖螺栓。拧紧合格放行，拧紧不合格报警。

模拟缸盖螺栓有一定的使用寿命，因此需要对模拟缸盖螺栓的使用次数进行统计。我们所采用的方案为在模拟缸盖机械手抓取模拟缸盖前，通过扫描模拟缸盖上安装的电子芯片内的编号来统计使用次数。对于达到使用次数上限的模拟缸盖螺栓，将其所在的模拟缸盖放行到返修辊道上，人工更换螺栓后重新返回模拟缸盖辊道，继续使用。

因为缸垫较薄，因此采用吸盘式机械手来抓取缸垫。而为了方便模拟缸盖机械手抓取模拟缸盖，可以在模拟缸盖上增加几个方便定位抓取的工艺孔。缸垫料架上带有定位机构，人工将清洗后的缸垫放置到缸垫料架上，方便缸垫机械手抓取缸垫。

4.模拟缸盖拧松拆卸机

模拟缸盖拧松拆卸机的功能是将模拟缸盖螺栓拧松，并将带有螺栓模拟缸盖取下放置到模拟缸盖辊道上，之后缸垫取下放置到缸垫料架上。

模拟缸盖拧松拆卸机分为两个工位，第一个工位为拧松工位，工件到位停止定位，拧松轴依次拧松模拟缸盖螺栓，将工件放行到第二个工位，模拟缸盖机械手抓取模拟缸盖，旋转90°后将其放置到模拟缸盖辊道上，缸垫机械手抓取缸垫，并将其放置到缸垫料架上，之后机体放行。

缸垫有一定的使用寿命，通过缸垫机械手上的传感器来识别缸垫上打刻的编号来进行统计。对于使用次数达到上限的缸垫，缸垫机械手直接将其放置到缸垫废料架上。

结语

模拟缸盖工艺作为一种有效提高发动机质量及性能的方法，对于不同的发动机生产线，模拟缸盖工艺具体的实施方案有所不同，需要根据实际情况，采用不同的工艺，通过清洗、拧紧及检测等设备的相互配合，才能保证发动机缸孔的加工质量。