缸體又稱為發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，它是發(fā)動(dòng)機(jī)的“骨架”，是發(fā)動(dòng)機(jī)上各機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的裝配基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝了發(fā)動(dòng)機(jī)所有的主要零部件及附件，承受各種載荷。因此，缸體必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。安裝在缸體上的主要零件有缸蓋、曲軸、油底殼、活塞連桿總成等，連接在缸體上的主要附件有水泵、油泵、發(fā)電機(jī)和起動(dòng)機(jī)等。同時(shí)缸體也是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液和機(jī)油的主要通道載體。
缸體的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)
結(jié)構(gòu)：形狀復(fù)雜、薄壁、箱體類零件
特點(diǎn)：
有足夠的強(qiáng)度和剛度
具有良好的密封性
外型為六面體，多孔薄壁零件
冷卻可靠
液體流動(dòng)通暢
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關(guān)于缸體的分類
缸體外型結(jié)構(gòu)分類
乘用車常用的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)構(gòu)形式有直列發(fā)動(dòng)機(jī)和V形發(fā)動(dòng)機(jī)。
直列發(fā)動(dòng)機(jī)是指所有氣缸均肩并肩排列成一個(gè)平面。而V形發(fā)動(dòng)機(jī)是將所有氣缸分成兩組，把相鄰氣缸以一定的夾角（多為60°）布置在一起，使兩組氣缸形成兩個(gè)有一定夾角的平面，從側(cè)面看氣缸呈V字形，故稱V形發(fā)動(dòng)機(jī)。一般來(lái)說(shuō)，V形發(fā)動(dòng)機(jī)至少有6個(gè)或8個(gè)以上的氣缸，排量達(dá)到2.5L以上，常被配置于中，高檔以上乘用車。直列發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸呈一字排開(kāi)，缸體，缸蓋和曲軸結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，制造成本較低，燃油消耗小，故在家用車上應(yīng)用廣泛。
主軸承孔結(jié)構(gòu)來(lái)分類
根據(jù)缸體主軸承孔結(jié)構(gòu)的不同，通常把缸體分為以下兩種形式：
① 龍門式缸體（deep skirt）：
特點(diǎn)是主軸承孔由缸體和分體式瓦蓋安裝構(gòu)成。這種缸體的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度和剛度好，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，制造成本相對(duì)較低。結(jié)構(gòu)如圖所示。
② 隧道式缸體（bedplate）：
這種形式缸體的主軸承孔由缸體和整體式瓦蓋（下缸體）安裝構(gòu)成。其優(yōu)點(diǎn)是剛度和強(qiáng)度好，提高了瓦蓋的強(qiáng)度，所以一般更適用于一些大馬力的發(fā)動(dòng)機(jī)。但是制造成本較高。結(jié)構(gòu)如圖所示。
缸體的材料來(lái)分類
發(fā)動(dòng)機(jī)缸體一般用灰鑄鐵鑄造，具有足夠的韌性，良好的耐磨性、耐熱性、減震性和良好的鑄造性能以及可切削性，且價(jià)格便宜。但近年來(lái)為了達(dá)到減輕整車整備質(zhì)量的要求，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體大量采用了合金材料，其中應(yīng)用最廣泛的合金材料就是鋁合金。要注意的是，在鋁合金缸體中，氣缸的材料并不是鋁合金，而仍然是鑄鐵。這主要是出于成本方面的考慮。雖然全鋁合金缸體的重量還要輕一些，但由于氣缸壁摩擦系數(shù)大，如果使用鋁合金氣缸孔，則需要使用硅鋁合金和氣缸內(nèi)壁金屬離子噴涂等昂貴的材料和工藝，這樣將大大增加發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的成本。因此，在鋁合金缸體中，氣缸孔一般鑲嵌鑄鐵氣缸套，確保了缸孔的耐磨性，同時(shí)也減輕了缸體的重量。
灰鑄鐵（左圖）|鋁合金（右圖）
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缸體主要部位介紹
缸體頂-平面
缸體頂平面又稱燃燒室面，如圖所示。這個(gè)面用于安裝發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋，與缸蓋一起形成燃燒室。高溫、高壓的混合氣體在里面燃燒。因此，缸體頂平面的質(zhì)量要求非常高。
例：一般缸體頂平面的平面度精度要0.05mm，表面粗糙度除了有Rz要求外，還有Wt要求。
缸體-氣缸孔：
以直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例，缸體有4個(gè)氣缸孔。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，活塞會(huì)在氣缸孔內(nèi)作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此氣缸孔的孔徑大小、表面粗糙度、垂直度、圓度、圓柱度等特征都十分重要，它們將直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能。下面是LGE缸體關(guān)于氣缸孔的相關(guān)參數(shù)指標(biāo)：
缸體氣缸孔
缸體-曲軸孔：
與氣缸孔一樣，曲軸孔也是缸體中最重要的孔系。在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線中，曲軸孔內(nèi)先要安裝主軸瓦（相當(dāng)于滑動(dòng)軸承），然后安裝軸。其中，曲軸的主軸頸就支撐在軸瓦中。為了保證曲軸能在軸瓦中正常地旋轉(zhuǎn)，曲軸的主軸頸與軸瓦之間會(huì)留有一定的間隙，但這個(gè)間隙不能太大，否則會(huì)增大發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲并導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)過(guò)大。因此，有些產(chǎn)品會(huì)要求對(duì)軸瓦進(jìn)行分組選配，即在安裝軸瓦前，先要測(cè)量出缸體曲軸孔的直徑以及曲軸的主軸頸直徑，根據(jù)這兩個(gè)直徑的實(shí)際值來(lái)選擇合適厚度的軸瓦。曲軸孔是由上，下兩個(gè)半圓孔組成的：上半圓孔在上缸體中，而下半圓孔的結(jié)構(gòu)，不同產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上會(huì)有所不同，有的是在下缸體中，有的是在軸承蓋上。但無(wú)論是下缸體還是軸蓋，他們都是通過(guò)螺栓固定在上缸體上，從而使上下半圓孔形成一個(gè)完整的曲軸孔。
曲軸孔的關(guān)鍵特性有直徑，曲軸孔之間的同軸度及曲軸孔的表面粗糙度等。其中，曲軸孔的直徑公差一般控制在0.01mm以內(nèi)，同軸度公差一般控制在0.05mm以內(nèi)，表面粗糙度Ra公差要求小于1.6um。
缸體-前端面
缸體前端面一般要安裝水泵和機(jī)油泵總成（含曲軸前油封）等發(fā)動(dòng)機(jī)重要附件，因此該面的平面度，垂直度和表面粗糙度很重要。
例：LKG缸體前端面平面度公差小于0.1，垂直度公差小于0.15，表面粗糙度除了有Rz要求外，還有Wt要求。
缸體-后端面
缸體后端面通常要安裝飛輪或變速器，因此，與缸體的前端面一樣，該面會(huì)控制平面度，垂直度和表面粗糙度等參數(shù)，精度與前端面的要求基本一致。
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缸體工藝如何安排和定位基準(zhǔn)選擇
首先從大表面切除多余的加工層，以便保證精加工后變形量很小。
容易發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷的工序應(yīng)安排在前。
把各深孔加工盡量安排在較前面的工序以免因較大的內(nèi)力，影響后序的精加工或?qū)е聰嗟丁?/span>
工藝過(guò)程擬定
先基準(zhǔn)后其它：比如先加工一面兩銷
先面后孔：先加工平面，切去表面的硬質(zhì)層，可避免因表面凸瘤、毛刺及硬質(zhì)點(diǎn)的作用而引起的鉆偏和打刀現(xiàn)象，提高孔的加工精度。
粗、精分開(kāi)：有利于消除粗加工時(shí)產(chǎn)生的熱變形和內(nèi)應(yīng)力，提高精加工的精度。有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)廢品，避免工時(shí)和生產(chǎn)成本浪費(fèi)。
工序集中：為了減少工序，減少機(jī)加工設(shè)備降低成本。應(yīng)最大限度的集中在一起加工，提高生產(chǎn)效益和加工精度。相關(guān)孔集中在一臺(tái)機(jī)床上加工還可以減少重復(fù)定位產(chǎn)生的定位誤差，尤其是提高位置精度。
缸體加工定位基準(zhǔn)
缸體加工中常見(jiàn)的有三種定位基準(zhǔn)：毛坯基準(zhǔn)、粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。在機(jī)加工中，一般會(huì)在生產(chǎn)線的第一道工序以毛坯基準(zhǔn)進(jìn)行定位來(lái)加工出粗基準(zhǔn)，在后續(xù)的工序中，需要以粗基準(zhǔn)進(jìn)行定位來(lái)加工出精基準(zhǔn)。
1. 毛坯基準(zhǔn)：
毛坯基準(zhǔn)的作用是以其定位，把缸體的粗基準(zhǔn)加工出來(lái)。不同的缸體產(chǎn)品，其毛坯基準(zhǔn)可能會(huì)有所不同，一般地，毛坯基準(zhǔn)需要限制住缸體三個(gè)直線方向上的自由度和三個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上的自由度，如下圖所示。
缸體加工定位基準(zhǔn)
2.粗基準(zhǔn)：
粗基準(zhǔn)的作用是完成缸體的粗加工，尤其是一些大余量、切削負(fù)荷大的加工，如粗加工缸體的底平面，頂平面，前端面，后端面，缸孔，曲軸孔等。不僅如此，粗基準(zhǔn)的另一個(gè)作用是用來(lái)定位，從而加工出缸體的精基準(zhǔn)。一般粗基準(zhǔn)多為端面定位。
粗基準(zhǔn)
3.精基準(zhǔn)：
缸體常見(jiàn)的精基準(zhǔn)形式一般有側(cè)面定位，油底殼面定位，下缸體結(jié)合面定位，曲軸孔定位。前三種類型都屬于“一面兩銷”的形式.在“一面兩銷”定位方式中，夾具上的兩個(gè)定位銷最好是一個(gè)圓形銷，另一個(gè)是菱形銷，其目的是為了防止過(guò)定位。菱形銷中的兩圓弧段的中心連線必須垂直于圓形銷，如下圖所示；否則會(huì)產(chǎn)生過(guò)定位，導(dǎo)致夾具的兩個(gè)定位銷無(wú)法正常進(jìn)入到剛體的兩個(gè)定位銷孔中。
如果兩個(gè)定位銷都采用圓形銷，那么為了防止過(guò)定位，定位銷和銷孔的配合間隙必須加大，否則會(huì)導(dǎo)致定位銷無(wú)法進(jìn)入工藝銷孔內(nèi)。因此，采用兩個(gè)圓形銷的“一面兩銷”方案，由于圓形銷與工藝銷孔的配合間隙要大于一圓形銷一菱形銷的方案，故其定位精度要略低一些。
采用曲軸孔定位進(jìn)行加工的特征一般都比較關(guān)鍵，并且和產(chǎn)品的功能運(yùn)作息息相關(guān)，比如燃燒室面，前后端面，缸孔。
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缸體工藝加工順序表
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缸體刀具展示（部分）
銑削瓦蓋接合面
粗鏜曲軸孔
粗鏜缸孔
