宝马汽车的著名与其“心脏”——发动机的制造实力密不可分。这里找到一套宝马发动机的设计图，对发动机加工工艺进行详解，有了这些，你能造出来吗？
一、缸体尺寸特性要求
下图所示为一项发动机最终产品尺寸示意图，包括缸体顶面、缸孔、曲轴孔精加工尺寸，有关要求说明如下：
▲发动机最终产品尺寸示意图1
缸体顶面尺寸：缸体顶面到曲轴孔距离尺寸公差为0.08 mm，顶面粗糙度为Rmax12.5 μm，顶面对曲轴孔的平行度为 0.05 mm，顶面平面度为0.05 mm。
缸孔尺寸：缸孔直径公差为0~0.015 mm，缸孔对曲轴孔垂直度要求为0.05 mm/150 mm，缸孔加工位置度精度为 直径 0.2 mm，缸孔圆柱度精度要求为0.01 mm，缸孔粗糙度为Rz2~5 μm。
▲发动机最终产品尺寸示意图2
缸体曲轴孔尺寸：曲轴孔的粗糙度为Rz10 μm，直径公差为0~0.018 mm，曲轴孔位置度精度要求 直径0.2 mm、圆度为0.005 mm、圆柱度为0.005 mm，曲轴孔第2、第3、第4档的同轴度为0.008 mm。
二、顶面精加工各项工艺控制
1.缸体的装夹定位按照产品图纸进行设计。因图面尺寸基准为底面及底面两定位销孔，而这类基准在前面工序已加工出来，所以缸体顶面加工定位基准为底面及底面两定位销孔，这样消除了因基准转换造成的精度误差。
2.由于缸体空间尺寸较大，加工过程若装夹不紧会使缸体产生微小晃动，严重影响加工精度，故需要在夹具上设计若干自锁式辅助支撑点及装夹点，且应保证缸体装夹受力均匀，防止因装夹受力不均，加工后释放应力而影响了缸体平面度。
3.
加工中心增加3点三检的气检方式，装夹不到位会及时报警，保证了产品加工的稳定性。
4.缸体顶面精铣、精密孔加工时采用立方氮化硼（CBN）刀片、铰刀。这些刀具寿命长，且具有加工精度高、表面粗糙度参数值小、生产率高等优点。若采用硬质合金刀片，则在大批量生产的条件下无法保证粗糙度的加工要求，只要镀层的硬质合金刀片加工超过100件，就容易产生粗糙度超差，而采用CBN刀片则效果要好很多，可以加工200件以上。
5.控制加工中心切削参数，优化
CNC走刀路线，适当提高切削速度，可减少缸体顶面因进刀、出刀时吃刀量受力不均而造成的缸体前后端面平面度超差。
6.大盘铣削加工后，通过CNC控制程序及追加大毛刷，绕着缸体顶面沿铣刀加工路线刮一遍，剔除缸体毛刺。
7.车间温湿度控制。控制设定恒温20±2℃、相对湿度40%~60%，减少热胀冷缩对缸体精加工的影响。
缸体顶面精加工后的平行度、平面度、粗糙度检测报告如下所示。
▲缸体顶面尺寸检测报告
三、缸孔精加工各项工艺控制
缸体缸孔精加工尺寸要求高，是工艺制造控制的重点。为了保证缸孔珩磨的质量，需在珩磨前把缸孔直径尺寸公差控制在±0.01 mm，即只允许有20 μm的公差带通过气检后方能进来珩磨机进行铰珩，而在缸孔入珩磨前，需先在加工中心精镗缸孔到预定尺寸，其加工工序如图所示。
▲加工工序图
精镗刀采用内冷结构，保证在切削过程中产生的热量及时被带走从而降低局部加工的温度、提高缸孔表面质量。根据最终产品图纸对比，珩磨前工序缸体缸孔直径精镗后预留有0.04~0.05mm 加工余量给后面珩磨机铰珩，粗糙度控制在 Rz10~20μm，圆柱度控制在 0.015mm，而位置度直径0.2 mm和垂直度 0.05mm/150 mm 与产品图纸一致，即在保证位置度和垂直度情况下通过铰珩来控制缸孔的粗糙度、直径、圆柱度。缸体缸孔精镗后通过在线气检设备检测缸孔直径，符合的产品通过机动辊道进入珩磨机。虽然进口缸孔铰珩设备（如德国某知名珩磨机）一次性投入较大，但后期加工成本极低，且加工质量稳定。
采用立式珩磨机进行加工。在加工过程中，珩磨头的油石在胀缩机构下作径向进给，把工件逐步加工到所需尺寸，珩磨头外周镶有 6~9根铰珩砂条，粗珩可采用6根，精珩采用9根，长度约为缸孔长度 1/3~2/3。珩磨时往返速度控制在 25~35 m/min，珩磨效率较高，珩磨往复换向加速度越大，换向时所形成的圆弧过渡区域越小，珩磨网纹质量越高。
油石对孔壁的压力控制在0.3~0.5 MPa，珩磨油石压力的大小直接影响工件表面质量、油石磨损量和工件尺寸精度、表面粗糙度。
缸体缸孔精镗后经过粗珩和精珩可满足产品尺寸要求，珩磨后会产生20°~30°的珩磨网纹，对缸孔油膜的润滑油存储有很好的效果。缸孔珩磨后直径、位置度、圆柱度、垂直度、粗糙度检测报告如下所示。
四、曲轴孔精加工各项工艺控制
常用的汽油发动机最大转速可达6000 r/min对曲轴孔工艺要求高，为了保证曲轴孔珩磨的质量，需在珩磨前把曲轴孔直径尺寸公差控制在±0.015 mm，即只允许有0.03mm的公差带通过气检后方能进来珩磨机进行平台珩，而在曲轴孔进入珩磨前，需先在加工中心精镗曲轴孔到预定尺寸，其加工工序图如图所示。
▲曲轴孔工序图
加工中心精镗刀采用内冷结构，由于曲轴孔深度大、达300 mm，故对镗刀要求也高，采用CBN材质刀片，其结构如图所示。
▲镗刀结构图
刀具选用很关键，选用了mapal品牌，该刀具上带有4根半精镗刀片和6根精镗刀片。在加工过程中，先由刀片扩引导孔，切削掉大部分余量，然后由半精镗刀片镗至 直径48.79 mm，留0.2 mm的余量给 直径 48.995 mm 刀片进行切削；先镗曲轴孔第1档、第2档的位置，然后旋转转台，镗另一侧曲轴孔第5档、第4档、第3档的位置。根据最终产品图纸对比，珩磨前工序缸体曲轴孔直径精镗后预留有0.04~0.05 mm加工余量给后面珩磨机平台珩。
平台网纹的曲轴孔与普通珩磨的曲轴孔相比，磨合期缩短了 1/3~1/2，寿命提高 10%~20%，扭矩提高 5%，机油消耗降低 50%~60%。平台珩粗糙度控制在Rz10-20 μm，圆柱度控制在0.01 mm，而位置度 直径0.2 mm、圆度0.01 mm、同轴度0.008 mm，也通过平台珩达到产品尺寸要求。
为了保证尺寸精度，曲轴孔采用一次珩磨到位，即从第1档平台珩至第5档，同时进行旋转及往返运动。缸体曲轴孔珩磨后直径、圆度、位置度、同轴度、圆柱度、粗糙度检测报告如图所示。
▲曲轴孔尺寸检测报告
以上针对发动机缸体顶面、缸孔、曲轴孔精加工，采用自锁式夹具及辅助支撑设计，选用先进的刀具材料和刀具组合结构，控制加工温湿度，控制好加工工艺参数、切屑余量等工艺措施，保证了产品精加工精度要求，进而保证了产品装配与量产性能。
