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摘要;院發動機的構成中機車內燃機是重要部分，由于內燃機在結構設計方面具有一定的復雜性，因此在對其進行加工的時候存在相應的難度，同時對產品的生產周期和產品性能也具有直接的影響作用。本文通過對數控加工工藝的概念、優勢、劣勢、適應性，以及數控加工工藝在氣缸中的應用特點、氣缸蓋數控加工工藝設計等進行多方面的分析和研究，為促進機車內燃機氣缸蓋數控加工工藝技術的發展提供了參考依據。

關鍵詞:院機車內燃機；氣缸蓋；數控；加工工藝

0引言

氣缸蓋作為機車內燃機中重要的組成部分，同時也是整個發動機系統中的關鍵零件，因此在發動機的運行過程中發揮著重要的作用。由于氣缸蓋具有復雜的結構，在對其進行加工的過程中必定會遇到很大的難度，如果不能有效的克服加工困難，就會影響到產品生產周期以及產品性能的提升。而數控加工工藝是一種具有高精度、高質量、高效率的加工技術，如果將其應用到氣缸蓋的加工過程中，一定能夠解決當前加工過程中存在的問題，有效提升產品的性能，因此，需要對這方面進行深入的研究。

1數控加工工藝及其優劣勢

1.1數控加工工藝的概念

在了解數控加工工藝概念之前，要先了解數控加工的概念。所謂數控加工就是根據零件圖樣以及工藝要求等這些最基本的條件來編制詳細而具體的零件數控加工程序，同時要在數控機床數控系統中輸入此加工程序，通過此種方式對數控機床中工件和刀具的相對運動進行有效控制，然后完成零件加工任務。數控加工的過程一般是通過閱讀零件、工藝分析、制定工藝、數控編程、程序傳輸、實施加工等完成整個零件加工過程，相對于傳統的機械加工而言，數控加工在加工內容和方法上都具有相似點，但是因為在零件加工過程中采用了數控機床和數字化控制形式，使得傳統機械加工中的諸多人工操作環節被計算機以及數控系統的自動控制所代替。在對數控加工有了一定的了解之后，就能認識到什么是數控加工工藝。所謂的數控加工工藝就是指采用數控機床在對零件進行加工的過程中所采用的各種技術手段和技術方法分總和，將其應用到整個數控加工工藝中的全過程。數控加工工藝是隨著數控機床的發展而漸漸完善的一種先進技術，它是技術工作人員在不斷的實踐過程中總結出來的有效經驗。由于數控加工工藝是通過數控機床和計算機控制系統來完成加工的，因此使得數控加工具有生產效率高、質量穩定、精度高和自動化程度高的優勢，而且與傳統的加工工藝也存在相應的差異。除此之外，數控加工工藝具有更加詳細而具體的內容要求。由于數控機床是按照相應的零件加工程序來開展工作的，所以，在加工零件的過程中所有的要求都會在數控加工工藝中得到充分體現。除了包括詳細描述切削加工流程之后，還應描述出工具的型號、規格、切削用量以及其他特殊要求的內容、標有數控加工坐標位置的工序圖等等。尤其是在自動編程中必須要確定出詳細的工藝參數。

1.2數控加工具有的優勢

第一，有助于減少工作人員的工作量。數控加工工藝之所以得到認可和青睞，主要是因為其具有高精度自動化特點，基于此基礎之上對零件進行加工和生產，只需要在已經設計好的程序上，采用輸入數據值的方式，就能夠順利完成自動加工工序。同時在加工零部件的環節中，需要有專業的技術人員在機床旁邊進行指導和操作，并在實際的操作過程中，實現對相關數據的監控，同時完成數據反饋工作，除此之外，對于經常使用的刀具以及相關的零部件，一定要及時維修和更換，確保其功能可以正常發揮出來，并且還要做好質量檢驗和監控工作，保證生產出來的所有產品都具有質量保障[1]。在應用數控加工工藝的過程中，不僅要做好以上相關工作，同時還要保證工作人員具有較高的綜合素質，并要求相關工作人員在具備扎實的專業知識的基礎上，還能非常熟悉和了解軟件系統的工作原理及具體操作流程，并能夠針對數控機床正常運行過程中存在的問題進行輕松而有效的解決和處理，特別是在遇到關于自動化、電子、數學等方面的問題時可以輕松自如的進行解決。通過上述分析可以得知，數控加工工藝是一項具有高度自動化特征的新型工藝，應用數控加工工藝一方面可以減少工作人員的勞動負擔，大幅度提升工作效率，另一方面，還有助于提升工作人員的專業知識和專業能力。第二，有助于提升零件加工的質量和數量。首先，應用數控加工工藝具有的最大的優勢作用就是能夠提升零件加工的精確度，同時還有助于提升零件的重復性使用性能，這樣就可以更好地實現零件加工的標準化生產，通過采用數控加工的方式可以很大幅度降低由于人工操作而出現加工失誤的問題，這樣就會減少殘次品的生產率，有助于加工企業在相應的時間內生產出更多高質量的零部件產品等。通常情況下，完善的工藝設計以及科學合理的加工程序在滿足相關標準要求之后，可以在技術人員的監管督促執行高效實施生產，并能夠保證生產出來的產品在質量上滿足相關標準要求，同時在數量上也可以滿足生產要求。其次，在零部件加工的過程中采用數控加工技術，不僅可以在加工過程中生產出大量的產品，提升零件加工效率，同時還能避免在采用傳統機床進行零件加工過程中出現工序銜接不順暢，產品質量層次不齊，殘次品較多的問題，而且在采用數控加工技術之后，還在一定程度上縮短了生產周期，大幅度提升了工作效率和生產質量。在加工零部件的過程中如果采用數控技術，那么零部件的數量往往比較多，因此需要提前設定較高的標準，而為了實現這一目標，就需要在加工零部件的過程中，在開始的程序中提前輸入標準化生產參數，那么整個生產過程就可以始終按照這個標準進行生產加工，時刻保持相同的工作狀態中，從而有助于實現大批量零部件同時按照相同的標準進行加工的目標。第三，有助于更好地進行產品研發。數控加工技術其實對基礎設備并沒有很高的要求，只需要借助后臺編制程序系統，將需要的零件加工參考數值輸入到系統中即可，一般情況下，只有輸入零件的強度、精度以及形狀等數據就可以自動進行生產加工[2]。如果對于零部件的加工提出了特殊要求，那么只要適當的修改和優化相關的程序以及數據就可以滿足特殊要求，不用花費大量的時間和精力去重現更換后臺軟件，也不用更換新的加工生產設備。由此可見，采用這種技術有助于縮短新產品的研發周期以及產品的生產周期，從而為實現產品的優化升級提供有力的技術保障，在數控技術的作用下不僅可以大幅度提升生產線的柔性，同時還能進一步拓展生產范圍。

1.3數控加工存在的劣勢

第一，具有較高的加工成本方面的劣勢，造成這種問題的主要原因是因為購入設備的費用較高，而且在第一次應用新設備和新技術的時候需要花費很長的加工準備時間。相對于普通的加工機床來說，數控機床的價格非常貴，一般為普通機床的幾倍。除此之外，數控機床的零配件也需要花費較高的價格，而且維修價格也不便宜，再加上應用數控機床需要完善計算機及外部配套設施等與之相配套的編程設備，這就大幅度提升了加工成本。第二，較為適用于機械加工總量控制在百分之八十左右的中批量、小批量和多品種生產。一般情況下采用數控加工方式的零件都是較為復雜的零部件，或者是采用工序較為集中的工藝方法，通過一定定位安裝就可以加工出更多的代加工產品，這樣必定會拉長工序時間。雖然當前已經針對數控機床設計制造加強了關注，也投入了更多的精力和財力，例如柔性加工單元、自動化交換工作臺以及多軸化等等，但是相比較自動機形成的生產線以及專用多工位組合機床而言，生產效率以及生產規模方面都存在欠缺，需要繼續努力、不斷提升。第三，難以在加工過程中進行適當的調整。由于在采用數控機床進行生產加工的過程中，會提前設定好程序，然后就會在相應的程序下自動進行加工，因此，難以在加工過程中進行適當的調整，即便可以通過人工進行局部調整，但是能夠調整的范圍是非常有限的。第四，存在較大的維修困難。對于數控機床而言，其本身屬于一種技術密集型的機電產品，在維修的時候需要具有一定的微電子維修方面的知識，一般配備的維修技術人員需要是具有豐富的微電子維修技術，以及有較好的維修裝備的人員，同時還要求維修人員具備較高的技術素養。

2數控加工的適應性以及其應用在氣缸蓋中的特點

2.1適應性

從廣義的角度來看，數控加工的適應性并不是某個具體的機床應該加工出什么樣的零件。而是要結合數控加工具有的優勢和劣勢，以及相關的國內外實踐經驗，將其零部件按照適應程度進行劃分，分別劃分成以下三大類：第一，較為適應類。在采用普通機床進行加工生產的過程中很容易受到人為因素的影響而降低零件加工質量，如工作人員的技術水平、體力以及情緒等因素，如果受到了這些因素的影響勢必會造成質量失控，最終為生產企業帶來巨大的經濟損失：在普通機床上進行加工需要制造具有復雜性的專用工裝零件；需要在對設計進行重新優化和設計之后才能最終確定零件的形狀；在普通機床上開展零件加工工作需要對零件進行長時間的調整；在普通機床上進行零件加工的時候，是體力勞動強度較大且生產效率極低的零件[3]。在經過分析之后確定這些零件的可能性之后，還應該充分考慮在經濟效益以及生產效率方面的提升，通常情況下會將它們看作是數控加工的主要對象來對待。第二，最為適應類。具有較強的加工精準度和復雜的形狀要求，采用普通機床無法保證產品質量或者是根本無法進行加工的零件：用數學模型描述的曲面輪廓和復雜曲線的零件；具有尺寸難以控制、進給頻率難以控制、測量具有難度的盒型零件；需要在一次裝夾工序中合并完成攻螺絲、鉸、鏜、銑等多個加工工序的零件。對于以上提到的零件，在加工的過程中可以先不考慮這些產品在經濟上以及生產效率方面是否具有科學性和合理性，而是要考慮能否將這些零件順利的加工出來，要將產品加工的可能性最為首要考慮的問題。只有確定了加工可能性，就可以將其數控加工作為最好的加工方案。第三，不適應類。在生產大批量零件的時候（有可能個別工序會采用數控機床進行加工）；存在一定的裝夾難度，或者是必須要依靠通過找正定位的方式來保證加工精準度的零件；加工余量穩定性缺乏，同時數控機上面沒有設置在線檢測系統來對零件的坐標位置進行自動調整；必須要在特定的工藝裝備支持之下才能進行加工的零件。由于上述提到的各類零件在應用數控機床加工之后，無論是生產效率，還是經濟性能方面都沒有發生較為顯著的變化，不但沒有進步，同時還可能會出現得不償失的狀況，因此，一般對這種零件進行加工的時候都不會選擇數控加工技術，而且數控加工也不會選擇這樣的零件類型作為加工對象。

2.2數控加工工藝在氣缸中的應用特點

在機車內燃機中氣缸蓋是重要的組成部分，而且氣缸蓋還具有復雜的加工工藝、較高的加工精度、復雜的結構等特點，這就使得氣缸蓋的質量與發動機的性能之間具有著直接而緊密的聯系。從加工層面上分析，氣缸蓋屬于一種具有代表性的箱體零件，它與攻螺絲、鉸、鏜、銑加工于一體，孔隙間的位置要滿足相應的標準要求，而且在測量方面還存在一定的難度，需要在進行第一次裝夾的時候，同時完成螺絲、鉸、鏜等各個工序[4]。通過對工作效率以及產品質量進行分析可知，無論是從國內還是國外的機床氣缸蓋制造企業來看，在選擇相應的加工設備時，普遍應用的都是數控加工中心，只有應用數控加工技術才能滿足氣缸蓋高質量、高精準度的生產要求，此外，數控加工中心能夠更好地把控好數據具有的標準性和精準性，為企業實現標準化生產和規模化生產提供技術保障，從而有助于工作效率的全面提升。因此，在生產機車內燃機氣缸蓋的時候，需要采用數控加工工藝，只有采用這種工藝才能保證生產出來的產品具有高質量和高精準度的特點，同時還能更好地滿足市場需求，有助于在加工過程中實現數字化管理。

3氣缸蓋數控加工工藝設計

3.1分析并確定數控加工內容

在對零件進行數控加工的時候，并不一定是要對所有的內容進行加工，需要在對圖紙進行工藝分析之后才能確定具體的加工內容和加工工序。一般情況下分析確定的順序為：一是將普通機床不能加工的內容作為首選內容；二是普通機床難以加工或質量無法保證的內容要作為重點內容；三是對于人工操作強度大且普通機床加工效率低的內容，可以在數控機床可以承受的范圍內進行選擇。當上述提到的這些內容在確定是數控加工的主要對象以后，就會在生產效率、生產質量以及經濟效益方面得到提升[5]。除了上述內容之外，還有一些內容是不適合作為數控加工的主要內容的，例如需要花費很長時間進行機子調整的內容；必須擦用專用工裝進行協調的加工內容；不能通過一次加工安裝就完成的零部件等等。除此之外，在分析和確定數控加工內容的時候，還應該對工序間周轉情況、生產周期、批量生產等進行全面考慮。

3.2經過圖紙分析確定加工內容

氣缸蓋的結構在機床內燃機的不斷發展之下也變得更加具有復雜性，同時越先進的內燃機越會采用多氣門結構來增加氣缸蓋的難度[6]。氣缸蓋其實屬于一種復雜性的箱體零件，需要較高的精度和較為復雜的加工工藝才能提升它的質量，從而保證發動機的性能可以充分發揮出來。如圖1所示。

3.3加工工序劃分

氣缸蓋在加工的過程中，由于孔的加工較多，而且表面形狀具有多樣化，因此加工具有復雜性和較大的難度。由于數控加工一般穿插應用在整個工藝過程中，因此，在設計工藝路線的時候要做好全面的考慮，在設計過程中一定要慎重對待以下問題：一是數控加工的工序設計[7]。在設計數控加工工序的時候最重要的工作是要先確定好本工序的加工內容、刀具運行軌跡、工藝裝備、加工用量等，為后續工作做好前期準備；二是順序安排。在順序安排環節中一定要結合零件的毛坯狀況以及具體結構、定位安裝需求來進行綜合考慮，保證工件具有的剛性可以得到保護；三是工序劃分的重要點。一般在這個環節中需要注意的分別是：粗精分開、一次定位、先面后孔、減少換刀四個方面；四是普通工序和數控加工工序的有效銜接[8]。數控工序一般是穿插在整個加工過程中來完成的，所以如果不能和普通的工序進行良好的銜接，就會產生一定的矛盾，因此，一定要相互建立狀態要求。

4結束語

綜上所述，相較于傳統的工藝而言，數控加工工藝具有多樣化、質量化、精準化和高效化等特點，這是因為數控加工工藝能夠于切割技術和計算機技術進行良好的結合，從而將其應用到機車內燃機氣缸蓋中成為了最佳的優化方案。但是由于我國對于這方面的研究還較少，而且也缺乏豐富的經驗，導致在實際應用過程中會出現不同的問題，需要我們不斷進行改進和優化，并在保證零件質量的機車上促進機車內燃機氣缸蓋數控加工工藝朝著更好的方向發展。

作者:韓嘉煜 單位:江蘇省常熟職業教育中心校