再制造发动机缸体快速检验方法探讨

发动机再制造在我国处于起步阶段。我国目前的汽车生产量和销售量都已经跨入世界前四，市场上汽车保有量不断提高，同时很多汽车进入了大修阶段，汽车报废量也已达到年均200万辆以上。这些报废汽车的发动机绝大多数都有再制造价值，是-批宝贵的资源。由于应用发动机再制造技术比发动机大修在性能价格方面有明显优势，因而以发动机再制造取代发动机大修是今后的必然趋势。在发展的同时，再制造发动机的质量控制也 日益受到重视。为此，本文分析了发动机再制造质量控制的关键，阐述了利用三坐标测量机测量再制造发动机缸孔孔径和圆粒度的方法。

1 发动机再制造概念和意义发动机再制造”是指将回收后的发动机进行拆解清洗，替换或修复不合标准的零件，再按新发动机制造标准进行装配，最后将这台发动机恢复到符合要求的技术性能和产品质量的生产工艺流程。

与新制造发动机相比，再制造过程节能 60%，材料再利用率达到 70%，废气排放减少 80%。再制造发动机节约大量资源，而价格只是新发动机的50%，并且比大修发动机质量更可靠，竣工速度由十几天降为几个小时。发动机再制造是循环经济的重要内容，在欧美国家已有50多年历史，通用、大众、福特、雷诺等或有自己的发动机再制造厂，发动机再制造已经形成重要的朝阳产业。随着汽车保有量、报废量迅速增加和资源矛盾逐渐突出，发动机再制造必将在我国得到迅速发展。

作者简介：潘 华 1974年生，女，大学本科，工程师。上海机动车检测中心计量研究所长度校准及精密测量室主任。

夏 为 1966年生，大学本科，高级工程师。上海机动车检测中心计量研究所主管工程师。

88 机 电-体化 l 2013.72 发动机再制造的关键质量控制上海机动车检测中心对近百台旧发动机测量发现，发动机的失效主要是由汽缸壁的磨损造成的。

发动机在运行过程中，汽缸壁承受活塞环的高速往复运动以及不规则的瞬间冲击，使汽缸壁表面经常在润滑不良的情况下承受高温高压和耐腐蚀的各种作用，经过-段时间，汽缸壁表面会形成两头孝中间大的腰鼓”形磨损 。发动机再制造最主要的工作就是要消除这些腰鼓”形磨损，首先要筛选磨损在修复允许范围内的发动机，其次要保证修复后的发动机已经消除了磨损量。在这个过程中需要对缸孔的孔径和圆柱度进行测量，但由于发动机缸孔磨损分布不均匀，加之缸体上多孔径的相对位置情况复杂，给测量带来了-定的困难。因此，对发动机缸孔孔径和圆柱度的测量是发动机再制造质量控制的关键，也是检验再制造发动机质量的-个快速有效的方法。

3 再制造发动机缸孔的测量受客户委托，上海机动车检测中心精测实验室对其生产的再制造发动机缸体进行检测。该客户的发动机再制造主要采用的加工方式为先铣缸体表面，更换磨损的中间轴套，加工旧发动机上已磨损的缸孔表面，将缸孔孔径扩大，保持公差不变，配上新的相应尺寸的活塞和活塞环，保证原设计的配合间隙。从上述工艺中可以看出，缸孔直径是-个考察指标；另外由于圆柱度参数直接影响汽缸与活塞的配合，准确测量非常重要，因此圆柱度也是-个重要的考察指标。根据《产品几何量技术规范(GPS)形状和位置公差检测规定》(GB/T 1958-2004)标准规定，圆柱度误差是指实际圆柱轮廓表面对其理想圆柱面的变动量 ，它全面地反映了圆柱工件的误差状况，是方便快速地判断缸体再制造质量的检验方法。

测量缸孔孔径可以通过多种仪器--例如内径干分尺、干分表、内径测微仪、电子塞规和利用气动光学电学等原理的孔径量仪等--实现。测量圆柱度相对来说较复杂，主要分极坐标法和直角坐标法两种基本测量方法。其中，圆度、圆柱度仪测量方式主要采用极坐标法；传统的平板、V形块或直角座及带指示计的测量架以及三坐标测量机等多采用直角Application.Communication 圜咖圆 坐标法。上述测量装备中，虽然圆柱度仪由于其 自身的机械结构设计及回转特性在测量回转体部件的圆柱度上更具有精度高等优势，但其无法测量孔径 ，且购置大型圆柱度仪投入较高，测量参数相对较少，故拥有大型圆柱度仪的企业和机构也相对较少。相比之下，能同时完成孔径和圆柱度测量，且具有精度高、效率高等特点的测量仪器就非三坐标测量机莫属 了。

本文着重介绍利用三坐标测量机对再制造发动机缸孔孔径和圆柱度进行测量的方法和注意事项。

3.1 测量 方法上海机动车检测中心精测实验室采用德国ZEISSPRISMO 9187型号的三坐标测量机对该发动机缸体的6个缸孔进行了测量。该三坐标测量机精度为U (0.9L/400) m，探头系统具有连续扫描探测功能，相较于触发探头的单点探测具有更高的测量精度和测量效率。由于该款发动机缸体为 V6缸体，是采用两组直列三缸并以 60。的夹角布置的(见图 1)，于是专门配置了与缸孔方位-致(即与水平方向呈60。)的探针。由于缸孔的深度在 160mm左右，测量缸孔直径和圆柱度需要在不同深度取多个截面分别扫描取点，这就需要用到加长杆，整个探针的长度接近 180mm。三坐标在测量缸孔时选取圆柱特征参数，采取分别对6个高度的截面扫描采点构成圆柱的方法评价参数选择直径和圆柱度。在圆柱度评价中，要注意滤波及粗大误差的参数选择(见图2)。

图 1 V6缸体孔2013.7I机电-体化 ∞Application.Communication 圈豳-圃 表 2 调整安装后采用不 同仪器对 孔径与圆柱 度测量的对比结果证后，结果也是如此。经分析，发动机冷启动时因油泵来不及将润滑油打到各润滑部位，这样就会因为干摩擦而造成磨损，而处于发动机最远端的缸孔即1号和6号缸孔，更易因润滑不到位、不均匀而较其他缸孔磨损更严重。对于这些磨损后的发动机进行再制造，就需要对1号和6号缸孔进行特别处理。而事实上，客户在用机床加工缸体时，由于该机床的使用年限已长，参数调整及功能的限制使其工作时以主轴孔作为加工基准，对6个缸孑L只能采用相同方法进行加工，这显然对磨损更严重的1号和6号缸孔不适用，从而导致了这两个缸孔的圆柱度超差。找到原因后，客户及时更新了功能更完备的加工机床，对于磨损严重的1号和6号缸孔采取针对性加工。根据测量结果客户经过多次修整改进，最后64"-缸孔的圆柱度及直径都达到了技术要求。

3.3 注意事项3.3.1 工作环境温度及温度补偿在测量发动机这类高精度产品时，对温度的要求会相对较高，这里的温度包括工件温度和工作环境的温度及温度变化梯度。所以，在控制好环境温度的基础上，如有时间应旧能对工件进行充分的等温处理。-些中高精度的三坐标测量机都配置了相应的温度实时检测和修正补偿系统，在-定程度上修正了由温度变化造成的影响，提高了测量精度。

3.3.2 注意选择合适的探针由于缸孔测量要达到-定的深度，-般都需要用到加长杆。选择较轻、较粗的探针杆和加长杆可以提高探针的刚性，有利于减少测量过程中的变形。在使用长探针时要特别注意水平位置时探针自身的挠度变形，所以在测量高精度产品时要保证长探针的安装方向与水平夹角旧能大。针头半径越大也越有利于测量数据的稳定性 。

3.3.3 注意选择合适的圆柱度测量点在缸孔圆柱度的测量评定过程中，为保证测量精度，需要注意测点提取的方式、密度和分布，表 3可作采点参考。表中 U/r是指每转的正弦波动个数，d/r是指被测圆柱公称直径与测头半径之比 。

表 3 圆周 最少采样点数4 结束语对再制造发动机来说，有很多几何尺寸及性能需要通过各种方法进行检验。其中在几何尺寸方面，三坐标测量机是运用最广泛的综合性检测设备，用三坐标测量机对缸孔进行直径和圆柱度测量可以作为对再制造发动机缸体的-种快速检验的方法。当然，三坐标测量机虽然具有功能多、效率高的优势，但是对于某些尺寸在测量精度上它不如专用设备高，所以在使用三坐标测量机进行综合测量时，特别是大批量零件测量前，有条件的话先用相关的专用设备进行-下比对，以避免判断失误。另外在测量时要注意到几点：-是注意工作环境温度及温度补偿；二是注意选2013.7 I机电-体化 91