專利名稱：汽缸體的加工用夾具及加工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在對汽缸體中的汽缸內(nèi)徑進行精加工時使用的汽 缸體的加工用夾具(所謂仿真頭)及汽缸體的加工方法。
背景技術：
以往在對汽缸體的汽缸內(nèi)徑進行精加工時，作為其加工用夾具使 用作為仿真頭。具體如下。
艮P，對汽缸體的汽缸內(nèi)徑為了形成預定的正圓度而進行搪磨加工 等精加工。在對汽缸內(nèi)徑進行精加工后，在汽缸體上組裝汽缸頭。在 將汽缸頭組裝到汽缸體上時，使用螺栓等連接件(缸蓋螺栓)。缸蓋螺 栓貫通汽缸頭并且螺合插入到設置于汽缸體上的螺栓孔中，從而將汽 缸頭連接固定到汽缸體上。由該缸蓋螺栓作用于汽缸體上的緊固力會 使汽缸體產(chǎn)生變形，從而導致汽缸內(nèi)徑變形、即汽缸內(nèi)徑的正圓度下 降。
因此在進行汽缸內(nèi)徑的精加工時，為了使與組裝汽缸頭的狀態(tài)下 作用的緊固力同等的緊固力作用于汽缸體，作為加工用夾具使用具有 容許對汽缸內(nèi)徑進行精加工的貫通孔的仿真頭。
艮P，與作為實際產(chǎn)品組裝的汽缸頭不同的加工用夾具的仿真頭， 由螺栓等連接件(例如缸蓋螺栓)與汽缸頭同樣地組裝到汽缸體上， 從而汽缸體成為與組裝有汽缸頭的狀態(tài)相同的狀態(tài)。對這種狀態(tài)的汽 缸體，進行對其汽缸內(nèi)徑的精加工。
從而在對汽缸體施加了規(guī)定的緊固力的狀態(tài)、即對汽缸內(nèi)徑施加了因緊固力引起的變形的狀態(tài)下，對汽缸內(nèi)徑進行精加工，在該精加 工后組裝汽缸頭。其結果，防止了因組裝汽缸頭時的緊固力產(chǎn)生的內(nèi) 徑變形。
關于這種使用了仿真頭的汽缸體中的汽缸內(nèi)徑的精加工，例如公 開了如下技術。
在日本特開2004-243514號公報中公開了如下結構在仿真頭中 與汽缸體的汽缸內(nèi)徑周邊對應的部分上設置向汽缸體突出的焊珠部， 并且在該焊珠部的外周側設置凹部。在該構成中，仿真頭通過螺栓連 接而安裝到汽缸體上時，仿真頭在上述焊珠部及凹部的作用下而彈性 變形，從而吸收其安裝時的力。從而不使用墊圈等就可以容易地獲得 汽缸內(nèi)徑的變形，可以低成本且高精度地進行汽缸內(nèi)徑的精加工。該 內(nèi)容在上述公報中已經(jīng)公開。
此外在日本特開2000-52228號公報中，進行了一體安裝在仿真頭 的與汽缸體的匹配面上的墊片的形狀的研究等。通過這種墊片形狀的 研究等，使仿真頭組裝到汽缸體上時的變形和汽缸頭組裝到汽缸體上 時的變形成為更為近似的狀態(tài)，實現(xiàn)了組裝汽缸頭時汽缸內(nèi)徑精度的提高。
而關于汽缸體中的內(nèi)徑變形，除了因組裝上述汽缸頭時的緊固力 產(chǎn)生的變形以外，還有因使用該汽缸體構成的引擎實際運轉時的熱膨 脹及熱應變等熱負載(熱應力)產(chǎn)生的變形。換言之，引擎實際運轉
時的內(nèi)徑變形分為組裝汽缸頭時產(chǎn)生的變形(以下稱為"組裝變形") 和因引擎實際運轉時的熱負載產(chǎn)生的變形(以下稱為"熱變形")。
但是上述兩個公報所公開的技術，均是與在經(jīng)由墊圈在汽缸體上 "組裝有"汽缸頭時用于提高汽缸內(nèi)徑的正圓度的構成相關的技術， 即著眼于內(nèi)徑變形中的組裝變形，無法體現(xiàn)包含熱變形的引擎實際運轉時的內(nèi)徑變形。
關于這一點，在通過螺栓連接將仿真頭組裝到汽缸體上時，考慮 增大螺栓的緊固力而作用在組裝實際的汽缸頭時通常產(chǎn)生的內(nèi)徑載荷 以上的內(nèi)徑載荷，從而針對內(nèi)徑變形可以產(chǎn)生近似熱變形的變形。艮P， 內(nèi)徑變形中的熱變形與組裝實際的汽缸頭時的組裝變形相比，變形規(guī) 模較大，通過增大螺栓的緊固力而增大內(nèi)徑載荷，組裝仿真頭所產(chǎn)生 的內(nèi)徑變形可以接近包含熱變形的引擎實際運轉時的內(nèi)徑變形。
但是，上述兩個公報所公開的仿真頭均是仿真頭自身積極地產(chǎn)生 彈性變形的結構。因此，安裝仿真頭時因螺栓連接產(chǎn)生的螺栓軸力難 以有效地作為內(nèi)徑載荷作用。
此外，將螺栓的緊固力增大到必要以上有可能會損傷螺栓連接部 中的汽缸體的陰螺紋部分(螺栓孔)。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種汽缸體的加工用夾具及加工方 法，其可以使組裝仿真頭時因螺栓連接產(chǎn)生的螺栓軸力有效地作為內(nèi) 徑載荷作用，并可以通過組裝仿真頭來體現(xiàn)包含熱變形的引擎實際運 轉時的內(nèi)徑變形，可以提高引擎運轉時汽缸內(nèi)徑的正圓度
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題如上所述，以下說明用于解決該問題的手段。
艮P，本發(fā)明的汽缸體的加工用夾具，具有仿真頭主體，該仿真頭 主體在對汽缸體具有的汽缸內(nèi)徑進行精加工時，通過螺栓連接而組裝 到汽缸體的汽缸頭安裝面上，從而使上述汽缸內(nèi)徑變形，其中，在上 述仿真頭主體的相對于汽缸體的安裝面?zhèn)仍O置突起，該突起具有與上 述汽缸頭安裝面中的上述汽缸內(nèi)徑的周邊部接觸的接觸面，至少使上 述仿真頭主體為剛性比汽缸體高的構成。由此，可以使將加工用夾具組裝到汽缸體上時因螺栓連接產(chǎn)生的 螺栓軸力有效地作為內(nèi)徑負載作用。從而通過將加工用夾具組裝到汽 缸體上，可以體現(xiàn)包含熱變形的引擎實際運轉時的內(nèi)徑變形。
在本發(fā)明的汽缸體的加工用夾具中，上述突起經(jīng)由上述接觸面與 上述汽缸內(nèi)徑的周邊部全面接觸。
由此，通過將加工用夾具組裝到汽缸體上，即使為了體現(xiàn)引擎實 際運轉時的內(nèi)徑變形而使作用到汽缸內(nèi)徑的周邊部(內(nèi)徑周邊部)的 內(nèi)徑負載增加，也可以防止在內(nèi)徑周邊部產(chǎn)生局部的高面壓部。從而 可以防止在內(nèi)徑周邊部殘留壓痕。
在本發(fā)明的汽缸體的加工用夾具中，上述突起具有收縮部，該收 縮部是相對于上述接觸面在上述汽缸內(nèi)徑的徑向上收縮的部分，通過 調(diào)整該收縮的部分的尺寸來調(diào)整該突起的剛性。
由此，可以使通過組裝到汽缸體上而作用到內(nèi)徑周邊部的內(nèi)徑負 載具有分布，不是趨向性地控制而可以有意識地控制其內(nèi)徑負載。從 而可以使組裝到汽缸體上而產(chǎn)生的內(nèi)徑變形較為忠實地與包含熱變形 的引擎實際運轉時的內(nèi)徑變形對應。
在本發(fā)明的汽缸體的加工用夾具中，上述突起作為與上述仿真頭 主體不同的部件構成。
由此，可以使突起相對于仿真頭主體由剛性不同的材料構成，可 以從材料方面調(diào)整突起的剛性。
此外在對大量汽缸體進行加工時，在因反復進行相對于汽缸體的 組裝及拆卸而在突起的接觸面上產(chǎn)生成為內(nèi)徑周邊部的壓痕的原因的因磨損等引起的表面粗糙(凹凸)的情況下，可以更換突起的部分。
本發(fā)明的汽缸體的加工方法，通過螺栓連接將仿真頭主體組裝到 汽缸體的汽缸頭安裝面上，從而使汽缸體具有的汽缸內(nèi)徑變形，在該 狀態(tài)下對上述汽缸內(nèi)徑進行精加工，其中，使上述仿真頭主體為剛性 比汽缸體高的構成，在上述汽缸頭安裝面和上述仿真頭主體的相對于 汽缸體的安裝面之間設置突起部件，該突起部件具有與上述汽缸頭安 裝面中的上述汽缸內(nèi)徑的周邊部接觸的接觸面。
由此，可以使組裝仿真頭主體時因螺栓連接產(chǎn)生的螺栓軸力有效 地作為內(nèi)徑負載作用。從而通過組裝仿真頭主體，可以體現(xiàn)包含熱變 形的引擎實際運轉時的內(nèi)徑變形。
此外，在本發(fā)明的汽缸體的加工方法中，使上述突起部件經(jīng)由上 述接觸面與上述汽缸內(nèi)徑的周邊部全面接觸。
由此，通過組裝仿真頭主體，即使為了體現(xiàn)引擎實際運轉時的內(nèi) 徑變形而使作用到汽缸內(nèi)徑的周邊部(內(nèi)徑周邊部)的內(nèi)徑負載增加， 也可以防止在內(nèi)徑周邊部產(chǎn)生局部的高面壓部。從而可以防止在內(nèi)徑 周邊部殘留壓痕。
在本發(fā)明的汽缸體的加工方法中，在上述突起部件上設置收縮部， 該收縮部為相對于上述接觸面在上述汽缸內(nèi)徑的徑向上收縮的部分， 通過調(diào)整該收縮部的尺寸來調(diào)整該突起部件的剛性。
由此，可以使通過將仿真頭主體組裝到汽缸體上而作用到內(nèi)徑周 邊部的內(nèi)徑負載具有分布，不是趨向性地控制而可以有意識地控制其 內(nèi)徑負載。從而可以使通過將仿真頭主體組裝到汽缸體上而產(chǎn)生的內(nèi) 徑變形較為忠實地與包含熱變形的引擎實際運轉時的內(nèi)徑變形對應。在本發(fā)明的汽缸體的加工方法中，與上述仿真頭主體一體地構成 上述突起部件。
由此，可以提高作業(yè)性，實現(xiàn)加工工序的自動化，并且在成本方 面及作業(yè)性方面均適合。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的仿真頭相對于汽缸體的組裝 狀態(tài)的透視圖。
圖2是表示本發(fā)明的一個實施方式的仿真頭和汽缸體的接合部的 剖視圖。
圖3是表示本發(fā)明的一個實施方式的仿真頭的透視圖。
圖4是其長邊方向側視圖。
圖5是其底面圖。
圖6是其短邊方向側視圖。
圖7是表示本發(fā)明的一個實施方式的仿真頭和汽缸體的接合部的 局部放大剖視圖。
圖8是表示通過改變收縮部的尺寸而引起的內(nèi)徑變形的變化的模 擬結果的圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的汽缸體的加工方法，如圖1及圖2所示，在汽缸體2的 汽缸頭安裝面(以下簡稱為"頭部安裝面")4上，通過螺栓連接來組 裝具有仿真頭主體10的作為汽缸體的加工用夾具的仿真頭1，從而在 使汽缸體2所具有的汽缸內(nèi)徑3變形的狀態(tài)下對汽缸內(nèi)徑3進行精加工。
并且，使仿真頭主體10為剛性比汽缸體2高的構成，在頭部安裝 面4和仿真頭主體10相對于汽缸體2的安裝面ll之間設置突起部件，
該突起部件具有與頭部安裝面4中的汽缸內(nèi)徑3的周邊部接觸的接觸面21。
關于本實施方式的仿真頭1的構成，包含汽缸體2的構成在內(nèi)進 行說明。
如圖l及圖2所示，作為本發(fā)明的汽缸體的加工用夾具的仿真頭1 具有仿真頭主體10，該仿真頭主體10在對汽缸體2所具有的汽缸內(nèi)徑 3進行精加工時，通過螺栓連接而組裝到汽缸體2的頭部安裝面4上， 從而使汽缸內(nèi)徑3變形。
另外，圖2所示的剖視圖是汽缸體2的短邊方向的汽缸內(nèi)徑3直 徑附近位置的剖視圖，表示仿真頭1和汽缸體2的接合部。此外在以 下的說明中，針對仿真頭1將組裝到汽缸體2的一側設為"下"、將 其相反側設為"上"。
本實施方式的汽缸體2用于構成搭載在汽車等上的串聯(lián)四缸的引 擎。汽缸體2具有排列為一列的狀態(tài)的四個汽缸內(nèi)徑3。汽缸內(nèi)徑3的 內(nèi)部可滑動地安裝活塞。汽缸內(nèi)徑3在汽缸體2中組裝汽缸頭的汽缸 頭安裝面4上開口。
如圖2所示，汽缸內(nèi)徑3如下形成在汽缸體2中以與各汽缸內(nèi) 徑3對應的方式形成為大致筒狀的汽缸部5的內(nèi)周面?zhèn)?，通過包心或 壓入等內(nèi)裝筒狀的汽缸襯筒6。 gp，汽缸襯筒6的內(nèi)周面形成汽缸內(nèi)徑 3，成為上述活塞的滑動面。另外在本實施方式中，汽缸內(nèi)徑3是使用 汽缸襯筒6而形成的構成，但也可以是相對于汽缸體2的構造體直接 形成。
在汽缸體2中汽缸內(nèi)徑3的周圍(汽缸部5的外周側)形成有水 套7。水套7在頭部安裝面4側開口。 g卩，本實施方式的汽缸體2成為
水套7在頭部安裝面4側開放的開式構造。如圖3 圖6所示，構成仿真頭1的仿真頭主體IO整體形成為大 致矩形板狀，其一側的板面(下表面)成為相對于汽缸體2的安裝面 11。
仿真頭主體IO，在仿真頭l被組裝到汽缸體2上的狀態(tài)下，在與 各汽缸內(nèi)徑3對應的位置上具有孔部12?？撞?2成為用于容許對汽缸 內(nèi)徑3的精加工的貫通孔。BP，在仿真頭1被組裝到汽缸體2的狀態(tài) 下，成為汽缸內(nèi)徑3和孔部12連通的狀態(tài)，經(jīng)由該孔部12進行對汽 缸內(nèi)徑3的精加工。
在本實施方式中如上所述，汽缸體2具有排列為一列的四個汽缸 內(nèi)徑3。因此，仿真頭主體10在與這些汽缸內(nèi)徑3對應的配置下具有 四個孔部12。
仿真頭l利用作為螺栓部件(連接件)的缸蓋螺栓8通過螺栓連 接而組裝到汽缸體2上。缸蓋螺栓8經(jīng)由螺栓插通孔13貫通仿真頭主 體10，并且螺合插入到設置于汽缸體2的頭部安裝面4上的成為陰螺 紋部分的螺栓孔(省略圖示)中。螺栓插通孔13在仿真頭主體10上 在與安裝面11大致垂直的方向上形成。
螺栓插通孔13在仿真頭主體10中設置于與在汽缸體2的頭部安 裝面4上設置的螺栓孔對應的位置上。在本實施方式中，設置于汽缸 體2的頭部安裝面4上的螺栓孔，在各汽缸內(nèi)徑3的周圍大致以相等 間隔設置四個，并且在相鄰的汽缸內(nèi)徑3之間共用二個螺栓孔，因此 總計設置十個。另外，以與這些螺栓孔對應的方式設置仿真頭1的螺 栓插通孔13 (參照圖3等)。
此外，在仿真頭主體10的長邊方向(孔部12的串聯(lián)方向)的兩 端部，設置有在將仿真頭1組裝到汽缸體2時用于傳送等的把手部14。把手部14在仿真頭主體10的上表面?zhèn)?安裝面ll側的相反側)向長 邊方向兩側突出設置。把手部14具有在仿真頭主體10的短邊方向上 較長的長孔狀的孔部15。
具有這種構成的仿真頭主體IO的仿真頭1,在汽缸體2的汽缸內(nèi) 徑3的精加工時利用缸蓋螺栓8組裝到汽缸體2上。從而汽缸體2成 為對其汽缸內(nèi)徑3施加了變形的狀態(tài)。
并且如圖2、圖4~圖6所示，在仿真頭1中，在仿真頭主體10 相對于汽缸體2的安裝面11側設置有突起20，該突起20具有與頭部 安裝面4中的汽缸內(nèi)徑3的周邊部接觸的接觸面21。
艮口，在本實施方式中，如上所述介于頭部安裝面4和仿真頭主體 10的安裝面11之間的突起部件，作為設置于仿真頭主體10上的突起 20而與仿真頭主體10 —體地構成。
突起20在仿真頭主體10的安裝面11側以如下狀態(tài)形成各孔部 12的周邊部大致筒狀地突出，并且該大致筒狀的部分中相鄰的孔部12 所對應的部分連續(xù)(連接)。
突起20的下表面(相對于汽缸體2的安裝側的面)成為與頭部安 裝面4中的汽缸內(nèi)徑3的周邊部(以下稱為"內(nèi)徑周邊部")接觸的 接觸面21。
突起20所具有的接觸面21如上所述與內(nèi)徑周邊部接觸。即，接 觸面21的形狀、大小(面積)與內(nèi)徑周邊部對應地形成。
在此，關于汽缸體2中的內(nèi)徑周邊部，其范圍(與接觸面21的接 觸范圍)、形狀(與接觸面21的接觸部分的形狀)等沒有特別限定。 內(nèi)徑周邊部在本實施方式中是在頭部安裝面4上從汽缸內(nèi)徑3的開口端向徑向外側擴展到大致一定距離的部分，連接在相鄰的汽缸內(nèi)徑3
之間。因此，與內(nèi)徑周邊部接觸的接觸面21的形狀成為四個環(huán)狀部分 一列地連續(xù)(連接)的形狀(參照圖5)。并且在本實施方式中，在汽 缸體2的層面(deck)構造上，內(nèi)徑周邊部成為形成汽缸內(nèi)徑3的汽缸 部5的上表面(頭部安裝面4側的面)部分。
另外在本實施方式中，突起20及其接觸面21，相對于串聯(lián)配置的 四個汽缸內(nèi)徑3，與相鄰的汽缸內(nèi)徑3對應的部分間連續(xù)，但該部分間 也可以是不連續(xù)的構成。SP，也可以通過汽缸體2中的汽缸內(nèi)徑3的 配置間隔等，將突起20及其接觸面21相對于各汽缸內(nèi)徑3 (相對于仿 真頭主體10的各孔部12)獨立(筒狀)地設置。
此外在本實施方式的仿真頭1中，至少仿真頭主體IO為剛性比汽 缸體2高的構成。g卩，在仿真頭1中至少仿真頭主體IO構成為剛性高 于汽缸體2的構造體。
仿真頭10的剛性高于汽缸體2時，仿真頭10由剛性高于汽缸體2 的材料構成。作為剛性高于汽缸體2的材料，使用楊氏模量、剛性率 等彈性率比構成汽缸體2的材料大的材料等。例如，相對于汽缸體2 的材料為鋁合金，作為構成仿真頭IO的材料而使用包括鑄鐵等鐵合金 在內(nèi)的鐵。即，相對于鋁制的汽缸體2，仿真頭IO為鐵制的。此外， 如增厚仿真頭主體IO的板厚等，從其立體形狀方面(構造方面)也可 以提高其剛性。
艮P，從材料方面、構造方面來提高仿真頭主體10的剛性，從而在 仿真頭1中至少仿真頭主體10成為剛性高于汽缸體2的構成。
這樣一來，在仿真頭1中設置具有與汽缸體2的內(nèi)徑周邊部接觸 的接觸面21的突起20，并且仿真頭主體成為剛性高于汽缸體2的構成。 從而，可以使仿真頭1組裝到汽缸體2上時因螺栓連接而產(chǎn)生的螺栓軸力有效地作為內(nèi)徑載荷作用。由此，通過將仿真頭l組裝到汽缸體2 上，可以體現(xiàn)包括熱變形的引擎實際運轉時的內(nèi)徑變形。
艮卩，引擎實際運轉時的內(nèi)徑變形中所包含的熱變形，與組裝汽缸 頭時產(chǎn)生的組裝變形相比變形規(guī)模較大，是因引擎實際運轉時的熱負
載產(chǎn)生的變形。為了在汽缸內(nèi)徑3的精加工時體現(xiàn)該引擎實際運轉時 的內(nèi)徑變形所包含的熱變形，需要使通過缸蓋螺栓8將仿真頭1組裝 到汽缸體2上而產(chǎn)生的總負載(螺栓軸力的總計)盡可能有效地作為 用于使汽缸內(nèi)徑3變形的負載(內(nèi)徑負載)作用。
因此，通過使仿真頭主體10的剛性高于汽缸體2，可以極力地抑 制因螺栓連接產(chǎn)生的仿真頭主體10自身的變形量，抑制螺栓軸力因仿 真頭主體10的彈性變形而被吸收。進而，在仿真頭l上設置突起20， 將該仿真頭1組裝到汽缸體2上時，通過使上述突起20的接觸面21 僅與汽缸體2的內(nèi)徑周邊部接觸，可以使內(nèi)徑負載分擔率(施加在內(nèi) 徑周邊部的負載相對于總負載的比率)為100%。
艮P，通過提高仿真頭主體10的剛性而減少因其螺栓連接產(chǎn)生的變 形量，可以將缸蓋螺栓8產(chǎn)生的螺栓軸力有效地傳遞到汽缸體2側。 因此，仿真頭1的至少仿真頭主體10的部分如上所述構成為具有比汽 缸體2足夠高的剛性，以便可以有效地傳遞缸蓋螺栓8所產(chǎn)生的螺栓 軸力。此外，通過將仿真頭1中突起20的接觸面21所接觸的汽缸體2 側的面限定為內(nèi)徑周邊部，可以將因組裝仿真頭1而施加在汽缸體2 上的總負載全部用作內(nèi)徑負載。
對于通過使用具有這種構成的仿真頭1來提高內(nèi)徑負載的特性， 如下所述。
仿真頭1組裝到汽缸體2上時由缸蓋螺栓8所產(chǎn)生的螺栓軸力， 與實際的汽缸頭及墊圈組裝到汽缸體2上時(實際頭部組裝時)的螺
1栓軸力同等時，作用到汽缸體2上的內(nèi)徑負載為(1/實際頭部組裝時的 內(nèi)徑負載分擔率)倍。換言之，通過使用本發(fā)明的仿真頭1，不用使組裝仿真頭1時的螺 栓軸力大于用于組裝實際的汽缸頭及墊圈時的螺栓軸力，通過組裝仿 真頭1就可以將作用到汽缸體2上的內(nèi)徑負載提高到(l/實際頭部組裝 時的內(nèi)徑負載分擔率)倍。這樣一來，在汽缸體2的汽缸內(nèi)徑3的精加工時，通過通常的螺 栓軸力組裝仿真頭1，就可以體現(xiàn)包含熱變形的引擎實際運轉時的內(nèi)徑 變形。由此，不會產(chǎn)生汽缸體2的螺栓孔(陰螺紋部分)的損傷，就 可以提高引擎實際運轉時汽缸內(nèi)徑3的正圓度。從而可以降低伴隨汽缸內(nèi)徑3中的活塞滑動而引起的摩擦力，可 以期待使用汽缸體2構成的引擎的燃料消耗的提高等。艮P，在活塞上安裝相對于汽缸內(nèi)徑3滑動接觸的活塞環(huán)。因此關 于內(nèi)徑變形，自正圓的應變較大時，在從正圓變形為大徑的部分(擴 徑的部分)中活塞環(huán)的密封性下降，因滲出而導致燃油消耗、泄漏氣 體的增大。這種狀況可以如下避免增大活塞環(huán)的張力(擴張的力) (高張力化)，即使在汽缸內(nèi)徑變化為大徑的部分也可以由活塞環(huán)確 保最低限的按壓力。但是，活塞環(huán)的高張力化會導致汽缸內(nèi)徑整體的 摩擦力的增大。因此如上所述，通過可以提高汽缸內(nèi)徑3的正圓度， 可以降低伴隨汽缸內(nèi)徑3中活塞的滑動引起的摩擦力。在此，關于設置于仿真頭1上的突起20的接觸面相對于內(nèi)徑周邊 部的接觸，考慮局部接觸或者全面接觸。接觸面21相對于內(nèi)徑周邊部的接觸為局部接觸時，可以相對于內(nèi) 徑周邊部僅在希望的部位局部地作用內(nèi)徑負載。從而，可以應對如包含熱變形的引擎實際運轉時的內(nèi)徑變形那樣較為復雜的變形。另一方面，作為擔心事項而列舉了如上所述伴隨組裝仿真頭1引 起的對內(nèi)徑周邊部的內(nèi)徑負載的增加，在內(nèi)徑周邊部因組裝仿真頭1 而殘留壓痕。殘留在內(nèi)徑周邊部的壓痕會導致實際的汽缸頭及墊圈組 裝到汽缸體2上時的密封性的下降。關于這種殘留在內(nèi)徑周邊部上的壓痕，考慮可以在汽缸內(nèi)徑3的 精加工后通過加工內(nèi)徑周邊部的表面來應對，但這會導致加工工序的 增加。因此，在仿真頭1中，優(yōu)選突起20經(jīng)由接觸面21與內(nèi)徑周邊部 全面接觸。艮P，例如在汽缸體2中內(nèi)徑周邊部(汽缸部5的上表面部分)形 成為同一平面狀時，與之對應，突起20的接觸面21形成為同一平面 狀。并且，在將仿真頭l組裝到汽缸體2上的狀態(tài)下，突起20的接觸 面21相對于內(nèi)徑周邊部全面接觸而不是局部接觸。這樣通過使突起20經(jīng)由接觸面21相對于汽缸內(nèi)徑3的周邊部全 面接觸，在將仿真頭1組裝到汽缸體2上時即使為了體現(xiàn)引擎實際運 轉時的內(nèi)徑變形而增加了作用到內(nèi)徑周邊部的內(nèi)徑負載，也可以防止 在內(nèi)徑周邊部產(chǎn)生局部的高面壓部分。從而可以防止在內(nèi)徑周邊部殘 留壓痕。此外如圖2、圖4、圖6及圖7所示，仿真頭1的突起20具有收 縮部22，該收縮部22是相對于接觸面21在汽缸內(nèi)徑3的徑向上收縮 的部分，通過該收縮的部分的尺寸的調(diào)整來調(diào)整突起20的剛性。收縮部22，在仿真頭主體10的安裝面11中的各孔部12的周邊部大致筒狀地突出的部分、即突起20中，成為在汽缸內(nèi)徑3的徑向、即 仿真頭1組裝到汽缸體2上的狀態(tài)下的孔部12的徑向(以下簡稱為"徑 向")上相對于接觸面21收縮的部分。換言之，收縮部22是在仿真 頭主體10的安裝面11和突起20的接觸面21之間在如上所述大致筒 狀地突出的突起20中縮徑的部分。另外如圖所示，在本實施方式中，收縮部22的收縮形狀是相對于 突起20的突出方向直線性的形狀(相對于突起20的其他部分階梯性 的形狀)。關于這一點，收縮部22的收縮形狀也可以是收縮部22相 對于突起20的其他部分圓滑地變細(厚度逐漸變薄)的形狀等。此外在本實施方式中，收縮部22在突起20中設置在其突出方向 (上下方向)的大致中央部，突起20在圖2等所示的剖視圖中，通過 在突起20中形成外周槽而具有橫凹部的形狀。關于這一點也可以構成 為，收縮部22直接設置在仿真頭主體10的安裝面11上，突起20在 與上述相同的剖視圖下為L字形狀。進而在本實施方式中，收縮部22被設置為，其內(nèi)側面與突起20 的內(nèi)周面一起和形成仿真頭主體10的孔部12的壁面形成同一個面。 關于這一點也可以構成為，收縮部22設置在突起20中的徑向的中途 部，突起20在與上述同樣的剖視圖下成為二字形狀或倒T字形狀。艮P，關于收縮部22，在汽缸內(nèi)徑3的徑向上收縮的部分中，不僅 包括從突起20的外周側變薄的情況，還包括例如通過形成內(nèi)周槽等而 從突起20的內(nèi)周側變薄的情況。這樣在仿真頭1中，在突起20上設置有相對于接觸面21在汽缸 內(nèi)徑3的徑向上收縮的部分、即收縮部22。關于具有收縮部22的突起20，通過調(diào)整收縮部22的尺寸可以調(diào)艮P，收縮部22在突起20中相對于其他部分為較薄的部分，為剛 性較低的部分。因此，通過調(diào)整上述收縮部22的尺寸，可以調(diào)整作為 突起20整體的剛性。具體地說，如圖7所示，關于在收縮部22中調(diào)整的尺寸，包括作 為收縮部22中的徑向厚度的尺寸的厚度尺寸dl、和作為收縮部22中 的突起20的突出方向的長度的尺寸的長度尺寸d2。通過進行包含收縮 部22中厚度尺寸dl及長度尺寸d2的尺寸的調(diào)整，而經(jīng)由收縮部22 來調(diào)整突起20的剛性。另外，圖7是與圖2所示的剖視圖相同的方向及位置下的剖視圖， 表示仿真頭1和汽缸體2的接合部的徑向一側的放大圖。并且，使包括上述厚度尺寸dl及長度尺寸d2的收縮部22的尺寸 根據(jù)突起20的部位(接觸面21相對于內(nèi)徑周邊部的接觸部位)而變 化，從而局部地調(diào)整突起20的剛性。g卩，突起20構成為其收縮部22 根據(jù)部位而具有不同的尺寸，從而突起20具有局部不同的剛性。這樣構成為通過在突起20上設置收縮部22并調(diào)整該收縮部22的 尺寸來調(diào)整突起20的剛性，從而可以使將仿真頭1組裝倒汽缸體2上 時作用到內(nèi)徑周邊部上的內(nèi)徑負載具有分布，可以不是趨向性地控制 而是有意識地控制該內(nèi)徑負載。從而可以使因將仿真頭1組裝到汽缸體2上而產(chǎn)生的內(nèi)徑變形， 較為忠實地與包含熱變形的引擎實際運轉時的變形對應。艮卩，汽缸體2中的內(nèi)徑變形中引擎實際運轉時所產(chǎn)生的熱變形， 與實際頭部組裝時的組裝變形相比變形規(guī)模較大，且因與實際頭部組裝時產(chǎn)生的負載無關的"熱應力"產(chǎn)生。因此，引擎實際運轉時的內(nèi) 徑變形受到汽缸體2中冷卻水的流動位置、流量、或汽缸內(nèi)徑3間的 間隔大小等的影響，而較為復雜。因此，為了通過組裝仿真頭1而較為忠實地體現(xiàn)內(nèi)徑變形的熱變形，需要使仿真頭1和汽缸體2的內(nèi)徑周邊部的接觸部的面壓、仿真 頭l的剪斷方向(孔部12的徑向)的剛性根據(jù)部位而不同，不是趨向性地控制而是有意識地控制內(nèi)徑負載(作用到內(nèi)徑周邊部的負載)。但是，現(xiàn)有的仿真頭不具備可以根據(jù)上述各個部位控制與之對應 的面壓、剪斷方向的剛性的結構性特征，因此難以體現(xiàn)包含熱變形的 引擎實際運轉時的內(nèi)徑變形。因此如上所述，通過在突起20上設置收縮部22、并使突起20的 剛性根據(jù)部位而變化來進行調(diào)整，可以控制內(nèi)徑周邊部的面壓等。在突起20中使收縮部22的尺寸根據(jù)各個部位而變化的情況考慮 以下方式。艮P，例如改變收縮部22的尺寸以使作用到與中央部的汽缸內(nèi)徑3 對應的內(nèi)徑周邊部的內(nèi)徑負載增大，該中央部的汽缸內(nèi)徑3在引擎實 際運轉時成為較高的高溫，熱負載增高且因熱變形產(chǎn)生的內(nèi)徑變形量 較多，在構成串聯(lián)四缸的引擎的本實施方式的汽缸體2中為中央的兩 個汽缸內(nèi)徑3。即此時，改變與汽缸體2中的各個汽缸內(nèi)徑3對應的部 分的收縮部22的尺寸而使之不同，來調(diào)整突起20的剛性。此外，考慮改變收縮部22的尺寸以使作用到各汽缸內(nèi)徑3的內(nèi)徑 周邊部上的內(nèi)徑負載在圓周方向上變化。即此時，在突起20中與各汽 缸內(nèi)徑3對應的部分中在圓周方向上改變收縮部22的尺寸而使之不 同，來調(diào)整突起20的剛性。本模擬表示突起20的與各汽缸內(nèi)徑3對應的部分中收縮部22的 尺寸在圓周方向上相同時、且改變收縮部22的厚度尺寸dl (參照圖7) 時的某一汽缸內(nèi)徑3的內(nèi)徑變形的變化。
在圖8中，上方的圖、即圖8 (a) (c)是與圖7對應的部分的 剖視圖，表示本實施方式的收縮部22的厚度尺寸dl的變化。圖8(a) (c)表示收縮部22的厚度尺寸dl分別為尺寸值Ll、L2、L3(LKL2〈L3) 的情況。
具體地說，圖8 (a)所示的厚度尺寸dl的尺寸值Ll是收縮部22 比較薄(為突起20的其他部分的1/4左右的厚度)的情況。此外，圖 8 (c)所示的厚度尺寸的尺寸值L3為收縮部22較厚(為突起20的其 他部分的3/4左右的厚度)的情況。此外，圖8 (b)所示的厚度尺寸 的尺寸值L2為收縮部22為尺寸值Ll和尺寸值L3的中間程度的厚度 (突起20的其他部分的大致一半的厚度)的情況。
此外在圖8中，下方的圖、即圖8 (A) (C)表示組裝分別與 圖8 (a) (c)對應的仿真頭1時汽缸內(nèi)徑3的內(nèi)表面(形成汽缸內(nèi) 徑3的壁面)的變形，是使用了 CAE計算的一例。
艮P，圖8 (A)表示收縮部22的厚度尺寸dl的值為尺寸值L1時 的內(nèi)徑變形的CAE計算結果示例，圖8 (B)表示為尺寸值L2時的內(nèi) 徑變形的CAE計算結果示例，圖8 (C)表示為尺寸值L3時的內(nèi)徑變 形的CAE計算結果示例。另外，圖8 (A) (C)的各圖的上下與汽 缸內(nèi)徑3的上下對應。此外，圖8 (A) (C)所示的內(nèi)徑變形為了 方便說明而進行了夸張表示。此外，圖8 (A) (C)中的條紋圖案表示汽缸內(nèi)徑3的內(nèi)表面的移位量，從中央部至外側其移位量增多。
如圖8 (a)所示，收縮部22的厚度尺寸dl為尺寸值Ll時，組 裝仿真頭l而產(chǎn)生的內(nèi)徑負載局部地作用到汽缸體2的內(nèi)徑周邊部的 內(nèi)側部分。
此時如圖8 (A)所示，汽缸內(nèi)徑3產(chǎn)生其上部變窄的變形(汽缸 部5的上部倒入內(nèi)側的變形)(參照圖中虛線部分)。此外，汽缸內(nèi) 徑3的下部產(chǎn)生向外側膨脹的變形。
此外如圖8 (b)所示，收縮部22的厚度尺寸dl為尺寸值L2時， 在內(nèi)徑周邊部中內(nèi)徑負載作用的部分向外側擴展了收縮部22的尺寸與 上述尺寸值L1時相比向外側增大的部分。
此時如圖8 (B)所示，汽缸內(nèi)徑3的上部的變形與收縮部22的 厚度尺寸dl為尺寸值L1時相比較為緩和(參照圖中虛線部分)。即 此時，汽缸內(nèi)徑3的上部的變形較小，汽缸內(nèi)徑3僅下部產(chǎn)生與上述 情況(參照圖8(A))同樣地向外側膨脹的變形。
此外如圖8 (c)所示，收縮部22的厚度尺寸dl為尺寸值L3時， 在內(nèi)徑周邊部中內(nèi)徑負載作用的部分進一步向外側擴展了收縮部22的 尺寸與上述尺寸值L1時相比進一步向外側增大的部分。
此時如圖8 (C)所示，汽缸內(nèi)徑3產(chǎn)生上部擴大的變形(汽缸部 5的上部倒向外側)(參照圖中虛線部分)。此外汽缸內(nèi)徑3的下部與 上述各情況(參照圖8(A)、 (B))同樣地產(chǎn)生向外側膨脹的變形。
根據(jù)這些模擬結果可知，關于突起20的收縮部22的尺寸，通過 至少厚度尺寸dl變化，組裝仿真頭l所引起的內(nèi)徑變形變化。即，通 過改變收縮部22的厚度尺寸dl，可以調(diào)整突起20的剛性，不是趨向性地控制而可以有意識地控制內(nèi)徑負載等。從而可以控制組裝仿真頭1 所引起的內(nèi)徑變形。
關于這種通過改變收縮部22的尺寸而引起的內(nèi)徑變形的變化，特 別是如上述模擬結果所示，汽缸內(nèi)徑3的上部的變形是容易受到因改 變收縮部22的厚度尺寸dl引起的影響的部分。具體地說，隨著收縮 部22的厚度尺寸dl從內(nèi)側向外側增大，可以將汽缸內(nèi)徑3上部的變 形從變窄側的變形調(diào)整為擴大側的變形。
此外，汽缸內(nèi)徑3的上部因在其上方形成燃燒室而成為比較高溫 的部分，是在引擎實際運轉時容易變形的部分。
因此，通過調(diào)整收縮部22的厚度尺寸dl，可以使組裝仿真頭1 所引起的內(nèi)徑變形有效地與包含熱變形的引擎實際運轉時的內(nèi)徑變形 對應。
如上所述，在本實施方式的仿真頭1中，介于汽缸體2的頭部安 裝面4和仿真頭主體10的安裝面11之間的作為突起部件的突起20， 與仿真頭主體10—體地構成。
具體地說，例如通過鑄造的一體成型、切削等而在仿真頭1上將 突起20與仿真頭主體10 —體地構成。
這樣使介于汽缸體2的頭部安裝面4和仿真頭主體10的安裝面11 之間的突起部件作為相對于仿真頭主體10的突起20 —體地構成，從 而在使用了仿真頭1的汽缸內(nèi)徑3的精加工時，作業(yè)性提高，且實現(xiàn) 了加工工序的自動化，在成本方面和作業(yè)性方面均適合。
即，例如如現(xiàn)有技術那樣為在仿真頭和汽缸體的頭部安裝面之間 設置墊圈的構成的情況下，在仿真頭相對于頭部安裝面的組裝時，經(jīng)過墊圈相對于頭部安裝面的放置、以及在其上放置仿真頭的順序。
因此，如上所述通過使突起20與仿真頭主體10為一體，仿真頭1 包含突起20而成為一體的構造物，因此簡化了仿真頭1相對于頭部安 裝面4的放置等作業(yè)，提高了作業(yè)性。
此外，突起20與仿真頭主體IO為一體，從而仿真頭l的傳送、 相對于頭部安裝面4的放置變得容易，適于汽缸體2的加工工序的自 動化。
另一方面，仿真頭1中的突起20也可以相對于仿真頭主體10為 不同的部件。
此時，如圖7所示的雙點劃線成為分離位置，突起20相對于仿真 頭主體10由不同部件構成。
另外，在突起20相對于仿真頭主體10由不同部件構成的情況下， 也使用螺栓等連接件將不同部件的突起20固定到仿真頭主體10上等， 從而實現(xiàn)上述突起20相對于仿真頭主體10的一體的構成。
這樣通過使突起20相對于仿真頭主體10為不同部件，可以使突 起20相對于仿真頭主體10由剛性不同的材料構成，可以從材料方面 調(diào)整突起20的剛性。
此外，通過使突起20相對于仿真頭主體10為不同部件，可以更 換突起20的部分。從而，在使用仿真頭1對大量汽缸體2進行加工時， 因反復進行仿真頭l相對于汽缸體2的組裝及拆卸，而在突起20的接 觸面21上產(chǎn)生了成為內(nèi)徑周邊部的壓痕的原因的因磨損等引起的表面 粗糙(凹凸)的情況下，可以通過更換突起20的部分進行應對。關于這一點，在突起相對于仿真頭主體IO通過鑄造等一體構成的
情況下，也可以通過剝離突起20的接觸面21的表面等來應對其磨損 界限(粗糙程度的界限)。
艮P，在突起20中影響其剛性的部位、即對內(nèi)徑變形直接影響的部 位為收縮部22。因此，接觸面21達到磨損界限時，在其表面進行加工 而剝離接觸面21的表面，從而不會因突起20的作用而影響到內(nèi)徑變 形，可以再度使用仿真頭1。
在以上實施方式中，作為使用仿真頭1進行的加工的對象的汽缸 體2為開式構造，但不限于此，也可以是所謂的閉式構造。此外，本 發(fā)明不限于汽缸體2的材質、鑄造法(鋁壓鑄等)均可以應用。
工業(yè)利用性
本發(fā)明的汽缸體的加工用夾具及加工方法，可以使組裝仿真頭時 的螺栓連接產(chǎn)生的螺栓軸力有效地作為內(nèi)徑負載作用，通過組裝仿真 頭可以體現(xiàn)包含熱變形的引擎實際運轉時的內(nèi)徑變形，可以提高引擎 實際運轉時汽缸內(nèi)徑的正圓度，因此在工業(yè)上有用。
權利要求
1. 一種汽缸體的加工用夾具，具有仿真頭主體，該仿真頭主體在對汽缸體具有的汽缸內(nèi)徑進行精加工時，通過螺栓連接而組裝到汽缸體的汽缸頭安裝面上，從而使上述汽缸內(nèi)徑變形，該汽缸體的加工用夾具的特征在于，在上述仿真頭主體的相對于汽缸體的安裝面?zhèn)仍O置突起，該突起具有與上述汽缸頭安裝面中的上述汽缸內(nèi)徑的周邊部接觸的接觸面，至少使上述仿真頭主體為剛性比汽缸體高的構成。
2. 根據(jù)權利要求1所述的汽缸體的加工用夾具，其特征在于，上述突起經(jīng)由上述接觸面與上述汽缸內(nèi)徑的周邊部全面接觸。
3. 根據(jù)權利要求l或2所述的汽缸體的加工用夾具，其特征在于， 上述突起具有收縮部，該收縮部是相對于上述接觸面在上述汽缸內(nèi)徑的徑向上收縮的部分，通過調(diào)整該收縮的部分的尺寸來調(diào)整該突 起的剛性。
4. 根據(jù)權利要求1 3的任一項所述的汽缸體的加工用夾具，其 特征在于，上述突起作為與上述仿真頭主體不同的部件構成。
5. —種汽缸體的加工方法，通過螺栓連接將仿真頭主體組裝到汽 缸體的汽缸頭安裝面上，從而使汽缸體具有的汽缸內(nèi)徑變形，在該狀 態(tài)下對上述汽缸內(nèi)徑進行精加工，該汽缸體的加工方法的特征在于，使上述仿真頭主體為剛性比汽缸體高的構成，在上述汽缸頭安裝面和上述仿真頭主體的相對于汽缸體的安裝面 之間設置突起部件，該突起部件具有與上述汽缸頭安裝面中的上述汽 缸內(nèi)徑的周邊部接觸的接觸面。
6. 根據(jù)權利要求5所述的汽缸體的加工方法，其特征在于， 使上述突起部件經(jīng)由上述接觸面與上述汽缸內(nèi)徑的周邊部全面接觸。
7. 根據(jù)權利要求5或6所述的汽缸體的加工方法，其特征在于， 在上述突起部件上設置收縮部，該收縮部為相對于上述接觸面在上述汽缸內(nèi)徑的徑向上收縮的部分，通過調(diào)整該收縮部的尺寸來調(diào)整 該突起部件的剛性。
8. 根據(jù)權利要求5 7的任一項所述的汽缸體的加工方法，其特 征在于，與上述仿真頭主體一體地構成上述突起部件。
全文摘要
本發(fā)明的仿真頭(1)(汽缸體的加工用夾具)，具有仿真頭主體(10)，該仿真頭主體在對汽缸內(nèi)徑(3)進行精加工時，通過螺栓連接而組裝到汽缸體(2)的頭部安裝面(4)上，從而使汽缸內(nèi)徑(3)變形，其中，在仿真頭主體(10)的相對于汽缸體(2)的安裝面(11)側設置突起(20)，該突起具有與頭部安裝面(4)中的汽缸內(nèi)徑(3)的周邊部接觸的接觸面(21)，至少使仿真頭主體(10)為剛性比汽缸體(2)高的構成。
文檔編號B24B33/02GK101522369SQ20078003669
公開日2009年9月2日 申請日期2007年10月3日 優(yōu)先權日2006年10月6日
發(fā)明者原田高宏, 淺山和博, 渡邊一樹, 真貝知志 申請人:豐田自動車株式會社