发动机作为汽车的心脏,其制造质量直接影响着汽车的使用性能。缸体作为发动机各机构及各系统的装配基础零件,其制造精度对发动机的整体性能有着重要的影响。要提高发动机的使用性能,就必须控制发动机制造过程中关键零件的加工精度与加工质量。本文以上汽通用五菱汽车B11/B12型发动机缸体为研究对象,通过加工工艺分析与有限元仿真,分析了缸体加工过程中夹紧力与铣削力对加工变形的影响规律,研究了缸体夹持状态变化引起的加工内应力释放对加工误差的影响关系,提出了控制缸体加工精度的有效方案,实现了发动机缸体生产线加工工艺的优化与改进。本文研究工作主要包括以下三个方面:首先,进行了缸体加工过程中的夹持方案分析与夹持变形仿真。针对直列4缸发动机缸体的结构特征与五轴数控铣削加工工艺系统的特点,从定位方式和夹紧装置两方面,分析了缸体加工过程中的夹持状态以及夹紧力与支持力的空间位置关系。通过对液压加载系统的分析计算,确定了发动机缸体所有夹持载荷的数值。基于三维软件CATIA建立了缸体的数值模型,利用HyperMesh进行离散处理,利用ABAQUS进行夹持变形数值模拟,获得了缸体后端面与底面的装夹变形云图,分析了不同夹紧力下的缸体装夹变形状态。仿真结果表明:缸体后端面中上部位置与底面靠近夹具夹头部位变形明显偏大,缸体底面整体变形明显比后端面整体变形大,缸体夹持力的变化对后端面与底面的变形影响不明显。其次,完成了缸体加工过程中铣削力模型的建立与铣削变形仿真。通过对缸体材料HT250进行铣削正交实验,建立了缸体加工过程中的铣削力模型,计算了有限元仿真所需的铣削力数值。通过缸体铣削变形仿真,分析了缸体加工过程中铣削变形与装夹变形的耦合效应以及铣削变形的不同状态。仿真结果表明:缸体铣削变形明显大于缸体装夹变形,缸体底面粗加工变形明显大于半精加工变形,缸体后端面铣削变形量随铣削力的增大而增大。最后,建立了缸体后端面与底面垂直度误差相对于刀具加工件数的精度预测数学模型,提出了缸体加工过程中的精度控制方案。利用等距抽样检测数据,通过多元线性回归分析,建立了缸体垂直度误差相对于刀具加工件数的定量关系式,实现了根据垂直度误差值确定刀具具体加工件数,从而准确预测了换刀周期。通过对缸体加工工序的工艺分析与加工变形的仿真计算,提出了缸体加工过程中的精度控制方案。具体包括:粗-半精加工工序分离以消除粗加工变形对半精加工变形的累积效应影响,或者采用基于缸体加工垂直度测量统计数据进行B轴转角补偿的方案。通过缸体加工数据的统计分析与生产性试验研究,验证了缸体加工精度控制方案的可行性与有效性,优化并改进了缸体生产线的加工工艺。通过本文的研究,建立了发动机缸体加工变形的数值仿真模型,获得了夹紧力与铣削力对缸体加工变形的影响规律,实现了缸体加工过程中的精度控制,为汽车发动机缸体的加工生产提供了理论依据和技术参考。