发动机缸盖机加工艺的技术难点分析

彭浩 蒋志波

摘 要：作为一种复杂的零件，发动机缸盖的机加工艺具有一定的难度。本文简要介绍了发动机缸盖的机加工艺以及机加工业中的一些技术难点。希望能够有助于提高发动机缸盖的机加工艺水平，从而提高发动机的整体质量和性能。

关键词：发动机缸盖；机加工艺；技术难点

作为发动机的一个主要零件，缸盖具有非常重要的作用。缸盖主要位于发动机上部，由螺栓将缸盖固定在汽缸体上。缸盖的作用包括对气缸的上部进行封闭，和汽缸壁与活塞顶部一起构成燃烧室；缸盖是出水管，进、排气管的重要装备基体，也是定制气门发动机的主要配气机构；气缸体冷却水孔和气缸盖内部的冷却水套底面的水孔是相通的，这样可以通过气缸中的循环水将发动机内的高温带走。缸盖对发动机的质量有着非常重要的影响，而且加工工艺非常复杂，具有较高的加工精度要求。

1 发动机缸盖的结构特征

要提高发动机缸盖机加工艺的精度，保障发动机缸盖的加工质量，就必须对发动机缸盖的结构特征进行一定的了解。发动机缸盖具有以下几个结构特征：首先，气缸盖对于刚度和强度有着较高的要求，才能在气体的热应力和压力的作用下正常工作，保障气缸盖不会受到气体热应力和压力的损坏。其次，气缸盖一般为六面体状，属于一种多孔薄壁件。气缸的6个外形面可以分为缸体结合面和其他面，其中最重要的是缸体结合面，缸體结合面指的是与缸体进行结合的面，上面具有燃烧室。发动机中最重要的性能参数——压缩比指的是燃烧室的容积和气缸之间的比值。可燃混合气体在气缸中被压缩，然后在燃烧室内被点火和燃烧。要求燃烧室具有一定的容积，否则会造成可燃混合气体的燃爆。如果容积过大又会影响发动机的功率。缸体结合面的位置精度具有较高的要求，对于密封有着较高的要求[1]。

2 发动机缸盖的粗加工工艺

发动机缸盖加工工艺中的第一个流程就是粗加工工艺。粗加工工艺要注意以下几个方面：第一，选择合适的缸盖材料。铝合金是使用比较广泛的发动机缸盖材料。这是由于铝合金具有良好的导热性，能够有效地提高缸盖的散热能力。加之铝合金的质量较轻，能够使发动机整机的重量得到减轻。但铝合金缸盖有一个显著的缺点，那就是具有较差的刚度，在使用时很容易出现变形的情况。当前一般使用耐热合金铸铁来制作缸盖中的气门座，使用铸铁来制作缸盖中的气门导管。当前在缸盖材料的选择中越来越多地使用到了粉末治金材料，粉末治金材料具有容易成型的优点，但具有较差的耐磨性能。第二，加工毛坯件。在选择合适的材料之后就要加工毛坯件。缸盖毛坯件的加工技术要求在于毛坯件上面不能有粘砂、砂眼、气孔、疏松，不能存在热浇不足、冷隔和裂纹的现象，并保障毛坯件的粗传送点、夹紧点和定位基面具有良好的光滑性和一致性[2]。

3 发动机缸盖的机加工工艺

3.1 加工发动机缸盖的大面积平面 发动机缸盖的大面积平面主要有排气面、进气面、底面和顶面，发动机缸盖的大面积平面具有较高的加工精度要求。因此对于刀具的调整精度和机床的几何精度均有着较高的要求。在传统的缸盖大平面加工中使用的主要加工工具是硬质合金刀片和金刚石修光刃。随着技术的进步，如果毛坯加工良好，则可以使用金刚石刀片来完成整个大面积平面的加工工艺，从而使其表面粗糙度得到提高[3]。

3.2 加工发动机缸盖的高精度孔 发动机缸盖中的高精度孔包括凸轮轴孔、挺杆孔、导管孔和气门阀座等孔隙，这些孔隙对于表面粗糙度、位置精度和尺寸精度的要求均较高。因此可以说缸盖机加工艺中的核心工艺就是高精度孔的加工，也成为了发动机缸盖机加工艺中的技术难点。

发动机气门与缸盖气门导管和缸盖气门阀座必须能够完整地配合，这对同轴度有着较高的要求。气门锥面和气门阀座之间必须能够密封，因此气门阀座具有较高的圆度要求。当前主要的加工工艺是先进行机床主轴快进，然后进行工进，接着启动主轴，对气门阀座的锥面进行加工。进而将主轴停止并后退，然后重新启动主轴，气门导管进行枪铰加工。在完成枪铰加工之后工进退刀，将主轴回推。这种工艺能够进一步减少重复定位误差，做到一次定位，使得气门阀座和气门导管的同轴度得到提高。但是由于气门导管和气门阀座具有不同的材料因此必须选择不同的刀具，这也进一步提高了加工的难度。

3.3 加工气门导管底孔和缸盖挺杆孔 这两方面的加工具有较高的精度要求，在加工的过程中注意尽量减少不必要的误差，提高气门导管底孔和缸盖挺杆孔的加工精度。

3.4 加工缸盖凸轮轴孔 缸盖中最长的孔就是凸轮轴孔，如果使用分段加工工艺无法在保障加工精度的同时使凸轮轴孔的同轴度要求得到满足，因此必须对其进行一次精加工成型。在机械加工的过程中，必须消除刀杆自身的重力，这也成为了一个加工难点。当前使用的主要方法是利用刀具本身的自导向或者使用带有镗模架的专机自动生产线，来使刀杆的重力影响降到最小。

3.5 加工缸盖中的毛刺 由于铝合金缸盖是一种塑性材料，因此很容易在加工的过程中出现毛刺，必须对毛刺进行进一步的加工。在毛刺加工的过程中要选择合理的刀具参数和加工参数，并且可以通过提高工件材料硬度的方式来减少毛刺的数量，一般去毛刺的主要方法包括电火花去毛刺、表面抛丸、表面喷丸、高压水去毛刺、尼龙毛刷去毛刺等。加工的过程中要注意提高加工工艺的安全性。

4 发动机缸盖机加工艺中的关键点

如果缸盖具有较大的尺寸，其加工精度很容易受到内应力的影响。因此在加工时应该尽量分散加工和粗加工，按照先面后孔的原则来释放加工应力。要对缸盖的结合面进行精加工，避免划伤结合面。对于缸盖内腔的杂物和铁屑应该进行振动清理，并将其作为最后一道加工工序。为了避免加工过程中的损失，尽量使用刀具折断检测和夹具喷漆检测。

5 结语

本文简要介绍和分析了发动机缸盖机加工艺的技术难点，发动机缸盖是一种比较复杂的零件，其加工精度和质量会直接影响整个发动机的质量。在现场加工的过程中还要把握现场工况、生产情况和设备情况，合理的安排加工工艺，保障缸盖的加工质量。

参考文献：

[1]陈永雄，魏世丞，梁秀兵，等.铝合金发动机缸盖的再制造技术研究[J].材料工程，2012（06）.

[2]洪恒发.发动机缸盖铸造技术中若干问题的探讨[J].铸造，2012（01）.

[3]易刚，林剑峰，侯延星，等.发动机缸盖加工关键工艺研究[J].机械设计与制造，2011（06）.