探讨发动机缸盖加工的优化工艺

刘文超 于光超

摘 要：汽车缸盖作为发动机关键部位，其加工成功与否对整个发动机的整体性能造成直接影响。通过对缸盖导管孔及气门座套孔的深度加工，在一定程度上不仅能够提升发动机的使用寿命，且对于发动机油耗降低具有重要作用。本文通过对发动机缸盖的气门座圈孔及导管孔加工优化进行分析，并提出提升缸盖加工工艺的方法和建议。

关键词：发动机；缸盖；加工工艺；优化

0 引言

发动机缸盖是整个发动机当中较为关键的零件，对其加工精度要求非常高，并且加工工艺也十分复杂，缸盖加工的质量状况对发动机的整体性能起到关键性作用，因此，发动机缸盖的加工十分重要，而作为其关键部位的座圈及导线孔更是其加工的关键中的关键。

1 工艺要求

根据相关图样规定，当气门座圈呈90°密封面时，其对相应导管孔中心方向的径向圆跳动0.015mm，所存在的严格的位置公差在一定程度上与相应气门的工作性能存在密切的关系。对于汽车所使用的高速汽油机来说，其在运动的过程中转速可以达到5500r/min，并且气门所进行的上、下运动的频率也非常高，在运动的过程中相应的导管孔起导向作用，其中不能存在任何卡滞的现象发生，因此，90°密封面对相应的导管孔的中心位置需进行严格控制。不然就会造成发动机在运动的过程中出现气门中心偏移现象，并且还会造成发动机发生连续的漏气反应，造成发动机的动力性能下降。

2 对座圈安装孔及气门导管安装孔的粗加工的优化分析

对于DOCH缸盖来说，其具体结构为顶置凸轮轴气门，并且其相关燃烧室的形状为屋脊样式，对于四气门的布置较为适合。导管孔与相应的座圈在具体的公共中心线及气道上呈现出一定的角度，因此，在相应气道的斜面上就铸有相关的工艺凸台，同时，这也是相关缸盖加工优化的具体要求所在。再对其粗加工导管进行相应安装工作之前，首先要做的就是将工艺凸台给予放平操作，粗加工相应导管安装孔为φ10.5mm，加工平台的相应的导管安装孔为φ12.5mm，在特殊情况下有些φ12.5mm存在铣不全的状况，可以采取将10.5mm的底孔直线度差采取钻出的方式来解决。在具体的工艺安排上，可以先将φ12.5的凸台、粗加工座圈孔及刀校喉口采取用一把复合刀一次性完成的方式来解决，如图1所示。在对复合刀使用的过程中要充分考量刀具结构所具有的合理性，要将相关的生产效率与刀具的刚性有效的结合起来。工艺凸台与喉口一把刀具同时加工，能保证刀具刚性，工艺凸台加工质量就能得到保证，再沿导管孔中心加工φ10.5底孔，这样就会比较顺利，本工序把顶面与1.4缸火花塞导管孔作为定位基准。

圖1 铣φ12.5mm工艺凸台的复合刀具

3 对导管安装孔及座圈安装孔的精加工的优化分析

具体的工序可以安排在相应的卧式加工中心上，在具体的工作定位当中，可以顶面以及顶面2定位销孔作为定位基准，主要由于缸盖的座圈安装孔及导管安装孔在一定条件下除了自身所要求的精度状况外，在具体的位置度上也有一定的要求：在相关的工艺要求中，相应的导管安装孔与座圈安装孔的同轴度为φ0.20mm，而位于导管座圈相应的两个安装孔的圆度值都是0.01mm，因此可以对此采用一把复合刀进行操作，在对前端采用相应的精镗刀进行加工后，再对座圈安装孔进行精镗加工，从而防止在具体的加工过程中出现相互干涉的情况。对相应工件采取一次性夹紧加工完成，不仅要保证相应孔的具体尺寸大小和圆度状况，还要对其相互之间的位置给予准确固定。

4 座圈和导管孔精加工的优化工艺

传统工艺为普通组合机床加工，组合机床自动线上存在着四台的卧式专机，并在自动线上完成操作，当对设备方案进行考虑时，对其加工量进行相应减少，让相关供应商对进气座圈的60°和120°的孤度内锥面进行加工，我们只负责在线上安装加工相应的90°的密封面。当机床对此进行验收时，在这个环节上出现不合格的状况，从中发现在90°的密封带当中，其在整个圆周上存在宽窄不一的情况，主要是由于在上端60°的密封带的过渡锥面与下端的120°的过渡锥面的中心位置上，存在与相应90°的密封面上不同心的情况，主要是由于在加工的过程中相应的加工基准所造成的，并且这种现象对密封带的使用寿命以及相应的密封性能造成一定的影响。通过建立相应的缸盖柔性生产线之后，在机床的使用上采用的是一台组合机床，在机床的左侧加工相应的近期座圈和导管线，在机床的右侧加工相应的排气座圈和导管线。在机械滑台的作用下将左右双动力头进给，并且工件当中的八个气门座圈及导线管孔，分别进行四次移动操作，分别加工相应坐标点，在相应的座圈和导管孔刀具上，其在结构材料上采用人工卫星符合结构（如图2）。并且将各个角度的刀具进行120°的均匀分布，可以先将60°和120°的辅助角度锥面进行铣加工，相应刀具根据机床的主轴旋转机采取滑台进给。当加工完成之后，应将滑台及时停止，开始加工相应的90°的锥面，这时刀具随着相应的动力头主轴进行相应的旋转操作。当刀具的旋转在相应的动力头完成操作之后，在具体的枪铰供给上由机床主轴内部的液压缸完成具体操作。当相应的枪铰完成工作要求之后，枪铰刀要及时退回到导管的内部，并以此完成一个循环过程。在对其加工完成之后，加工好的60°和120°的辅助锥面与90°的密封锥面形成一种连接圆滑状态，这样不仅达到对进气阻力达到减小的目的，还能够对加工的生产效率达到进一步提升的效果。

5 结语

当前所使用的敏捷式的柔性生产线都是在相应的加工中心来完成操作的，在具体的刀具结构上也进行了相应的简化和调整，使其更加的实用化。由于机床具有相应的精度高和工件加工好的特点，但是其前期投资较大，并且在具体的刀具上相应的要求水平较高，因此，在相关企业中进行普及需要企业对此认识的提升。

参考文献：

[1]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（6）：84-85.

[2]陈国友.汽车发动机制造——发动机缸盖加工新工艺[J].现代零部件，2011（7）：38-43.

[3]王抒扬.发动机缸盖的机加工艺及加工难点[J].汽车工程师，2009（8）：37-40.