缸盖座圈跳动超差问题原因分析

杨靖，胡振豪

缸盖座圈跳动超差问题原因分析

杨靖，胡振豪

（上汽通用五菱汽车股份有限公司重庆分公司，重庆401135）

缸盖的导管和座圈加工尺寸的好坏直接影响发动机的动力性能，而跳动尺寸则会直接影响气门与座圈的密封。就缸盖座圈相对导管跳动超差的问题进行各方面分析，使得实际生产过程中问题可得到快速解决。

缸盖；座圈；跳动

作为发动机配气机构中的执行元件，座圈和导管是保证发动机动力以及可靠性与耐久性的重要零件。导管孔是进气门和排气门上下运动的导向，以保证实现进气门和排气门正确开启和关闭，从而按照发动机的配气相位完成其工作循环。缸盖座圈密封锥面对导管孔中心线的位置精度会影响气门与座圈接触的密封性，直接影响发动机的功率、转矩和油耗。而缸盖的座圈密封锥面相对于导管孔的中心线的位置精度即为座圈跳动，跳动超差导致零件报废率提高，且频繁换刀导致刀片消耗严重，更影响生产节拍，基于此背景，针对缸盖座圈跳动超差的问题进行原因分析，图1为缸盖座圈示意图。

图1 缸盖座圈示意图

1 座圈跳动超差问题分析

1.1 设备方面分析

与座圈和导管加工相关的设备包括粗加工座圈底孔和导管底孔的加工中心、精加工座圈和导管的加工中心以及压装机，以下分析每种设备与跳动相关的因素。

1.1.1 加工座圈和导管加工中心的检查

座圈跳动即座圈与导管的同轴度，在测量时以导管作为基准，如果基准自身倾斜，则跳动数值会偏大。随机测量超差工件的导管10个截面的位置度[1]，输出其圆度和圆柱度图形，通过输出的图形可看出导管加工存在倾斜现象，如图2所示。同一个导管的第一档和第十档在缸盖宽度方向相差0.04 mm，此差异为A轴不正所导致；在长度方向相差0.06 mm，此差异为定位面不平所导致，如图3所示。

图2 导管加工后的图形

图3 导管位置度测量值

机床定位面不平以及A轴不正，将会导致缸盖出现长度方向或者宽度方向的偏移，会影响座圈和导管的相对位置度以及导管的圆柱度，座圈跳动随即受到影响。

分析出原因后，对一台加工中心的定位面高度进行检查，检查结果如图4所示，定位面高度差值达到0.03 mm，后通过增加垫片对加工中心的定位面进行调整，并将A轴补偿清零，调整后加工缸盖的座圈跳动数值变小且稳定，跳动数值如图5所示；故加工座圈和导管的加工中心的定位面不平、A轴不正是座圈跳动超差的原因。

图4 定位面高度

图5 座圈跳动数值对比

1.1.2 粗加工座圈和导管底孔加工中心的检查

从四条粗加工线各取10个零件进行压装完导管和座圈后在同一台加工中心进行座圈和导管的加工，并测量座圈跳动数值，发现粗加工C线的零件加工完座圈和导管后跳动超差的居多，见图6；测量粗加工底孔同样存在底孔倾斜的现象，检查粗加工C线机床的定位面高度，发现其定位面不平，见图7，需对定位面进行调整；故粗加工加工中心的定位面不平是导致座圈跳动超差的原因。

图6 座圈跳动数值

图7 粗加工C线定位面高度

1.1.3 压装机的分析

压装机作为连接底孔和导管、座圈的纽带，起着至关重要的作用。压装机需要保证导管和座圈的压装深度合格，有对其压力和压装位移的监控，如果超出范围，设备会报警。压装机进行压装时，由机械手与压头相互配合才能做到正确压装，如果机械手的位置有微偏移，这时的压装就会受力不均，造成压头一侧异常磨损。此时再加工的工件就会出现座圈跳动偏大或者座圈的角度波动大等情况。通过对设备的检查，确认压头没有异常磨损，故压装机不是导致座圈跳动超差的原因。

1.1.4 机床丝杠磨损的检查

机床的丝杠承载着精确定位的使命，如果丝杠磨损，对主轴的精确定位造成影响，同样会影响到座圈跳动，通过对机床丝杠的检查，丝杠间隙的反馈值均在要求的范围内，故丝杠磨损不是导致座圈跳动超差的原因。

2 导管材质影响

分别采用两家供应商（宁波金鑫和沃特尔）的导管座圈进行加工，两家的导管座圈材质有着略微的差别，分别加工各5件，对比其跳动数值，如图8所示，无明显的差异。故导管座圈材质对座圈跳动影响不大。

图8 两家供应商的导管座圈加工后的座圈跳动

3 刀具方面分析[2]

加工座圈和导管的刀具为单刃带导条的镗刀，其中导条部位进行支撑导向，使得在毛坯不均匀的情况下可通过导条找正，确保加工时的稳定性。同样，刀具也有跳动，采用不同跳动的刀具分别加工工件，用跳动大的刀具（16 μm）和跳动小的刀具（5 μm）分别加工10个工件，取其平均值进行比较，通过图9的数据可看出座圈相对导管的跳动数据无明显区别，可见刀具跳动对加工的座圈跳动数值并无影响。

4 导管圆度的分析

座圈跳动评价的是座圈与导管相对位置的偏差，导管圆度不好会影响检具对座圈跳动的测量，用三坐标测量座圈跳动超差零件的座圈圆度数值，数值均在公差范围内，且数值显示导管圆度较好。导管的圆度图形如图10所示，导管的圆度数据如图11所示，故不存在导管圆度不好影响座圈跳动的情况。

图10 导管圆度图形

图11 导管圆度数据

5 测量检具存在误差

当检测出超差零件时，将工件保留，重新标定检具进行测量，发现测量值无明显变化，将同一工件用另一套检具进行测量，其跳动的测量差异在0.008 mm以内，认为检具测量无差异，达到要求。具体测量数据如图12所示。

图12 两套检具的测量数值

6 结束语

通过上述分析，缸盖座圈跳动超差为粗加工座圈和导管底孔加工中心以及精加工座圈和导管加工中心的定位面不平导致，不过发生座圈跳动超差的问题时，还需从以上几方面进行着手分析，快速锁定问题原因，进行相应的调整，保证产品质量，使得座圈与气门的接触方式避免出现点接触，从而保障发动机装配过程合格，同时还可以提高生产效率。

[1]刘立波.缸盖座圈导管加工技术研究与实践[M].长沙：湖南大学出版社，2011.

[2]胡劲松.发动机缸盖座圈和导管孔的加工[J].现代零部件，2014（2）：43-45.

The Cause Analysis of Runout Overproof Problem of Cylinder Head Seat

YANG Jing，HU Zhen-hao
（SAIC GM Wuling Automobile Limited by Share Ltd Chongqing Branch，Chongqing 401135，China）

The size of the pipe and the seat ring of the cylinder head directly affect the power performance of the engine，while the runout size will directly affect the sealing of the valve and the seat.In this paper，the problem of the runout of the cylinder head seat relative to the pipe is analyzed in various aspects，so that the problems in the actual production process can be solved quickly.

cylinder head；value seat；runout

TK416.1

A

1672-545X（2017）07-0089-03

2017-04-24

杨靖（1990－），女，山西临汾人，本科，助理工程师，研究方向：机械动力学；胡振豪（1986-），男，河南濮阳人，本科，助理工程师，研究方向：机械动力学。