淺析缸蓋導(dǎo)管座圈精加工問(wèn)題及對(duì)策

阮春霞

摘要：我司4.8L發(fā)動(dòng)機(jī)在可靠性試驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)氣門(mén)座圈和導(dǎo)管磨損嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)性能指標(biāo)。后對(duì)氣門(mén)座圈和導(dǎo)管的精加工尺寸檢查，發(fā)現(xiàn)黑斑導(dǎo)管孔對(duì)應(yīng)的氣門(mén)座圈跳動(dòng)超差，導(dǎo)管孔壁粗糙度超差，黑斑處的導(dǎo)管孔直徑超差等加工的質(zhì)量問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行原因分析，制定相應(yīng)對(duì)策，解決問(wèn)題以提升產(chǎn)品質(zhì)量，保證整機(jī)性能。

關(guān)鍵詞：缸蓋；座圈；導(dǎo)管；粗糙度；跳動(dòng)

1.引 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們主要的代步工具。在這品種繁多的汽車行業(yè)，人們對(duì)汽車的美觀、舒適性、噪音、動(dòng)力、排量等的性能也越來(lái)越關(guān)注，要求也越來(lái)越嚴(yán)苛。發(fā)動(dòng)機(jī)是屬于汽車的核心部件，而作為發(fā)動(dòng)機(jī)影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能的部件氣門(mén)座圈和導(dǎo)管孔，其加工精度直接影響到產(chǎn)品的動(dòng)力性、安全性以及排放性能。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，由于可燃?xì)怏w是在缸蓋燃燒室壓縮后進(jìn)行點(diǎn)燃，致使氣門(mén)閥座受很高的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷，需要很好的耐磨性和密封性。缸蓋氣門(mén)座圈和導(dǎo)管孔的加工精度的好壞直接影響柴油機(jī)的工作狀態(tài)和性能的實(shí)現(xiàn)。氣缸蓋氣門(mén)座圈和導(dǎo)管孔加工精度差，使得柴油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)氣門(mén)與氣門(mén)座圈以及排氣門(mén)與氣門(mén)座圈之間密封不嚴(yán)，造成進(jìn)排氣門(mén)漏氣。氣門(mén)漏氣影響柴油機(jī)功率，壓縮比、燃燒狀況和起動(dòng)扭矩等。所以氣門(mén)座圈和導(dǎo)管加工的形狀精度和位置精度尤為重要。

2.選題的理由及本文的主要內(nèi)容

我司下的4.8L柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在可靠性試驗(yàn)過(guò)程中，氣門(mén)、導(dǎo)管、座圈磨損嚴(yán)重，制約著整機(jī)性能。在生產(chǎn)線加工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)刀具的使用壽命也較短，導(dǎo)管座圈的精加工質(zhì)量也不符合圖紙的要求。

本文基于上述問(wèn)題，按照 “人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”思路進(jìn)行深入的分析，，找出合理有效的解決措施，進(jìn)而提高氣門(mén)座圈和導(dǎo)管的加工質(zhì)量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)性能，使人們坐上安全、動(dòng)力好、降排的汽車。

3. 缸蓋座圈導(dǎo)管的問(wèn)題分析及對(duì)策

3.1 工件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度

氣門(mén)座圈和導(dǎo)管為氣缸蓋的重要加工部件，包括進(jìn)氣氣門(mén)座圈、排氣氣門(mén)座圈以及導(dǎo)管三部分組成。主要尺寸精度如下：

（1）導(dǎo)管孔直徑要求為D7H8（+0.022/0），表面粗糙度要求為Rz8，導(dǎo)管孔軸線相對(duì)火力面的垂直度為0.06，導(dǎo)管孔位置度為0.2；

（2）氣門(mén)座圈密封面相對(duì)于導(dǎo)管孔的跳動(dòng)為0.04，表面粗糙度要求為Rz4。

3.2 加工問(wèn)題現(xiàn)狀調(diào)查

針對(duì)4.8L缸蓋導(dǎo)管座圈精加工現(xiàn)狀以及產(chǎn)品的圖紙要求，對(duì)導(dǎo)管孔直徑、圓柱度以及座圈密封面跳動(dòng)三方面進(jìn)行調(diào)查。問(wèn)題如下：1）三坐標(biāo)檢測(cè)報(bào)告---導(dǎo)管孔位置度、導(dǎo)管孔軸線相對(duì)火力面垂直度滿足產(chǎn)品圖紙的要求；2）粗糙度儀檢測(cè)---部分工件的導(dǎo)管孔內(nèi)壁粗糙度存在超差（實(shí)際測(cè)出的值有的達(dá)到Rz14），且導(dǎo)管孔內(nèi)壁出現(xiàn)黑斑；3）電感量?jī)x檢測(cè)---部分座圈密封面跳動(dòng)超差嚴(yán)重（實(shí)際測(cè)出的密封面跳動(dòng)>0.08mm），目測(cè)部分導(dǎo)管孔內(nèi)部出現(xiàn)黑斑，用量?jī)x檢測(cè)黑斑處孔徑遠(yuǎn)大于要求尺寸，黑斑導(dǎo)管孔對(duì)應(yīng)的座圈密封面跳動(dòng)0.08以上。

通過(guò)刀具壽命監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，在缸蓋氣門(mén)座圈導(dǎo)管加工質(zhì)量不符合圖紙要求的同時(shí)，加工此處刀具壽命較短，增大刀具成本，不利精益生產(chǎn)。

3.3原因分析及對(duì)策的制定

3.3.1主要原因分析

1、對(duì)人員、設(shè)備、環(huán)境及測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析

（1）人員方面 工藝調(diào)試人員為我公司長(zhǎng)期合作的供應(yīng)商，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)豐富；

（2）設(shè)備方面 機(jī)床靜態(tài)精度和夾具精度都滿足出廠精度檢測(cè)要求，穩(wěn)定性良好。通過(guò)驗(yàn)證壓裝機(jī)在壓裝前后位置度，分揀并標(biāo)記差異工件，分揀后的工件精加工后導(dǎo)管座圈加工質(zhì)量差異不明顯，壓裝機(jī)壓裝精度影響較小。

（3）溫濕度方面 機(jī)床內(nèi)置空調(diào)，車間配有空調(diào)，環(huán)境溫度恒溫，滿足加工條件。

（4）測(cè)量方面 采用國(guó)際知名品牌設(shè)備，擁有年檢合格證。測(cè)量設(shè)備在進(jìn)廠安裝后邀請(qǐng)省計(jì)量局進(jìn)行標(biāo)定，并對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行Cg/Cgk，GRR均合格。

經(jīng)以上分析，來(lái)自“人、機(jī)、環(huán)和測(cè)”四個(gè)方面的原因非問(wèn)題原因可以排除。

2、工件的來(lái)料狀態(tài)分析

（1）缸蓋來(lái)件狀態(tài)分析 缸蓋為本公司自制件，質(zhì)量受管控，且來(lái)件都為合格。

（2）導(dǎo)管座圈來(lái)件狀態(tài)分析 通過(guò)利用檢測(cè)外來(lái)工件，外協(xié)廠家（甲廠）導(dǎo)管的直徑不符合圖紙最終要求——直線度和跳動(dòng)較差，導(dǎo)管徑向加工余量不均勻；另一方面，分揀同一批次中較好的導(dǎo)管壓裝并加工，導(dǎo)管精加工質(zhì)量有極大的改善。

故外購(gòu)件導(dǎo)管未精加工時(shí)的徑向加工余量影響導(dǎo)管孔精加工質(zhì)量，進(jìn)而影響座圈密封面的跳動(dòng)。

3.2解決措施

3.2.1來(lái)料導(dǎo)管方面對(duì)策

1、要求產(chǎn)品更改外協(xié)導(dǎo)管圖紙要求，將導(dǎo)管內(nèi)徑由原先的D6.65（+0.15，-0.15）改為D6.75（+0.05，-0.05）。導(dǎo)管為合金鑄鐵，硬度高，比較耐磨，徑向加工過(guò)大，刀具切削力過(guò)大，刀具加工的粗糙度差，從而影響座圈相對(duì)導(dǎo)管的跳動(dòng)；

2、更換導(dǎo)管外協(xié)廠家為廠家乙，嚴(yán)格要求廠家按照?qǐng)D紙要求供貨并適當(dāng)提高抽檢頻次。導(dǎo)管直徑不均勻，導(dǎo)致刀具受力不均勻，刀具的跳動(dòng)變大，加工的表面粗糙度差，座圈的跳動(dòng)也相對(duì)變差；

3、增加D6.75立銑刀保證導(dǎo)管加工余量均勻，即通過(guò)D6.75立銑刀→D6.92引導(dǎo)刀→D7精鏜刀/D7鉸刀的方式保證生產(chǎn)；

3.2.2刀具方面對(duì)策

1、確定合理的刀具結(jié)構(gòu)和刀片材質(zhì) 通過(guò)幾種刀具結(jié)構(gòu)和刀片的材質(zhì)，最終確定導(dǎo)條式鏜刀頭+硬質(zhì)合金刀片DZ9026W 為刀具最佳，如下表；

結(jié)論：導(dǎo)管孔粗糙度全部滿足要求，目測(cè)導(dǎo)管孔表面無(wú)黑斑出現(xiàn)，用Marposs檢測(cè)導(dǎo)管直徑和座圈跳動(dòng)都合格。

2、更改刀具的切削參數(shù)；

導(dǎo)條式鏜刀+硬質(zhì)合金刀片SZ9026W+降低轉(zhuǎn)速進(jìn)給通過(guò)監(jiān)控管理外來(lái)件導(dǎo)管質(zhì)量以及刀具結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的調(diào)整，缸蓋氣門(mén)座圈和導(dǎo)管的加工質(zhì)量大幅提高，滿足產(chǎn)品要求，為了進(jìn)一步驗(yàn)證方案整改的效果，隨后4.8L缸蓋連續(xù)加工68臺(tái)，導(dǎo)管直徑、粗糙度和座圈的跳動(dòng)都滿足產(chǎn)品圖紙要求，目測(cè)導(dǎo)管孔壁也無(wú)黑斑出現(xiàn)，驗(yàn)證效果良好，達(dá)到預(yù)期設(shè)定的目標(biāo)

結(jié)論

通過(guò)對(duì)問(wèn)題的攻關(guān)，缸蓋氣門(mén)座圈和導(dǎo)管加工質(zhì)量得到有效解決，產(chǎn)品質(zhì)量提高，保證了整機(jī)性能，對(duì)本文總結(jié)出以下結(jié)論：

a）選擇刀具的結(jié)構(gòu)以及材質(zhì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì)進(jìn)行匹配，不是越貴的就是最合適的。

b）精加工尺寸的余量要控制事宜，均勻部分，控制在6.75（+0.05/-0.05），確保加工切削力均勻分布，不會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)生震刀。

c）調(diào)試中多觀察、多提問(wèn)、多動(dòng)手、多學(xué)習(xí)，并及時(shí)記錄、整理問(wèn)題點(diǎn)，結(jié)合“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”，多方位分析問(wèn)題點(diǎn)原因，找出對(duì)應(yīng)的措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳進(jìn)士.金屬切削原理及刀具.重慶大學(xué)出版社，1994年

[2]Mapal.用于汽車加工中的精密加工刀具.中國(guó)金屬加工在線，2009年

[3]刑海軍.氣缸蓋氣門(mén)座圈和導(dǎo)管孔的加工工藝研究.天津大學(xué)，2003年