發(fā)動機缸蓋加工關鍵工藝研究

柳鵬飛

【摘 要】汽車生產(chǎn)過程中發(fā)動機缸蓋是發(fā)動機非常重要的一部分，缸蓋加工對于發(fā)動機整體性能有著一定影響。本文主要對發(fā)動機缸蓋加工關鍵工藝進行分析，希望能夠為相關人員提供一些幫助。

【關鍵詞】發(fā)動機；缸蓋；加工工藝；缸蓋加工

在汽車發(fā)動機組成當中，一個關鍵件就是發(fā)動機缸蓋，缸蓋在發(fā)動機實際組成當中屬于一個對多種零件組合實現(xiàn)承載的主體零件，缸蓋加工質(zhì)量優(yōu)劣、精度高低直接影響發(fā)動機綜合性能，基于此，各個發(fā)動機以及機床相關生產(chǎn)廠家都尤其關注缸蓋加工質(zhì)量和精度。

一、發(fā)動機氣缸蓋的簡單介紹

發(fā)動機氣缸蓋，它主要是在缸體的上方，能夠達到密封效果。其最大的作用就是能夠形成一個密封式的燃燒室。因為氣缸蓋會長時間處在溫度高和壓力比較大的環(huán)境中，在使用時候必須保證其有一個良好的抗熱和抗壓能力。為了讓其性能不受到高溫影響，都會在其內(nèi)部位置裝一個冷卻裝置。冷卻裝置主要是通過水循環(huán)方式來降溫。氣缸蓋的氣門孔隙有兩種類型。第一個類型就是導管孔，第二個類型就是底圈孔。這兩者對于發(fā)動機正常使用能夠起到很大作用。對于導管孔而言，定位時候精確度要求比較高要保持在0.1左右。它對整個發(fā)動機系統(tǒng)會產(chǎn)生巨大影響。通過發(fā)動機，能夠讓導管和底座之間的軸度偏差變小一些。這也是發(fā)動機最大的價值所在。相對于底圈孔而言，其也有兩種類型。第一種類型就是進氣，第二種類型就是排氣。這兩種類型之間也有著很大的差異，特別是在孔直徑方面更加突出。這兩者類型都有一個共同的優(yōu)勢。那就是在精確度保持方面相對比較好。在對氣缸蓋加工操作時候，對于導管孔和底圈孔加工標準和手段都有不同。工作人員在實操之前，一定要對這個底圈孔和導管孔特點有一個明確認知和了解。也只有在充分認知了解的基礎之上，才能根據(jù)其特征選擇更加合適的方案和合適的方法。畢竟一個好的方法能夠?qū)飧咨w的質(zhì)量產(chǎn)生巨大影響。在加工氣缸蓋時候，相關工作人員應該針對現(xiàn)階段的問題不斷分析和研究，然后找到最佳的解決方式。這樣子才能改進其加工階段和加工方法，對于促進其氣缸蓋質(zhì)量和性能的作用是不言而喻的。

二、氣缸蓋材料分析

生活當中所使用到的氣缸蓋的功能比較多樣，在汽車生產(chǎn)過程當中也能夠發(fā)揮著重要作用。但是就其設計結(jié)構(gòu)而言，它在發(fā)動機當中屬于一個最復雜的部件，對于其加工精度要求會更加的嚴格。畢竟，整個氣缸蓋的加工精度能夠?qū)φ麄€發(fā)動機性能和可靠性產(chǎn)生巨大作用。加工時候，要保證這個氣缸蓋能夠承受住高溫高壓。同時，當其處在高溫環(huán)境之下，還需要其具備承受熱負荷的能力。為了讓氣缸蓋密封性更加好。加工時候，氣缸蓋不能出現(xiàn)損壞，也不能出現(xiàn)變形情況。為了滿足上述要求，氣缸蓋就應該具備足夠的強度和剛度。通常情況之下，發(fā)動機氣缸蓋所使用的材料都是鋁合金或者是蠕墨鑄件。有時候也會使用到灰鑄鐵。一般汽油發(fā)動機喜歡采用鋁合金材料，柴油發(fā)動機都是喜歡用灰鑄鐵或者是蠕墨鑄鐵。相比較而言，鋁合金性能會比較好，導熱會更加優(yōu)良。對于整體壓縮比非常有利。在生活當中，鋁合金因為其性能優(yōu)勢，還會運用到一些復雜零件的生產(chǎn)中。比如說澆鑄結(jié)構(gòu)。

三、發(fā)動機缸蓋加工關鍵工藝分析

3.1氣缸蓋平面的加工工藝

氣缸蓋的上下表面和進排氣面都是密封安裝面，平面的平面度、平行度及表面粗糙度等精度要求較高，是整個加工過程的基礎。因此，要求機床具有較高的幾何精度和刀具調(diào)整精度。現(xiàn)在PCD金剛石刀具已被廣泛地應用到鋁合金的加工中，PCD刀片可很好地保證加工面的精度，平面度可保證在0.04以內(nèi)，粗糙度可達到Ra1.2以內(nèi)（部分表面有網(wǎng)紋粗糙度區(qū)間要求，需調(diào)高部分刀片，通過調(diào)整轉(zhuǎn)速及進給加工參數(shù)實現(xiàn)，保證其粗糙度在要求的范圍內(nèi)），其加工效率及刀具壽命至少比硬質(zhì)合金刀具提高50%。目前，加工氣缸蓋各平面多采用可轉(zhuǎn)位PCD面銑刀，常采用75°主偏角刀片，并根據(jù)加工要求安裝不同數(shù)量的修光刃。進排氣面因其結(jié)構(gòu)常采用小直徑的面銑刀，分粗精加工兩道工序。上下端面有很高的精度要求，精加工時多采用大直徑的面銑刀（Ф220面銑刀）一刀完成加工，可保證面的精度要求。

3.2高精度孔加工

缸蓋上面的氣門閥座、氣門導管孔、挺桿孔和凸輪軸孔等，彼此之間的配合關系較為嚴格。加工過程中，要嚴格控制其表面的粗糙度、尺寸精度、位置精度等。因而，這些精度孔的加工工藝處于缸蓋的核心工藝水準。缸蓋氣門閥座與氣門導管一般都是同時進給加工。這種方案的優(yōu)勢可以一次定位，從而能夠減少重復和誤差，保障氣門閥座以及氣門導管的同軸度。有嚴格密封配合功能要求的氣門閥座與氣門錐面，對圓度及跳動有嚴格的要求；有運動件間配合要求的氣門導管孔有很高的尺寸精度要求，且由于兩者的材質(zhì)不同，加工過程中對設備精度的選擇、刀具材料及刀具結(jié)構(gòu)的選用等有嚴格的控制。這將增大加工的總體難度[2]。

3.3氣缸蓋凸輪軸孔的加工

凸輪軸孔是氣缸蓋最長的孔，長徑比達20，無法采用常規(guī)的鏜刀和鉸刀完成加工。如果采用轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)自兩端加工，無法消除轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)定位誤差及機床的定位誤差。這就需要一種特殊的加工工藝，目前加工此孔多采用瑪帕的導條鏜刀（或與瑪帕刀具結(jié)構(gòu)類似）加工此孔。采用兩把刀具完成此孔的加工，兩把刀具均采用法蘭盤結(jié)構(gòu)，刀具在加工前需在機床調(diào)整刀具的跳動在3μm以內(nèi)。刀具需在瑪帕專用凸輪軸承孔調(diào)刀機構(gòu)上調(diào)整精鏜刀片，鏜刀片的背錐一般調(diào)整為5～12μm，overhang一般為2～8μm，具體需要根據(jù)刀具的加工情況進行調(diào)整。第一把刀具為引導的導條鏜刀，此刀具比較短，剛性好。刀具前端為兩片可換PCD粗鏜刀片，采用螺釘鎖緊，后端為可調(diào)的PCD精加工刀片，刀具前端安裝有三個PCD導條，以保證孔加工的圓度，后端為4個硬質(zhì)合金導條，以起到對刀具的支撐作用。引導刀具完成第1檔（直徑Ф34.5H7，圓柱度0.01）的粗加工和第2檔（直徑Ф23H7，圓柱度0.01）的精加工。第2把刀具結(jié)構(gòu)與第一把刀具結(jié)構(gòu)類似，但是刀具長度更長，通常四缸機的凸輪軸承孔精加工刀具長度為420mm左右。采用第一把刀具加工的第2孔作為支撐孔（支撐孔一般比第二把刀具直徑大5μm），粗精加工第3、4、5檔孔，精加工第1檔孔，從而完成凸輪軸孔的加工。加工中需保證冷卻液充分覆蓋，切削濃度一般控制在8%以上，切削液會在導條與凸輪軸孔間形成一層油膜，對刀體起到支撐作用，并避免導條不劃傷孔壁。

3.4缸蓋加工毛刺的優(yōu)化

眾所周知，缸蓋所用的鋁合金材料是塑性材料，加工中難免出現(xiàn)毛刺。解決毛刺問題的關鍵在于：一是加工中首先要選取合適的參數(shù)，二是提高工件材料的硬度。在加工過程中，通常運用高壓水或尼龍刷來去除和弱化毛刺，這些操作有一定危險性，需要確保人身安全[3]。

四、結(jié)語

本文對缸蓋加工及其工藝進行了介紹，分析了缸蓋制造材料和加工生產(chǎn)線，深入探討了當下主流的鋁合金缸蓋加工工藝特點，并從平面加工、高精度孔加工、氣門導管底孔加工、凸輪軸孔加工、缸蓋加工毛刺的優(yōu)化等方面對工藝難點進行了梳理分析，提出了優(yōu)化方案，最后還總結(jié)了缸蓋加工流程的優(yōu)化要點。我們認為，應不斷加強缸蓋尤其是鋁合金缸蓋工藝品質(zhì)的優(yōu)化研究，以適應未來汽車行業(yè)的發(fā)展要求。

【參考文獻】

[1]盛興濤，劉世毅.發(fā)動機缸蓋加工工藝的優(yōu)化研究[J].機電信息，2016，（21）：101-102.

[2]劉文超，于光超.探討發(fā)動機缸蓋加工的優(yōu)化工藝[J].中小企業(yè)管理與科技，2015（26）：282-283.

[3]李金磊.鋁合金發(fā)動機缸蓋材料和鑄造工藝的改進[D].合肥：合肥工業(yè)大學，2014：6-8.