發(fā)動機缸蓋機加工藝的技術難點分析

彭浩 蔣志波

摘 要：作為一種復雜的零件，發(fā)動機缸蓋的機加工藝具有一定的難度。本文簡要介紹了發(fā)動機缸蓋的機加工藝以及機加工業(yè)中的一些技術難點。希望能夠有助于提高發(fā)動機缸蓋的機加工藝水平，從而提高發(fā)動機的整體質(zhì)量和性能。

關鍵詞：發(fā)動機缸蓋；機加工藝；技術難點

作為發(fā)動機的一個主要零件，缸蓋具有非常重要的作用。缸蓋主要位于發(fā)動機上部，由螺栓將缸蓋固定在汽缸體上。缸蓋的作用包括對氣缸的上部進行封閉，和汽缸壁與活塞頂部一起構成燃燒室；缸蓋是出水管，進、排氣管的重要裝備基體，也是定制氣門發(fā)動機的主要配氣機構；氣缸體冷卻水孔和氣缸蓋內(nèi)部的冷卻水套底面的水孔是相通的，這樣可以通過氣缸中的循環(huán)水將發(fā)動機內(nèi)的高溫帶走。缸蓋對發(fā)動機的質(zhì)量有著非常重要的影響，而且加工工藝非常復雜，具有較高的加工精度要求。

1 發(fā)動機缸蓋的結構特征

要提高發(fā)動機缸蓋機加工藝的精度，保障發(fā)動機缸蓋的加工質(zhì)量，就必須對發(fā)動機缸蓋的結構特征進行一定的了解。發(fā)動機缸蓋具有以下幾個結構特征：首先，氣缸蓋對于剛度和強度有著較高的要求，才能在氣體的熱應力和壓力的作用下正常工作，保障氣缸蓋不會受到氣體熱應力和壓力的損壞。其次，氣缸蓋一般為六面體狀，屬于一種多孔薄壁件。氣缸的6個外形面可以分為缸體結合面和其他面，其中最重要的是缸體結合面，缸體結合面指的是與缸體進行結合的面，上面具有燃燒室。發(fā)動機中最重要的性能參數(shù)——壓縮比指的是燃燒室的容積和氣缸之間的比值?？扇蓟旌蠚怏w在氣缸中被壓縮，然后在燃燒室內(nèi)被點火和燃燒。要求燃燒室具有一定的容積，否則會造成可燃混合氣體的燃爆。如果容積過大又會影響發(fā)動機的功率。缸體結合面的位置精度具有較高的要求，對于密封有著較高的要求[1]。

2 發(fā)動機缸蓋的粗加工工藝

發(fā)動機缸蓋加工工藝中的第一個流程就是粗加工工藝。粗加工工藝要注意以下幾個方面：第一，選擇合適的缸蓋材料。鋁合金是使用比較廣泛的發(fā)動機缸蓋材料。這是由于鋁合金具有良好的導熱性，能夠有效地提高缸蓋的散熱能力。加之鋁合金的質(zhì)量較輕，能夠使發(fā)動機整機的重量得到減輕。但鋁合金缸蓋有一個顯著的缺點，那就是具有較差的剛度，在使用時很容易出現(xiàn)變形的情況。當前一般使用耐熱合金鑄鐵來制作缸蓋中的氣門座，使用鑄鐵來制作缸蓋中的氣門導管。當前在缸蓋材料的選擇中越來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優(yōu)點，但具有較差的耐磨性能。第二，加工毛坯件。在選擇合適的材料之后就要加工毛坯件。缸蓋毛坯件的加工技術要求在于毛坯件上面不能有粘砂、砂眼、氣孔、疏松，不能存在熱澆不足、冷隔和裂紋的現(xiàn)象，并保障毛坯件的粗傳送點、夾緊點和定位基面具有良好的光滑性和一致性[2]。

3 發(fā)動機缸蓋的機加工工藝

3.1 加工發(fā)動機缸蓋的大面積平面 發(fā)動機缸蓋的大面積平面主要有排氣面、進氣面、底面和頂面，發(fā)動機缸蓋的大面積平面具有較高的加工精度要求。因此對于刀具的調(diào)整精度和機床的幾何精度均有著較高的要求。在傳統(tǒng)的缸蓋大平面加工中使用的主要加工工具是硬質(zhì)合金刀片和金剛石修光刃。隨著技術的進步，如果毛坯加工良好，則可以使用金剛石刀片來完成整個大面積平面的加工工藝，從而使其表面粗糙度得到提高[3]。

3.2 加工發(fā)動機缸蓋的高精度孔 發(fā)動機缸蓋中的高精度孔包括凸輪軸孔、挺桿孔、導管孔和氣門閥座等孔隙，這些孔隙對于表面粗糙度、位置精度和尺寸精度的要求均較高。因此可以說缸蓋機加工藝中的核心工藝就是高精度孔的加工，也成為了發(fā)動機缸蓋機加工藝中的技術難點。

發(fā)動機氣門與缸蓋氣門導管和缸蓋氣門閥座必須能夠完整地配合，這對同軸度有著較高的要求。氣門錐面和氣門閥座之間必須能夠密封，因此氣門閥座具有較高的圓度要求。當前主要的加工工藝是先進行機床主軸快進，然后進行工進，接著啟動主軸，對氣門閥座的錐面進行加工。進而將主軸停止并后退，然后重新啟動主軸，氣門導管進行槍鉸加工。在完成槍鉸加工之后工進退刀，將主軸回推。這種工藝能夠進一步減少重復定位誤差，做到一次定位，使得氣門閥座和氣門導管的同軸度得到提高。但是由于氣門導管和氣門閥座具有不同的材料因此必須選擇不同的刀具，這也進一步提高了加工的難度。

3.3 加工氣門導管底孔和缸蓋挺桿孔 這兩方面的加工具有較高的精度要求，在加工的過程中注意盡量減少不必要的誤差，提高氣門導管底孔和缸蓋挺桿孔的加工精度。

3.4 加工缸蓋凸輪軸孔 缸蓋中最長的孔就是凸輪軸孔，如果使用分段加工工藝無法在保障加工精度的同時使凸輪軸孔的同軸度要求得到滿足，因此必須對其進行一次精加工成型。在機械加工的過程中，必須消除刀桿自身的重力，這也成為了一個加工難點。當前使用的主要方法是利用刀具本身的自導向或者使用帶有鏜模架的專機自動生產(chǎn)線，來使刀桿的重力影響降到最小。

3.5 加工缸蓋中的毛刺 由于鋁合金缸蓋是一種塑性材料，因此很容易在加工的過程中出現(xiàn)毛刺，必須對毛刺進行進一步的加工。在毛刺加工的過程中要選擇合理的刀具參數(shù)和加工參數(shù)，并且可以通過提高工件材料硬度的方式來減少毛刺的數(shù)量，一般去毛刺的主要方法包括電火花去毛刺、表面拋丸、表面噴丸、高壓水去毛刺、尼龍毛刷去毛刺等。加工的過程中要注意提高加工工藝的安全性。

4 發(fā)動機缸蓋機加工藝中的關鍵點

如果缸蓋具有較大的尺寸，其加工精度很容易受到內(nèi)應力的影響。因此在加工時應該盡量分散加工和粗加工，按照先面后孔的原則來釋放加工應力。要對缸蓋的結合面進行精加工，避免劃傷結合面。對于缸蓋內(nèi)腔的雜物和鐵屑應該進行振動清理，并將其作為最后一道加工工序。為了避免加工過程中的損失，盡量使用刀具折斷檢測和夾具噴漆檢測。

5 結語

本文簡要介紹和分析了發(fā)動機缸蓋機加工藝的技術難點，發(fā)動機缸蓋是一種比較復雜的零件，其加工精度和質(zhì)量會直接影響整個發(fā)動機的質(zhì)量。在現(xiàn)場加工的過程中還要把握現(xiàn)場工況、生產(chǎn)情況和設備情況，合理的安排加工工藝，保障缸蓋的加工質(zhì)量。

參考文獻：

[1]陳永雄，魏世丞，梁秀兵，等.鋁合金發(fā)動機缸蓋的再制造技術研究[J].材料工程，2012（06）.

[2]洪恒發(fā).發(fā)動機缸蓋鑄造技術中若干問題的探討[J].鑄造，2012（01）.

[3]易剛，林劍峰，侯延星，等.發(fā)動機缸蓋加工關鍵工藝研究[J].機械設計與制造，2011（06）.