缸蓋座圈跳動超差問題原因分析

楊靖，胡振豪

缸蓋座圈跳動超差問題原因分析

楊靖，胡振豪

（上汽通用五菱汽車股份有限公司重慶分公司，重慶401135）

缸蓋的導(dǎo)管和座圈加工尺寸的好壞直接影響發(fā)動機(jī)的動力性能，而跳動尺寸則會直接影響氣門與座圈的密封。就缸蓋座圈相對導(dǎo)管跳動超差的問題進(jìn)行各方面分析，使得實際生產(chǎn)過程中問題可得到快速解決。

缸蓋；座圈；跳動

作為發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中的執(zhí)行元件，座圈和導(dǎo)管是保證發(fā)動機(jī)動力以及可靠性與耐久性的重要零件。導(dǎo)管孔是進(jìn)氣門和排氣門上下運(yùn)動的導(dǎo)向，以保證實現(xiàn)進(jìn)氣門和排氣門正確開啟和關(guān)閉，從而按照發(fā)動機(jī)的配氣相位完成其工作循環(huán)。缸蓋座圈密封錐面對導(dǎo)管孔中心線的位置精度會影響氣門與座圈接觸的密封性，直接影響發(fā)動機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和油耗。而缸蓋的座圈密封錐面相對于導(dǎo)管孔的中心線的位置精度即為座圈跳動，跳動超差導(dǎo)致零件報廢率提高，且頻繁換刀導(dǎo)致刀片消耗嚴(yán)重，更影響生產(chǎn)節(jié)拍，基于此背景，針對缸蓋座圈跳動超差的問題進(jìn)行原因分析，圖1為缸蓋座圈示意圖。

圖1 缸蓋座圈示意圖

1 座圈跳動超差問題分析

1.1 設(shè)備方面分析

與座圈和導(dǎo)管加工相關(guān)的設(shè)備包括粗加工座圈底孔和導(dǎo)管底孔的加工中心、精加工座圈和導(dǎo)管的加工中心以及壓裝機(jī)，以下分析每種設(shè)備與跳動相關(guān)的因素。

1.1.1 加工座圈和導(dǎo)管加工中心的檢查

座圈跳動即座圈與導(dǎo)管的同軸度，在測量時以導(dǎo)管作為基準(zhǔn)，如果基準(zhǔn)自身傾斜，則跳動數(shù)值會偏大。隨機(jī)測量超差工件的導(dǎo)管10個截面的位置度[1]，輸出其圓度和圓柱度圖形，通過輸出的圖形可看出導(dǎo)管加工存在傾斜現(xiàn)象，如圖2所示。同一個導(dǎo)管的第一檔和第十檔在缸蓋寬度方向相差0.04 mm，此差異為A軸不正所導(dǎo)致；在長度方向相差0.06 mm，此差異為定位面不平所導(dǎo)致，如圖3所示。

圖2 導(dǎo)管加工后的圖形

圖3 導(dǎo)管位置度測量值

機(jī)床定位面不平以及A軸不正，將會導(dǎo)致缸蓋出現(xiàn)長度方向或者寬度方向的偏移，會影響座圈和導(dǎo)管的相對位置度以及導(dǎo)管的圓柱度，座圈跳動隨即受到影響。

分析出原因后，對一臺加工中心的定位面高度進(jìn)行檢查，檢查結(jié)果如圖4所示，定位面高度差值達(dá)到0.03 mm，后通過增加墊片對加工中心的定位面進(jìn)行調(diào)整，并將A軸補(bǔ)償清零，調(diào)整后加工缸蓋的座圈跳動數(shù)值變小且穩(wěn)定，跳動數(shù)值如圖5所示；故加工座圈和導(dǎo)管的加工中心的定位面不平、A軸不正是座圈跳動超差的原因。

圖4 定位面高度

圖5 座圈跳動數(shù)值對比

1.1.2 粗加工座圈和導(dǎo)管底孔加工中心的檢查

從四條粗加工線各取10個零件進(jìn)行壓裝完導(dǎo)管和座圈后在同一臺加工中心進(jìn)行座圈和導(dǎo)管的加工，并測量座圈跳動數(shù)值，發(fā)現(xiàn)粗加工C線的零件加工完座圈和導(dǎo)管后跳動超差的居多，見圖6；測量粗加工底孔同樣存在底孔傾斜的現(xiàn)象，檢查粗加工C線機(jī)床的定位面高度，發(fā)現(xiàn)其定位面不平，見圖7，需對定位面進(jìn)行調(diào)整；故粗加工加工中心的定位面不平是導(dǎo)致座圈跳動超差的原因。

圖6 座圈跳動數(shù)值

圖7 粗加工C線定位面高度

1.1.3 壓裝機(jī)的分析

壓裝機(jī)作為連接底孔和導(dǎo)管、座圈的紐帶，起著至關(guān)重要的作用。壓裝機(jī)需要保證導(dǎo)管和座圈的壓裝深度合格，有對其壓力和壓裝位移的監(jiān)控，如果超出范圍，設(shè)備會報警。壓裝機(jī)進(jìn)行壓裝時，由機(jī)械手與壓頭相互配合才能做到正確壓裝，如果機(jī)械手的位置有微偏移，這時的壓裝就會受力不均，造成壓頭一側(cè)異常磨損。此時再加工的工件就會出現(xiàn)座圈跳動偏大或者座圈的角度波動大等情況。通過對設(shè)備的檢查，確認(rèn)壓頭沒有異常磨損，故壓裝機(jī)不是導(dǎo)致座圈跳動超差的原因。

1.1.4 機(jī)床絲杠磨損的檢查

機(jī)床的絲杠承載著精確定位的使命，如果絲杠磨損，對主軸的精確定位造成影響，同樣會影響到座圈跳動，通過對機(jī)床絲杠的檢查，絲杠間隙的反饋值均在要求的范圍內(nèi)，故絲杠磨損不是導(dǎo)致座圈跳動超差的原因。

2 導(dǎo)管材質(zhì)影響

分別采用兩家供應(yīng)商（寧波金鑫和沃特爾）的導(dǎo)管座圈進(jìn)行加工，兩家的導(dǎo)管座圈材質(zhì)有著略微的差別，分別加工各5件，對比其跳動數(shù)值，如圖8所示，無明顯的差異。故導(dǎo)管座圈材質(zhì)對座圈跳動影響不大。

圖8 兩家供應(yīng)商的導(dǎo)管座圈加工后的座圈跳動

3 刀具方面分析[2]

加工座圈和導(dǎo)管的刀具為單刃帶導(dǎo)條的鏜刀，其中導(dǎo)條部位進(jìn)行支撐導(dǎo)向，使得在毛坯不均勻的情況下可通過導(dǎo)條找正，確保加工時的穩(wěn)定性。同樣，刀具也有跳動，采用不同跳動的刀具分別加工工件，用跳動大的刀具（16 μm）和跳動小的刀具（5 μm）分別加工10個工件，取其平均值進(jìn)行比較，通過圖9的數(shù)據(jù)可看出座圈相對導(dǎo)管的跳動數(shù)據(jù)無明顯區(qū)別，可見刀具跳動對加工的座圈跳動數(shù)值并無影響。

4 導(dǎo)管圓度的分析

座圈跳動評價的是座圈與導(dǎo)管相對位置的偏差，導(dǎo)管圓度不好會影響檢具對座圈跳動的測量，用三坐標(biāo)測量座圈跳動超差零件的座圈圓度數(shù)值，數(shù)值均在公差范圍內(nèi)，且數(shù)值顯示導(dǎo)管圓度較好。導(dǎo)管的圓度圖形如圖10所示，導(dǎo)管的圓度數(shù)據(jù)如圖11所示，故不存在導(dǎo)管圓度不好影響座圈跳動的情況。

圖10 導(dǎo)管圓度圖形

圖11 導(dǎo)管圓度數(shù)據(jù)

5 測量檢具存在誤差

當(dāng)檢測出超差零件時，將工件保留，重新標(biāo)定檢具進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)測量值無明顯變化，將同一工件用另一套檢具進(jìn)行測量，其跳動的測量差異在0.008 mm以內(nèi)，認(rèn)為檢具測量無差異，達(dá)到要求。具體測量數(shù)據(jù)如圖12所示。

圖12 兩套檢具的測量數(shù)值

6 結(jié)束語

通過上述分析，缸蓋座圈跳動超差為粗加工座圈和導(dǎo)管底孔加工中心以及精加工座圈和導(dǎo)管加工中心的定位面不平導(dǎo)致，不過發(fā)生座圈跳動超差的問題時，還需從以上幾方面進(jìn)行著手分析，快速鎖定問題原因，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，保證產(chǎn)品質(zhì)量，使得座圈與氣門的接觸方式避免出現(xiàn)點(diǎn)接觸，從而保障發(fā)動機(jī)裝配過程合格，同時還可以提高生產(chǎn)效率。

[1]劉立波.缸蓋座圈導(dǎo)管加工技術(shù)研究與實踐[M].長沙：湖南大學(xué)出版社，2011.

[2]胡勁松.發(fā)動機(jī)缸蓋座圈和導(dǎo)管孔的加工[J].現(xiàn)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

楊靖（1990－），女，山西臨汾人，本科，助理工程師，研究方向：機(jī)械動力學(xué)；胡振豪（1986-），男，河南濮陽人，本科，助理工程師，研究方向：機(jī)械動力學(xué)。