發(fā)動機缸蓋進、排氣座圈加工工藝的優(yōu)化研究分析

楊濤濤　張?！堭?/p>

摘要：發(fā)動機缸蓋座圈經(jīng)常與高溫高壓的燃氣相接觸，承受著較高的熱負荷和機械負荷，這要求座圈有較高的耐磨性和密封性，若發(fā)動機缸蓋進、排氣座圈的環(huán)帶密封帶及對導(dǎo)管孔跳動值不良，將會使氣門在工作時發(fā)生中心偏移，導(dǎo)致有害的熱傳導(dǎo)和氣門及導(dǎo)管孔的快速磨損，直接影響發(fā)動機功率、油耗及性能，故座圈和導(dǎo)管孔的加工精度提出了較高要求。其加工工藝設(shè)計也越來越受到重視。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機 缸蓋 工藝設(shè)計

近年來，發(fā)動機行業(yè)作為機械設(shè)計的重要方面，在一定范圍內(nèi)取得了實質(zhì)性的成果。為保證發(fā)動機缸蓋能夠承受很大的熱負荷和機械負荷，需要保證缸蓋配氣的密封性，故在缸蓋加工過程，對缸蓋進、排氣座圈方面的工藝要求也越來越高，如我司生產(chǎn)的LJ465Q-2A缸蓋，其座口環(huán)帶跳動值小于0.05mm，座圈粗糙度小于Ra0.8，環(huán)帶密封帶寬度1.3±0.1。

一、生產(chǎn)工藝流程

發(fā)動機缸蓋毛坯一般為合金鑄鋁件，作為發(fā)動機上關(guān)鍵零部件之一，加工精度要求較高，加工工藝復(fù)雜，而其加工質(zhì)量直接影響發(fā)動機整機性能。通過不斷的考察和研究，發(fā)動機缸蓋加工的生產(chǎn)工藝已經(jīng)逐漸成熟，基本能滿足精度要求。其中對于缸蓋關(guān)鍵工序的座圈和導(dǎo)管孔加工工藝，一般采用復(fù)合锪座圈底孔及部分導(dǎo)管底孔流程主要是先對缸蓋毛坯上線檢查——轉(zhuǎn)鉸加工導(dǎo)管底孔，座圈底孔——氣門導(dǎo)管，氣門座圈壓裝——锪鉸氣門導(dǎo)管孔，氣門座圈——座圈環(huán)帶試漏——成品下線。整個工藝過程中，在锪鉸氣門座圈，氣門導(dǎo)管孔工序直接關(guān)系座圈對導(dǎo)管孔的跳動值的實現(xiàn)。

二、重點工藝

隨著現(xiàn)代汽車行業(yè)的競爭日益加劇，加工進、排氣座圈孔和導(dǎo)管孔的加工已作為衡量發(fā)動機缸蓋精加工的重要關(guān)鍵工序之一，其形位公差和精度的要求也越來越高，越來越受到各發(fā)動機工廠重視。經(jīng)過較長時間的發(fā)展，發(fā)動機缸蓋進、排氣座圈和導(dǎo)管孔的加工工藝已經(jīng)逐漸成型，一般采用復(fù)合锪座圈底孔及槍鉸導(dǎo)管底孔，我司缸蓋線在工藝規(guī)劃時吸收了同行的經(jīng)驗和教訓(xùn)，在座圈和導(dǎo)管孔的加工上進行了有效的優(yōu)化設(shè)計。

三、缸蓋進、排氣座口的工藝改進

在社會經(jīng)濟的推動下，發(fā)動機行業(yè)在社會發(fā)展中的比重有所增加，是現(xiàn)代汽車行業(yè)發(fā)展必不可少的一部分。發(fā)動機缸蓋的工藝設(shè)計影響著發(fā)動機的正常運轉(zhuǎn)，與整個發(fā)動機性能之間有著不可分割的聯(lián)系，因此，對發(fā)動機缸蓋工藝要求越來越高。

發(fā)動機缸蓋結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，零件表面分布著許多孔特征和槽特征，如排氣門座孔、氣門導(dǎo)管孔等，作為發(fā)動機的重要組成部分，發(fā)動機缸蓋進、排氣座圈加工工藝與發(fā)動機整體性能有著不可分割的聯(lián)系。近年來，發(fā)動機缸蓋設(shè)計工藝雖然缺德了實質(zhì)性的成果，但也存在一些問題，可以采用對缸蓋加工線進行全新設(shè)計的方式，對發(fā)動機缸蓋進、排氣座口工藝進行優(yōu)化改進。

作為汽車發(fā)動機的重要零件，發(fā)動機缸蓋在組成方面，是一個能夠承載多種零件組合的主體零件，其加工質(zhì)量與發(fā)動機的整體性能之間有著必然的聯(lián)系，是機床廠家和發(fā)動機廠家非常重視的方面。由于發(fā)動機缸蓋加工工藝復(fù)雜，加工精度要求較高，毛坯成本也比較高，在加工前，要進行虛擬加工，使相關(guān)的設(shè)計、制造人員加深對發(fā)動機缸蓋可制造性能進行判斷了解，減少加工時間。在進行加工時，可以采取適當(dāng)合并工序的方式，保證零件尺寸加工精度的要求。

發(fā)動機缸蓋是發(fā)動機機體組的重要組成部分，主要用來密封氣缸的頂部，與氣缸以及活塞頂部組成燃燒室，發(fā)動機缸蓋的形狀和結(jié)構(gòu)都極為復(fù)雜，在承受熱負荷時，缸蓋容易變形，破壞氣門和氣缸蓋的密封性。由于汽缸蓋要求有足夠的剛度和強度，在進行材料選擇時，要考慮到機械強度、導(dǎo)熱性、材料鑄造等因素。

氣門座圈在壓入過程中，會留出缸蓋壁厚的加工余量，切除過大變形量來滿足加工精度的要求，這與切削過程有一定的相似之處，當(dāng)?shù)毒唠x開刀件之后，加工變形量會產(chǎn)生回彈，可以對切削力引起的工件變形進行補償，提高加工精度。車刀做向軸進給運動時，隨著主軸旋轉(zhuǎn)，這時候加工量和切削力都非常小，相對來說，座口對導(dǎo)管孔跳動以及表面粗糙度等精度加工有所提高。

锪刀頭的形狀為四方形，棱角分明，容易發(fā)生摩擦，加之锪刀頭的刀體壁比較薄，受切削力作用產(chǎn)生的應(yīng)力相對較為集中，對刀體造成損害的可能性較大，使刀座剛性發(fā)生一定變化；圓形無邊無棱，可以將锪刀頭的形狀由四方形改為圓形，能夠有效避免切削力產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而提高刀體的剛性。

滑塊導(dǎo)向的精度與各個面的配合精度的聯(lián)系十分緊密，當(dāng)冷卻液中的一些細小顆粒進入到滑塊導(dǎo)向面中，能夠使滑塊與刀體的導(dǎo)向槽接觸，發(fā)生磨損。對滑塊的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的改進刻不容緩，可以使其與螺紋形成無間隙貼合，沿45°方向進行無間隙滑動，減小磨損量，提高加工精度，延長其使用壽命。

缸蓋的優(yōu)化設(shè)計對發(fā)動機的整體性能以及整個發(fā)動機行業(yè)都帶來非常積極有利的影響，是現(xiàn)代汽車行業(yè)必然面臨的競爭趨勢。可以通過對機床刀箱夾具進行改造，采用濕法、干法和比較法對水道、油道和閥座等進行密封測驗，新增氣門閥座導(dǎo)管孔精加工機床，有效保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

四、結(jié)束語

在采用HSK整體式刀柄結(jié)構(gòu)，保證了載同一軸線上采用車削座圈錐面和槍鉸導(dǎo)管孔時，能夠很好的保證座圈對導(dǎo)管孔的同軸度、跳動值，同時采用锪車削加工座圈有效避免了因原XFU自動化锪削方式引起的刀刃磨損較快時，磨損缺陷會在復(fù)制到環(huán)帶密封帶上的問題。為了保證發(fā)動機設(shè)計性能的實現(xiàn)，發(fā)動機缸蓋進、排氣座圈的加工工藝是不可忽視的要素，必須做好其加工工藝設(shè)計工作。