气缸盖机械加工工艺技术关键分析

气缸盖机械加工工艺技术关键分析

摘要结合近年来国内外内燃机行业发展的新趋势和工作实践，对结构复杂的气缸盖机械加工提出了进、排气门座圈锥面与导管孔的加工是其工艺技术关键，从定位方式、基准选择、气门座底孔与导管孔底孔的加工，气门座圈锥面加工方式和导管孔的加工方式等方面进行了探讨和分析。

关键词气缸盖；机械加工；技术关键；定位；基准

气缸盖是内燃机零件中结构较为复杂的箱体零件，也是关键件，其精度要求高，加工工艺复杂，且加工质量直接影响发动机整体性能。对于内燃机气缸盖制造，其制造系统虽然不同，但加工工艺及工艺设计中所采用的工艺技术仍有许多共同之处。其进、排气门座圈锥面与导管孔的加工是气缸盖加工中最关键的工序，精度一般为:高速发动机座圈底孔与其导管底孔的同轴度为φ0.03mm，座圈锥面对导管孔的同轴度为φ0.025mm，转速低于3600r/min的内燃机可分别降为φ0.05mm，0.04mm，一般采用钻--(复合扩)--半精谴气门座孔、导管底孔—精谴气门座底孔、枪铰导管底孔—压导管、座圈—精车座圈锥面、枪铰导管孔工艺。根据零件结构、生产纲领及加工精度，以直列三缸、四缸柴油机灰口铸铁材料的气缸盖为例，结合国内外机械加工工艺的发展趋势及莱动公司缸盖生产的具体情况，对其进行探讨分析。

1 定位方式

工件的定位方式对其精度影响很大，一种是采用一面两销定位，但这种方式有一个缺点，由于存在导管孔及气门座孔到销孔的位置精度误差，因此使加工余量不均匀，不易达到产品精度要求。而采用以平面和导管外圆表面定位，使导管和气门座孔纵向轴线与机床主轴轴线相重合，则可使加工余量均匀，加工精度高。但是，这种工艺在一个工位上只能加工一个气门座，生产率较低。因此，大批量生产时，仍然经常采用一面两销定位，作为加工线全线的统一精基准。然而，毛坯粗基准的选择更加重要，在气缸盖生产线中，一般采用顶面，第1 ，3(4)进气门座孔和进气道方孔作为粗基准加工定位销孔或加工出过渡基准后加工定位销孔，保证气门座孔和气道质量。在莱动公司的气缸盖生产中，由于铸造采用了整体气道芯，整条加工线采用了两螺栓孔在顶面的出口段作为工艺定位销孔，因而选择了已精铣后的底面、第1，3(4)进气门座孔作为粗基准，加工工艺定位销孔，较好地保证了气门座孔和气道质量。

2 气门座底孔与导管孔底孔的加工

多年来，如何保证气门座底孔与导管孔底孔的同轴度，一直困扰着众多的内燃机生产厂家。常规方法一般采用钻、扩、铰工艺，采用前后两端导向的刀具结构，由于刀具细长，刀具刚性不足，加工过程中，各种原因产生的径向力不均匀，刀具易产生弯曲变形、让刀，从而引起同轴度超差。近年来，通过对刀具的研究、改讲.采用了一些新工艺.转好地解决了这一问题。如适当缩短导管孔铰刀到座孔铰刀的距离，先采用刀柄导向铰导管孔，然后用导管孔铰刀的导向部分导向和刀柄双导向铰气门座孔，采用这样的无间隙导向，可强制气门座孔铰刀修正上面工序的微量不同轴度。另外，通过对座圈孔和导管孔复合扩刀几何角度的改进，把常规的扩刀变为鏜扩刀、镗铰刀，也收到了很好的效果。

3　气门座圈锥面加工方式

目前，加工座圈锥面多采用车削工艺。而采用锪锥面的加工工艺，其缺点是在锥面上会复映惚刀切削刃的各种缺陷。另外，由于切削力较大，要求刀体的刚性好。但它具有刀具结构和运动简单，生产效率高的特点。

此外，座圈材料的不同，也会影响加工方式的选择。一般地，当座圈硬度在HRC40以上时，座圈硬度较高，只能采用车削锥面；当座圈硬度低于HRC40时，既可采用车削锥面，也可采用惚锥面工艺。

4　导管孔的加工方式

一般采用单刃铰刀(即枪铰刀)进行加工，这种刀具设有两个导向条，在切削过程中可起导向作用，对加工余量不均匀的敏感性低。另外，在枪铰刀基础上发展起来一种枪谴刀，与枪铰刀十分类似，它采用三个导向条。这样，在谴刀切入工件后，其中一个导向条立即起支撑作用，提高了镗刀的刚性，这种枪镗刀也用于加工导管孔。

在大批量生产中，一般采用一面两销定位，同时提高导管底孔及气门座底孔对定位销孔位置精度，减少定位误差，使加工余量均匀，保证产品精度要求。另外，枪铰冷却液分为高压、低压两种，高压冷却液主要用于加工过程冷却，其压力为5 MPa，流量80L/min，过滤精度5－10μm。低压冷却主要用于冲屑，其压力为0.2－0.3MPa，流量80L/min，过滤精度30μm。

5　结束语

综上所述，气缸盖的机械加工工艺技术关键和整体工艺水平正在随着高技术含量内燃机的发展而日趋提高和完善，国外工艺水平已与产品开发水平呈现同步水平，国内工艺水平随着与国际接轨和科技发展将由落后变为逐步接近产品开发水平，解决好加工工艺技术关键是工艺设计的核心和前提。但是工艺的设计编制，受到诸多因素的影响，如产品的精度高低，产品的工艺性好坏，生产纲领的大小，投资力度的强弱，企业现状等等。因此，合理的最佳的工艺方案不仅需要对某一关键部位或某一关键工序认真论证、合理配置，更必须整线统盘考虑，最终是否取得最佳效果必须经过实践检验

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