氣缸蓋機械加工工藝技術關鍵分析

氣缸蓋機械加工工藝技術關鍵分析

氣缸蓋是內燃機零件中結構較為復雜的箱體零件，也是關鍵件，其精度要求高，加工工藝復雜，且加工質量直接影響發動機整體性能。對于內燃機氣缸蓋制造，其制造系統雖然不同，但加工工藝及工藝設計中所采用的工藝技術仍有許多共同之處。其進、排氣門座圈錐面與導管孔的加工是氣缸蓋加工中最關鍵的工序，精度一般為:高速發動機座圈底孔與其導管底孔的同軸度為φ0.03mm，座圈錐面對導管孔的同軸度為φ0.025mm，轉速低于3600r/min的內燃機可分別降為φ0.05mm,0.04mm，一般采用鉆--(復合擴)--半精譴氣門座孔、導管底孔—精譴氣門座底孔、槍鉸導管底孔—壓導管、座圈—精車座圈錐面、槍鉸導管孔工藝。根據零件結構、生產綱領及加工精度，以直列三缸、四缸柴油機灰口鑄鐵材料的氣缸蓋為例，結合國內外機械加工工藝的發展趨勢及萊動公司缸蓋生產的具體情況，對其進行探討分析。 
1 定位方式 
    工件的定位方式對其精度影響很大，一種是采用一面兩銷定位，但這種方式有一個缺點，由于存在導管孔及氣門座孔到銷孔的位置精度誤差，因此使加工余量不均勻，不易達到產品精度要求。而采用以平面和導管外圓表面定位，使導管和氣門座孔縱向軸線與機床主軸軸線相重合，則可使加工余量均勻，加工精度高。但是，這種工藝在一個工位上只能加工一個氣門座，生產率較低。因此，大批量生產時，仍然經常采用一面兩銷定位，作為加工線全線的統一精基準。然而，毛坯粗基準的選擇更加重要，在氣缸蓋生產線中，一般采用頂面，第1 ,3(4)進氣門座孔和進氣道方孔作為粗基準加工定位銷孔或加工出過渡基準后加工定位銷孔，保證氣門座孔和氣道質量。在萊動公司的氣缸蓋生產中，由于鑄造采用了整體氣道芯，整條加工線采用了兩螺栓孔在頂面的出口段作為工藝定位銷孔，因而選擇了已精銑后的底面、第1,3(4)進氣門座孔作為粗基準，加工工藝定位銷孔，較好地保證了氣門座孔和氣道質量。 
2 氣門座底孔與導管孔底孔的加工 
    多年來，如何保證氣門座底孔與導管孔底孔的同軸度，一直困擾著眾多的內燃機生產廠家。常規方法一般采用鉆、擴、鉸工藝，采用前后兩端導向的刀具結構，由于刀具細長，刀具剛性不足，加工過程中，各種原因產生的徑向力不均勻，刀具易產生彎曲變形、讓刀，從而引起同軸度超差。近年來，通過對刀具的研究、改進，采用了一些新工藝，較好地解決了這一問題。如適當縮短導管孔鉸刀到座孔鉸刀的距離，先采用刀柄導向鉸導管孔，然后用導管孔鉸刀的導向部分導向和刀柄雙導向鉸氣門座孔，采用這樣的無間隙導向，可強制氣門座孔鉸刀修正上面工序的微量不同軸度。另外，通過對座圈孔和導管孔復合擴刀幾何角度的改進，把常規的擴刀變為鏜擴刀、鏜鉸刀，也收到了很好的效果。 
3 氣門座圈錐面加工方式 
    目前，加工座圈錐面多采用車削工藝。而采用锪錐面的加工工藝，其缺點是在錐面上會復映惚刀切削刃的各種缺陷。另外，由于切削力較大，要求刀體的剛性好。但它具有刀具結構和運動簡單，生產效率高的特點。 
    此外，座圈材料的不同，也會影響加工方式的選擇。一般地，當座圈硬度在HRC40以上時，座圈硬度較高，只能采用車削錐面;當座圈硬度低于HRC40時，既可采用車削錐面，也可采用惚錐面工藝。 
4 導管孔的加工方式 
    一般采用單刃鉸刀(即槍鉸刀)進行加工，這種刀具設有兩個導向條，在切削過程中可起導向作用，對加工余量不均勻的敏感性低。另外，在槍鉸刀基礎上發展起來一種槍譴刀，與槍鉸刀十分類似，它采用三個導向條。這樣，在譴刀切入工件后，其中一個導向條立即起支撐作用，提高了鏜刀的剛性，這種槍鏜刀也用于加工導管孔。 
    在大批量生產中，一般采用一面兩銷定位，同時提高導管底孔及氣門座底孔對定位銷孔位置精度，減少定位誤差，使加工余量均勻，保證產品精度要求。另外，槍鉸冷卻液分為高壓、低壓兩種，高壓冷卻液主要用于加工過程冷卻，其壓力為5 MPa，流量80L/min，過濾精度5－10μm。低壓冷卻主要用于沖屑，其壓力為0.2－0.3MPa，流量80L/min，過濾精度30μm。 
5 結束語 
    綜上所述，氣缸蓋的機械加工工藝技術關鍵和整體工藝水平正在隨著高技術含量內燃機的發展而日趨提高和完善，國外工藝水平已與產品開發水平呈現同步水平，國內工藝水平隨著與國際接軌和科技發展將由落后變為逐步接近產品開發水平，解決好加工工藝技術關鍵是工藝設計的核心和前提。但是工藝的設計編制，受到諸多因素的影響，如產品的精度高低，產品的工藝性好壞，生產綱領的大小，投資力度的強弱，企業現狀等等。因此，合理的最佳的工藝方案不僅需要對某一關鍵部位或某一關鍵工序認真論證、合理配置，更必須整線統盤考慮，最終是否取得最佳效果必須經過實踐檢驗。

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