汽缸蓋加工工藝改進及關鍵工裝設計

閆愛春 包家善

（泰安航天特種車有限公司，山東泰安 271000）

1 問題的提出

單缸柴油機屬于農機產品，利潤低批量大，所以各種零部件的加工需要在保證質量的前提下盡可能地提高加工效率，需將廢品率降到最低，降低加工成本。零部件的廢品率一旦升高，柴油機就會出現零利潤甚至負利潤。汽缸蓋是柴油機中三大關鍵件之一，其加工質量的高低直接影響到柴油機的整體性能，為此汽缸蓋的加工質量一直是主機廠和生產氣缸蓋配套廠家比較重視的問題。汽缸蓋的原有加工工藝在生產過程中發現易出現進、排氣門加工不起來的問題，所以需要對原有工藝加以調整改進，但不能調整太大，以免加工所用專機被廢棄，給企業造成巨大浪費。工藝的調整使用需要工裝來保證，為此需調整工藝、設計專用工裝。

2 工藝性分析

圖1為汽缸蓋加工簡圖。汽缸蓋為鑄造毛坯件，內部結構復雜，鑄造困難，對鑄造質量的要求又高，不允許有氣孔、砂眼等鑄造缺陷，鑄件成品率相對較低，要求加工時盡量保證不因機加工的原因而產生廢品。而加工路線比較長，加工精度要求高，特別是進（D2）、排（D3）氣門孔，氣門導管孔（D1）的尺寸公差（H7）及形位公差要求都很高，表面粗糙度要求也高，對其加工一般需要專用復合刀具鉆、擴、鉸才能達到其精度要求。進、排氣門孔，氣門導管孔的加工精度的高低直接影響到汽缸蓋的質量，汽缸蓋的加工質量對柴油機的性能起到至關重要的作用。既要保證加工質量又要保證機加工效率，因此給機加工帶來很大的困難，需要制定合理的工藝和設計合理的工裝來保證。

3 工藝改進

原有工藝為：（1）以上平面的不加工面部位定位，用圓盤轉銑床專機轉銑氣缸蓋下平面；（2）以下平面定位，用圓盤轉銑床專機轉銑汽缸蓋面上平面；（3）以下平面及一端面定位，用對銑專機對銑進、排氣管接合面；（4）以下平面及排氣管接合面和前面定位，對鉆定位銷孔及連接螺栓孔，鉸定位銷孔；（5）以一面兩銷定位，用專機粗加工進、排氣門孔，氣門導管孔；（6）以一面兩銷定位，用專機半精加工進、排氣門孔，氣門導管孔；（7）……以下工序基本相同，不作贅述。

原加工工藝雖能保證加工效率，但易出現在加工進、排氣門孔時進、排氣門孔壁上遺留黑皮現象，產生無法修補的廢品，造成很大的浪費，使加工成本居高不下。為此急需改進汽缸蓋的加工工藝。現改進如下：（1）以上平面的不加工面部位定位，用圓盤轉銑床專機轉銑汽缸蓋面下平面；（2）以下平面定位，用圓盤轉銑床專機轉銑汽缸蓋面上平面；（3）以下平面及進、排氣門孔的兩毛坯孔定位，鉆、鉸定位銷孔；（4）以一面兩銷定位，用對銑專機對銑進、排氣管接合面；（5）以一面兩銷定位，對鉆連接螺栓孔；（6）以一面兩銷定位，用專機粗加工進、排氣門孔，氣門導管孔；（7）以一面兩銷定位，用專機半精加工進、排氣門孔，氣門導管孔；（8）……以下工序與原工藝基本相同，不作贅述。

工藝改進的重點是將加工定位銷孔的工序提前到加工完汽缸蓋的上、下平面后。定位銷孔的加工要以上平面放置，以下平面及進、排氣門孔的兩毛坯孔定位，定位銷孔加工后，以后工序的加工都以此兩定位銷孔定位，符合基準重合和統一的原則，使加工質量得以保證。定位銷孔加工質量的高低直接影響后續工序的加工質量。因此工藝調整后關鍵在于定位銷孔加工，定位銷孔的加工質量要有合理的工裝來保證。

4 工裝設計及應用

圖2為定位銷孔的加工專用工裝設計示意圖，此工裝由27個零件（包括標準件）組成。支撐螺桿7、壓緊螺桿18用螺紋固定在底板1上，兩定位擋塊2、墊鐵25、26用螺釘3連接在底板1上，兩定位擋塊2將工件定位在底板上，墊鐵25、26支承工件。導套22兩件分別用螺釘27固定在鉆模板9上，一導套內裝進氣門定位銷23、彈簧15、螺栓13，另一導套內裝排氣門定位銷24、彈簧15、螺栓13。定位銷定位部分做成錐銷可根據工件進、排氣門毛坯孔的大小在導套內上下移動，比較準確地定位鉆模板和工件。浮動壓板12用銷軸14連接在橋式壓板11上，用銷軸將橋式壓板連接在支撐螺桿7上，球形螺母16、壓緊螺桿18及浮動壓板12將鉆模板和工件一同壓緊，可進行定位銷孔的鉆、鉸。

此工裝設計的關鍵部位是進、排氣門定位銷的設計。進、排氣門定位銷下端定位工件部分做成圓錐面，并銑削成三棱面（如圖3所示），以減小與鑄造毛坯孔的接觸面積和因毛坯孔尺寸大小及形狀不規則而造成的定位誤差，上端與導套采用間隙配合（H7/f6）使進、排氣門定位銷能夠順利地上下浮動，內裝壓縮彈簧15使進、排氣門定位銷與工件進、排氣門毛坯孔緊密配合，螺栓13將進、排氣門定位銷連接在鉆模板上，不至于壓縮彈簧將進、排氣門定位銷頂出。

5 結語

汽缸蓋加工工藝經論證確定，隨之制定了專用工裝的設計方案，專用工裝設計完成后進行各種零部件制作、裝配，調試工藝后試加工。經對加工后的零件檢測后符合要求，進、排氣門孔壁上遺留黑皮現象不再出現，達到了預期的效果，驗證了工藝、工裝的正確性。

汽缸蓋加工工藝經此調整改進，并使用此工裝進行加工后，機加工造成的廢品率幾近為零，保證了產品質量，提高了加工效率，降低了加工成本，保證了柴油機的利潤。隨后將改進后的加工工藝和工裝的設計使用推廣到生產汽缸蓋的配套廠家，配套廠家使用后，贊揚改進的合理和實用，即將新工藝介紹給生產汽缸蓋的廠家以供參考。

［1］王文斌等編輯.機械設計手冊.北京：機械工業出版社，2006.

［2］楊黎明等編輯.機床夾具設計手冊.北京：國防工業出版社，1996.