提高四氣門氣缸蓋進(jìn)氣道一致性工藝措施淺析

王春風(fēng) ，龐祖高

（1.廣西大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.廣西玉柴機(jī)器股份有限公司，廣西 玉林 537005）

廣西玉柴機(jī)器股份有限公司是全國最大的柴油發(fā)動機(jī)生產(chǎn)基地，產(chǎn)品從輕微型柴油機(jī)覆蓋到重型柴油機(jī)，排放標(biāo)準(zhǔn)均達(dá)到國III以上，2007年研發(fā)出全國第一臺國V柴油發(fā)動機(jī)。G2000氣缸蓋是玉柴新開發(fā)的四缸機(jī)四氣門氣缸蓋，前幾輪試制發(fā)現(xiàn)氣道性能一致性很差，渦流比不合格率達(dá)到100%，為此公司成立攻關(guān)小組制定幾種工藝方案以期提高一致性。

1 試驗方案

1.1 反變形工藝方案

測量統(tǒng)計已生產(chǎn)的50件G2000氣缸蓋，結(jié)果為底面變形量平均0.7mm，因此，反變形工藝方案為氣道芯改兩連體反變形0.7mm安裝。

1.2 調(diào)整加工定位銷孔方案

從前幾輪試制件加工結(jié)果看，G2000氣缸蓋底面座圈孔長向偏差大，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，將兩個銷孔向第一缸方向移動0.5mm（見圖1），彌補(bǔ)長向偏差。

圖1 G2000氣缸蓋加工定位孔方案圖

1.3 優(yōu)化進(jìn)氣道模型方案

檢驗已生產(chǎn)的100件G2000氣缸蓋，從中抽取出氣道性能最好的1件（編號7405）和最差的1件（編號7658），分別解剖后掃描進(jìn)氣道，從掃描結(jié)果（見圖 2、圖 3）得出結(jié)論：

1）氣道長向差異較小，在±0.5mm以內(nèi)；

2）氣道寬向差異較小，基本在±0.5mm以內(nèi)；

3）氣道高度方向差異較大。1、2缸性能最差的7658比性能最好的 7405高 1mm～1.2mm，3缸性能最差的7658比性能最好的7405高0.7mm～0.9mm，4缸性能最差的7658與性能最好的7405高±0.5mm以內(nèi)；

4）1、2缸兩種缸蓋的差異最大，3缸次之，4缸最小。

圖2 氣道性能最好和最差的兩件氣缸蓋氣道長向掃描對比圖

圖3 氣道性能最好和最差的兩件氣缸蓋氣道高度及寬向掃描對比圖

從掃描結(jié)果分析得到氣道差異與渦流比的對應(yīng)關(guān)系如表1。

表1 氣道差異與渦流比差異的對應(yīng)關(guān)系

結(jié)論：兩種缸蓋渦流比的差異與氣道差異存在明顯對應(yīng)關(guān)系，氣道差異越大，渦流比差異越大；氣道高度方向的變差是影響渦流比的主要因素。

根據(jù)氣道掃描結(jié)論優(yōu)化現(xiàn)有的G2000氣缸蓋進(jìn)氣道，優(yōu)化后的進(jìn)氣道標(biāo)識為G。制定三種方案驗證，方案1)：裝全帶G氣道芯，方案2)：1/2缸裝帶G氣道芯、3/4缸裝不帶G氣道芯，方案3)：全裝不帶G氣道芯。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 反變形工藝方案試驗結(jié)果

分別測量50件實(shí)施反變形工藝前后的G2000氣缸蓋氣門中心長向位置偏差值，統(tǒng)計各缸偏差平均值畫出反變形方案前后氣門中心長向位置偏差對比折線圖（見圖3）及反變形方案前后氣門中心長向位置離散程度對比折線圖（見圖4，圖5）。

圖4 G2000氣缸蓋反變形方案前后氣門中心長向位置偏差對比折線圖

圖5 G2000氣缸蓋反變形方案前后氣門中心長向位置離散程度對比折線圖

從圖4、圖5可以看出，氣門中心位置長向各缸的一致性反變形方案明顯比反變形前好；除第2缸外，其余3缸偏差均大幅降低，更接近理論中心，各缸的差異值變??；

另外抽取實(shí)施反變形工藝前后各50件G2000氣缸蓋測量氣門中心長向位置偏差及渦流比，根據(jù)所得平均值數(shù)據(jù)（見表2、表3），以各缸偏差絕對值為X坐標(biāo)，渦流比為y坐標(biāo)畫出折線圖，如圖6，從中可以看出氣門中心長向偏差對渦流比的影響，得出結(jié)論如下：

1）渦流比隨氣門中心長向偏差絕對值的增大而減??；

2）反變形前偏差由小到大為3缸→4缸→2缸→1缸，渦流比由大到小為3缸→4缸→2缸→1缸；

統(tǒng)計分析了N鎮(zhèn)自2012-2017年6年內(nèi)發(fā)展黨員情況，可見N鎮(zhèn)近年發(fā)展黨員數(shù)量在10人左右，雖然將大部分發(fā)展計劃都給了農(nóng)村黨支部，但這些數(shù)量難以改變農(nóng)村黨員隊伍老齡化的現(xiàn)狀；6年內(nèi)共發(fā)展女性黨員9人，其中農(nóng)村女性黨員4人。

3）反變形后偏差由小到大為3缸→4缸→1缸→2缸，渦流比由大到小為3缸→4缸→1缸→2缸。

表2 反變形前氣門中心長向偏差及渦流比平均值

表3 反變形后氣門中心長向偏差及渦流比平均值

圖6 氣門中心長向偏差對渦流比影響圖

2.2 調(diào)整加工定位銷孔方案試驗結(jié)果

抽取實(shí)施調(diào)整加工定位銷孔方案前后各50件G2000氣缸蓋，測量各缸渦流比、氣門中心長向位置偏差，根據(jù)所得平均值畫出定位銷孔偏移前后渦流比對比折線圖（見圖7）及氣門中向長向偏差對比折線圖（見圖8）。分析圖7、圖8得出結(jié)論：

圖7 定位銷孔偏移前后渦流比對比折線圖

圖8 定位銷孔偏移前后氣門中向長向偏差對比折線圖

1）加工定位銷孔偏移與否對渦流比分布有明顯的影響，定位銷孔偏移后，各缸之間渦流比的差值明顯減小，最大值與最小值的差減少了0.2078；同一缸渦流比的散差1、2、4缸兩種方案基本不變，3缸的一致性變好。

2）現(xiàn)象分析：定位銷孔調(diào)整前，進(jìn)氣道座圈孔中心長向位置最大偏心（1缸）為0.91mm，定位銷孔調(diào)整后，進(jìn)氣道座圈孔中心長向位置最大偏心值降低為 0.58mm，降低了 0.32mm。 1～2 缸偏心依次降低 0.31mm、0.25mm，3 缸基本不變、4 缸偏心略增大0.12mm，各缸進(jìn)氣道中心長向位置尺寸一致性明顯提高。各缸氣門中心更趨近一條直線。

2.3 優(yōu)化進(jìn)氣道模型方案

分析圖9可得出結(jié)論：

1）1～4缸平均值的一致性比較：1～4缸平均值的一致性最好的是方案1，即各缸之間的渦流比平均值相差最小，其最大差值為0.1，各缸之間平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差最小，為0.04；其次是方案3，即各缸之間的渦流比平均值的最大差值為0.14，各缸之間平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.08；最差的是方案2，即各缸之間的渦流比平均值的最大差值為0.39，各缸之間平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.2。

3）三種方案中，方案1的各缸間渦流比的一致性和同一缸渦流比的一致性均是最好的，即全部裝帶G氣道砂芯方案是最優(yōu)方案。

圖9 三種進(jìn)氣道方案的渦流比及渦流比離散度的對比折線圖

3 結(jié) 論

渦流比隨氣門中心長向偏差絕對值的增大而減小，實(shí)施反變形工藝可以提高氣門中心長向的一致性，從而提高渦流比的一致性。

移加工定位銷孔可提高渦流比的一致性。

進(jìn)氣道高度的差異對渦流比影響很大，優(yōu)化進(jìn)氣道模型后可明顯提高渦流比的一致性。

［1］陳宗明，姜學(xué)波，類成玲.特種鑄造與先進(jìn)鑄造技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.