發動機缸蓋進、排氣座圈加工工藝的優化研究分析

楊濤濤　張裕　張皓

摘要：發動機缸蓋座圈經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，若發動機缸蓋進、排氣座圈的環帶密封帶及對導管孔跳動值不良，將會使氣門在工作時發生中心偏移，導致有害的熱傳導和氣門及導管孔的快速磨損，直接影響發動機功率、油耗及性能，故座圈和導管孔的加工精度提出了較高要求。其加工工藝設計也越來越受到重視。

關鍵詞：發動機 缸蓋 工藝設計

近年來，發動機行業作為機械設計的重要方面，在一定范圍內取得了實質性的成果。為保證發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，如我司生產的LJ465Q-2A缸蓋，其座口環帶跳動值小于0.05mm，座圈粗糙度小于Ra0.8，環帶密封帶寬度1.3±0.1。

一、生產工藝流程

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

二、重點工藝

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

三、缸蓋進、排氣座口的工藝改進

在社會經濟的推動下，發動機行業在社會發展中的比重有所增加，是現代汽車行業發展必不可少的一部分。發動機缸蓋的工藝設計影響著發動機的正常運轉，與整個發動機性能之間有著不可分割的聯系，因此，對發動機缸蓋工藝要求越來越高。

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

作為汽車發動機的重要零件，發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，其加工質量與發動機的整體性能之間有著必然的聯系，是機床廠家和發動機廠家非常重視的方面。由于發動機缸蓋加工工藝復雜，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，使相關的設計、制造人員加深對發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，可以采取適當合并工序的方式，保證零件尺寸加工精度的要求。

發動機缸蓋是發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，發動機缸蓋的形狀和結構都極為復雜，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，當刀具離開刀件之后，加工變形量會產生回彈，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，這時候加工量和切削力都非常小，相對來說，座口對導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，容易發生摩擦，加之锪刀頭的刀體壁比較薄，受切削力作用產生的應力相對較為集中，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生的應力集中現象，從而提高刀體的剛性。

滑塊導向的精度與各個面的配合精度的聯系十分緊密，當冷卻液中的一些細小顆粒進入到滑塊導向面中，能夠使滑塊與刀體的導向槽接觸，發生磨損。對滑塊的導向結構的改進刻不容緩，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。

缸蓋的優化設計對發動機的整體性能以及整個發動機行業都帶來非常積極有利的影響，是現代汽車行業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，新增氣門閥座導管孔精加工機床，有效保證產品的質量。

四、結束語

在采用HSK整體式刀柄結構，保證了載同一軸線上采用車削座圈錐面和槍鉸導管孔時，能夠很好的保證座圈對導管孔的同軸度、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，磨損缺陷會在復制到環帶密封帶上的問題。為了保證發動機設計性能的實現，發動機缸蓋進、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計工作。