發動機缸蓋加工關鍵工藝研究

柳鵬飛

【摘 要】汽車生產過程中發動機缸蓋是發動機非常重要的一部分，缸蓋加工對于發動機整體性能有著一定影響。本文主要對發動機缸蓋加工關鍵工藝進行分析，希望能夠為相關人員提供一些幫助。

【關鍵詞】發動機；缸蓋；加工工藝；缸蓋加工

在汽車發動機組成當中，一個關鍵件就是發動機缸蓋，缸蓋在發動機實際組成當中屬于一個對多種零件組合實現承載的主體零件，缸蓋加工質量優劣、精度高低直接影響發動機綜合性能，基于此，各個發動機以及機床相關生產廠家都尤其關注缸蓋加工質量和精度。

一、發動機氣缸蓋的簡單介紹

發動機氣缸蓋，它主要是在缸體的上方，能夠達到密封效果。其最大的作用就是能夠形成一個密封式的燃燒室。因為氣缸蓋會長時間處在溫度高和壓力比較大的環境中，在使用時候必須保證其有一個良好的抗熱和抗壓能力。為了讓其性能不受到高溫影響，都會在其內部位置裝一個冷卻裝置。冷卻裝置主要是通過水循環方式來降溫。氣缸蓋的氣門孔隙有兩種類型。第一個類型就是導管孔，第二個類型就是底圈孔。這兩者對于發動機正常使用能夠起到很大作用。對于導管孔而言，定位時候精確度要求比較高要保持在0.1左右。它對整個發動機系統會產生巨大影響。通過發動機，能夠讓導管和底座之間的軸度偏差變小一些。這也是發動機最大的價值所在。相對于底圈孔而言，其也有兩種類型。第一種類型就是進氣，第二種類型就是排氣。這兩種類型之間也有著很大的差異，特別是在孔直徑方面更加突出。這兩者類型都有一個共同的優勢。那就是在精確度保持方面相對比較好。在對氣缸蓋加工操作時候，對于導管孔和底圈孔加工標準和手段都有不同。工作人員在實操之前，一定要對這個底圈孔和導管孔特點有一個明確認知和了解。也只有在充分認知了解的基礎之上，才能根據其特征選擇更加合適的方案和合適的方法。畢竟一個好的方法能夠對氣缸蓋的質量產生巨大影響。在加工氣缸蓋時候，相關工作人員應該針對現階段的問題不斷分析和研究，然后找到最佳的解決方式。這樣子才能改進其加工階段和加工方法，對于促進其氣缸蓋質量和性能的作用是不言而喻的。

二、氣缸蓋材料分析

生活當中所使用到的氣缸蓋的功能比較多樣，在汽車生產過程當中也能夠發揮著重要作用。但是就其設計結構而言，它在發動機當中屬于一個最復雜的部件，對于其加工精度要求會更加的嚴格。畢竟，整個氣缸蓋的加工精度能夠對整個發動機性能和可靠性產生巨大作用。加工時候，要保證這個氣缸蓋能夠承受住高溫高壓。同時，當其處在高溫環境之下，還需要其具備承受熱負荷的能力。為了讓氣缸蓋密封性更加好。加工時候，氣缸蓋不能出現損壞，也不能出現變形情況。為了滿足上述要求，氣缸蓋就應該具備足夠的強度和剛度。通常情況之下，發動機氣缸蓋所使用的材料都是鋁合金或者是蠕墨鑄件。有時候也會使用到灰鑄鐵。一般汽油發動機喜歡采用鋁合金材料，柴油發動機都是喜歡用灰鑄鐵或者是蠕墨鑄鐵。相比較而言，鋁合金性能會比較好，導熱會更加優良。對于整體壓縮比非常有利。在生活當中，鋁合金因為其性能優勢，還會運用到一些復雜零件的生產中。比如說澆鑄結構。

三、發動機缸蓋加工關鍵工藝分析

3.1氣缸蓋平面的加工工藝

氣缸蓋的上下表面和進排氣面都是密封安裝面，平面的平面度、平行度及表面粗糙度等精度要求較高，是整個加工過程的基礎。因此，要求機床具有較高的幾何精度和刀具調整精度。現在PCD金剛石刀具已被廣泛地應用到鋁合金的加工中，PCD刀片可很好地保證加工面的精度，平面度可保證在0.04以內，粗糙度可達到Ra1.2以內（部分表面有網紋粗糙度區間要求，需調高部分刀片，通過調整轉速及進給加工參數實現，保證其粗糙度在要求的范圍內），其加工效率及刀具壽命至少比硬質合金刀具提高50%。目前，加工氣缸蓋各平面多采用可轉位PCD面銑刀，常采用75°主偏角刀片，并根據加工要求安裝不同數量的修光刃。進排氣面因其結構常采用小直徑的面銑刀，分粗精加工兩道工序。上下端面有很高的精度要求，精加工時多采用大直徑的面銑刀（Ф220面銑刀）一刀完成加工，可保證面的精度要求。

3.2高精度孔加工

缸蓋上面的氣門閥座、氣門導管孔、挺桿孔和凸輪軸孔等，彼此之間的配合關系較為嚴格。加工過程中，要嚴格控制其表面的粗糙度、尺寸精度、位置精度等。因而，這些精度孔的加工工藝處于缸蓋的核心工藝水準。缸蓋氣門閥座與氣門導管一般都是同時進給加工。這種方案的優勢可以一次定位，從而能夠減少重復和誤差，保障氣門閥座以及氣門導管的同軸度。有嚴格密封配合功能要求的氣門閥座與氣門錐面，對圓度及跳動有嚴格的要求；有運動件間配合要求的氣門導管孔有很高的尺寸精度要求，且由于兩者的材質不同，加工過程中對設備精度的選擇、刀具材料及刀具結構的選用等有嚴格的控制。這將增大加工的總體難度[2]。

3.3氣缸蓋凸輪軸孔的加工

凸輪軸孔是氣缸蓋最長的孔，長徑比達20，無法采用常規的鏜刀和鉸刀完成加工。如果采用轉臺回轉自兩端加工，無法消除轉臺的旋轉定位誤差及機床的定位誤差。這就需要一種特殊的加工工藝，目前加工此孔多采用瑪帕的導條鏜刀（或與瑪帕刀具結構類似）加工此孔。采用兩把刀具完成此孔的加工，兩把刀具均采用法蘭盤結構，刀具在加工前需在機床調整刀具的跳動在3μm以內。刀具需在瑪帕專用凸輪軸承孔調刀機構上調整精鏜刀片，鏜刀片的背錐一般調整為5～12μm，overhang一般為2～8μm，具體需要根據刀具的加工情況進行調整。第一把刀具為引導的導條鏜刀，此刀具比較短，剛性好。刀具前端為兩片可換PCD粗鏜刀片，采用螺釘鎖緊，后端為可調的PCD精加工刀片，刀具前端安裝有三個PCD導條，以保證孔加工的圓度，后端為4個硬質合金導條，以起到對刀具的支撐作用。引導刀具完成第1檔（直徑Ф34.5H7，圓柱度0.01）的粗加工和第2檔（直徑Ф23H7，圓柱度0.01）的精加工。第2把刀具結構與第一把刀具結構類似，但是刀具長度更長，通常四缸機的凸輪軸承孔精加工刀具長度為420mm左右。采用第一把刀具加工的第2孔作為支撐孔（支撐孔一般比第二把刀具直徑大5μm），粗精加工第3、4、5檔孔，精加工第1檔孔，從而完成凸輪軸孔的加工。加工中需保證冷卻液充分覆蓋，切削濃度一般控制在8%以上，切削液會在導條與凸輪軸孔間形成一層油膜，對刀體起到支撐作用，并避免導條不劃傷孔壁。

3.4缸蓋加工毛刺的優化

眾所周知，缸蓋所用的鋁合金材料是塑性材料，加工中難免出現毛刺。解決毛刺問題的關鍵在于：一是加工中首先要選取合適的參數，二是提高工件材料的硬度。在加工過程中，通常運用高壓水或尼龍刷來去除和弱化毛刺，這些操作有一定危險性，需要確保人身安全[3]。

四、結語

本文對缸蓋加工及其工藝進行了介紹，分析了缸蓋制造材料和加工生產線，深入探討了當下主流的鋁合金缸蓋加工工藝特點，并從平面加工、高精度孔加工、氣門導管底孔加工、凸輪軸孔加工、缸蓋加工毛刺的優化等方面對工藝難點進行了梳理分析，提出了優化方案，最后還總結了缸蓋加工流程的優化要點。我們認為，應不斷加強缸蓋尤其是鋁合金缸蓋工藝品質的優化研究，以適應未來汽車行業的發展要求。

【參考文獻】

[1]盛興濤，劉世毅.發動機缸蓋加工工藝的優化研究[J].機電信息，2016，（21）：101-102.

[2]劉文超，于光超.探討發動機缸蓋加工的優化工藝[J].中小企業管理與科技，2015（26）：282-283.

[3]李金磊.鋁合金發動機缸蓋材料和鑄造工藝的改進[D].合肥：合肥工業大學，2014：6-8.