PR_缸盖加工工艺总结

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缸盖加工工艺分析总结
高精度孔的加工 2)缸盖挺杆孔、气门导管底孔的加工 • 装配气门挺杆，以凸轮轴传递来的动力驱动进排气门，挺杆孔与导管 孔之间有一定的同轴度要求。但是只要选好了加工余量、参数和刀具， 加工过程基本没有什么问题。 3）缸盖凸轮轴孔的加工 • 进排气凸轮轴孔各装一根凸轮轴，而凸轮轴在孔内旋转以驱动挺杆， 因此，各档凸轮轴孔的同轴度要求非常高，否则会出现凸轮轴早期磨 损、犯卡、甚至无法装配等问题。 • 缸盖凸轮轴孔是缸盖最长的孔，如果分段加工的话，虽然可以保证凸 轮轴轴孔的加工精度，但是无法满足凸轮轴孔的同轴度要求，所以要 求精加工一次加工成型。对于长度500mm左右的刀杆而言，如何消 除自身重力所产生的影响？ • 对于专机自动线而言，一般都带有镗模架以消除影响，对于比较大的 发动机，有可能带有好几个镗模架。 • 对于加工中心，现在已基本取消镗模架，利用刀具的自导向来消除刀 杆重力的影响，刀杆的结构特点是：在刀杆的圆周上，均匀布置一个 刀刃和三个导向条。刀杆数量一般是一长一短。
精基准的选择 主要考虑“基准重合”与“基准统一”的原则，大批量生产中基准一般 采用底面与两销孔。 • 缸盖的缸体结合面和罩盖结合面比较大，结构上比较适宜做精基准， 因此，选择缸体结合面和此面上的2个定位销孔作为第一精基准，罩 盖结合面作为第二精基准。
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平面加工 • 缸盖的顶面、底面和进、排气面都是大面积平面，精度要求高（平面 度，垂直度，位置度等要求）。这对加工中心的几何精度和刀具的调 整精度要求比较高。
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缸盖生产线分类 发动机缸盖的加工多采用柔性生产线，生产设备以加工中心为主、配少 量具有一定柔性的专用机床及必须的辅机组成。设备之间采用输送辊道 连接。从柔性的角度出发，大部分加工内容选用立式加工中心完成，针 对部分加工内容需在立式加工中心置备第四回转轴。与选用卧式加工中 心相比，这样既达到了加工要求，又减少了设备费用支出。 柔性加工线的工序流程一般分为：工序分散型和工序集中型。 • 工序分散型：工序一次分散的生产线（Sequential process），加工件要 通过所有的加工设备才能加工完成。如其中一台加工设备出故障，会牵 涉到整个生产线停线。 • 工序集中型：加工线上尽可能选用相同型号的加工中心，把不同的工序 内容集中到一台机床上，用尽量少的装夹次数，高效的加工工件。当某 台加工设备出现故障时，可用同一工序相同型号的设备继续生产，虽然 生产量有所减少，但可以避免整个生产线停产。工序集中型还可根据生 产量的增减或转用加工设备，转用设备可避免机床在固定工况下的重复 使用段磨损，这些都是优点，相反，缺点是：工件的追溯能力差，由那 台设备加工的工件不易追溯，且生产中刀具的周转量相对要大一些。
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缸盖机加加工方法 • 从缸盖各部位的尺寸精度、位置精度、形状精度及光洁度等要求来看， 大部分面和孔的各种要求不高，可以通过常规的铣、钻、镗、铰及攻 丝方法来实现。 • 但是，存在4 个难点，凸轮轴孔系和阀座导管孔系由于产品结构的关 系，精度高，要求严，而且长径比过大，如果用常规的加工方法，即 使一次装夹加工，也很难保证要求。缸体结合面由于平面度要求较高， 面积较大，也有一定难度。 凸轮轴孔系 o 加工难点: 孔系很长。如果通过工作台回转掉头加工，转台回转误差和机床重复定 位误差很难消除，另外还包括操作者设定加工座标系的人为误差，即使 掉头加工，刀具仍然很长，也无法稳定保证同轴度要求。而一头加工， 刀具的长径比约为20，用常规的镗和铰方法更是无法实现。 o 解决方法: 1）在专机上用线镗刀加工，通过在专机上增加支撑导套来解决刀具过 长的问题，线镗刀正、反走刀来实现半精和精加工，保证了同轴度。此 法效率较高，但通用性差，在柔性设备上实现比较困难。
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缸盖的清洗 • 缸盖按清洗部位的不同大致分成以下几部分： （1）外表面：是指燃烧室面，进气面、排气面，离合面、正时面、凸 轮轴罩盖结合面，该部分表面外露，便于清洗； （2）润滑油道：主要包括上油道、横油道、进/排主油道、凸轮轴及挺 杆孔润滑油道。润滑油由此直接进入发动机的运动件部位，清洁度要求 严格，该部分都是机加成形，便于清洗； （3）低压油道区：主要是指缸盖上凸轮轴区域，润滑油回油腔区域。 该部位铸造成型，形状复杂，区域面积大，清洗难度较大； （4）水套：分布在燃烧室周围，铸造成型，形状复杂，属于内部腔道， 从剖视图可以看出（图2），水套形状弯道及死角多，易沉积和卡住切 屑，清洗难度大； （5）孔系：主要是指外表面的安装用螺纹孔、定位孔等通、盲孔。外 部暴露，形状单一，便于易清洗。
1）缸盖气门阀座、气门导管精加工 • 缸盖气门阀座、气门导管同时与发动机气门配合，所以同轴度要求比 较高，另外气门阀座与气门锥面进行密封配合，对于圆度要求也非常 高。 • 一次定位，加工气门导管和气门阀座，可以减少重复定位误差，提高 气门导管和气门阀座的同轴度。 • 加工气门阀座时，进刀方向如果沿着阀座径向方向，此种加工方式成 为“车”阀座，可以提高加工精度。如果进刀方向沿着阀座轴向方向， 成为“锪”或“镗”阀座。
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缸盖的清洗 • 缸盖清洗工序是缸盖的主要辅助工序之一。因为发动机对缸盖的清洁 度要求非常严格，而缸盖又是一个多孔型腔组成的复杂铸造箱体，如 清洗不彻底而使砂子和铝屑进入发动机的润滑系统或气缸中，则会直 接影响发动机的工作和使用寿命。 • 对于缸盖清洗机而言，现在一般都带有射流清洗工位，相当于预清洗 工位，工件在水箱中翻转，清洗喷嘴带有压缩空气的水流，从而达到 工件初步清洗的效果。 • 对于有装配需求或不易清洗干净之处，清洗机上一般配备有顶点定位 清洗工位，就可以将规定部位清洗干净了。但会导致机床长度增加、 喷嘴布置不方便等，而且还无法满足柔性清洗的需求。 • 对于缸盖水道的清洗，因为受到毛坯铸造质量的影响比较大，所以也 是一个清洗难点。
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缸盖机加工序划分方法 • 按所用刀具划分工序 为了减少换刀次数和空行程时间，可以采用刀具集中的原则划分工序， 在一次装夹中用一把刀完成可以加工的全部加工部位（但加工不同面上 孔系和面时，加工时要考虑是工作台旋转占的时间少还是换刀的时间少， 选少者。这里指的是机床工作台旋转快于换刀），然后再换第二把刀加 工其他部位。 • 按粗、精加工划分工序 对易产生加工变形的零件，考虑到工件的加工精度、变形等因素，可按 粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗后精。先进行粗加工，使其 内应力充分释放，必要时，粗加工完成可考虑松夹一次再进行精加工。 • 按加工部位划分工序 这种方法一般适应于加工内容不多的工件，主要是将加工部位分为几部 分，每道工序加工其中一部分，如模具加工中夹外形加工内腔。 在工序的划分中，一定要视零件的结构与工艺性、工件的安装方式、 机床的功能、被加工件的加工内容、装夹次数等因素。加工顺序的安 排应根据被加工零件的结构和毛坯状况以及定位装夹的重要性来考虑， 重点在于工件的刚性不被破坏，以保证整体零件的加工精度。
I. 缸体结合面：一般缸盖的燃烧室都是毛坯面，不需机加工。因此， 缸体结合面与燃烧室内毛坯面的位置精度要求相对较严。另外，此 面对发动机燃烧室的密封性关系很大，虽然缸体和缸盖中间还有气 缸垫，仍对此面的平面度要求较高。 罩壳面与主要起防尘及防噪声作用的凸轮罩配合，中间还有气缸垫； 进、排气面分别与进、排气歧管相配合，中间有垫片；两侧面主要 安装一些控制器及罩壳等装置。这些部位要求相对缸体结合面较低。
加工中心，作为排除了加工时人的具体干预的自动机床，它的几何精度检 验必须真实地反映其工作区内形成工件轮廓表面的刀尖点相对工件运动轨 迹的规律性要求，因此，其检验的重点，应该是影响工件加工的形位精度。
• 气缸盖底部及缸体结合面，与活塞共同形成发动机的燃烧室，气缸盖 在发动机运转过程中承受高温高压燃气和螺栓预紧力的作用，因此面 加工的粗基准一般选择气缸盖底面，根据该基准校核顶面，各搭子面， 出砂孔及气道平面等位置。
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粗基准的选择 粗基准主要考虑各加工表面有足够的余量，不加工表面的尺寸和位置符 合图纸要求。
• 要保证缸体结合面与燃烧室内毛坯面的位置，实际上就是要选择一个 合理的粗基准。在缸盖的缸体结合面方向，都会留有3个工艺定位台 阶，作为粗基准，这个工艺定位台阶与燃烧室位于同一方向，是铸造 模具同一个型面形成的，没有分型等铸造工艺误差，因此比较准确， 所以必须要用缸盖的缸体结合面方向上的粗基准作为首次定位基准， 加工出机加工的精基准。以后的误差，都是用机加工的精基准重复定 位而产生的累积误差，相对较小，不会影响压缩比。
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高精度孔的加工 4) 其它 • 火花塞孔、螺栓孔、螺纹孔、水孔及油孔和其它部件之间没有太紧密 的联系，位置要求不高。 总结： 1）凸轮轴孔系各挡孔间位置关系特别重要； 2）阀座导管孔系之间位置关系特别重要； 3）缸体结合面与燃烧室内毛坯面间位置关系比较重要； 4）挺杆孔与导管孔间位置关系比较重要。 其余部位位置精度要求一般。
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缸盖加工过程的毛刺 • 对于铝合金缸盖，因为是塑性材料，加工过程中不可避免的产生毛刺。 对于加工过程中的毛刺，除了要合理的选用加工参数、刀具参数外， 还可以通过提高工件材料的硬度，弱化加工过程中毛刺的产生。 • 除加工毛刺的主要方法： 1. 尼龙毛刷去毛刺，多用于大的加工表面和大的孔系去毛刺 2. 高压水去毛刺，多用于深轴孔去毛刺，也有利用旋转水柱去大 面或大孔的毛刺； 3. 表面喷丸或表面抛丸：多用于铸件表面的毛刺、飞边处理，影 响工件的清洁度； 4. 电火花去毛刺：用于比较难去除的毛刺，比如合金钢的毛刺， 对于不规则的毛刺，去除比较困难； 5. 氢氧爆破去毛刺：利用氢氧燃烧产生的压力和高温气流，将附 于工件表面产生的毛刺消除，但是对于工件毛坯要求比较高， 补焊、裂纹、冷隔都有可能导致工件报废。
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高精度孔的加工 • 气缸盖上的气门阀座、导管孔、挺杆孔和凸轮轴等孔系，有配合关系， 其尺寸精度、位置精度和表面粗糙度要求极为严格。 • 气缸盖的功能要求气阀座孔加工后与未加工的气道须具有相对准确的 位置要求，确保气缸盖在工作状态下具备良好的配气功能，因此孔加 工的粗基准一般选择气阀孔，根据气阀孔校核底面外形及搭子位置， 划底面十字中心线并引至顶面。
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缸盖机加工艺流程的核心原则 • 缸盖的工序组合对产品位置精度的影响较大，一般来说，按照工件位 置精度要求的严格与否，有4 种方法可以选择： 1）要求不严的，可以分别用不同的基准来定位加工； 2）有一定要求的，通过用同一个基准来定位加工； 3）要求很严的，通过一次装夹来完成； 4）要求极严的，既要一次装夹，又要用一把刀同时加工 • 加工顺序基本要求： 1）以缸体结合面方向上的毛坯粗基准作首次定位基准； 2）凸轮轴孔系一次装夹且用一把刀加工； 3）阀座导管孔系一次装夹且用一把刀加工； 4）挺杆孔和阀座导管孔系最好一次装加工，对于部分要求不是特别 严格的产品，也可以通过调整夹具精度的方式保证位置度； 5）其余部位可用不同精基准定位进行加工。
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其它 • 罩壳面和缸体结合面之间的距离尺寸要求不必太严。从装配角度看， 罩壳面装配一个罩壳，与其它零件也不发生太多关联，因此罩壳面的 位置要求不必太严。实际上这个问题的由来，是由于罩壳面与凸轮轴 孔中心线很多时候位于一个平面上，对这2 个尺寸有所混淆。凸轮轴 孔与缸体结合面之间对距离有要求，一般为±0.05 mm，这是因为， 在配气机构当中，阀座与凸轮轴孔系间有一定的位置要求，二者之间 的距离对气门行程及气门间隙等参数有所影响，所以比较重要，但是 又没有达到必须一次装夹的程度。缸体结合面是加工凸轮轴孔和阀座 孔的工艺基准，因此，二者对缸体结合面都有一个要求。 • 在大批量生产中，特别是分序比较多的场合，工序间移动比较多，很 容易造成工件磕碰过多，影响产品质量。对此，除了加强管理之外， 在工艺方面，对于重要部位，特别是易磕碰部位，尽量放在生产线末 端进行精加工。比如，缸体结合面对于装配十分重要，在加工中，它 是重要的工艺基准，需要用它来定位，另外，在精加工前还要经历导 管、阀座及压盖等零件的装配过程，很可能造成表面磕碰。因此为避 免此类现象发生，最好在线首时将此面留少许加工余量，在线尾进行 精加工，这样就最大限度的保证了外观质量。