缸盖加工工艺概述

•中文译文

•发动机缸盖加工工艺概述

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一、发动机缸盖的功用

气缸盖是发动机的主要零件之一，位于发动机的上部，其底平面经汽缸衬垫，用螺栓紧固在气缸体上。主要功用如下：

1、封闭气缸上部，并与活塞顶部和汽缸壁一起形成燃烧室。

2、作为定置气门发动机的配气机构、进排气管和出水管的装配基体。

3、气缸盖内部有冷却水套，其底面上的冷却水孔与气缸体冷却水孔相通，以便利用循环水带走发动机的高温。

二、气缸盖的结构特点

气缸盖应具有足够的强度和刚度，以保证在气体的压力和热应力的作用下，能够可靠的工作。

气缸盖的形状一般为六面体，系多孔薄壁件，其中我们现在481缸盖上，加工的数量多达100个。铸造最薄处只有4.5毫米。

三、缸盖材料与毛坯制造

1、缸盖的材料：

缸盖的材料，现在的发动机厂家一般选用铝合金。因为铝合金导热性能较好，有利于适当提高压压缩比，质量也较轻，可以降低整车、整机的重量。但是铝合金缸盖的刚度差，使用过程中容易变形。

缸盖附件上，以前气门座材料一般采用耐热合金铸铁，气门导管一般采用铸铁。

现在粉末冶金在气门阀座和导管上运用的越来越多了，而且很多复杂的形状也能铸造成型，不需要再加工了。但耐磨性不如铸铁。

•裂纹：铸造应力造成；

•冷隔：浇注过程中铝水冷却速度不一致造成；

•表面疏松：浇注温度不当或铝水成分不当；

•气孔：浇注铝水中夹杂了空气；

•砂眼：浇注铝水中夹杂了杂质；

•沾砂：工件出炉温度不当或没有喷丸等。

四、缸盖的加工难点：

1、平面加工工艺

•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0.04，垂直度0.05，位置度0.10），而且有可能是全部工艺过程的基础，例如480缸盖就是。

•这就对机床的几何精度和刀具的调整精度要求比较高。

•以前缸盖大平面加工，采用硬质合金刀片加工，并配一个金刚石修光刃。现在，如果毛坯情况好的话，全部采用金刚石刀片进行加工，可以很好的提高加工后的表面粗糙度。

2、高精度孔的加工

•气缸盖上的气门阀座、导管孔、挺杆孔和凸轮轴孔等孔系，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。所以这些高精度孔系的加工工序是缸盖工艺中的核心工序，应给予充分的重视。

•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。

•对于上述部位的加工过程，现在480缸盖分解如下：

•机床主轴快进---工进---主轴重新启动，加工气门阀座锥面-------主轴停止、并后退一端距离---主轴重新启动，枪铰加工气门导管（干通）----加工完毕----工进退刀---主轴回推。

•这样做的好处，就是一次定位，加工完毕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。

•另外，主轴在重新启动后，加工气门阀座的时候，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，可以提供加工精度。如果进刀方向沿着阀座轴向方向，称为“锪”或

“镗”阀座。

•因为气门阀座和气门导管材料的变化，加工过程中选用的刀具也在不断的发生变化。以前的硬质合金刀片逐渐被CBN刀片所替代，很大的提供了加工效率和加工质量。并且，如果有铜基粉末冶金材料的气门阀座和气门导管，还可以采用PCD 刀片进行加工。

•2）、缸盖挺杆孔、气门导管底孔的加工

这些孔的加工，虽然加工精度比较高，但是，只要选好加工余量、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

缸盖凸轮轴孔，就是缸盖最长的孔，如果分段加工的话，虽然可以保证凸轮轴孔的加工精度，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。对于长度为500mm左右的刀杆而言，如何消除刀杆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，现在基本已经取消镗模架，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。

加工过程如下：

先由短刀杆加工一个凸轮轴孔（至半精加工尺寸）---退刀----长刀杆完成所有凸轮轴孔的半精、精加工。

•4）、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，还可以提高工件材料的硬度，也可以弱化加工过程中毛刺的产生。

现在加工过程中，主要有以下几种方式去除加工毛刺：

一、尼龙毛刷去毛刺，多用于大的加工表面和大的孔系去毛刺；

二、高压水去毛刺，多用于深油孔去毛刺，也有利用旋转水柱去大面或大孔的毛刺；

三、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；

四、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；

五、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。

•5）、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（我们现在A VL缸盖的清洁度指标为：≤7mg），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等进入发动机的润滑系统或汽缸中，则会直接影响发动机的工作和使用寿命。所以，应该充分重视缸盖的清洗工序。

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，从而达到工件粗步清洗的效果。

•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。

五、典型缸盖加工工艺流程

下面我们以A VL缸盖的加工工艺流程为例，了解在加工中心上是如何加工缸盖零件的：

OP10：毛坯上料；

OP20：毛坯基准定位，加工缸盖进、排气面（除了进气侧面油孔不加工外）；

OP30：排气侧面精基准定位，加工缸盖顶面、前、后端面的加工内容；

OP40：排气侧面精基准定位，加工缸盖顶面、燃烧室面的加工内容；

OP60：清洗工序；

OP70：缸盖水道和油道试漏；

OP80：缸盖气门阀座、气门导管装配（常温装配）；

OP90：缸盖凸轮轴盖、定位销装配，凸轮轴盖螺栓自动拧紧；