发动机缸盖加工

5.2发动机缸盖加工

5.2.1气缸盖的功用及结构特点

1）气缸盖的功用

气缸盖是发动机的五大件之一，位于发动机的顶部，用螺栓按一定扭矩要求紧固在气缸体是顶面上，在发动机上的主要作用是：

1）封闭气缸体上部，与活塞顶部及气缸壁共同形成燃烧室空间，并承受高温高压燃气的作用。

2）是顶置式气门发动机的配气机构、进排气管、循环水管的装配基体；

若是轻型车或轿车气缸盖，还是凸轮轴的装配基体。

3）气缸盖底面上的冷却水孔与顶面水套孔相同，形成冷却循环水系统来冷却发动机燃烧室等高温部分。

2）气缸盖的结构特点

根据缸盖在一台发动机上的数量可分为整体式缸盖和分体式缸盖等。车用内燃机气缸盖通常都是整体式的，即覆盖全部气缸（通常为四缸一盖，六缸一盖）。如图5‐5 所示 。但对于重型柴油机（车用或船舶用）一般为单体气缸盖，即覆盖着一个气缸的气缸盖，或分块式气缸盖（两缸一盖或三缸一盖）。

图5‐5 发动机缸盖外形示意图

气缸盖属于复杂的多孔薄壁件，形状一般为六面体，其上有气门座孔、气门导管孔、汽油机的活塞孔（柴油机的喷油孔及电热塞孔）、其它的光孔及安装螺栓孔。

由于气缸盖在发动机作功过程中承受高温高压燃气作用，而为保证气缸盖与气缸套之间的密封，气缸盖还要受到很大的螺栓预紧力。这样对气缸盖的要求是要具有足够的刚度、强度及耐热性，以保证在气缸体的压力和热应力的作用下能可靠地工作。工作变形要小，与气缸垫的结合面应具有良好的密封性，以避免漏气。另外气缸盖的冷却非常重要，由于内部结构复杂，这就要求循环水系统必须畅通，流阻最小，保证高温区获得良好的冷却，并保证安装在其上的零件能可靠地工作。

5.2.2气缸盖的材料及毛坯

常用的气缸盖材料主要采用优质灰铸铁、合金铸铁或铝合金及镁合金等材料。卡车用发动机的缸盖材料多以灰铸铁、合金铸铁或低铜铬铸铁等为主，其机械性能、铸造性能和耐热性能较好；小型发动机的缸盖多采用铝合金材料，充分发挥其比重小、导热性能好的特点，但刚性较差。

随着市场对高功率、高转矩、低废气排放以及降低燃料使用量等需求的持续增长，这迫使大功率柴油发动机需要不断提高点火峰压，使发动机的热负荷和机械负荷大幅度增加。热负荷及机械负荷的同时升高，使目前使用的常规铸铁和合金铸铁发动机已达到或超过了其使用上限。目前蠕铁已逐渐在发动机缸盖的铸造生产领域得到应用。

缸盖毛坯制造采用铸造，铸造方法取决于生产规模及零件的复杂程度。

5.2.3 气缸盖的技术要求

发动机气缸盖是一个结构复杂、有许多高精度要求的平面和孔系、壁厚较薄的箱体类零件。为保证发动机有良好的机械性能，其主要部位应有严格的技术要求。如进排气门座圈锥面与导管孔的加工、气缸盖底面的平面度等。图5‐6所示的是某车用4缸柴油机缸盖几项主要技术要求。

图5‐6 发动机气缸盖主要技术要求

从图中可看出：

1）气缸盖顶平面平行度0.08，粗糙度Ra3.2um；

2）气缸盖底平面平行度0.05、0.025/100；

3）气缸盖顶平面与底平面平行度0.1；

4）气缸盖进排气门座孔与导管孔的同轴度 0.06；

5）气缸盖气门导管孔中心线与底面的垂直度 0.05。

此外进排气道壁表面必须清洁光滑，不得有缺陷，否则会影响发动机性能；而为确保冷却水套的质量必须做渗漏试验。关于缸盖的详细技术要求，可参照相应的国家或企业标准。

5.2.4气缸盖加工工艺过程

由于气缸盖的结构、材料、产量、加工精度等要求的差异，各型号发动机气缸盖工艺路线会有所不同，使用的加工设备也不同。如发动机缸盖的前后端面与顶底平面的加工顺序，不同的产品就有不同的加工顺序，然而发动机缸盖的主要功能是相同的，因此气缸盖关键加工工艺方法应该基本相同。表4‐1列出了其主要加工工序。

表4‐1

序号 工序内容 常

用

设

备

1 毛坯上线、检查

2 粗铣顶面、底面

粗铣过程中顶面和底面互为基准。 专机或加工中心

3 精铣顶面

加工方式同上，但尺寸精度、表面粗糙度、形状精度均提高。

专机或加工中心

4 中间检查

5 钻铰工艺孔

定位基准是上平面和侧面

3 粗铣、半精铣进排气面 专机或加工中心

4 粗铣、半精铣前后端面

5 缸盖螺栓孔加工

7 前后端面和油道、回油孔加工；

专机

进气面及其孔系加工

或加工中心

精铣缸盖底面

6 1）进排气阀座底孔、导管底孔粗加工

2）半精镗进排气阀座底孔、导管底孔

下图表示的是进气阀座底孔、导管底孔半精加工定位示意图。排气阀座底孔、导管底孔半精加工定位及方法类似。而对于粗加工主要是精度要求低些。

专机或加工中心

10

进、排气导管压装

专机或加工中心1压装进、排气阀座

专机

1

或加工中心

1

2 车进气门座锥面和铰导管孔，如下图所示；

车排气门座锥面和铰导管孔，方法同上；

专机或加工中心

14 最终清洗

专机15 压装碗型塞

16 总成试漏

专机

17 防锈 18

打印缸盖流水号

17 终检下线

5.2.5 气缸盖的工艺路线设计主要思路

1）缸盖加工工艺路线主要原则 总的是：先面后孔、先粗后精、先主后次、先基准后其他，大致过程是顶底平面、过渡定位基准加工→主定位基准加工→前后端面及两侧面加工→各面一般孔系加工→精铣底面→导管阀座底孔及精加工。

为避免底平面划伤，影响缸盖的密封性，保证导管阀座的加工精度，在阀座