柴油机气缸盖精密加工关键技术

黄幸周

广西玉柴机器股份有限公司 广西玉林市 537000

摘要：本文以某型号柴油机为例，对其气缸盖精密加工关键技术进行了研究。首先以该型号气缸盖的工艺要求与关键问题为依据进行了概述，并对加工的实际过程进行了研究，对气门座圈和导管孔工艺进行详细的分析，为相关人员提供部分理论参考。

关键词：柴油机；气缸盖；精密加工；关键技术

柴油机气缸盖加工时对结构精度具有高标准、高要求，并对各个加工区域结构强度良好处理，才可在柴油机应用中保持气缸盖的稳定性和可靠性。另外，在全部结构加工的过程里，应以相关规范、工艺要求、用途为依据，对关键技术深入分析并进一步完善。

1.工艺要求与关键问题

1.1工艺要求

气缸盖型号多种多样，其结构也具有一定差异性。本文选用YZ4102型号气缸盖并对其工艺进行分析，并对其工艺要求进行表述。

导管孔的工艺要求：

1. 直径要求为 。

2. 座圈锥面对其中心跳动为0.05mm。

3. 中心线对外圆中心线同轴度为0.25 。

4. 中心线对底面垂直度为 0.09mm。

气门座圈的工艺要求：

1. 进锥面直径为47mm，深度为3.1（±0.1）mm。

2. 排锥面直径为39mm，深度为2.8（±0.1）mm。

3. 进密封带宽度为1.2～1.6mm，要求不间断、连续而均匀。

1.2关键问题

作为气缸盖精密加工中的关键技术，气门座圈与导管孔的加工精度情况会对其整个结构的可靠性和密封性会产生直接影响。否则会导致机油过度消耗、进排气门泄漏等问题，从而引发压力不足、提高油耗成本、降低气缸功率等问题。烧机油问题是因气门导管孔中心线对外中心线同轴度超差引起的，因此在精加工过程中应从材质、结构和加工精度方面提升工艺避免这种情况的发生；漏气问题指的是柴油机运行中气门与座圈密封存在间隙，因此出现漏气问题，该问题直接影响到发动机的应用性能和成本。

2.气缸盖的精密加工技术研究

2.1确定加工基准

在加工正式开始前，除上述工艺要求外，还要对加工基准进行确定。根据工艺要求尺寸进行划线，在以划线尺寸为依据加工。在该环节经常出现会直接影响到加工质量的原因是刀具刚性差、存在铸造误差等。但在实际加工过程中，很难在短时间准确判断出问题致因是什么，而唯一能判定质量的依据就是加工基准。因此，在方案设计的过程中，以不对缸盖性能产生影响为前提，增加定位基准区域，该部分工作是铸造工序来完成，后续加工工序应以加工基准为依据进行加工。这样一来，如果出现质量问题就能在第一时间找出原因并改善。

2.2底面和顶面孔系的装夹与定位

装夹是否合理会对后续工序产生精度影响，因此在该环节中，具体选择以加工实际需求为依据。框架式夹具是根据设备上托盘旋转对底面和顶面孔进行加工，可提高两侧加工区域之间的位置度。箱式是二次装夹，当所用的刀具数量比较充足，可以选择箱式夹具，从两个方位依次通过背负式对底部和顶部进行装夹，选择该装夹方式能有效减少成本、刀具消耗；当刀具准备不充分的时候，选择弯板式夹具，对每个工序进行阶段划分，为后续加工提供便利。

根据加工实际需求选择合适的定位方式。通过孔定位的方式相对来说精确度比较高一些，但因定位孔尺寸比较小，操作起来具有一定的难度，尤其在装夹和卸料过程中，定位孔可能会出现损伤问题，并进一步影响到精度；面定位相对来说更容易操作，在装夹和卸料过程中基本不会影响定位孔的定位精度，需要注意的是在设计夹具的过程中，应对定位孔位置同一设计，降低出现定位误差问题，保障精度的正确性。

2.3导管孔的精加工

在气缸盖的精加工中，导管孔通常所用的填充材料为冷铁等，能有效预防加工过程中的缩松现象。不过因为填充物和气缸盖在材质上面具有差异性，以及在材质硬度、铸造误差等因素的影响下，在粗加工的过程里出现偏斜进而存在精度不准确的问题。因此，在该工序中应预留部分加工余量，对底面区域进行半精加工的过程中，先使用扩刀再使用镗刀。另外，当产品对材料、性能等各项要求都比较高的时候，不同刚性刀具的使用会对产品质量影响较大。产品加工是一般选择铰刀或镗刀，但有着高要求的特殊产品加工中使用镗刀会出现较快磨损，从而导管孔圆柱度的精度不能达到工艺标准，因此应该选择用铰刀。为保障各位置符合公差标准，那么选择复合镗刀半精加工并预留余量，再用精镗刀精加工的工序，这样才能保证导管孔的加工精度。

2.4重要部位加工精度的检测

气缸盖加工区域主要有导管孔、阀座孔和如喷油器孔，用自动式测量仪做精度测量。在导管孔的测量中，用数据线连接到电脑上，把监测工具放置在导管孔中，打开相关监测软件进行操作，不同截面的四个感应器与各自关联的孔壁触碰，通过软件的计算能力对同轴度和尺寸进行分析，阀座孔监测方式相同。这种监测方法能保证结果的准确度，可用于不同型号、类型的气缸盖上。所采用的检测软件和生产质量系统相关联，所分析的结果数据会同步到集成系统中。

2.5采用柔性加工线

通过粗加工、半精加工和精加工三个工序组合生产气缸盖产品，因工序较为集中，因此，采用柔性加工线更为符合。由FMS系统、加工集成组合而成，把各工序气缸盖进行装夹，根据相关工艺要求为依据对FMS系统程序进行调整，按照程序设定自动加工作业，此方式能提高加工效率，减少加工成本。另外，也可与MES、PQSAFE、WMS等系统组成集成式智能生产线。

3.结语

综上所述，本文对柴油机气缸盖的精密加工技术进行了研究，并重点对导管孔、座圈孔工艺进行了分析，精加工技术不但是保障气缸盖性能质量的关键手段，更是高新产品创新、研发、生产的关键技术储备。随着科技的发展，机械加工也越来越智能化，在柴油机的研发、生产中逐渐形成拥有高精度、集成化、智能化、高密度、高功率的一体化生产线，随着精加工技术的不断优化，气缸盖的加工效率和加工精度也会不断提升。

参考文献：

[1]马志健.柴油机气缸盖精密加工工艺研究[D].江苏:南京理工大学,2011.

[2]陈仁平,王军.机车用柴油机气缸盖加工工艺[J].冷热工艺,2017(05):11-13.