發動機上缸蓋的機械加工有何特點
蓋加工
工藝概述
壹、
發動機缸蓋的功用
氣缸蓋是發動機的主要零件之壹，
位於
發動機的上部，其底平面經
汽缸
襯墊，用螺栓
緊固在氣缸體上。主要功用如下：
1
、封閉
氣缸上部，
並與活塞頂部和
汽缸
壁壹起
形成燃燒室。
2
、
作為定置氣門發動機的配氣機構、
進排氣管
和出水管的裝配基體。
3、氣缸蓋內部有冷卻水套，其底面上的冷卻
水孔與氣
缸體冷卻水孔相通，以便利用循環水
帶走發動機的高溫。
二、氣缸蓋的結構特點
氣
缸蓋應具有足夠的強度和剛度，以保
證在氣體的壓力和熱應力的作用下，能夠可靠
的工
作。
氣缸蓋的形狀壹般為六面體，系多孔薄
壁件，其中我們現在
481
缸蓋上，加工孔的
數
量多達
100
個。鑄造最薄處只有
4.5
毫米。
三、缸蓋材料與毛坯制造
1
、缸蓋的材
料：
缸蓋的材料，現在的發動機廠家壹般選
用鋁合金。因為鋁合金導熱性能較好，有利
於
適當提高壓壓縮比，質量也較輕，
可以降低整
車、整機的重量。
但是鋁合金缸蓋的剛度
差，
使用過程中容易變形。
缸蓋附件上，以前氣門座材料壹般采
用耐熱合金鑄鐵，氣
門導管壹般采用鑄鐵。
現
在粉末冶金在氣門閥座和導管上運用的越來越
多了，
而且很多復
雜的形狀也能鑄造成型，
不
需要再加工了。
但耐磨性不如鑄鐵。
2、
缸蓋毛坯的要求：
缸
蓋毛坯壹般采用鑄造成型。
在大
批量生產時，
采用金屬機器造型，
並能
實現機械化流水作
業。
現在在產品設計
和開發初期階段，
缸蓋毛坯或樣件壹般
采用快速成型的方法獲得。
對
於缸蓋毛坯的技術要求是：毛坯不
應該有裂紋、冷隔、澆不足、表面疏松
（密集性針眼）
、
氣孔、
砂眼、
沾砂等，
並且保證定位基面
（粗基準）
、
夾緊點
和粗傳送點光滑，
壹致性好。
裂紋：鑄造應力造成；
冷隔：澆註過程中鋁水冷卻速度不壹致
造成；
表面疏松：澆
註溫度不當或鋁水成分不
當；
氣孔：澆註鋁水中夾雜了空氣；
砂眼：澆註鋁水中夾
雜了雜質；
沾砂：工件出爐溫度不當或沒有噴丸等。
四、缸蓋的加工難點：
1、平
面加工工藝
缸蓋的頂面、
底面和進、
排氣面都是大
面積平面，
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藝
過程的基礎，
例如
480
缸蓋就是。
這
就對機床的幾何精度和刀具的調整精
度要求比較高。
以前缸蓋大平面加工，
采用硬質合
金刀
片加工，並配壹個金剛石修光刃。現在，
如果
毛坯情況好的話，全部采用金剛石刀片
進行加
工，可以很好的提高加工後的表面粗糙度。
2、高精度孔的加工
氣缸蓋上的氣
門閥座、導管孔、挺桿孔
和凸輪軸孔等孔系，有配合關系。其尺寸精度、
位置精度和表面
粗糙度要求極為嚴格。
所以這
些高精度孔系的加工工序是缸蓋工藝中的核心
工序，
應給予
充分的重視。
1
、缸蓋氣門閥座、氣門導管精加工
缸蓋氣門閥座、氣門導管同時與發
動機
氣門配合，
所以同軸度要求比較高；
另外氣門
閥座與氣門錐面進行密封配合，
對於圓
度要求
也非常高。
對於上述部位的加工過程，
現在
480
缸蓋
分解如下：
機床主軸快
進
---
工進
---
主軸重新啟動，加工氣
門閥座錐面
-------
主軸停止、並後退壹端距離
--
主軸重新
啟動，槍鉸加工氣門導管（幹通）
---
加工完畢
----
工進退刀
---
主軸回推。
這樣做的好處，
就是壹次定位，
加工完畢
氣門導管和氣門閥座，
可以減少重復定位誤差，
提高氣門導管和
氣門閥座的同軸度。
另外，主軸在重新啟動後，加工氣門閥座
的時候，進刀方向如果沿
著閥座徑向方向，此
種加工方式成為
“
車
”
閥座，可以提供加工精
度。如果進刀方向沿著閥
座軸向方向，稱為
“
鍃
”
或
“
鏜
”
閥座。
因為氣門閥座和氣門導管材料的變化，
加工過程中
選用的刀具也在不斷的發生
變化。以前的硬質合金刀片逐漸被
CBN
刀片所替代，很大的
提供了加工效率和
加工質量。
並且，
如果有銅基粉末冶金
材料的氣門閥座和氣門導管，
還
可以采
用
PCD
刀片進行加工。
2
、缸蓋挺桿孔、氣門導管底孔的加工
這些孔的加工，
雖然加工精度比較
高，但是，只要選好加工余量、
參數和
刀具，加工過程基本沒有什麽問
題。
3
、缸蓋凸輪軸孔的加工
缸蓋凸輪軸孔，就是缸蓋最長的孔，
如果分段加工的話，
雖然可以保證凸輪
軸孔的加工精度，
但是無法滿足凸輪軸
孔的同軸度要求，
所以要求精加
工壹次
加工成型。
對於長度為
500mm
左右的刀
桿而言，
如何消除刀桿自身重力所產生
的
影響？
對於專機自動線而言，壹般都帶有
鏜模架以消除影響，對於比較大的發動
機，有
可能帶有好幾個鏜模架。
對於加工中心，
現在基本已經取消鏜
模架，
利用刀具的自導向
來消除刀桿重
力的影響。
刀桿的結構特點是：
在刀桿
的圓周上，
均勻布置壹個刀刃和三個
導
向條。刀桿數量壹般是壹長壹短。
加工過程如下：
先由短刀桿加工壹個凸輪軸孔（至
半
精加工尺寸）
---
退刀
----
長刀桿完成所有
凸輪軸孔的半精、
精加工。
4、
缸
蓋加工
過程
的毛刺
對於鋁合金缸蓋，因為是塑性材料，加工
過程中不可避免的產生毛刺。
對於加
工過程中的毛刺，
除了要合理的選
用加工參數、
刀具參數外，
還可以提高工件材
料的硬度，
也可以弱化加工過程中毛刺的產生。
現在加工過程中，
主要有以下幾種方式去
除加工毛刺：
壹、尼龍毛刷去毛刺，多用於大的加工表面和
大的孔系去毛刺；
二、高壓水去毛刺，多用
於深油孔去毛刺，也
有利用旋轉水柱去大面或大孔的毛刺；
三、表面噴丸或表面拋丸：
多用於鑄件
表面的毛刺、飛邊處理，影響工件的清
潔度；
四、電火花去毛刺：用於比
較難去除的
毛刺，比如合金鋼的毛刺，對於不規則
的毛刺，去除比較困難；
五、氫氧
爆破去毛刺：
利用氫氧燃燒產
生的壓力和高溫氣流，
將附於工件表面
產生的毛刺消除，
但
是對於工件毛坯要
求比較高，補焊、裂紋、冷隔都有可能
導致工件報廢。
5、缸蓋的清
洗
缸蓋清洗工序是缸蓋的主要輔助工序之
壹。
因為發動機對缸蓋的清潔度要求非常嚴格
（我們現在
A
VL
缸蓋的清潔度指標為：
≤7mg
）
，而缸蓋又是壹個多孔型腔組成的復雜
鑄
造箱體，如清洗不徹底而使砂子和鋁屑等進
入發動機的潤滑系統或
汽缸
中，則會直接影響
發動機的工作和使用壽命。所以，應該充分重
視缸蓋的清洗工序。
對於缸蓋清洗機而言，
現在壹般都帶有
射流清洗工位，
相當於預清洗工位，
工件在水
箱中翻轉，
清洗噴嘴帶有壓
縮空氣的水流，從
而達到工件粗步清洗的效果。
對於有裝配需求或不易清洗幹凈之
處，
清洗機上壹般配備有頂點定位清洗
工位，
就可以將規定部位清洗幹凈了。
但會導致機
床長度增加、
噴嘴布置不方
便等，
而且還無法滿足柔性清洗的需求。
對於缸蓋水道的清
洗，因為受到毛
坯鑄造質量的影響比較大，所以也是壹
個清洗難點。
五、典型缸
蓋加
工
工藝流程
下面我們以
A
VL
缸蓋的加工工藝
流程為例，
了解在加工中心上是如何加
工缸
蓋零件的：
OP10
：毛坯上料；
OP20
：毛坯基準定位，加工缸蓋進、排
氣面（除了進氣
側面油孔不加工外）
OP30
：排氣側面精基準定位，加工缸蓋
頂面、前、後端面的加工內
容；
OP40
：排氣側面精基準定位，加工缸蓋
頂面、燃燒室面的加工內容；
OP60：清洗
工序；
OP70：缸蓋水道和油道試漏；
OP80：缸蓋氣門閥座、氣門導管裝配
（常溫裝
配）
OP90：缸蓋凸輪軸蓋、定位銷裝配，凸
輪軸蓋螺栓自動擰緊；
OP100：排氣側
面精基準定位，完成缸蓋
頂面和燃燒室面的精加工（氣門導管和
氣門閥座的精加工）
OP110
：排氣側面精基準定位，完成缸蓋
凸輪軸孔和前、後端面的精加工；
OP120
：終清洗工序；
OP130
：塗膠、壓裝碗形塞、鋼球；
OP140
：試漏機；
OP150
：目
視檢測；
OP160
：打號工序；
OP170
：成品下料。
從上面的工藝流程來看，已經運用了
加工中
心制造技術、敏捷制造技術等較為現在的生產
線制造技術。
另外，為了更好的進
行多品種***線生產，
缸
蓋的設計、
工藝基準都在向排氣側轉化，
以便
更好的進行***線生產。
六、缸
蓋加工
的註意事項：
1
、缸蓋尺寸較大時，由於內應力重新分布而產
生變形，會嚴
重影響缸蓋的加工精度。
壹般的
原則就是先面後孔，
粗加工和精加工盡量分散，
以保證加
工應力的釋放。
2
、
為了避免缸蓋結合面劃傷，
壹般將結合面精
加工盡量放在後續工序。
3
、
振動清理內腔鐵屑雜物工序，應安排在與水
腔有關的加工工序以後最為適宜。免得震動清
理後，又加工與水腔有關的部位，又有鐵屑掉
進去，以後還需要進行清洗。
4
、加工過程
中，
特別是自動化大批量加工過程
中，
最好帶有夾具噴氣檢測和刀具折斷檢測，
以減少加
工過程中，不必要的損失。
七、結束語
以上就是發動機缸
蓋加工
工藝的概
述，真正的
知識來自於現場，來自於時
間。