发动机缸盖进、排气座圈加工工艺的优化研究分析

杨涛涛　张裕　张皓

摘要：发动机缸盖座圈经常与高温高压的燃气相接触，承受着较高的热负荷和机械负荷，这要求座圈有较高的耐磨性和密封性，若发动机缸盖进、排气座圈的环带密封带及对导管孔跳动值不良，将会使气门在工作时发生中心偏移，导致有害的热传导和气门及导管孔的快速磨损，直接影响发动机功率、油耗及性能，故座圈和导管孔的加工精度提出了较高要求。其加工工艺设计也越来越受到重视。

关键词：发动机 缸盖 工艺设计

近年來，发动机行业作为机械设计的重要方面，在一定范围内取得了实质性的成果。为保证发动机缸盖能够承受很大的热负荷和机械负荷，需要保证缸盖配气的密封性，故在缸盖加工过程，对缸盖进、排气座圈方面的工艺要求也越来越高，如我司生产的LJ465Q-2A缸盖，其座口环带跳动值小于0.05mm，座圈粗糙度小于Ra0.8，环带密封带宽度1.3±0.1。

一、生产工艺流程

发动机缸盖毛坯一般为合金铸铝件，作为发动机上关键零部件之一，加工精度要求较高，加工工艺复杂，而其加工质量直接影响发动机整机性能。通过不断的考察和研究，发动机缸盖加工的生产工艺已经逐渐成熟，基本能满足精度要求。其中对于缸盖关键工序的座圈和导管孔加工工艺，一般采用复合锪座圈底孔及部分导管底孔流程主要是先对缸盖毛坯上线检查——转铰加工导管底孔，座圈底孔——气门导管，气门座圈压装——锪铰气门导管孔，气门座圈——座圈环带试漏——成品下线。整个工艺过程中，在锪铰气门座圈，气门导管孔工序直接关系座圈对导管孔的跳动值的实现。

二、重点工艺

随着现代汽车行业的竞争日益加剧，加工进、排气座圈孔和导管孔的加工已作为衡量发动机缸盖精加工的重要关键工序之一，其形位公差和精度的要求也越来越高，越来越受到各发动机工厂重视。经过较长时间的发展，发动机缸盖进、排气座圈和导管孔的加工工艺已经逐渐成型，一般采用复合锪座圈底孔及枪铰导管底孔，我司缸盖线在工艺规划时吸收了同行的经验和教训，在座圈和导管孔的加工上进行了有效的优化设计。

三、缸盖进、排气座口的工艺改进

在社会经济的推动下，发动机行业在社会发展中的比重有所增加，是现代汽车行业发展必不可少的一部分。发动机缸盖的工艺设计影响着发动机的正常运转，与整个发动机性能之间有着不可分割的联系，因此，对发动机缸盖工艺要求越来越高。

发动机缸盖结构较为复杂，零件表面分布着许多孔特征和槽特征，如排气门座孔、气门导管孔等，作为发动机的重要组成部分，发动机缸盖进、排气座圈加工工艺与发动机整体性能有着不可分割的联系。近年来，发动机缸盖设计工艺虽然缺德了实质性的成果，但也存在一些问题，可以采用对缸盖加工线进行全新设计的方式，对发动机缸盖进、排气座口工艺进行优化改进。

作为汽车发动机的重要零件，发动机缸盖在组成方面，是一个能够承载多种零件组合的主体零件，其加工质量与发动机的整体性能之间有着必然的联系，是机床厂家和发动机厂家非常重视的方面。由于发动机缸盖加工工艺复杂，加工精度要求较高，毛坯成本也比较高，在加工前，要进行虚拟加工，使相关的设计、制造人员加深对发动机缸盖可制造性能进行判断了解，减少加工时间。在进行加工时，可以采取适当合并工序的方式，保证零件尺寸加工精度的要求。

发动机缸盖是发动机机体组的重要组成部分，主要用来密封气缸的顶部，与气缸以及活塞顶部组成燃烧室，发动机缸盖的形状和结构都极为复杂，在承受热负荷时，缸盖容易变形，破坏气门和气缸盖的密封性。由于汽缸盖要求有足够的刚度和强度，在进行材料选择时，要考虑到机械强度、导热性、材料铸造等因素。

气门座圈在压入过程中，会留出缸盖壁厚的加工余量，切除过大变形量来满足加工精度的要求，这与切削过程有一定的相似之处，当刀具离开刀件之后，加工变形量会产生回弹，可以对切削力引起的工件变形进行补偿，提高加工精度。车刀做向轴进给运动时，随着主轴旋转，这时候加工量和切削力都非常小，相对来说，座口对导管孔跳动以及表面粗糙度等精度加工有所提高。

锪刀头的形状为四方形，棱角分明，容易发生摩擦，加之锪刀头的刀体壁比较薄，受切削力作用产生的应力相对较为集中，对刀体造成损害的可能性较大，使刀座刚性发生一定变化；圆形无边无棱，可以将锪刀头的形状由四方形改为圆形，能够有效避免切削力产生的应力集中现象，从而提高刀体的刚性。

滑块导向的精度与各个面的配合精度的联系十分紧密，当冷却液中的一些细小颗粒进入到滑块导向面中，能够使滑块与刀体的导向槽接触，发生磨损。对滑块的导向结构的改进刻不容缓，可以使其与螺纹形成无间隙贴合，沿45°方向进行无间隙滑动，减小磨损量，提高加工精度，延长其使用寿命。

缸盖的优化设计对发动机的整体性能以及整个发动机行业都带来非常积极有利的影响，是现代汽车行业必然面临的竞争趋势。可以通过对机床刀箱夹具进行改造，采用湿法、干法和比较法对水道、油道和阀座等进行密封测验，新增气门阀座导管孔精加工机床，有效保证产品的质量。

四、结束语

在采用HSK整体式刀柄结构，保证了载同一轴线上采用车削座圈锥面和枪铰导管孔时，能够很好的保证座圈对导管孔的同轴度、跳动值，同时采用锪车削加工座圈有效避免了因原XFU自动化锪削方式引起的刀刃磨损较快时，磨损缺陷会在复制到环带密封带上的问题。为了保证发动机设计性能的实现，发动机缸盖进、排气座圈的加工工艺是不可忽视的要素，必须做好其加工工艺设计工作。