淺析缸蓋導管座圈精加工問題及對策

阮春霞

摘要：我司4.8L發動機在可靠性試驗過程中，發現氣門座圈和導管磨損嚴重，嚴重影響了發動機技術性能指標。后對氣門座圈和導管的精加工尺寸檢查，發現黑斑導管孔對應的氣門座圈跳動超差，導管孔壁粗糙度超差，黑斑處的導管孔直徑超差等加工的質量問題。本文通過對上述問題進行原因分析，制定相應對策，解決問題以提升產品質量，保證整機性能。

關鍵詞：缸蓋；座圈；導管；粗糙度；跳動

1.引 言

隨著我國經濟的持續發展，汽車已經成為人們主要的代步工具。在這品種繁多的汽車行業，人們對汽車的美觀、舒適性、噪音、動力、排量等的性能也越來越關注，要求也越來越嚴苛。發動機是屬于汽車的核心部件，而作為發動機影響發動機工作性能的部件氣門座圈和導管孔，其加工精度直接影響到產品的動力性、安全性以及排放性能。

發動機工作時，由于可燃氣體是在缸蓋燃燒室壓縮后進行點燃，致使氣門閥座受很高的熱負荷和機械負荷，需要很好的耐磨性和密封性。缸蓋氣門座圈和導管孔的加工精度的好壞直接影響柴油機的工作狀態和性能的實現。氣缸蓋氣門座圈和導管孔加工精度差，使得柴油機運行過程中，進氣門與氣門座圈以及排氣門與氣門座圈之間密封不嚴，造成進排氣門漏氣。氣門漏氣影響柴油機功率，壓縮比、燃燒狀況和起動扭矩等。所以氣門座圈和導管加工的形狀精度和位置精度尤為重要。

2.選題的理由及本文的主要內容

我司下的4.8L柴油發動機在可靠性試驗過程中，氣門、導管、座圈磨損嚴重，制約著整機性能。在生產線加工過程中發現刀具的使用壽命也較短，導管座圈的精加工質量也不符合圖紙的要求。

本文基于上述問題，按照 “人、機、料、法、環、測”思路進行深入的分析，，找出合理有效的解決措施，進而提高氣門座圈和導管的加工質量，提高發動機的整機性能，使人們坐上安全、動力好、降排的汽車。

3. 缸蓋座圈導管的問題分析及對策

3.1 工件的結構及尺寸精度

氣門座圈和導管為氣缸蓋的重要加工部件，包括進氣氣門座圈、排氣氣門座圈以及導管三部分組成。主要尺寸精度如下：

（1）導管孔直徑要求為D7H8（+0.022/0），表面粗糙度要求為Rz8，導管孔軸線相對火力面的垂直度為0.06，導管孔位置度為0.2；

（2）氣門座圈密封面相對于導管孔的跳動為0.04，表面粗糙度要求為Rz4。

3.2 加工問題現狀調查

針對4.8L缸蓋導管座圈精加工現狀以及產品的圖紙要求，對導管孔直徑、圓柱度以及座圈密封面跳動三方面進行調查。問題如下：1）三坐標檢測報告---導管孔位置度、導管孔軸線相對火力面垂直度滿足產品圖紙的要求；2）粗糙度儀檢測---部分工件的導管孔內壁粗糙度存在超差（實際測出的值有的達到Rz14），且導管孔內壁出現黑斑；3）電感量儀檢測---部分座圈密封面跳動超差嚴重（實際測出的密封面跳動>0.08mm），目測部分導管孔內部出現黑斑，用量儀檢測黑斑處孔徑遠大于要求尺寸，黑斑導管孔對應的座圈密封面跳動0.08以上。

通過刀具壽命監控發現，在缸蓋氣門座圈導管加工質量不符合圖紙要求的同時，加工此處刀具壽命較短，增大刀具成本，不利精益生產。

3.3原因分析及對策的制定

3.3.1主要原因分析

1、對人員、設備、環境及測量系統進行分析

（1）人員方面 工藝調試人員為我公司長期合作的供應商，現場經驗豐富；

（2）設備方面 機床靜態精度和夾具精度都滿足出廠精度檢測要求，穩定性良好。通過驗證壓裝機在壓裝前后位置度，分揀并標記差異工件，分揀后的工件精加工后導管座圈加工質量差異不明顯，壓裝機壓裝精度影響較小。

（3）溫濕度方面 機床內置空調，車間配有空調，環境溫度恒溫，滿足加工條件。

（4）測量方面 采用國際知名品牌設備，擁有年檢合格證。測量設備在進廠安裝后邀請省計量局進行標定，并對測量系統進行Cg/Cgk，GRR均合格。

經以上分析，來自“人、機、環和測”四個方面的原因非問題原因可以排除。

2、工件的來料狀態分析

（1）缸蓋來件狀態分析 缸蓋為本公司自制件，質量受管控，且來件都為合格。

（2）導管座圈來件狀態分析 通過利用檢測外來工件，外協廠家（甲廠）導管的直徑不符合圖紙最終要求——直線度和跳動較差，導管徑向加工余量不均勻；另一方面，分揀同一批次中較好的導管壓裝并加工，導管精加工質量有極大的改善。

故外購件導管未精加工時的徑向加工余量影響導管孔精加工質量，進而影響座圈密封面的跳動。

3.2解決措施

3.2.1來料導管方面對策

1、要求產品更改外協導管圖紙要求，將導管內徑由原先的D6.65（+0.15，-0.15）改為D6.75（+0.05，-0.05）。導管為合金鑄鐵，硬度高，比較耐磨，徑向加工過大，刀具切削力過大，刀具加工的粗糙度差，從而影響座圈相對導管的跳動；

2、更換導管外協廠家為廠家乙，嚴格要求廠家按照圖紙要求供貨并適當提高抽檢頻次。導管直徑不均勻，導致刀具受力不均勻，刀具的跳動變大，加工的表面粗糙度差，座圈的跳動也相對變差；

3、增加D6.75立銑刀保證導管加工余量均勻，即通過D6.75立銑刀→D6.92引導刀→D7精鏜刀/D7鉸刀的方式保證生產；

3.2.2刀具方面對策

1、確定合理的刀具結構和刀片材質 通過幾種刀具結構和刀片的材質，最終確定導條式鏜刀頭+硬質合金刀片DZ9026W 為刀具最佳，如下表；

結論：導管孔粗糙度全部滿足要求，目測導管孔表面無黑斑出現，用Marposs檢測導管直徑和座圈跳動都合格。

2、更改刀具的切削參數；

導條式鏜刀+硬質合金刀片SZ9026W+降低轉速進給通過監控管理外來件導管質量以及刀具結構、材質的調整，缸蓋氣門座圈和導管的加工質量大幅提高，滿足產品要求，為了進一步驗證方案整改的效果，隨后4.8L缸蓋連續加工68臺，導管直徑、粗糙度和座圈的跳動都滿足產品圖紙要求，目測導管孔壁也無黑斑出現，驗證效果良好，達到預期設定的目標

結論

通過對問題的攻關，缸蓋氣門座圈和導管加工質量得到有效解決，產品質量提高，保證了整機性能，對本文總結出以下結論：

a）選擇刀具的結構以及材質時，應根據工件的結構形式和材質進行匹配，不是越貴的就是最合適的。

b）精加工尺寸的余量要控制事宜，均勻部分，控制在6.75（+0.05/-0.05），確保加工切削力均勻分布，不會產生產生震刀。

c）調試中多觀察、多提問、多動手、多學習，并及時記錄、整理問題點，結合“人、機、料、法、環、測”，多方位分析問題點原因，找出對應的措施。

參考文獻：

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[2]Mapal.用于汽車加工中的精密加工刀具.中國金屬加工在線，2009年

[3]刑海軍.氣缸蓋氣門座圈和導管孔的加工工藝研究.天津大學，2003年