試論發(fā)動機(jī)氣缸蓋氣門孔系加工的優(yōu)化方法

黃亞東

摘要：發(fā)動機(jī)是各類機(jī)械系統(tǒng)中故障率最高的設(shè)備之一，正確診斷和識別發(fā)動機(jī)故障并采取相應(yīng)措施及時排除故障是關(guān)乎各類機(jī)械設(shè)備安全運(yùn)行的大事。其中發(fā)動機(jī)的氣門機(jī)構(gòu)是發(fā)動機(jī)故障頻發(fā)的運(yùn)動部件，直接影響發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)行。氣門在工作過程中經(jīng)常受到機(jī)械沖擊、熱沖擊和高速氣流的沖擊，易造成氣門間隙異常、氣閥漏氣等故障。本文主要研究發(fā)動機(jī)氣缸蓋氣門孔系加工的優(yōu)化方法。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī);氣缸蓋;氣門孔系;加工;優(yōu)化方法

1引言

發(fā)動機(jī)具有多樣化的零部件，氣缸蓋便是其中之一，屬于多孔薄壁件，氣門座圈孔、氣門導(dǎo)管孔等，直接關(guān)乎發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)性能。氣缸蓋門孔系加工便是發(fā)動機(jī)制作的關(guān)鍵點(diǎn)之一，必須多角度優(yōu)化加工方法，提高氣缸蓋氣門孔系加工質(zhì)量。

2氣缸蓋簡述

氣缸蓋承受著高溫高壓的作用，同時由于與高溫氣體接觸而承受很高的熱負(fù)荷。為了保證氣缸蓋的良好密封，氣缸蓋既不能損壞，也不能變形。為此，氣缸蓋必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度。發(fā)動機(jī)氣缸蓋材料通常是鋁合金、灰鑄鐵和蠕墨鑄件。汽油發(fā)動機(jī)通常使用鋁合金，柴油發(fā)動機(jī)一般使用灰鑄鐵或蠕墨鑄鐵。鋁合金導(dǎo)熱性好，有利于提高發(fā)動機(jī)的壓縮比。另外，鋁合金鑄造性能優(yōu)異，適于澆鑄結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件。因氣缸蓋功能的多樣性及重要性，其設(shè)計結(jié)構(gòu)是發(fā)動機(jī)中最復(fù)雜的部件，也是加工精度要求最高的部件。氣缸蓋的加工精度對發(fā)動機(jī)的整體性能和可靠性有著直接的影響。氣缸蓋內(nèi)的關(guān)鍵加工部位是導(dǎo)管座圈安裝孔、導(dǎo)管座圈孔、進(jìn)排氣挺桿孔、進(jìn)排氣凸輪軸孔以及VVT閥安裝孔（部分VVT閥安裝孔設(shè)計在氣缸蓋罩上）。以上的加工內(nèi)容的質(zhì)量需嚴(yán)格進(jìn)行控制。

3氣缸蓋常見的工藝缺陷

氣缸蓋的主要功用：是密封氣缸，與氣缸套和活塞一起組成燃燒室。通過對以前維修過的發(fā)動機(jī)進(jìn)行調(diào)查研究，結(jié)合對正在維修中的氣缸蓋的觀察發(fā)現(xiàn)，在氣缸蓋的維修過程中存在的主要質(zhì)量問題是：氣缸該密封不嚴(yán)，在使用過程中漏氣，造成發(fā)動機(jī)功率不足、燃燒不正常、燃料消耗大、排氣溫度不均等質(zhì)量問題。通過對正在維修中發(fā)動機(jī)進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，造成這些質(zhì)量問題的主要原因以下幾點(diǎn)：（1）氣門與氣門座的密封錐面過寬。密封錐面過寬，密封效果不好，使得氣門與氣門座的磨合不完全，造成使用過程中的漏氣。（2）氣門凹入氣缸蓋底平面太深。因為氣門凹入氣缸蓋地平面過深，改變了進(jìn)排氣的流動曲線，增加了進(jìn)、排氣的阻力，造成進(jìn)、排氣不暢，使得柴油機(jī)燃燒不正常。（3）部分氣門彈簧的彈性不足。氣門彈簧的彈力不足，使得氣門與氣門座的預(yù)緊力過小，造成密封不嚴(yán)，形成漏氣現(xiàn)象。（4）氣缸蓋采用在8%的稀鹽酸溶液里浸泡清洗、除垢，對氣缸蓋的腐蝕嚴(yán)重，對人員身體傷害大，清洗不干凈。（5）氣缸蓋的密封試驗工藝落后，氣缸蓋的密封試驗一直沿用以前的采用汽油滲透試驗，試驗結(jié)果不準(zhǔn)確，受人為影響大，而且汽油揮發(fā)對操作人員的身體傷害較大。

4發(fā)動機(jī)氣缸蓋氣門孔系加工的優(yōu)化方法

4.1“黑皮”問題的優(yōu)化

“黑皮”現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是由于加工過程中的導(dǎo)管孔加工沒有達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)要求，或者部分位置沒有加工到位。在出現(xiàn)這種情況之后相關(guān)工作人員需要對問題的狀況進(jìn)行詳細(xì)地分析，因為一般情況下出現(xiàn)這種狀況的原因是多方面的。在加工時需要提高對導(dǎo)管孔毛坯余量以及中心孔深度的重視程度才能在較大程度上提升導(dǎo)管孔的質(zhì)量，如果在這兩個方面不能達(dá)到規(guī)定的要求則比較容易產(chǎn)生孔引偏的現(xiàn)象出現(xiàn)，如果導(dǎo)管孔的余量不能符合氣門孔系加工的標(biāo)準(zhǔn)則就會出現(xiàn)“黑皮”現(xiàn)象。針對這一問題相關(guān)工作人員需要根據(jù)“黑皮”問題的現(xiàn)實狀況進(jìn)行科學(xué)化地分析，能夠掌控余量與“黑皮”現(xiàn)象之間的平衡點(diǎn)進(jìn)而對加工手段進(jìn)行相應(yīng)地優(yōu)化，然后通過對中心鉆加工理念和內(nèi)容的調(diào)整保證定心功能能夠發(fā)揮出更高的實際價值，在能夠解決“黑皮”問題的前提下盡可能提升整體加工的質(zhì)量和效率。在對導(dǎo)管孔進(jìn)行加工時對粗糙度的要求程度比較高，但是在實際加工中經(jīng)常出現(xiàn)粗糙度不符合規(guī)定的情況，這主要是由于冷卻液的作用沒有完全發(fā)揮出來。工作人員在對加工方法進(jìn)行優(yōu)化時需要對導(dǎo)管孔的加工流程進(jìn)行科學(xué)化地調(diào)整，加大立式加工手段的靈活應(yīng)用，對其中能夠起到冷卻作用以及潤滑作用的液體進(jìn)行更換并保證更換后的液體在冷卻性能和潤滑性能方面符合加工的要求，通過改善冷卻液的性能和作用能夠?qū)Υ植诙确矫鎸崿F(xiàn)安全保障。

4.2“悶車”問題的優(yōu)化

在立式加工中心加工方法作用下，發(fā)動機(jī)氣缸蓋氣門孔系極易出現(xiàn)“悶車”問題，這是因為立式加工中心功率并不是無限的，長時間鉸屑作用下，主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度達(dá)到一定程度后，加上鉸刀不斷磨損，氣缸蓋氣門孔系底部極易出現(xiàn)主軸過載這一問題，也被叫做“悶車”問題，影響氣缸蓋氣門孔系加工質(zhì)量。在優(yōu)化加工方法過程中，加工人員需要根據(jù)加工實際情況，客觀分析“悶車”問題，科學(xué)降低切削扭矩，優(yōu)化利用分段進(jìn)給方法，合理降低主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度，確保其在規(guī)定范圍內(nèi)，從根源上合理解決“悶車”問題。

4.3積屑瘤問題的優(yōu)化

在對氣門孔系精絞加工的時候如果實現(xiàn)精絞效果的刀具使用周期過長會導(dǎo)致表面的磨損情況比較嚴(yán)重，這就會造成該流程不能起到冷卻的作用并產(chǎn)生積屑瘤現(xiàn)象，針對這一現(xiàn)狀需要對其加工的手段進(jìn)行合理地優(yōu)化。在刀具運(yùn)行的過程中工作人員需要定期對刀具的使用情況進(jìn)行檢查和維修，如果刀具的老化情況比較嚴(yán)重或者存在可能會影響其工作性能的安全隱患就必須及時進(jìn)行更換;除此之外還要加強(qiáng)對乳化液的關(guān)注程度，需要時刻保證其具有良好的冷卻性能，這樣能夠大幅度降低積屑瘤現(xiàn)象出現(xiàn)的概率。

5新興發(fā)動機(jī)氣缸蓋氣門孔系加工工藝

為了能夠使氣門導(dǎo)管孔的精加工能夠分配均勻，必須要從底孔同軸誤差入手。因此，為了能夠減少同軸物產(chǎn)，需要采用復(fù)合刀具，不僅如此，為了提高加工的速度，刀具的硬度一定要夠，因此，還需要對刀具的材料進(jìn)行選擇。而具體的加工流程主要是：第一，車刀與鉸刀需要保證備工狀態(tài)，主要是通過將在起始位置將兩個推桿固定。第二，在控制好猝倒的加工余量之后，可以開始锪氣門座圈，將車刀處于等待狀態(tài)。與此同時，為了實現(xiàn)對座圈和導(dǎo)管孔的加工需要，且推動內(nèi)桿開始加工工作。HT250是氣門導(dǎo)管選擇材料，這種材料的特點(diǎn)是硬度不高，一般情況下使用普通材質(zhì)的合金刀片即可，但是只能滿足加工數(shù)量少于100孔，對于高度要求的切削線速度和座圈錐面光滑度是無法滿足的。因此，為了能夠滿足加工過程中的速度、光滑度、精細(xì)度等要求，需要使用硬度僅次于金剛石的CBN材料道具。由于其硬度、熱穩(wěn)定性能夠有所保障，因此，刀刃的速度可以提高，自然也就能夠保證加工出來導(dǎo)管孔的精細(xì)度與差率。

6結(jié)束語

綜上所述，在加工發(fā)動機(jī)氣缸蓋氣門孔系中，加工人員要全方位準(zhǔn)確把握出現(xiàn)的“黑皮”問題、“悶車”問題等，從不同角度入手優(yōu)化加工方法，科學(xué)加工氣缸蓋氣門孔系。以此，確保生產(chǎn)的發(fā)動機(jī)氣缸蓋具有較高的質(zhì)量，有效提高運(yùn)營經(jīng)濟(jì)效益。

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（作者單位：長城汽車股份有限公司）