缸盖加工工艺概述Word文件下载.docx
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但是铝合金缸盖的刚度差,使用过程中容易变形。
缸盖附件上,以前气门座材料一般采用耐热合金铸铁,气门导管一般采用铸铁。
现在粉末冶金在气门阀座和导管上运用的越来越多了,而且很多复杂的形状也能铸造成型,不需要再加工了。
但耐磨性不如铸铁。
•裂纹:
铸造应力造成;
•冷隔:
浇注过程中铝水冷却速度不一致造成;
•表面疏松:
浇注温度不当或铝水成分不当;
•气孔:
浇注铝水中夹杂了空气;
•砂眼:
浇注铝水中夹杂了杂质;
•沾砂:
工件出炉温度不当或没有喷丸等。
四、缸盖的加工难点:
1、平面加工工艺
•缸盖的顶面、底面和进、排气面都是大面积平面,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艺过程的基础,例如480缸盖就是。
•这就对机床的几何精度和刀具的调整精度要求比较高。
•以前缸盖大平面加工,采用硬质合金刀片加工,并配一个金刚石修光刃。
现在,如果毛坯情况好的话,全部采用金刚石刀片进行加工,可以很好的提高加工后的表面粗糙度。
2、高精度孔的加工
•气缸盖上的气门阀座、导管孔、挺杆孔和凸轮轴孔等孔系,有配合关系。
其尺寸精度、位置精度和表面粗糙度要求极为严格。
所以这些高精度孔系的加工工序是缸盖工艺中的核心工序,应给予充分的重视。
•1)、缸盖气门阀座、气门导管精加工
•缸盖气门阀座、气门导管同时与发动机气门配合,所以同轴度要求比较高;
另外气门阀座与气门锥面进行密封配合,对于圆度要求也非常高。
•对于上述部位的加工过程,现在480缸盖分解如下:
•机床主轴快进---工进---主轴重新启动,加工气门阀座锥面-------主轴停止、并后退一端距离---主轴重新启动,枪铰加工气门导管(干通)----加工完毕----工进退刀---主轴回推。
•这样做的好处,就是一次定位,加工完毕气门导管和气门阀座,可以减少重复定位误差,提高气门导管和气门阀座的同轴度。
•另外,主轴在重新启动后,加工气门阀座的时候,进刀方向如果沿着阀座径向方向,此种加工方式成为“车”阀座,可以提供加工精度。
如果进刀方向沿着阀座轴向方向,称为“锪”或
“镗”阀座。
•因为气门阀座和气门导管材料的变化,加工过程中选用的刀具也在不断的发生变化。
以前的硬质合金刀片逐渐被CBN刀片所替代,很大的提供了加工效率和加工质量。
并且,如果有铜基粉末冶金材料的气门阀座和气门导管,还可以采用PCD刀片进行加工。
•2)、缸盖挺杆孔、气门导管底孔的加工
这些孔的加工,虽然加工精度比较高,但是,只要选好加工余量、参数和刀具,加工过程基本没有什么问题。
•3)、缸盖凸轮轴孔的加工
缸盖凸轮轴孔,就是缸盖最长的孔,如果分段加工的话,虽然可以保证凸轮轴孔的加工精度,但是无法满足凸轮轴孔的同轴度要求,所以要求精加工一次加工成型。
对于长度为500mm左右的刀杆而言,如何消除刀杆自身重力所产生的影响?
对于专机自动线而言,一般都带有镗模架以消除影响,对于比较大的发动机,有可能带有好几个镗模架。
•对于加工中心,现在基本已经取消镗模架,利用刀具的自导向来消除刀杆重力的影响。
刀杆的结构特点是:
在刀杆的圆周上,均匀布置一个刀刃和三个导向条。
刀杆数量一般是一长一短。
加工过程如下:
先由短刀杆加工一个凸轮轴孔(至半精加工尺寸)---退刀----长刀杆完成所有凸轮轴孔的半精、精加工。
•4)、缸盖加工过程的毛刺
•对于铝合金缸盖,因为是塑性材料,加工过程中不可避免的产生毛刺。
对于加工过程中的毛刺,除了要合理的选用加工参数、刀具参数外,还可以提高工件材料的硬度,也可以弱化加工过程中毛刺的产生。
现在加工过程中,主要有以下几种方式去除加工毛刺:
一、尼龙毛刷去毛刺,多用于大的加工表面和大的孔系去毛刺;
二、高压水去毛刺,多用于深油孔去毛刺,也有利用旋转水柱去大面或大孔的毛刺;
三、表面喷丸或表面抛丸:
多用于铸件表面的毛刺、飞边处理,影响工件的清洁度;
四、电火花去毛刺:
用于比较难去除的毛刺,比如合金钢的毛刺,对于不规则的毛刺,去除比较困难;
五、氢氧爆破去毛刺:
利用氢氧燃烧产生的压力和高温气流,将附于工件表面产生的毛刺消除,但是对于工件毛坯要求比较高,补焊、裂纹、冷隔都有可能导致工件报废。
•5)、缸盖的清洗
•缸盖清洗工序是缸盖的主要辅助工序之一。
因为发动机对缸盖的清洁度要求非常严格(我们现在AVL缸盖的清洁度指标为:
≤7mg),而缸盖又是一个多孔型腔组成的复杂铸造箱体,如清洗不彻底而使砂子和铝屑等进入发动机的润滑系统或汽缸中,则会直接影响发动机的工作和使用寿命。
所以,应该充分重视缸盖的清洗工序。
对于缸盖清洗机而言,现在一般都带有射流清洗工位,相当于预清洗工位,工件在水箱中翻转,清洗喷嘴带有压缩空气的水流,从而达到工件粗步清洗的效果。
•对于有装配需求或不易清洗干净之处,清洗机上一般配备有顶点定位清洗工位,就可以将规定部位清洗干净了。
但会导致机床长度增加、喷嘴布置不方便等,而且还无法满足柔性清洗的需求。
•对于缸盖水道的清洗,因为受到毛坯铸造质量的影响比较大,所以也是一个清洗难点。
五、典型缸盖加工工艺流程
下面我们以AVL缸盖的加工工艺流程为例,了解在加工中心上是如何加工缸盖零件的:
OP10:
毛坯上料;
OP20:
毛坯基准定位,加工缸盖进、排气面(除了进气侧面油孔不加工外);
OP30:
排气侧面精基准定位,加工缸盖顶面、前、后端面的加工内容;
OP40:
排气侧面精基准定位,加工缸盖顶面、燃烧室面的加工内容;
OP60:
清洗工序;
OP70:
缸盖水道和油道试漏;
OP80:
缸盖气门阀座、气门导管装配(常温装配);
OP90:
缸盖凸轮轴盖、定位销装配,凸轮轴盖螺栓自动拧紧;
OP100:
排气侧面精基准定位,完成缸盖顶面和燃烧室面的精加工(气门导管和气门阀座的精加工);
OP110:
排气侧面精基准定位,完成缸盖凸轮轴孔和前、后端面的精加工;
OP120:
终清洗工序;
OP130:
涂胶、压装碗形塞、钢球;
OP140:
试漏机;
OP150:
目视检测;
OP160:
打号工序;
OP170:
成品下料。
•从上面的工艺流程来看,已经运用了加工中心制造技术、敏捷制造技术等较为现在的生产线制造技术。
另外,为了更好的进行多品种共线生产,缸盖的设计、工艺基准都在向排气侧转化,以便更好的进行共线生产。
六、缸盖加工的注意事项:
1、缸盖尺寸较大时,由于内应力重新分布而产生变形,会严重影响缸盖的加工精度。
一般的原则就是先面后孔,粗加工和精加工尽量分散,以保证加工应力的释放。
2、为了避免缸盖结合面划伤,一般将结合面精加工尽量放在后续工序。
3、振动清理内腔铁屑杂物工序,应安排在与水腔有关的加工工序以后最为适宜。
免得震动清理后,又加工与水腔有关的部位,又有铁屑掉进去,以后还需要进行清洗。
4、加工过程中,特别是自动化大批量加工过程中,最好带有夹具喷气检测和刀具折断检测,以减少加工过程中,不必要的损失。
七、结束语
以上就是发动机缸盖加工工艺的概述,真正的知识来自于现场,来自于时间。
•
英文原文
Overviewofenginecylinderheadmachiningprocess
•First,thefunctionoftheenginecylinderhead
Cylinderheadoftheengineofthemainparts,theupperpartoftheengine,thecylinderlinerviathebottomplane,withboltsonthecylinderbody.Themainfunctionisasfollows:
1,thecloseduppercylinderandthepistonandthecylinderwallatthetopwithacombustionchamber.
2,asaset-valveenginevalvetrain,intakeandexhaustpipeandtheoutletpipeassemblybase.
3,insidethecylinderheadcoolingwaterjacket,thebottomsurfaceofthecoolingwaterholeofthecylinderblockcoolingwaterholecommunicatinginordertousetheenginetemperaturecirculatingwateraway.
•Second,thestructuralcharacteristicsofthecylinderhead
•thecylinderheadshouldhavesufficientstrengthandrigiditytoensurethatthegaspressureandundertheactionofthermalstress,workreliably.
•cylinderheadshapeisgenerallyhexahedral,basedporousthinpieces,ofwhichwearenow481cylinderhead,processingupto100thenumberofholes.Castingisonly4.5mmatthethinnest.
•Third,theheadmaterialandblankmanufacturing
•1,cylinderheadmaterial:
•Cylinderheadmaterial,andnowtheenginemanufacturersgenerallyusealuminum.Becausealuminumthermalconductivityisbetter,isconducivetoanappropriateincreaseinpressurecompressionratio,thequalityisalsolighter,youcanreducethevehicle,thewholeweight.Butthedifferenceinstiffnessaluminumalloycylinderhead,easilydeformedduringuse.
•cylinderheadattachment,previouslyvalveseatmaterialcommonlyusedheat-resistantalloycastiron,castironvalveguidescommonlyused.Powdermetallurgyisnowtheseatofthevalveandconduitontheuseofmoreandmore,andmanycomplexshapescanalsobecasting,withoutreprocessingit.However,abrasionresistancethancastiron.
•Crack:
castingstresscaused;
•Coldcompartment:
aluminumcastingprocesswatercoolingratecausedinconsistent;
•loosesurface:
aluminumwaterpouringtemperatureirregularityorimproperingredients;
•stomatal:
castingaluminumwatermixedwithair;
•trachoma:
castaluminumwatermixedwithimpurities;
•dipsand:
improperornoworkpiecetemperaturebakedshotandsoon.
•Four,cylinderheadmachiningdifficulties:
•1,planeprocessing
•thecylinderheadtopsurface,abottomsurfaceandintotheexhaustareaplanarfacesarelarge,highprecision(flatness0.040.05verticality,thepositiondegreeof0.10),andmaybethebasisforalloftheprocess,forexample,thecylinder480Coveris.
•Thisgeometricaccuracyofthemachineandtooladjustmentisrelativelyhighprecision.
•Previouslargeflatcylinderheadmachining,machiningwithcarbideblade,andwithadiamondbladeDanxiuGuang.Now,ifthesituationisgoodrough,allusingdiamondbladeforprocessing,maywellimprovethesurfaceroughnessafterprocessing.
•2,high-precisionmachiningholes
•cylinderheadvalveseattubehole,holes,etc.tappetcamshaftboreholesandtheDepartmenthaswiththerelationship.Itsdimensionalaccuracy,positionaccuracyandsurfaceroughnessrequirementsareextremelystringent.Sothesehigh-precisionmachiningholesofcylinderheadtechnologyprocessisthecoreprocess,shouldbegivenfullattention.
•1,cylinderheadvalveseats,valveguidesfinishing
•cylinderheadvalveseats,valveguideswithboththeenginevalve,sothatthecoaxialdegreeisrelativelyhigh;
additionalvalveseatforsealingengagementwiththevalvecone,theroundnessrequirementsareveryhigh.
•Fortheprocessingoftheseparts,now480headbreaksdownasfollows:
•FastForward---spindleworkinto---spindlerestartprocessingvalveseatcone-------spindlestopandbackendofthespindledistance---restartgunreamingvalveguides(QianTong)----finishedprocessing----workersandretract---spindlepushedback.
•Thebenefitisthatoncepositioned,processingiscompletevalveguidesandvalveseat,positioningerrorcanreduceduplicationandimprovethevalveguidesandvalveseatconcentricity.
•Inaddition,thespindleaftertherestart,machiningthevalveseatwhenthefeeddirectioniftheradialdirectionalongtheseat,processingmethodssuchas"
car"
seat,providingprecision.Ifthefeeddirectionalongtheaxialdirectionofthevalveseat,called"
countersink"
or
"
Boring"
seat.
•Becausethevalveseatandvalveguidematerialchangeintheselectionprocessofthetoolisconstantlychanging.CarbideinsertsbeforegraduallyreplacedCBNinserts,greatprocessingefficiencyandprovidequality.Andifthereiscopperpowdermaterialvalveseatandvalveguide,PCDinsertscanalsobeusedforprocessing.
•2,cylinderheadtappetholebottomoutletvalveguidemachining
Theseholemachining,althoughprecisionisrelativelyhigh,however,aslongastheselectedallowance,andthetool,theprocessbasicallynoproblem.
•3,cylinderheadcamshaftholemachining
Camshaftcylinderheadbore,thecylinderheadisthelongestholesinthestagingprocess,eventhoughthecamshaftholeprocessingcanensureaccuracy,butcannotmeettherequirementsofthecamshaftholeconcentricity,itrequiresafinishmolding.Forthelengthoftheshankisabout500mm,thearboritselfhowtoeliminatetheimpactofgravity?
Forthepurposesofautomaticlineplane,generallywithboringmoldtoeliminatetheinfluenceoftherelativelylargeengine,theremaybeseveralboringwithmold.
•Formachiningcenters,nowhasbasicallybeencanceledboringmold,theuseofself-orientedtooltoeliminatetheeffectsofgravityArbor.Arborstructureischaracterizedby:
thecircumferenceoftheholder,evenlyarrangedabladeandthreeguidebars.Arborquantityisgenerallyalong,oneshort.
Processasfollows:
Firstbykniferodprocessingacamshafthole(tothesemi-finisheddimension)---retraction----Longshankcompleteallthecamshaftholesemi-intensive,finishing.
•4,cylinderheadmachiningprocessburr
•Foraluminumalloycylinderhead,becauseitisaplasticmaterial,processinginevitableglitches.
Forprocessingglitches,inadditiontoareasonableselectionofmachiningparameters,toolparameters,butalsocanimprovethehardnessoftheworkpiecematerial,it