汽车缸盖罩盖轴向止推侧面加工方法的研究

闫新和,税清伟

(1.中信戴卡股份有限公司工程技术研究院，河北秦皇岛 066011；2.广州汽车集团股份有限公司，广东广州 511455)



汽车缸盖罩盖轴向止推侧面加工方法的研究

闫新和1,税清伟2

(1.中信戴卡股份有限公司工程技术研究院，河北秦皇岛 066011；2.广州汽车集团股份有限公司，广东广州 511455)

汽车发动机缸盖罩盖轴向止推侧面加工方法,是以工件的定位平面定位，然后通过夹具翻转，刀具又从工件定位面的方向通过夹具背面掏空的孔洞进入夹具中对零件实施加工；刀具采用角度头式铣刀，对零件上一个支撑筋的两个侧面或两个支撑筋的4个侧面同时进行加工，角度头铣刀上有与主轴垂直的刀具轴，刀具轴上安装4个铣刀盘，一次进刀的同时对零件的4个侧面进行加工，解决了该类工件止推侧面无法高效加工的问题。

缸盖罩盖；止推侧面；加工方法

0 引言

为了限制凸轮轴的轴向移动，需要对汽车发动机缸盖罩盖支撑筋两侧的轴向止推侧面进行加工。传统的加工方式是采用卧式铣床，用一个长刀杆串上一串铣刀盘，并把刀杆的一端装在主轴上，另一端装在滑枕的支撑块上，由工作台进给带动工件移动实施加工；或者在数控设备上经常采用在一把刀杆上，安装一组或两组铣刀盘，先在一端进刀对支撑筋两侧的轴向止推侧面进行加工，然后零件回转180°，再对另一端支撑筋两侧的轴向止推侧面进行加工。但是对于特殊的汽车缸盖罩盖轴向止推侧面，以上加工方案均无能为力，需要研究一种非常规的方法实现稳定而高效的加工[1]。

1 各种汽车缸盖罩盖形式及其加工方式

通常，为满足后序凸轮轴装配的需要，往往对此类汽车缸盖罩盖轴向各止推侧面的粗糙度及相互位置精度要求较高，图1是某款汽车缸盖罩盖轴向止推侧面的图纸要求。

图1 某款汽车缸盖罩盖轴向止推侧面的技术要求(基准未标出)

图2—3是用常规方法加工，用球头铣刀模拟侧铣加工止推侧面。为保证满足图纸要求的粗糙度，必须分粗铣和精铣两次加工，模拟结果显示加工节拍较长、止推侧面根部圆弧尺寸无法满足且有侧铣振刀的风险。因而常规加工方法无法保证满足止推侧面的加工要求，必须探讨其他可靠性及效率较高的加工方法。

图2 传统加工——粗铣

图3 传统加工——精铣

图4所示汽车缸盖罩盖的凸轮轴结构形式为通过式，采用卧式铣床加工轴向止推侧面。

图4 卧式铣床加工轴向止推侧面的方式

图5所示汽车缸盖罩盖的凸轮轴结构形式为通过式，采用数控加工中心、掉头加工的方式对汽车缸盖罩盖轴向止推侧面进行加工。

图6所示为一种特殊汽车缸盖罩盖的结构形式。

其凸轮轴孔一端是通孔而另一端是盲孔，对于这样零件侧面的加工，以上的常规加工方法都无法实现。所以寻求一种能够对图6所示零件轴向止推侧面进行高效加工且操作简单的加工方法尤为急迫。

2 特殊汽车缸盖罩盖及其轴向止推侧面加工方法的研究

对于特殊汽车缸盖罩盖及其轴向止推侧面加工方法，开始作者也曾临时采用球头立铣刀进行过加工。但是采用这种方法，仅仅铣一个侧面就需要150 s，8个侧面需要的时间太长，况且采用这种方法加工后的粗糙度一般状态只能在Rz18～Rz28之内[2]，很难达到Rz10的要求，显然这种方法不论是生产效率还是粗糙度都不能满足大批量生产的需要。

为了解决这个零件的加工难题，需要一种角度头铣刀，目前市面能找到的角度头铣刀中，要么伸出来的轴头直径太细输出功率不够、要么就是体积过大无法进入被加工件的内部，而且轴头都是单一方向伸出，没有两个方向伸出的。经过广泛调研，作者自行设计了一款专门加工零件轴向止推侧面的多片铣刀盘式角度头铣刀，将主轴的轴向进给转化为刀盘的径向进给，刀盘采用三面刃形式，并且左右分别安装两片刀盘，同时对4个侧面进行加工。

如图7所示，角度头铣刀由铣刀上体、铣刀下体、蜗杆、蜗轮轴、锁紧盖、刀柄轴、定位销轴、定位栓、弹簧、锥齿轮、刀具轴、铣刀盘等构成 。

铣刀上体和铣刀下体配合后内孔同轴，并在孔内贯穿装有蜗轮轴，蜗轮轴与支撑在铣刀上体的蜗杆啮合，蜗轮轴内通过轴承装有刀柄轴，刀柄轴上部的刀柄可与机床主轴配合，下部通过锥齿轮的啮合把扭矩传递给刀具轴并使装在刀具轴上的铣刀盘旋转工作，角度头铣刀装到机床上以后，其主轴上的定位块和弹簧驱动定位栓在锁紧盖的开口处进出实现刀柄轴旋转的离合动作，蜗杆的转动可以实现铣刀上体相对铣刀下体的角度调整。

图8是一种角度头铣刀加工缸盖罩盖支撑筋两侧的轴向止推侧面的示意图。

图9是使用该角度头铣刀加工时使用的夹具。设备选用立式加工中心,夹具是在现有的加工中心第四轴转盘的基础上，配上尾座和桥板而成,直接利用桥板做夹具体。首先工件大平面向下定位装夹,然后桥板翻转使零件大平面向上,桥板上掏空,角度头铣刀在桥板的掏空位置下刀并对工件两个支撑筋的4个侧面同时加工,夹具上可以同时装夹两个零件,以提高加工效率。角度头铣刀可以在加工中心上实现自动换刀，总加工时间满足工艺要求。

图7 一种角度头铣刀结构图

图8 角度头铣刀加工示意图

图9 角度头铣刀在立式4轴加工中心上的加工示意图

3 结束语

经过工厂现场的试切使用,工件装夹操作方便、夹具动作灵活可靠、轴向止推侧面的加工几何精度及粗糙度高，特别是加工节拍快，满足了大批量生产的要求，已被主机厂认可确定。

此汽车缸盖罩盖轴向止推侧面的加工方法已经申报发明专利(201609534605)及实用新型专利(201621177924X、2016211779254)。

[1]王永飞,姚龙水.3102柴油机气缸盖设计[J].汽车零部件,2014(3):69-71. WANG Y F,YAO L S.Design of 3102 Diesel Engine Cylinder Head[J].Automobile Parts,2014(3):69-71.

[2]王先逵.机械加工工艺手册[M].2版.北京:机械工业出版社,2006.

Study on the Machining Method of the Axial Thrust Side Face of the Cylinder Head Cover

YAN Xinhe1,SHUI Qingwei2

(1.Engineering Technology Institute, CITIC Dicastal Co.,Ltd.,Qinhuangdao Hebei 066011,China;2.Guangzhou Automobile Group Co.,Ltd.,Guangzhou Guangdong 511455,China)

In the process of the axial thrust side face in a car engine cylinder cover, the workpieces was located by the location plane, the tool was gone through the back hole of the fixture from the locating direction, then the part was processed. The tool was an angular head milling tool, which could be used to mill the two side faces of one support bar or 4 side faces of two support bars at the same time. This angular head had a tool axis that was perpendicular to the spindle. There were 4 milling cutters on the tool axis. By milling the side faces simultaneously, the problem that this kind of workpiece can not be processed efficiently is solved.

Cylinder cover; Thrust side face; Processing method

2017-06-22

闫新和(1969—)，男，工程师，研究方向为机械制造。E-mail：yxh20000@126.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.07.007

U464

B

1674-1986(2017)07-026-04