试论发动机气缸盖气门孔系加工的优化方法

黄亚东

摘要：发动机是各类机械系统中故障率最高的设备之一，正确诊断和识别发动机故障并采取相应措施及时排除故障是关乎各类机械设备安全运行的大事。其中发动机的气门机构是发动机故障频发的运动部件，直接影响发动机的正常运行。气门在工作过程中经常受到机械冲击、热冲击和高速气流的冲击，易造成气门间隙异常、气阀漏气等故障。本文主要研究发动机气缸盖气门孔系加工的优化方法。

关键词：发动机;气缸盖;气门孔系;加工;优化方法

1引言

发动机具有多样化的零部件，气缸盖便是其中之一，属于多孔薄壁件，气门座圈孔、气门导管孔等，直接关乎发动机结构性能。气缸盖门孔系加工便是发动机制作的关键点之一，必须多角度优化加工方法，提高气缸盖气门孔系加工质量。

2气缸盖简述

气缸盖承受着高温高压的作用，同时由于与高温气体接触而承受很高的热负荷。为了保证气缸盖的良好密封，气缸盖既不能损坏，也不能变形。为此，气缸盖必须具有足够的强度和刚度。发动机气缸盖材料通常是铝合金、灰铸铁和蠕墨铸件。汽油发动机通常使用铝合金，柴油发动机一般使用灰铸铁或蠕墨铸铁。铝合金导热性好，有利于提高发动机的压缩比。另外，铝合金铸造性能优异，适于浇铸结构复杂的零件。因气缸盖功能的多样性及重要性，其设计结构是发动机中最复杂的部件，也是加工精度要求最高的部件。气缸盖的加工精度对发动机的整体性能和可靠性有着直接的影响。气缸盖内的关键加工部位是导管座圈安装孔、导管座圈孔、进排气挺杆孔、进排气凸轮轴孔以及VVT阀安装孔（部分VVT阀安装孔设计在气缸盖罩上）。以上的加工内容的质量需严格进行控制。

3气缸盖常见的工艺缺陷

气缸盖的主要功用：是密封气缸，与气缸套和活塞一起组成燃烧室。通过对以前维修过的发动机进行调查研究，结合对正在维修中的气缸盖的观察发现，在气缸盖的维修过程中存在的主要质量问题是：气缸该密封不严，在使用过程中漏气，造成发动机功率不足、燃烧不正常、燃料消耗大、排气温度不均等质量问题。通过对正在维修中发动机进行调查发现，造成这些质量问题的主要原因以下几点：（1）气门与气门座的密封锥面过宽。密封锥面过宽，密封效果不好，使得气门与气门座的磨合不完全，造成使用过程中的漏气。（2）气门凹入气缸盖底平面太深。因为气门凹入气缸盖地平面过深，改变了进排气的流动曲线，增加了进、排气的阻力，造成进、排气不畅，使得柴油机燃烧不正常。（3）部分气门弹簧的弹性不足。气门弹簧的弹力不足，使得气门与气门座的预紧力过小，造成密封不严，形成漏气现象。（4）气缸盖采用在8%的稀盐酸溶液里浸泡清洗、除垢，对气缸盖的腐蚀严重，对人员身体伤害大，清洗不干净。（5）气缸盖的密封试验工艺落后，气缸盖的密封试验一直沿用以前的采用汽油渗透试验，试验结果不准确，受人为影响大，而且汽油挥发对操作人员的身体伤害较大。

4发动机气缸盖气门孔系加工的优化方法

4.1“黑皮”问题的优化

“黑皮”现象的产生主要是由于加工过程中的导管孔加工没有达到相应的技术要求，或者部分位置没有加工到位。在出现这种情况之后相关工作人员需要对问题的状况进行详细地分析，因为一般情况下出现这种状况的原因是多方面的。在加工时需要提高对导管孔毛坯余量以及中心孔深度的重视程度才能在较大程度上提升导管孔的质量，如果在这两个方面不能达到规定的要求则比较容易产生孔引偏的现象出现，如果导管孔的余量不能符合气门孔系加工的标准则就会出现“黑皮”现象。针对这一问题相关工作人员需要根据“黑皮”问题的现实状况进行科学化地分析，能够掌控余量与“黑皮”现象之间的平衡点进而对加工手段进行相应地优化，然后通过对中心钻加工理念和内容的调整保证定心功能能够发挥出更高的实际价值，在能够解决“黑皮”问题的前提下尽可能提升整体加工的质量和效率。在对导管孔进行加工时对粗糙度的要求程度比较高，但是在实际加工中经常出现粗糙度不符合规定的情况，这主要是由于冷却液的作用没有完全发挥出来。工作人员在对加工方法进行优化时需要对导管孔的加工流程进行科学化地调整，加大立式加工手段的灵活应用，对其中能够起到冷却作用以及润滑作用的液体进行更换并保证更换后的液体在冷却性能和润滑性能方面符合加工的要求，通过改善冷却液的性能和作用能够对粗糙度方面实现安全保障。

4.2“闷车”问题的优化

在立式加工中心加工方法作用下，发动机气缸盖气门孔系极易出现“闷车”问题，这是因为立式加工中心功率并不是无限的，长时间铰屑作用下，主轴转速、进给速度达到一定程度后，加上铰刀不断磨损，气缸盖气门孔系底部极易出现主轴过载这一问题，也被叫做“闷车”问题，影响气缸盖气门孔系加工质量。在优化加工方法过程中，加工人员需要根据加工实际情况，客观分析“闷车”问题，科学降低切削扭矩，优化利用分段进给方法，合理降低主轴转速、进给速度，确保其在规定范围内，从根源上合理解决“闷车”问题。

4.3积屑瘤问题的优化

在对气门孔系精绞加工的时候如果实现精绞效果的刀具使用周期过长会导致表面的磨损情况比较严重，这就会造成该流程不能起到冷却的作用并产生积屑瘤现象，针对这一现状需要对其加工的手段进行合理地优化。在刀具运行的过程中工作人员需要定期对刀具的使用情况进行检查和维修，如果刀具的老化情况比较严重或者存在可能会影响其工作性能的安全隐患就必须及时进行更换;除此之外还要加强对乳化液的关注程度，需要时刻保证其具有良好的冷却性能，这样能够大幅度降低积屑瘤现象出现的概率。

5新兴发动机气缸盖气门孔系加工工艺

为了能够使气门导管孔的精加工能够分配均匀，必须要从底孔同轴误差入手。因此，为了能够减少同轴物产，需要采用复合刀具，不仅如此，为了提高加工的速度，刀具的硬度一定要够，因此，还需要对刀具的材料进行选择。而具体的加工流程主要是：第一，车刀与铰刀需要保证备工状态，主要是通过将在起始位置将两个推杆固定。第二，在控制好猝倒的加工余量之后，可以开始锪气门座圈，将车刀处于等待状态。与此同时，为了实现对座圈和导管孔的加工需要，且推动内杆开始加工工作。HT250是气门导管选择材料，这种材料的特点是硬度不高，一般情况下使用普通材质的合金刀片即可，但是只能满足加工数量少于100孔，对于高度要求的切削线速度和座圈锥面光滑度是无法满足的。因此，为了能够满足加工过程中的速度、光滑度、精细度等要求，需要使用硬度仅次于金刚石的CBN材料道具。由于其硬度、热稳定性能够有所保障，因此，刀刃的速度可以提高，自然也就能够保证加工出来导管孔的精细度与差率。

6结束语

综上所述，在加工发动机气缸盖气门孔系中，加工人员要全方位准确把握出现的“黑皮”问题、“悶车”问题等，从不同角度入手优化加工方法，科学加工气缸盖气门孔系。以此，确保生产的发动机气缸盖具有较高的质量，有效提高运营经济效益。

参考文献

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（作者单位：长城汽车股份有限公司）