汽车发动机缸盖柔性机加工线工艺设计及应用

梁锋 韦华居 梁庆才

摘 要：缸盖作为汽车发动机的核心部位之一，他的加工工艺设计就十分重要。本文重点介绍缸盖柔性机的材料和机械成型的全部生产设计的全过程。结合汽车发动机缸盖柔性机加工的实际情况，根据设备的型号不同，以及工人的现场的操作情况的不同，相应的做出科学合理的规划。把握重点的环节，合理的安排整个加工线的生产工作，合理的提高整体的生产效果。本文针对汽车发动机缸盖柔性机的加工线中的缺陷进行分析总结，并相应的提出建设性的意见。

关键词：汽车发动机缸盖 柔性机加工线 工艺设计

1 简述加工汽车发动机的缸盖柔性机的重要性

1968年英国发明了世界上第一个柔性制造系统，柔性制造系统发展至今已经取得了很大的发展进步。企业各自结合自己的生产实际切实更新定制适合自己企业的柔性机加工生产线。以柳州市的五菱柳机动力有限公司为例，该公司于2004年投资建设了两条柔性的加工生产线即汽车发动机缸盖的柔性机加工线的生产工艺。缸盖是发动机的主体零件之一，缸盖位于整个发动机的上部。缸盖的缸垫、螺栓、气缸能够牢固的作用为一体。缸盖的主要功能包括如下三个方面，封闭气缸的上部让整个活塞顶部同汽缸壁共同工作成为一个燃烧室。定制整个发动机的气门以及之后的一系列的配气零部件，形成整个排气管和出水管的主要装配基础系统。气缸内部含有的冷却水套。气缸面上冷却水桶内部冷却水相互连接，可以结合循环水系统将内部的高温能量冷却下来。由此可见，整个汽车发动机缸盖的加工工艺十分复杂有很大的精度要求。因为缸盖是整个汽车发动机的核心部件，缸盖的精度以及质量的优劣对于整个发动机的整体的使用质量以及使用年限有很大的影响。整个发动机的缸盖内部的关键零件主要是进气孔，排气孔以及气门座圈。气孔以及气门座圈是影响整个发动机缸盖的燃烧质量的重要部位，进而会对发动机整体的性能以及品质有很大的影响效果。

2 简述汽车发动机缸盖柔性机加工线的工艺设计过程

2.1 发动机缸盖的特点

发动机缸盖的结构特点主要涉及到以下两个方面，首先是要保证发动机的缸盖能够在气体的强力压力以及热力效应的作用下能够有足够的刚度以及强度维持稳定的工作效果。其次气缸盖是一个六面体形状多孔薄壁的零件，孔壁的数量多达100个左右，最薄的部分大概3.5mm左右。主体的材料性质为铝合金整体的气门座以及气门导管采用的是粉末冶金的方法，气门座以及气门导管压入作业后需要进行精加工。整个主体部分带有凸轮轴孔火花塞孔以及螺纹孔等。

2.2 发动机缸盖材料简介

汽车发动机的缸盖材料一般是以铝合金，灰铸铁，蠕墨铸件这三种为主。根据汽车选用的燃油种类不同进行具体的材料选择。比如汽油发动机一般是采用铝合金作为缸盖的原材料，柴油发动机通常则采用灰铸铁或者蠕墨铸件作为主要材料。对于部分小型的柴油发动机以及对重量有特殊要求的柴油发动机也会采用铝合金作为缸盖材料。随着现今节能环保理念的积极倡导，导致对于发动机的排放量有着越来越严格的要求，相应的强度也要增强。柴油发动机在以往的四气门缸盖中会经常出现气门间的裂纹。这就需要从缸盖产品的结构布置，新材料的使用，铸造毛坯浇注，发动机的加工工艺等其他方向进行分析讨论。解决这些问题重点就是要活用蠕墨铸铁。作为解决问题的有效手段之一，分析三种材质不同的发动机缸盖的真实情况相应的使用不同的刀具种类进行切削参数。就能够发现铝合金的加工效率最高蠕墨铸铁的加工效率最低。一旦刀具以及切削的参数选择不匹配会造成蠕墨铸铁加工效率比灰铸铁加工效率低至少30%。

2.3 缸盖柔性机加工线工艺设计与设备概述

在现代的汽车缸盖柔性机加工工艺之中铝合金缸盖的生产线一般是采用加工中心形成的柔性制造系统，加工设备一般是采用电主轴为主要部件的加工设备。电主轴的转速可以超过7000转。对于灰铸铁和蠕墨铸铁汽车发动机缸盖生产线设备分配则主要是三种设备分布形态。一是适用于大批量的设备生产定型缸盖。这样的生产线对于整个产品的生产周期内对于产品的更改要求较少。整体的生产效率高，刀具等一系列的运行成本也很低。缺点是一旦出现产品的设计变更的现象，在对生产线做出相应的调整的时候就会相当的麻烦，改造工程任务量大以及改造生产的工程任务量大相应的会造成成本的浪费。第二种是加工中心的專用生产设备生产线，这种情况就适用于整个产品生产的整个生产周全，可以对与产品的小变动进行及时的处理，这能形成刚性同柔性的完美有机结合。全部由加工中心的柔性生产线构成的流水线则比较适合产量较低湖综合还没有完全确定型号的发动机产品的生产加工。这样的生产线成本比较高，加工灰铸铁或蠕墨铸铁的生产加工中心通常都会采用机械主轴。

对于汽车发动机的缸盖柔性加工生产线，对于顶底面可以选用立式加工中心的生产方法进行生产加工。对于四侧面孔的加工则可以选用卧式加工中心的方法完成设计。同立式加工中线相比较而言，卧式的加工中心的性价比并不是那么容易让用户接受，所以这种方式多应用一次多件装夹和立式加工中心安置的第四回转轴的方式。在实际的缸盖加工中，大量使用立式加工中心的设备设计布置方案也是更具优势的投资成本方案。在生产线的整体布置之中，常使用的集中工序单元是一或U型布线。除此之外，高水平的工艺方案设计人员需要认真谨慎的考虑进去物流最迅速的方案，以及相关的作业人员的人员配置，线节拍平衡，投资与产出综合成本等其他关乎汽车发动机缸盖柔性机加工线工艺设计优化的工艺。

对于现实的实际加工线工艺设计以及设备从柔性角度出发，一般会选择进口的立式加工中心作为整体的加工方案。这样同选择卧式的加工中心进行比较，可以在达到加工要求的基础之上减少设备费用的支出。结合数控机床技术的深入发展，立式加工中心的优势更加明显。

3 维护设备提高生产效率

根据生产的实际需要对设备使用要求频率等因素进行判断选择合适的维护方案，保养主要以维修工主导操作人员进行辅助有目的性的对高危零部件进行日常保养维护，虽然不能立即彻底的排除危险隐患但是可以最大限度的将故障银魂消灭在萌芽状态里。设备的预防性维护计划要详尽规定时间标准周期以及需要的时间。

每年的年终要对上一年的机器状态进行总结然后相应的提出下一年的规划为了保证高效压低成本要多方参考，考虑零部件的更换以及是否引用新技术。设备的管理员作为最了解机器情况的人要根据设备的实际状况和说明书检修记录进行备案记录。针对特殊部位要进行润滑报备，制定科学的周期进行保养维护。设备管理员要事先报备自己的工作需要物品以及指定的工作人员确认维护检修内容。施工维护负责人要事先确定物料和工作人员人手做好相关的安全措施做好相关的记录。这一系列的工作都要依据相关的规定做好记录。对照计划进行施工针对相关人员的物料支取要进行实际的签名确认比照计划一项一项执行，最后要对设备进行检查。

4 结语

要保证发动机的缸盖能够在气体的强力压力以及热力效应的作用下能够有足够的刚度以及强度维持稳定的工作效果，这就需要保证汽车发动机缸盖的质量过关。根据优化成本的原则选择进口的立式加工中心作为整体的加工方案，可以减少设备费用支出的同时结合数控机床技术使立式加工中心得到进一步优化发展。同样的还需要维持整加工生产线设备的稳定性，要科学有效的进行设备检修以免出现误工现象。

参考文献：

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