某型气缸盖机械加工工艺设计

丛明

摘要：针对某型气缸盖的材料、结构及尺寸精度特点，进行机械加工工艺规程设计，重点研究了在智能化生产条件下的工艺流程和工艺布局优化设计，分析了关键尺寸工艺特性及加工方法。

关键词：气缸盖;工艺设计;精益生产;机械加工

0  引言

某型柴油机是我公司重点引进的研发项目，气缸盖做为该型柴油机的关键部件，具有型腔复杂、结构紧凑，尺寸精度等级高的特点。为了保证研发质量及生产效率，需要设计一套以工位节拍制为基础的适用公司现有DMG智能化柔性生产线的工艺规程，指导该型气缸盖在精益模式下生产制造。

1  工艺设计

1.1 气缸盖功能特性

气缸盖是柴油机重要组成部分，其安装在机体缸台面并密封内部气缸，与缸套、活塞配合形成燃烧室。燃燒室将喷油器和喷油泵喷入的高压雾状燃油与空气混合燃烧，产生高温热能推动活塞往复运动，将热能转化为动能输出。

1.2 气缸盖受力分析

气缸盖一直处于高温高压的工作环境，装配时必须使用高强度气缸螺栓通用过大预紧力固定气缸盖，这样气缸盖就要承受巨大的机械应力，另外因为气缸盖内部腔体结构复杂，温度场严重不均匀，将产生巨大热应力，容易导致整体变形。这就对气缸盖的设计和加工提出了更高的要求，尤其是气缸盖高压密封面、喷油器孔、进排气阀和导管孔的加工工艺提出更高的要求。

1.3 关键尺寸分析

气缸盖的关键加工部位主要包括：火力面、喷油器孔、进排气阀座及导管孔，其中进排气阀座及导管孔的加工涉及到镶嵌阀座和导管后的二次加工。以某型气缸盖为例，主要尺寸如表2。

①火力面加工。传统的气缸盖火力面加工采用数控立车加工，但是DMG柔性线具有较高的集成化加工能力，实际操作中应尽量减少重复装夹工步，减弱人为操作过程对加工质量的不确定性影响，增强自动化效率。根据设备情况决定采用DMG柔性生产线中的加工中心使用直径？准100mm的盘铣刀对火力面多次铣削的加工方法，保证平面度0.03/100×100的要求。

②喷油器孔加工。该型气缸盖的喷油器孔是由多个同轴心台阶孔组成，尺寸公差要求+0.039mm以内，关键是保证多个台阶孔间相互同轴度Φ0.1mm及相对火力面垂直度0.05mm的要求。分析认为需要采用符合刀具，对多个台阶孔同时镗孔加工，依靠刀具本身精度保证同轴度的加工精度。

③进排气阀座孔及导管孔加工。进排气阀座孔及导管孔的加工难点主要是保证阀座孔与导管孔的同轴度要求，因阀座孔与导管孔空间距离较远，同时孔径比差较大，普通刀具难以保证加工精度，必须采用符合刀具同铰孔，保证孔系间的同轴度精度要求。

2  工艺流程设计

某型气缸盖将采用DMG柔性线进行国产化制造，该柔性线是由4台高精度加工中心组成，具备自动在线检测、数据采集存储和全自动化加工功能的智能化加工能力，为此制订了匹配制造设备的工艺流程。（表3）

①DMG柔性生产线采用全自动智能化生产，其在运行过程中依靠“触点式”在线检测，要求气缸盖毛坯料具有较高的铸造精度，防止产生干涉，损坏设备。为此增加毛坯三维检测工序，对气缸盖毛坯铸造尺寸进行三维扫描，确定毛坯尺寸符合要求。

②去除传统划线工序，通过提高铸造水准和三维扫描检测可以有效的保证毛坯精度，通过预加工定位孔及定位面，就可以保证定位精度，所以决定去除划线工序。

③设计基准与工艺基准的统一，建立“设计—工艺—制造”一体化的精益研发机制，工艺人员参与气缸盖的整个设计过程中，提供制造工艺参数，将设计基准与工艺基准完美统一，避免出现因为设备、工装等符合性因素导致的基准不统一而参数制造精度下降。

④工艺流程中工装投入及装夹工序设计如表4。

DMG柔性线中的工装都安装在专用托盘上，控制系统可以通过托盘上的记忆芯片设定托盘编号，气缸盖装夹在相应的工装上后，会被存储入DMG柔性线的托盘库中。相应托盘上的气缸盖只要在控制系统中调用对应的加工程序就可以进行预先设定好的加工工序。

3  结论

本文通过对某型气缸盖进行工艺分析和工艺流程设计，得到一套适用于DMG柔性生产线使用的工艺规程，解决了由传统“划线—找正—加工”的向“三维扫描—预加工—加工”模式的转变，并采用气缸盖全研发过程中设计基准和工艺基准的统一原则，提高批量生产的效率与精度。

参考文献：

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