辛集市辛缸氣缸蓋有限公司（河北 052360）李惠朝 王 巧

氣缸蓋作為發(fā)動(dòng)機(jī)上的核心零件之一，其加工精度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響至關(guān)重要，特別是氣缸蓋氣門座圈坡口錐面和氣門導(dǎo)管內(nèi)孔的加工，直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的密封性，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能。根據(jù)我公司多年來生產(chǎn)氣缸蓋的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)比多種工藝方案，找出了合適的加工工藝方法。

1.加工部位的精度要求

從圖1可以看出，為保證氣缸蓋的使用性能，氣門座圈坡口錐面和氣門導(dǎo)管內(nèi)孔的加工精度要求較為嚴(yán)格，氣門導(dǎo)管內(nèi)孔的圓柱度為0.008 mm，直線度為0.012 mm，氣門導(dǎo)管內(nèi)孔軸線對(duì)底面的垂直度為0.04 mm；氣門座圈坡口錐面的角度公差僅為30′，對(duì)導(dǎo)管內(nèi)孔的跳動(dòng)為0.05 mm，氣門下限量公差為±0.1 mm；氣門導(dǎo)管內(nèi)孔和氣門座圈坡口錐面的表面粗糙度值Ra≤0.8 μm。

2.手工鉸削的工藝方法

我廠原來是生產(chǎn)農(nóng)機(jī)氣缸蓋的專業(yè)廠，產(chǎn)品主要面對(duì)維修市場(chǎng)，因而氣門座圈坡口錐面的加工工藝多采用氣門導(dǎo)管內(nèi)孔導(dǎo)向的手動(dòng)鉸刀加工方法（見圖2），邊鉸邊測(cè)量（見圖3），來保證錐面對(duì)氣門導(dǎo)管內(nèi)孔的跳動(dòng)要求，而氣門導(dǎo)管內(nèi)孔的相關(guān)精度（直徑、垂直度、圓柱度和直線度等）要靠氣缸蓋本體加工時(shí)形成的氣門導(dǎo)管安裝孔的初始精度和氣門導(dǎo)管的制造精度來保證。所用工藝裝備只有一把手鉸刀、一套測(cè)量量具。

這種工藝方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，不需設(shè)備投資，不需專門培訓(xùn)，用氣門導(dǎo)管內(nèi)孔導(dǎo)向，不會(huì)影響氣門導(dǎo)管內(nèi)孔對(duì)底面的垂直度（氣門導(dǎo)管內(nèi)孔對(duì)底面的垂直度靠缸蓋本體底孔精度保證）。

但由于是手工操作，存在很多缺點(diǎn)：

（1）因氣門導(dǎo)管內(nèi)孔與手鉸刀桿存在間隙，加上人工鉸削時(shí)力量不均勻，極易造成錐面角度超差。

圖1 氣門座圈坡口錐面及導(dǎo)管內(nèi)孔精度要求

圖2 手鉸座圈坡口錐面

圖3 測(cè)量錐面跳動(dòng)

（2）由于手工操作的不連續(xù)性，導(dǎo)致錐面表面坑洼不平，盡管測(cè)量跳動(dòng)在公差范圍之內(nèi)，但如果局部放大來看，錐面表面不夠平整光滑，表面粗糙度難以保證。

（3）人工操作效率極低，勞動(dòng)強(qiáng)度也很大，為與其他工序匹配，該工序需由多人擔(dān)負(fù)加工任務(wù)。

（4）用該工藝生產(chǎn)出的產(chǎn)品，在裝配時(shí)需要10 min以上的研磨才能保證氣門不漏氣，生產(chǎn)配套產(chǎn)品時(shí)，柴油機(jī)裝配線上必須配備研磨機(jī)。

（5）該工藝方法在小批量農(nóng)機(jī)產(chǎn)品上可以滿足使用要求，但無(wú)法滿足汽車和船用機(jī)械的裝配要求。

3.立式鉆床加工工藝方法

針對(duì)手鉸工藝存在的缺陷，為了降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率，我們?cè)?0世紀(jì)末開始探討采用立式鉆床加工氣門座圈坡口錐面（導(dǎo)管內(nèi)孔的精度保證方法同手鉸），其刀具結(jié)構(gòu)如圖4所示（測(cè)量方法同手鉸）。

這種方法雖然解決了人工用力不均造成的角度超差、表面粗糙度超差、操作不連續(xù)以及工序匹配等問題，但是仍然存在下列問題：

（1）立鉆加工時(shí)，使用氣缸蓋頂面定位，因氣缸蓋面加工時(shí)形成的頂面和底面之間的平行度誤差影響，加工出的產(chǎn)品在測(cè)量時(shí)有的跳動(dòng)值還沒有手工鉸削得好。

圖4 立式鉆床用锪座圈坡口錐面刀具

（2）有的氣缸蓋裝配后氣門導(dǎo)管高出頂面許多，要想在立鉆上加工氣門座圈坡口錐面，需在氣缸蓋與立鉆工作臺(tái)之間增加一個(gè)輔助墊，又增加一個(gè)影響精度的不利因素。

（3）所使用立鉆是新設(shè)備時(shí)尚好，隨著設(shè)備老化，其主軸與工作臺(tái)面的垂直度發(fā)生變化，也會(huì)影響加工后氣門導(dǎo)管內(nèi)孔與氣缸蓋底平面的垂直度。

（4）立鉆主軸是固定的，只能靠人工拉動(dòng)氣缸蓋以找準(zhǔn)導(dǎo)管孔位置，因與工作臺(tái)面摩擦，很容易造成氣缸蓋頂面的表面劃傷。

（5）立式鉆床加工座圈坡口錐面的刀具制作復(fù)雜，多重配合更易形成誤差。

（6）用該工藝生產(chǎn)出的產(chǎn)品在裝配時(shí)仍然需要研磨才能保證不漏氣，即柴油機(jī)裝配線上必須配備研磨機(jī)。

（7）這種工藝方法雖比手鉸有所進(jìn)步，但同樣僅適用于精度要求較低、生產(chǎn)數(shù)量較少的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品，仍無(wú)法滿足汽車和船用機(jī)械的要求。

4.槍鏜工藝

槍鏜工藝采用槍鏜設(shè)備，一次裝夾工件多軸同時(shí)加工，氣門座圈坡口錐面和氣門導(dǎo)管內(nèi)孔一次加工成形（氣門導(dǎo)管內(nèi)孔留適當(dāng)?shù)募庸ち浚?，氣門座圈坡口錐面低速鉸削加工，氣門導(dǎo)管內(nèi)孔采用高速鏜削加工，氣缸蓋加工時(shí)采用底平面和底平面上兩只定位銷孔定位，其加工精度及生產(chǎn)效率非常高，加工精度不受氣缸蓋本體和氣門導(dǎo)管安裝孔本身精度影響，槍鏜加工后裝配氣門時(shí)可實(shí)現(xiàn)免研磨，對(duì)于單一品種和系列產(chǎn)品生產(chǎn)的主機(jī)廠來說確實(shí)是一種保證氣缸蓋關(guān)鍵部位加工精度的好方法，因而一度在內(nèi)燃機(jī)主機(jī)廠被廣泛采用。然而對(duì)于我們這樣的氣缸蓋專業(yè)生產(chǎn)廠而言，還是不太適用，因?yàn)椋?/p>

（1）設(shè)備昂貴，且多為多孔同時(shí)加工，專用性特別強(qiáng)，一臺(tái)設(shè)備只能對(duì)應(yīng)一種產(chǎn)品。

（2）槍鏜所用的刀具相當(dāng)貴，多為進(jìn)口，每把刀具價(jià)格動(dòng)輒就是數(shù)萬(wàn)元，對(duì)于以低成本、低價(jià)位占領(lǐng)市場(chǎng)的配件廠不太合適。

（3）現(xiàn)實(shí)社會(huì)工業(yè)化進(jìn)程不斷提速，先進(jìn)技術(shù)飛速發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)更新?lián)Q代十分頻繁，一個(gè)品種幾十年一貫制的狀況已經(jīng)一去不復(fù)返了，而槍鏜工藝難以滿足品種更換的需要，產(chǎn)品淘汰時(shí)將造成設(shè)備閑置。

5.加工中心結(jié)合專用刀具的加工方法

近年來，我公司產(chǎn)品逐步走出單一化，生產(chǎn)品種已經(jīng)覆蓋了農(nóng)機(jī)、汽車和船用機(jī)械等領(lǐng)域，且大部分產(chǎn)品為主機(jī)廠配套，有些甚至出口到國(guó)外，這就需要我們提高工藝水平，全面達(dá)到圖樣要求，實(shí)現(xiàn)氣門裝配的免研磨。借助于槍鏜工藝的理論基礎(chǔ)，通過公司技術(shù)人員的認(rèn)真分析和探索試驗(yàn)，根據(jù)主機(jī)廠對(duì)氣缸蓋關(guān)鍵部位精度的要求，我們嘗試了一種替代槍鏜的加工方法，即立式加工中心和專用刀具組合的加工工藝。

利用立式加工中心自身重復(fù)定位精度高、主軸剛性強(qiáng)、自動(dòng)變化切削速度和自動(dòng)更換刀具等特點(diǎn)，結(jié)合自制刀具實(shí)用性強(qiáng)、制作成本低的優(yōu)勢(shì)，在氣缸蓋上裝氣門座圈及氣門導(dǎo)管時(shí)預(yù)留有一定加工余量，并采用底平面和底平面上兩個(gè)定位銷孔定位的方式，一次裝夾后加工氣門座圈坡口錐面和氣門導(dǎo)管內(nèi)孔，加工精度完全能滿足圖樣要求。具體工藝方法是：

（1）當(dāng)生產(chǎn)批量比較小時(shí)，進(jìn)排氣可以用一臺(tái)加工中心加工。精鏜進(jìn)排氣氣門導(dǎo)管內(nèi)孔；锪鉸進(jìn)氣門座圈坡口錐面，同時(shí)研擠進(jìn)氣門導(dǎo)管內(nèi)孔；锪鉸排氣門座圈坡口錐面，同時(shí)研擠導(dǎo)管內(nèi)孔。

（2）當(dāng)生產(chǎn)批量比較大時(shí)，進(jìn)排氣可以分開，用兩臺(tái)加工中心加工。精鏜進(jìn)氣門導(dǎo)管內(nèi)孔；锪鉸進(jìn)氣門座圈坡口錐面，同時(shí)研擠進(jìn)氣門導(dǎo)管內(nèi)孔；精鏜排氣門導(dǎo)管內(nèi)孔；锪鉸排氣門座圈坡口錐面，同時(shí)研擠導(dǎo)管內(nèi)孔。

（3）加工工裝采用與底孔加工同樣的定位方式（底平面與底平面上兩銷定位孔），可減少定位產(chǎn)生的誤差，確保導(dǎo)管內(nèi)孔與底面的垂直度要求。工裝如圖5所示（一次兩件）。

試驗(yàn)結(jié)論為：一條生產(chǎn)線上一般放置兩臺(tái)立式加工中心即可，批量增加時(shí)可相應(yīng)增加加工中心數(shù)量；通過更換專用夾具和刀具，可實(shí)現(xiàn)不同品種氣缸蓋的加工；氣缸蓋較小時(shí)，還可以一次加工兩件。該工藝方案較好地保證了氣門座圈坡口錐面對(duì)氣門導(dǎo)管內(nèi)孔的跳動(dòng)、氣門導(dǎo)管內(nèi)孔的圓柱度及直線度，較好地解決了一臺(tái)設(shè)備只能對(duì)應(yīng)一種產(chǎn)品的難題，不僅實(shí)現(xiàn)了裝配時(shí)的免研磨，又能滿足農(nóng)機(jī)、汽車及船用機(jī)械的需求，是一種適合我公司目前生產(chǎn)實(shí)際的切實(shí)可行的解決方案。

圖5 數(shù)控加工座圈坡口錐面及導(dǎo)管內(nèi)孔工裝示意圖

試驗(yàn)成功后，在公司進(jìn)行了推廣，目前公司各條氣缸蓋機(jī)加工生產(chǎn)線均配齊了加工中心，全面實(shí)現(xiàn)了外供氣缸蓋免研磨，既滿足了不同客戶的產(chǎn)品精度要求，又為公司節(jié)約了巨大的開支。

6.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，經(jīng)過幾十年的優(yōu)化改進(jìn)和艱辛探索，終于找到了一種適合我公司的工藝方法。由此得出如下結(jié)論：不同的客戶群體、不同的產(chǎn)品要求、不同的生產(chǎn)綱領(lǐng)、不同的企業(yè)規(guī)模、不同的生產(chǎn)方式以及不同的發(fā)展階段，可以采用不同的工藝方案，要具體情況具體分析，根據(jù)本企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、客戶需求、資金能力及勞動(dòng)力來源等，采用適合本企業(yè)的工藝方案。

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專家點(diǎn)評(píng)

該文針對(duì)零件的加工精度要求，分別介紹了幾種加工方案，并分析了各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，可以看到，隨著設(shè)備和工藝裝備的不斷進(jìn)步和發(fā)展，零件的加工也從開始的手工操作逐步發(fā)展為采用高精度、高效率的機(jī)械加工方法。實(shí)際生產(chǎn)中可以根據(jù)產(chǎn)品要求、生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)成本來決定采用何種加工工藝方案。