发动机缸
盖加工
工艺概述
?
一、
发动机缸盖的功用
气缸盖是发动机的主要零件之一，
位于
发动机的上部，其底平面经
汽缸
衬垫，用螺栓
紧固在气缸体上。主要功用如下：
1
、封闭
气缸上部，
并与活塞顶部和
汽缸
壁一起
形成燃烧室。
2
、
作为定置气门发动机的配气机构、
进排气管
和出水管的装配基体。
? 3
、气缸盖内部有冷却水套，其底面上的冷却
水孔与气
缸体冷却水孔相通，以便利用循环水
带走发动机的高温。
?
二、气缸盖的结构特点
?
气
缸盖应具有足够的强度和刚度，以保
证在气体的压力和热应力的作用下，能够可靠
的工
作。
?
气缸盖的形状一般为六面体，系多孔薄
壁件，其中我们现在
481
缸盖上，加工孔的
数
量多达
100
个。铸造最薄处只有
4.5
毫米。
?
三、缸盖材料与毛坯制造
?
1
、缸盖的材
料：
?
缸盖的材料，现在的发动机厂家一般选
用铝合金。因为铝合金导热性能较好，有利
于
适当提高压压缩比，质量也较轻，
可以降低整
车、整机的重量。
但是铝合金缸盖的刚度
差，
使用过程中容易变形。
?
缸盖附件上，以前气门座材料一般采
用耐热合金铸铁，气
门导管一般采用铸铁。
现
在粉末冶金在气门阀座和导管上运用的越来越
多了，
而且很多复
杂的形状也能铸造成型，
不
需要再加工了。
但耐磨性不如铸铁。
? 2
、
缸盖毛坯的要求：
缸
盖毛坯一般采用铸造成型。
在大
批量生产时，
采用金属机器造型，
并能
实现机械化流水作
业。
现在在产品设计
和开发初期阶段，
缸盖毛坯或样件一般
采用快速成型的方法获得。
对
于缸盖毛坯的技术要求是：毛坯不
应该有裂纹、冷隔、浇不足、表面疏松
（密集性针眼）
、
气孔、
砂眼、
沾砂等，
并且保证定位基面
（粗基准）
、
夹紧点
和粗传送点光滑，
一致性好。
?
裂纹：铸造应力造成；
?
冷隔：浇注过程中铝水冷却速度不一致
造成；
?
表面疏松：浇
注温度不当或铝水成分不
当；
?
气孔：浇注铝水中夹杂了空气；
?
砂眼：浇注铝水中夹
杂了杂质；
?
沾砂：工件出炉温度不当或没有喷丸等。
?
四、缸盖的加工难点：
? 1
、平
面加工工艺
?
缸盖的顶面、
底面和进、
排气面都是大
面积平面，
精度要求高
（平面度
0.04
，
垂直度
0.05
，
位置度
0.10
）
，
而且有可能是全部工艺
过程的基础，
例如
480
缸盖就是。
?
这
就对机床的几何精度和刀具的调整精
度要求比较高。
?
以前缸盖大平面加工，
采用硬质合
金刀
片加工，并配一个金刚石修光刃。现在，
如果
毛坯情况好的话，全部采用金刚石刀片
进行加
工，可以很好的提高加工后的表面粗糙度。
? 2
、高精度孔的加工
?
气缸盖上的气
门阀座、导管孔、挺杆孔
和凸轮轴孔等孔系，有配合关系。其尺寸精度、
位置精度和表面
粗糙度要求极为严格。
所以这
些高精度孔系的加工工序是缸盖工艺中的核心
工序，
应给予
充分的重视。
?
1
、缸盖气门阀座、气门导管精加工
?
缸盖气门阀座、气门导管同时与发
动机
气门配合，
所以同轴度要求比较高；
另外气门
阀座与气门锥面进行密封配合，
对于圆
度要求
也非常高。
?
对于上述部位的加工过程，
现在
480
缸盖
分解如下：
?
机床主轴快
进
---
工进
---
主轴重新启动，加工气
门阀座锥面
-------
主轴停止、并后退一端距离
--
主轴重新
启动，枪铰加工气门导管（干通）
---
加工完毕
----
工进退刀
---
主轴回推。
?
这样做的好处，
就是一次定位，
加工完毕
气门导管和气门阀座，
可以减少重复定位误差，
提高气门导管和
气门阀座的同轴度。
?
另外，主轴在重新启动后，加工气门阀座
的时候，进刀方向如果沿
着阀座径向方向，此
种加工方式成为
“
车
”
阀座，可以提供加工精
度。如果进刀方向沿着阀
座轴向方向，称为
“
锪
”
或
“
镗
”
阀座。
因为气门阀座和气门导管材料的变化，
加工过程中
选用的刀具也在不断的发生
变化。以前的硬质合金刀片逐渐被
CBN
刀片所替代，很大的
提供了加工效率和
加工质量。
并且，
如果有铜基粉末冶金
材料的气门阀座和气门导管，
还
可以采
用
PCD
刀片进行加工。
?
2
、缸盖挺杆孔、气门导管底孔的加工
这些孔的加工，
虽然加工精度比较
高，但是，只要选好加工余量、
参数和
刀具，加工过程基本没有什么问
题。
? ? 3
、缸盖凸轮轴孔的加工
缸盖凸轮轴孔，就是缸盖最长的孔，
如果分段加工的话，
虽然可以保证凸轮
轴孔的加工精度，
但是无法满足凸轮轴
孔的同轴度要求，
所以要求精加
工一次
加工成型。
对于长度为
500mm
左右的刀
杆而言，
如何消除刀杆自身重力所产生
的
影响？
对于专机自动线而言，一般都带有
镗模架以消除影响，对于比较大的发动
机，有
可能带有好几个镗模架。
?
对于加工中心，
现在基本已经取消镗
模架，
利用刀具的自导向
来消除刀杆重
力的影响。
刀杆的结构特点是：
在刀杆
的圆周上，
均匀布置一个刀刃和三个
导
向条。刀杆数量一般是一长一短。
加工过程如下：
先由短刀杆加工一个凸轮轴孔（至
半
精加工尺寸）
---
退刀
----
长刀杆完成所有
凸轮轴孔的半精、
精加工。
? 4
、
缸
盖加工
过程
的毛刺
?
对于铝合金缸盖，因为是塑性材料，加工
过程中不可避免的产生毛刺。
对于加
工过程中的毛刺，
除了要合理的选
用加工参数、
刀具参数外，
还可以提高工件材
料的硬度，
也可以弱化加工过程中毛刺的产生。
现在加工过程中，
主要有以下几种方式去
除加工毛刺：
一、尼龙毛刷去毛刺，多用于大的加工表面和
大的孔系去毛刺；
二、高压水去毛刺，多用
于深油孔去毛刺，也
有利用旋转水柱去大面或大孔的毛刺；
?
三、表面喷丸或表面抛丸：
多用于铸件
表面的毛刺、飞边处理，影响工件的清
洁度；
?
四、电火花去毛刺：用于比
较难去除的
毛刺，比如合金钢的毛刺，对于不规则
的毛刺，去除比较困难；
?
五、氢氧
爆破去毛刺：
利用氢氧燃烧产
生的压力和高温气流，
将附于工件表面
产生的毛刺消除，
但
是对于工件毛坯要
求比较高，补焊、裂纹、冷隔都有可能
导致工件报废。
? 5
、缸盖的清
洗
?
缸盖清洗工序是缸盖的主要辅助工序之
一。
因为发动机对缸盖的清洁度要求非常严格
（我们现在
A
VL
缸盖的清洁度指标为：
≤7mg
）
，而缸盖又是一个多孔型腔组成的复杂
铸
造箱体，如清洗不彻底而使砂子和铝屑等进
入发动机的润滑系统或
汽缸
中，则会直接影响
发动机的工作和使用寿命。所以，应该充分重
视缸盖的清洗工序。
对于缸盖清洗机而言，
现在一般都带有
射流清洗工位，
相当于预清洗工位，
工件在水
箱中翻转，
清洗喷嘴带有压
缩空气的水流，从
?
而达到工件粗步清洗的效果。
?
对于有装配需求或不易清洗干净之
处，
清洗机上一般配备有顶点定位清洗
工位，
就可以将规定部位清洗干净了。
但会导致机
床长度增加、
喷嘴布置不方
便等，
而且还无法满足柔性清洗的需求。
?
对于缸盖水道的清
洗，因为受到毛
坯铸造质量的影响比较大，所以也是一
个清洗难点。
?
五、典型缸
盖加
工
工艺流程
下面我们以
A
VL
缸盖的加工工艺
流程为例，
了解在加工中心上是如何加
工缸
盖零件的：
OP10
：毛坯上料；
OP20
：毛坯基准定位，加工缸盖进、排
气面（除了进气
侧面油孔不加工外）
；
OP30
：排气侧面精基准定位，加工缸盖
顶面、前、后端面的加工内
容；
OP40
：排气侧面精基准定位，加工缸盖
顶面、燃烧室面的加工内容；
? OP60
：清洗
工序；
? OP70
：缸盖水道和油道试漏；
? OP80
：缸盖气门阀座、气门导管装配
（常温装
配）
；
? OP90
：缸盖凸轮轴盖、定位销装配，凸
轮轴盖螺栓自动拧紧；
? OP100
：排气侧
面精基准定位，完成缸盖
顶面和燃烧室面的精加工（气门导管和
气门阀座的精加工）
；
?
OP110
：排气侧面精基准定位，完成缸盖
凸轮轴孔和前、后端面的精加工；
?
?
?
?
?
?
?
OP120
：终清洗工序；
OP130
：涂胶、压装碗形塞、钢球；
OP140
：试漏机；
OP150
：目
视检测；
OP160
：打号工序；
OP170
：成品下料。
从上面的工艺流程来看，已经运用了
加工中
心制造技术、敏捷制造技术等较为现在的生产
线制造技术。
另外，为了更好的进
行多品种共线生产，
缸
盖的设计、
工艺基准都在向排气侧转化，
以便
更好的进行共线生产。
?
六、缸
盖加工
的注意事项：
1
、缸盖尺寸较大时，由于内应力重新分布而产
生变形，会严
重影响缸盖的加工精度。
一般的
原则就是先面后孔，
粗加工和精加工尽量分散，
以保证加
工应力的释放。
2
、
为了避免缸盖结合面划伤，
一般将结合面精
加工尽量放在后续工序。
3
、
振动清理内腔铁屑杂物工序，应安排在与水
腔有关的加工工序以后最为适宜。免得震动清
理后，又加工与水腔有关的部位，又有铁屑掉
进去，以后还需要进行清洗。
4
、加工过程
中，
特别是自动化大批量加工过程
中，
最好带有夹具喷气检测和刀具折断检测，
以减少加
工过程中，不必要的损失。
?
七、结束语
以上就是发动机缸
盖加工
工艺的概
述，真正的
知识来自于现场，来自于时
间。
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