氣缸蓋氣門座錐面與氣門導管孔的修復工藝分析
相關(guān)鏈接： 黑龍江安全網(wǎng) 黑龍江質(zhì)量網(wǎng) 黑龍江論文網(wǎng) 黑龍江資訊網(wǎng)
論文導讀：氣缸蓋是內(nèi)燃機零件中結(jié)構(gòu)較為復雜的箱體零件，也是關(guān)鍵件，氣門座圈和氣門導管孔的修復工藝是整個氣缸蓋修理的關(guān)鍵技術(shù)，其修復加工精度對發(fā)動機的性能有著重要影響。在一般的維修企業(yè)，氣缸蓋氣門座錐面與氣門導管孔的修復已形成專項修理工種或集中維修部。在發(fā)動機技術(shù)高速前進的今天，要求的氣門座圈耐磨性更高、密封性更好。工藝要求：氣門座錐面對氣門導管孔軸線的圓跳動誤差不大于0.04mm。
關(guān)鍵詞：氣缸蓋，修復工藝，氣門座錐面，氣門導管孔，密封性
前言
氣缸蓋是內(nèi)燃機零件中結(jié)構(gòu)較為復雜的箱體零件，也是關(guān)鍵件，氣門座圈和氣門導管孔的修復工藝是整個氣缸蓋修理的關(guān)鍵技術(shù)，其修復加工精度對發(fā)動機的性能有著重要影響。
內(nèi)燃機氣缸蓋修理，從節(jié)約原材料、節(jié)能環(huán)保、延長發(fā)動機使用壽命等方面來看有著非常顯著的技術(shù)經(jīng)濟性。在一般的維修企業(yè)，氣缸蓋氣門座錐面與氣門導管孔的修復已形成專項修理工種或集中維修部。維修作業(yè)中采用的機具雖然不同，但修復加工中所采用的工藝技術(shù)仍有許多共同之處，不同于單一品種、大批量生產(chǎn)企業(yè)，而面對的是多品種、小批量、大量的單件維修，要穩(wěn)定的保持較高的加工精度和提高生產(chǎn)效率，除需要優(yōu)化加工工藝外，對定位方式、加工方式、切削刀具及刀具材料、切削參數(shù)等均有較高的要求。在發(fā)動機技術(shù)高速前進的今天，要求的氣門座圈耐磨性更高、密封性更好。越來越多的高耐磨性、硬度在HRC50以上高硬度的新型氣門座圈材料被應用在發(fā)動機上，傳統(tǒng)的手動工具及簡易鏜床低速锪鉸修復加工已經(jīng)不能滿足修理工藝要求。因此對氣門座圈錐面與導管孔維修加工的新技術(shù)進行深入的研究具有重大的意義，是非常必要的。論文格式。
1 切削工藝條件
加工對象：氣缸蓋氣門座錐面與氣門導管孔
氣門座圈材料：普通耐磨材料硬度為HRC50～55；采用含銅、鉬的高鉻合金鑄鐵材料，硬度為HRC50～55
氣門導管材料：HT250，硬度為HB190～220
工藝要求：氣門座錐面對氣門導管孔軸線的圓跳動誤差不大于0.04mm；工作錐面的角度誤差不大于15′，氣門座工作錐面表面粗糙度要求不大于Ra 1.6μm。
技術(shù)要求：加工后的氣門座圈錐面必須為連續(xù)光亮的密封帶。
加工性質(zhì)：精加工；加工設(shè)備：T8560A氣門座鏜床；
2 修理工藝研究
修理加工中經(jīng)常出現(xiàn)以下問題：
1) 由于氣門座圈錐面與氣門導管分開兩道工序加工，多次定位，且手動锪鉸刀導向與已加工的氣門導管孔存在配合公差，手動受力不平衡易引起氣門座圈錐面與氣門導管孔的圓跳動超差，很難達到工藝要求;
2) 用手動锪鉸刀低速锪削氣門座錐面缺點是在錐面上會復映锪刀切削刃缺陷，表面粗糙度差。為達到工藝要求，需要增加研磨工序研磨錐面密封帶表面；
3) 氣門座圈錐面維修一般包括上、下口錐面及密封工作錐面，修理中分三次加工，加工過程不連續(xù)，主要依靠操作工手感及經(jīng)驗，工序多，成本大，加工效率低。針對高耐磨性、高硬度的新型氣門座圈材料手動工具及簡易鏜床根本無法修復。
2.1 氣門座圈與導管孔的拆裝更換
在大修時，應根據(jù)氣門座的磨損情況，接觸帶寬度超過使用極限，接觸帶是否有燒蝕麻點、以及氣門的下陷程度來決定是否需要修復或更換氣門座圈。
推薦采用如下兩種較適用的拆卸方法：
1)點焊收縮法：用一只廢氣門，將其頂部直徑加工到比氣門座圈內(nèi)徑小1～2mm的程度。氣門桿置入氣門導管后，用電弧焊把氣門座圈焊接在一起（注意不要在汽缸蓋上起�。�。由于焊接后產(chǎn)生的冷縮力使氣門座圈縮小，只要用錘輕輕敲擊氣門桿，氣門座圈便連同氣門一起取出�；蛟跉忾T座圈的內(nèi)表面，沿三分之二的周長點焊一圈，再取一段與氣門座圈內(nèi)徑等長的矩形鐵條，也焊接在氣門座圈的內(nèi)表面上，自然冷卻后，收縮力使氣門座圈外徑縮小，再用錘輕輕敲擊沖子，沖擊矩形鐵條，氣門座圈便可輕松取出。
2)專用刀具切除法：采用帶定位心軸的專用鏜刀或雙刃锪刀，在專用機床T8560A上,用小于氣門座圈外徑0.5～1mm的專用刀具，高速切削大部分氣門座圈材料后，再用鏨的方法輕松拆除。
更換安裝新氣門座圈時，要注意氣門座圈外徑與座圈底孔應有0.07～0.12mm過盈量等技術(shù)細節(jié)，徹底清理座圈底孔，一般采用帶導向桿的專用打具，安裝氣門座圈。有條件的維修企業(yè)常采用加熱缸蓋至80～100℃，液氮冷凍氣門座圈的溫差法安裝�？傊�，應確保氣門座圈安裝質(zhì)量，防止脫出故障的發(fā)生，對此，須注意以下幾點：
(1)如氣門座圈松動，可另配座圈，達到規(guī)定的緊度要求。
(2)若座孔有錐度(上大下小)，可重新鏜削，鑲配加大尺寸的座圈；如座孔呈反錐度(上小下大)，可按大端尺寸選配座圈并修正座孔。
(3)選用座圈材料時，應與機體材質(zhì)相一致，以保證具有相同的膨脹率數(shù)。
3)在大修時，氣門導管內(nèi)徑磨損至使用極限時，或?qū)Ч艽嬗袚p壞時則應更換氣門導管，確保氣門桿與氣門導管有合理的配合間隙。
傳統(tǒng)維修中氣門導管常采用沖的方法拆裝，這樣容易損傷汽缸蓋及導管孔，推薦采用如下拆裝方法：
(1)用刷子清潔氣門導管，除去積炭和機油沉積物。
(2)用沖子沖出氣門導管，然后檢查氣門導管座孔。若座孔超標，則按外徑加大級的導管進行鉸孔并采用此級別的導管。
(3)清潔鉸削后的座孔，然后把缸蓋放在約80～90℃的水中加熱，取出后把新的導管壓裝進座孔中。壓裝時采用導向心軸引導，可有效防止壓歪及導管孔偏縮，明顯改善壓裝質(zhì)量。
2.2導管孔的鉸修
由于氣門導管孔材料一般為HT250，硬度較低，手動鉸修一般使用高速鋼加長刃鉸刀；機動高速切削常使用硬質(zhì)合金加長刃鉸刀，即可滿足加工精度要求。傳統(tǒng)維修中氣門導管孔常采用手動鉸刀或手持電動工具使用加長刃鉸刀鉸修，效率較低，也可采用T8560A氣門座鏜床安裝加長刃鉸刀鉸修，工作效率較高，適用于小批單件維修。
2.3精修氣門座圈錐面
1)定位方式及基準選擇
工件的定位方式對其加工精度和加工效率影響很大。使用T8560A氣門座鏜床，將工件裝卡在專用夾具上，以頂面定位，校正缸蓋中部一個導管孔軸線與機床水平臺面垂直，夾緊工件，以氣門導管孔為基準，使用小間隙(選配間隙0.01~0.02mm)定位心軸，采用氣浮技術(shù)快速找正定心，使氣門導管孔軸線與機床主軸軸線相重合（綜合誤差小于0.025mm），加工精度高。這種定位方式氣浮鏜頭定心一次可加工一個氣門座圈。由于氣門座鏜床采用全氣浮定心技術(shù)，單孔定心用時不超過10s，工件一次裝卡便可完成一個氣缸蓋全部氣門座圈的精加工，效率較高，適用于小批單件維修�？朔瞬捎靡幻妫ǖ酌妫﹥射N（工藝銷孔）定位，存在氣門座圈及導管孔到工藝銷孔的位置精度誤差，使加工余量不均勻，導管孔鉸刀容易鉸偏，直線度及垂直度差，影響氣門座錐面對氣門導管的跳動的缺點，最大程度減少定位誤差，使加工余量均勻，保證產(chǎn)品精度要求。
2)刀具材料的選擇
一般氣門座圈硬度為HRC35~40，使用硬質(zhì)合金刀片加工，即可滿足加工要求。T8560A氣門座鏜床配備專用三角度復合成型刀片，使用專用磨刀機，通過刃磨刀具前面，在不改變刀具主切削角度的條件下，延長刀具使用壽命，工作精度可靠，維修效率高。但當氣門座圈硬度達HRC50~55，如果仍使用硬質(zhì)合金刀片加工容易出現(xiàn)以下問題：①刀片容易磨損，成本較高；②氣門座圈工作錐面表面粗糙度差，易產(chǎn)生輕微振動波紋，錐面密封性差；③刀片承受的切削線速度、進給率低，影響生產(chǎn)效率。為提高加工精度、實現(xiàn)高速切削以提高生產(chǎn)效率，綜合對比各種刀具材料的優(yōu)點，對表面質(zhì)量要求較低的上、下口錐面采用兩角度復合硬質(zhì)合金刀片加工，對表面質(zhì)量要求較高的工作錐面采用性能優(yōu)越的立方氮化硼（CBN）單角度刀具進行微量精加工即可取得良好的加工效果，刀具壽命為硬質(zhì)合金刀片的30倍，可實現(xiàn)高速切削，大大降低了生產(chǎn)成本，具有較高的經(jīng)濟性。
3)加工過程質(zhì)量控制
T8560A氣門座鏜床在設(shè)計研發(fā)過程中，通過優(yōu)化主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高主軸支承剛性及回轉(zhuǎn)精度，增強抗振性能。通過優(yōu)化變頻器的參數(shù)設(shè)定值，中間傳動鏈的傳動比，確保提供足夠大的切削扭矩，確保鏜頭電機能在最大出力點附近進行粗加工，在低速或高速段進行精加工，從而達到穩(wěn)定切削、安全節(jié)能的目的。在使用時應注意以下幾點：
(1)保持工作環(huán)境清潔度，氣源壓力穩(wěn)定及環(huán)境溫度，調(diào)整氣路各節(jié)點壓力，使氣浮定心鏜頭對單孔重復定位精度保持在0.02mm以內(nèi)，確保加工過程的準確定位。
(2)由于T8560A氣門座鏜床是以鉸修后的氣門導管孔為定位基準，因此，在加工氣門座圈錐面前，應認真清理氣門導管孔，根據(jù)氣門導管孔直徑合理選配定位心軸，確保配合間隙0.01~0.02mm，
(3)根據(jù)氣門座圈材料、硬度、直徑的不同，合理選用刀具材料及切削速度，防止粘刀、切削振動的發(fā)生。確保氣門座圈錐面的表面粗糙度。
(4)粗、精加工過程轉(zhuǎn)換時應先向上移動鏜刀，使刀具離開加工面2~3mm，然后精細進刀精加工0.03~0.05mm深。這樣可有效降低粗加工過程中因刀具徑向受力不勻造成的工作錐面偏斜，確保氣門座圈工作錐面對氣門導管孔軸線的圓跳動誤差。論文格式。經(jīng)多次工藝試驗證明，較佳的切削參數(shù)為：切削硬度為HRC50～55的高硬度氣門座圈錐面時，切削速度Vc=150m/min,進給率F=0.05mm/n。
2.4用氣門對研座圈錐面
采用T8560A氣門座鏜床維修加工的氣門座圈工作錐面，對硬度較低的氣門座圈，由于采用高速精加工，加工精度高，經(jīng)驗證一般不需研磨即可滿足氣門與座圈的密封性，對高硬度（HRC40～55）的氣門座圈，由于加工工況惡劣，表面粗糙度誤差不易達到較高要求，加之氣門自身的制造質(zhì)量等因素，需要輕微的精研磨,氣門工作錐面研痕深度一般不大于0.02mm，便可靠保證氣門與座圈的密封性。
2.5氣密性檢查
T8560A氣門座鏜床推薦采用真空度比較檢測法，使用電動真空泵或氣動真空發(fā)生器可實現(xiàn)環(huán)保、高效，經(jīng)長期驗證檢測可靠。
3 結(jié)論
針對氣門座圈錐面和氣門導管孔修理技術(shù)的研究，可以提出改善及提高其加工精度、效率的途徑，如下：
1)主軸部件的軸向和徑向跳動應分別低于0.005mm和0.008mm。
2)專用復合刀具要求定位可靠、工作角度精確、耐用度高。
3)定位心軸要求剛性足夠，制造精度高、徑向跳動小、同軸度高，還需要完備的尺寸序列滿足選配。
4)對高硬度氣門座圈材料采用CBN刀具可提高加工精度及維修效率。
5)高的加工精度可減少研磨的幾率或研磨量，提高維修效率。論文格式。
6)真空檢測氣密性體現(xiàn)了環(huán)保、高效，檢測可靠。
參考文獻：
[1] 龐應周主起草，中華人民共和國交通行業(yè)標準JT/T637-2005《氣門座鏜床》[Z]
[2] GB3801-83《汽車發(fā)動機氣缸體氣缸蓋修理技術(shù)條件》[Z]
[3] 于秀文、傅文范，《中外汽車維修數(shù)據(jù)手冊》[M] ，機械工業(yè)出版社，1998年
[4] 張月相、張日升，《汽車發(fā)動機修理標準手冊》[M] ，黑龍江科學技術(shù)出版社，1982年
