气缸盖气门座锥面与气门导管孔的加工技术研究.doc

气缸盖气门座锥面与气门导管孔的加工技术研究
作者:韦毅和
更新时间:2008-2-13
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摘要: 本文从气门座圈与导管底孔的加工、定位方式及基准选择、专用复合***的应用、气门座圈的加工方式、***材料的选用、导管孔的加工及其冷却方式、切削参数等主要方面对气门座圈锥面与导管孔的加工技术进行深入研究。
关键词:气缸盖,气门座锥面,气门导管孔,定位基准,专用复合***,CBN
Research on the technology of valve seat and guide
Wei Yi He
Abstract:The machining technology of the subulate surface of valve seat and guide is researched thoroughly by maching of base valve seat and guide,ype of location and pound tool,maching type of valve seat,material of cutting tool,machining type of guide and it’s cooling ,cutting parameter etc.
Keywords:cylinder head,the subulate surface of valve seat, guide, location bined tool,CBN
一、前言
气缸盖是内燃机的重要部件,它的加工精度直接影响到发动机的工作性能。而气门座圈和气门导管的加工是整个气缸盖机械加工的关键,它们的加工精度对发动机的性能有着重要影响。
发动机工作时,气门不断开启和关闭,在气门导管间往复运动并不断地冲击气门座圈,可见气门、气门导管、气门座圈三者是发动机中工作条件十分恶劣的摩擦副之一,气门座圈承受很高的冲击负荷和炽热燃气的高速冲击。可燃气体是在缸盖燃烧室压缩后进行点燃,致使气门座圈承受很高的热负荷和机械负荷,由于不易散热,气门、气门导管与气门座圈长期处于600°~800°的高温状态,硬质燃烧产物、积碳、高温腐蚀和零件变形,造成气门导管与气门座圈密封锥面的磨损与烧蚀,致使气门密封不严,燃烧室气密性受到破坏,排气温度上升,发动机功率下降。这就要求气门导管有良好的自润滑性、气门座圈密封锥面有很高的耐磨和密封性。如果气门阀杆工作时中心发生偏移除了会导致有害的热传导和气门阀杆及导管孔的很快磨损外,还会造成耗油量的增加。因此,对气门座圈和导管孔的加工精度提出了很高的要求,特别是对气门座圈工作锥面对导管孔的跳动规定了很严的公差。一般柴油发动机规定其跳动≤。
可见,气门座圈和导管孔的加工是气缸盖加工的关键技术。在大批量生产中,要稳定的保持这样的公差和提高生产效率,除需要优化加工工艺外,定位方式、加工方式、切削***及***材料、切削参数等均有较高的要求。因此对气缸盖气门座圈和导管的加工技术进行深入的研究具有重大的意义。
二、切削工艺条件
加工对象:气缸盖气门座圈锥面与导管孔(进排气门各3个)
气门座圈材料:V571(采用含铜、钼的高铬合金铸铁材料),硬度为HRC50~55
气门导管材料:HT250,硬度为HRC17~22
工艺要求:如图1
技术要求:切削后的气门座圈锥面必须为一条连续光亮的密封带
图1 工艺要求
加工性质:精加工;
加工设备:SP300专用机床;
加工条件:湿式切削;
三、加工技术研究
传统的气门座锥面与导管孔的加工工艺流程为:钻扩气门座圈和导管底孔→压气门座圈→压气门导管→枪铰气门导管→在立式摇臂钻以已加工的气门导管孔为导向用硬质合金锪刀(带导向)锪削气门座圈锥面。加工中经常出现以下问题:
①由于气门座圈锥面与气门导管孔分开两道工序加工,多次定位,且锪刀导向与已加工的气门导管孔存在配合公差,引起气门座圈锥面对气门导管孔的跳动超差,很难达到工艺要求;②用锪刀低速锪削气门座锥面缺点是在锥面上会复映锪刀切削刃,表面粗糙度差、不连续。为达工艺要求,需要增加研磨工序研磨锥面密封带表面;③工序过多,成本大,加工效率低。在发动机技术高速前进的今天,要求的气门座圈耐磨性更高、密封性更好。越来越多的高耐磨性、硬度在HRC50以上高硬度的新型气门座圈材料被应用在发动机上,传统的锪削加工已经不能满足加工工艺要求。因此对气门座圈锥面与导管孔加工的新技术研究是非常必要的。
为保证气门座圈工作锥面对导管孔的跳动、气门座锥面表面粗糙度、气门导管的直线度以及对其外圆的同轴度,减少工序成本、提高生产效率,需要从气门座圈与导管孔底孔的加工、气缸盖的定位方式、专用复合***的采用、***材料的选择、导管孔刀