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***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***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。