铝合金缸盖加工工艺的难点及优化

2020-11-16 18:17

聊起夹具，汽配件夹具相信是一个永不褪温的话题，各类异形工件、夹持难题的解决，都是夹具企业的一把把辛酸泪。而如今，随着制造业整体生产周期的加速，对于夹具企业来说，夹具结构的改进是一回事，对于夹持零件的工艺改造，也是非常重要的一环。今天，就让我们来看看汽配零件的“人气选手”缸盖的工艺优化研究！

一、缸盖概述

缸盖是汽车发动机的关键部件之一，其位于发动机上部，借助螺栓、缸垫与气缸体牢固合体。缸盖用于封闭气缸并构建发动机的燃烧室，同时作为发动机的配气机构及相关部件的装配基体，缸盖加工工艺十分复杂，其主要特点有两点：第一，汽车发动缸盖通常为六面体，是多孔薄壁件，孔壁最薄部分仅3．5μ左右，孔壁加工数量可达100个。第二，缸盖强度和刚度要求较高，只有达标才可保证气体在热应力及压力的共同作用下稳定运行。以上工艺均具有很高的加工精度要求，其加工质量好坏直接影响着发动机效能的发挥。

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图1 六面体多孔薄壁件

二、加工工艺详述及优化

2．1：制造材料

在发动机生产领域，我们通常以灰铸铁、铝合金、蠕墨铸铁来做缸盖材料。当前，柴油机通常使用蠕墨铸铁或灰铸铁，而汽油机则较多使用铝合金，市场上有少量小型柴油机也采用铝合金材料。铝合金导热性好，有利于提高压缩比，进而提高发动机效能。在节能环保理念的推动下，人们对汽车发动机的节能减排要求不断提高，驱使着包括缸盖在内的汽车发动机材料不断优化。以前，柴油机四气门缸盖气门间裂纹的情况时有发生，后来随着蠕墨铸铁的应用推广，这一问题得到了良好的解决。

在缸盖加工领域，由于灰铸铁、铝合金、蠕墨铸铁三种材质的特性不同，其加工效率也不同。就加工效率而言，三种材质中以蠕墨铸铁效率最低，而铝合金效率最高。

2．2：加工生产线与工艺

在汽车发动机缸盖加工领域，柴油发动机常用的蠕墨铸铁或灰铸铁缸盖生产线布置通常有三种：

①为专用设备生产线。其拥有加工效率较高、刀具等运行成本较低的优势，通常用于定型缸盖的大批量生产；劣势在于一旦需要改变产品设计，则改造成本非常高。

②加工中心＋专用设备生产线，通常用于持续有小幅调整更改的产品，其改造成本可以很好地控制。

③由加工中心组成的柔性生产线，通常用于生产未定型发动机产品或产量较低的产品，其劣势在于刀具等运行成本较高。在当今的铝合金缸盖加工工艺中，生产线通常为加工中心构成的柔性生产制造系统，设备主轴多采用电主轴，主轴转速通常都定在7 000 r／mm以上。对于柔性加工线，顶底面加工可采用立式加工中心完成，而四侧面孔加工则可采用卧式加工中心完成。基于柔性加工线的成本分析，立式加工性价比较高，因此比较受用户欢迎。在缸盖加工中，加强立式加工中心的配置无疑可以获得更好的成本优势。

对于生产线的总体布置，通常集中工序单元采用“U”型布线，与此同时，在进行工艺方案设计时，必须充分考虑到物流、投资与产出综合成本、人体工学最优化等诸多因素。

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