缸盖气门导管座圈的加工及改进

工作：重新研究加工工艺；座圈压装前的底孔与导管底孔的同轴度测量；导管外径与内孔的跳动量测量；甚至增加了座圈支承壁厚强度，再进行座圈与导管的加工，跳动还是不能满足要求等等。

2.1.2 问题产生的可能原因

2.1.2.1非问题原因

人：因为人在这里只是做上下料的工作，对工件的夹紧放松不起任何辅助作用，因此人对加工不产生直接影响。

冷却液：机床采用湿式加工，因此切削液混合比为1：9的乳化液。并且达到未加水前切削液本身含有55% 以上的矿物油成份。刀具内冷的流量值和压力值均达设计要求。

2.1.2.2可能的直接原因

机床：机床的切削参数适宜刀具材料。转速3000r/min，进给量铰刀/座圈镗刀=0.36/0.04（毫米/转）。机床的夹具设计支承点与夹紧点基本上在同一位置，无大变形的因素产生，基本不会产生大的变形量。经过试验，夹具放松前后的座圈跳动量基本一致，可排除夹具原因。

工艺：加工座圈导管分两次加工，先用先导刀加工深12mm，因先导刀刀杆短且刚性较好，这样基本上确定了导管孔口的起始处同主轴的位置度。再使用6刃PCD铰刀和Mapal座圈镗刀复合刀具一次加工完成，工艺上应该说是可行的。

2.1.3根本原因的确定

2.1.3.1分析缸盖零件总成

（1）座圈和导管压入缸盖后，零件存在内应力，但应力不大，可以忽略不计。

（2）导管和座圈压装前的底孔的同轴度，图纸要求为0.20mm。实际测量≤0.05mm；导管的外径与导管轴心线的跳动量图纸为0.18mm。实测≤0.04mm。

（3）座圈和导管压装后的位置度，假如上面的两档实测值0.05和0.04最大尺寸均在一方，那么导管位置度与机床主轴相差0.09mm。----这是值得注意的问题。

2.1.3.2分析刀具

a. 刀具的动平衡没问题---刀具经过试切，分析记录数据OK；

b. 修磨情况---刀片、铰刀符合刀具修磨图要求；

c. 刀片材料---适宜加工导管和座圈粉末冶金的材料PCD和CBN；

d. 刀具角度---重点分析对象，可能是跳动量问题直接的根本原因。

2.2 座圈刀具耐用度问题

L46缸盖线在经过SOP半年时间的试生产，发现在整条缸盖生产线，加工座圈、导管的刀具成本费用最大，刀具更换也最为频繁。如果能够提高座圈、导管加工刀具的耐用度，那么缸盖生产的刀具费用也就明显下降。同时，换刀的频次和时间减少，也相应的提高了工位设备开动率。为此，在相关人员的帮助支持和Mapal公司的配合下，我做了以下改进。

2.2.1 改进前的导管座圈加工工艺和座圈镗刀成本。

在原先的工艺设计中，考虑到机床加工节拍等因素，对座圈密封面加工采用一把刀具来完成。这种工艺国外也常应用，它也能在加工一定数量范围内满足其座圈密封面的加工要求，但一旦刀片严重损坏或出现小爆口，满足不了座圈的最后加工那么刀具就不能再像粗加工刀片一样使用下去，需重新调换新刀片。得出全新的CBN座圈刀片正常情况下的耐用度是180～200件缸盖。 而重新修磨的刀片后只能加工150件左右缸盖。

以排气座圈加工为例：加工排气座圈需用三种刀片：18°、46°、65°；一旦其中一片严重磨损需调换，那么组合刀具其余刀片也需一起调换。每片CBN刀片折合人民币1575.435元。一把刀片正常磨损后可修磨2～3次，每次修磨费145.00元，由此可知每件缸盖排气座圈加工的刀具成本为：

（3片×1575元/片+145元/次×3次）÷（180件+130件/次×3次）=9.053元/件

而且，这只是座圈刀具正常磨损刀具成本，如果碰到刀片爆口、崩刃等情况，那么刀具成本更高。所以，在解决了跳动的前提下，提高刀具的耐用度又是新的课题。

2.2.2 增加座圈粗加工工艺，提高座圈刀具耐用度

由座圈材料标准可知，座圈密封面的加工有一定难度。由于座圈的粗精加工均在同一把刀具上完成，所以对刀片的要求很高。当座圈刀片作为粗加工刀片时，加工余量对粗加工来说是必须切削完成的工作。

3结语

综上所述：在缸盖的座圈及导管加工中，其跳动量问题和刀具成本这两大难题的解决思路，即采用合理的、优化的加工工艺，选择高精度的设备，再选取各种有利条件，舍弃不利因素，使其跳动量完全能达到工艺的要求，加工刀具的成本也可控制在最小范围内。从而不断提高缸盖零件的产品质量，达到精益生产的最终目的。

参考文献：

[1] 李惠朝，王巧.气缸盖气门座圈坡口锥面及导管内孔加工[J].金属加工： 冷加工.2014（21）：34-36.

[2] 关颖.发动机气缸盖气门孔系加工方法的改进[J].煤炭技术.2012（3）：24-25.

[3] 李明，王正金.缸盖气门导管加工刀具的改进[J].工具技术.2012（3）：57-59.

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