气缸盖气门座锥面与气门导管孔的修复工艺研究

1、论文导读：气缸盖是内燃机零件中结构较为复杂的箱体零件，也是关键件，气门座圈和气门导管孔的修复工艺是整个气缸盖修理的关键技术，其修复加工精度对发动机的性能有着重要影响。在一般的维修企业，气缸盖气门座锥面与气门导管孔的修复已形成专项修理工种或集中维修部。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。工艺要求：气门座锥面对气门导管孔轴线的圆跳动误差不大于0.04mm。关键词：气缸盖，修复工艺，气门座锥面，气门导管孔，密封性前言气缸盖是内燃机零件中结构较为复杂的箱体零件，也是关键件，气门座圈和气门导管孔的修复工艺是整个气缸盖修理的关键技术，其修复加工精度对发动机的性能有着重要影响。

2、内燃机气缸盖修理，从节约原材料、节能环保、延长发动机使用寿命等方面来看有着非常显著的技术经济性。在一般的维修企业，气缸盖气门座锥面与气门导管孔的修复已形成专项修理工种或集中维修部。维修作业中采用的机具虽然不同，但修复加工中所采用的工艺技术仍有许多共同之处，不同于单一品种、大批量生产企业，而面对的是多品种、小批量、大量的单件维修，要稳定的保持较高的加工精度和提高生产效率，除需要优化加工工艺外，对定位方式、加工方式、切削刀具及刀具材料、切削参数等均有较高的要求。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

3、发动机上，传统的手动工具及简易镗床低速锪铰修复加工已经不能满足修理工艺要求。因此对气门座圈锥面与导管孔维修加工的新技术进行深入的研究具有重大的意义，是非常必要的。论文格式。1 切削工艺条件加工对象：气缸盖气门座锥面与气门导管孔气门座圈材料：普通耐磨材料硬度为HRC5055；采用含铜、钼的高铬合金铸铁材料，硬度为HRC5055气门导管材料：HT250，硬度为HB190220工艺要求：气门座锥面对气门导管孔轴线的圆跳动误差不大于0.04mm；工作锥面的角度误差不大于15，气门座工作锥面表面粗糙度要求不大于Ra 1.6μm。技术要求：加工后的气门座圈锥面必须为连续光亮的密封带。加工性质

4、：精加工；加工设备：T8560A气门座镗床；2 修理工艺研究修理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分开两道工序加工，多次定位，且手动锪铰刀导向与已加工的气门导管孔存在配合公差，手动受力不平衡易引起气门座圈锥面与气门导管孔的圆跳动超差，很难达到工艺要求;2) 用手动锪铰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缺陷，表面粗糙度差。为达到工艺要求，需要增加研磨工序研磨锥面密封带表面；3) 气门座圈锥面维修一般包括上、下口锥面及密封工作锥面，修理中分三次加工，加工过程不连续，主要依靠操作工手感及经验，工序多，成本大，加工效率低。针对高耐磨性、高硬度的新型气门座圈材料手动

5、工具及简易镗床根本无法修复。2.1 气门座圈与导管孔的拆装更换在大修时，应根据气门座的磨损情况，接触带宽度超过使用极限，接触带是否有烧蚀麻点、以及气门的下陷程度来决定是否需要修复或更换气门座圈。推荐采用如下两种较适用的拆卸方法：1)点焊收缩法：用一只废气门，将其顶部直径加工到比气门座圈内径小12mm的程度。气门杆置入气门导管后，用电弧焊把气门座圈焊接在一起（注意不要在汽缸盖上起弧）。由于焊接后产生的冷缩力使气门座圈缩小，只要用锤轻轻敲击气门杆，气门座圈便连同气门一起取出。或在气门座圈的内表面，沿三分之二的周长点焊一圈，再取一段与气门座圈内径等长的矩形铁条，也焊接在气门座圈的内表面上，自然冷却后

6、，收缩力使气门座圈外径缩小，再用锤轻轻敲击冲子，冲击矩形铁条，气门座圈便可轻松取出。2)专用刀具切除法：采用带定位心轴的专用镗刀或双刃锪刀，在专用机床T8560A上,用小于气门座圈外径0.51mm的专用刀具，高速切削大部分气门座圈材料后，再用錾的方法轻松拆除。更换安装新气门座圈时，要注意气门座圈外径与座圈底孔应有0.070.12mm过盈量等技术细节，彻底清理座圈底孔，一般采用带导向杆的专用打具，安装气门座圈。有条件的维修企业常采用加热缸盖至80100，液氮冷冻气门座圈的温差法安装。总之，应确保气门座圈安装质量，防止脱出故障的发生，对此，须注意以下几点：(1)如气门座圈松动，可另配座圈，达到规定

7、的紧度要求。(2)若座孔有锥度(上大下小)，可重新镗削，镶配加大尺寸的座圈；如座孔呈反锥度(上小下大)，可按大端尺寸选配座圈并修正座孔。(3)选用座圈材料时，应与机体材质相一致，以保证具有相同的膨胀率数。3)在大修时，气门导管内径磨损至使用极限时，或导管存有损坏时则应更换气门导管，确保气门杆与气门导管有合理的配合间隙。传统维修中气门导管常采用冲的方法拆装，这样容易损伤汽缸盖及导管孔，推荐采用如下拆装方法：(1)用刷子清洁气门导管，除去积炭和机油沉积物。(2)用冲子冲出气门导管，然后检查气门导管座孔。若座孔超标，则按外径加大级的导管进行铰孔并采用此级别的导管。(3)清洁铰削后的座孔，然后把缸盖放

8、在约8090的水中加热，取出后把新的导管压装进座孔中。压装时采用导向心轴引导，可有效防止压歪及导管孔偏缩，明显改善压装质量。2.2导管孔的铰修由于气门导管孔材料一般为HT250，硬度较低，手动铰修一般使用高速钢加长刃铰刀；机动高速切削常使用硬质合金加长刃铰刀，即可满足加工精度要求。传统维修中气门导管孔常采用手动铰刀或手持电动工具使用加长刃铰刀铰修，效率较低，也可采用T8560A气门座镗床安装加长刃铰刀铰修，工作效率较高，适用于小批单件维修。2.3精修气门座圈锥面1)定位方式及基准选择工件的定位方式对其加工精度和加工效率影响很大。使用T8560A气门座镗床，将工件装卡在专用夹具上，以顶面定位，校

9、正缸盖中部一个导管孔轴线与机床水平台面垂直，夹紧工件，以气门导管孔为基准，使用小间隙(选配间隙0.010.02mm)定位心轴，采用气浮技术快速找正定心，使气门导管孔轴线与机床主轴轴线相重合（综合误差小于0.025mm），加工精度高。这种定位方式气浮镗头定心一次可加工一个气门座圈。由于气门座镗床采用全气浮定心技术，单孔定心用时不超过10s，工件一次装卡便可完成一个气缸盖全部气门座圈的精加工，效率较高，适用于小批单件维修。克服了采用一面（底面）两销（工艺销孔）定位，存在气门座圈及导管孔到工艺销孔的位置精度误差，使加工余量不均匀，导管孔铰刀容易铰偏，直线度及垂直度差，影响气门座锥面对气门导管的跳动的

10、缺点，最大程度减少定位误差，使加工余量均匀，保证产品精度要求。 2)刀具材料的选择一般气门座圈硬度为HRC3540，使用硬质合金刀片加工，即可满足加工要求。T8560A气门座镗床配备专用三角度复合成型刀片，使用专用磨刀机，通过刃磨刀具前面，在不改变刀具主切削角度的条件下，延长刀具使用寿命，工作精度可靠，维修效率高。但当气门座圈硬度达HRC5055，如果仍使用硬质合金刀片加工容易出现以下问题：刀片容易磨损，成本较高；气门座圈工作锥面表面粗糙度差，易产生轻微振动波纹，锥面密封性差；刀片承受的切削线速度、进给率低，影响生产效率。为提高加工精度、实现高速切削以提高生产效率，综合对比各种刀具材料的优点，

11、对表面质量要求较低的上、下口锥面采用两角度复合硬质合金刀片加工，对表面质量要求较高的工作锥面采用性能优越的立方氮化硼（CBN）单角度刀具进行微量精加工即可取得良好的加工效果，刀具寿命为硬质合金刀片的30倍，可实现高速切削，大大降低了生产成本，具有较高的经济性。3)加工过程质量控制T8560A气门座镗床在设计研发过程中，通过优化主轴系统结构，提高主轴支承刚性及回转精度，增强抗振性能。通过优化变频器的参数设定值，中间传动链的传动比，确保提供足够大的切削扭矩，确保镗头电机能在最大出力点附近进行粗加工，在低速或高速段进行精加工，从而达到稳定切削、安全节能的目的。在使用时应注意以下几点：(1)保持工作环

12、境清洁度，气源压力稳定及环境温度，调整气路各节点压力，使气浮定心镗头对单孔重复定位精度保持在0.02mm以内，确保加工过程的准确定位。(2)由于T8560A气门座镗床是以铰修后的气门导管孔为定位基准，因此，在加工气门座圈锥面前，应认真清理气门导管孔，根据气门导管孔直径合理选配定位心轴，确保配合间隙0.010.02mm，(3)根据气门座圈材料、硬度、直径的不同，合理选用刀具材料及切削速度，防止粘刀、切削振动的发生。确保气门座圈锥面的表面粗糙度。(4)粗、精加工过程转换时应先向上移动镗刀，使刀具离开加工面23mm，然后精细进刀精加工0.030.05mm深。这样可有效降低粗加工过程中因刀具径向受力不

13、匀造成的工作锥面偏斜，确保气门座圈工作锥面对气门导管孔轴线的圆跳动误差。论文格式。经多次工艺试验证明，较佳的切削参数为：切削硬度为HRC5055的高硬度气门座圈锥面时，切削速度Vc=150m/min,进给率F=0.05mm/n。2.4用气门对研座圈锥面 采用T8560A气门座镗床维修加工的气门座圈工作锥面，对硬度较低的气门座圈，由于采用高速精加工，加工精度高，经验证一般不需研磨即可满足气门与座圈的密封性，对高硬度（HRC4055）的气门座圈，由于加工工况恶劣，表面粗糙度误差不易达到较高要求，加之气门自身的制造质量等因素，需要轻微的精研磨,气门工作锥面研痕深度一般不大于0.02mm，便可靠保证气门与座圈的密封性。2.5气密性检查 T8560A气门座镗床推荐采用真空度比较检测法，使用电动真空泵或气动真空发生器可实现环保、高效，经长期验证检测可靠。3 结论针对气门座圈锥面和气门导管孔修理技术的研究，可以提出改善及提高其加工精度、效率的途径，如下：1)主轴部件的轴向和径向跳动应分别低于0.005mm和0.008mm。2)专用复合刀具要求定位可靠、工作角度精确、耐用度高。3)定位心轴要求刚性足够，制造精度高、径向跳动小、同轴度高，还需要完备的尺寸序列满足选配。4)对高硬度气门座圈材料采用CBN刀具可提高加工精度及维修效率。5)高的加工精度可减少研磨