柴油机气缸盖的维修

柴油机气缸盖的维修（精选7篇）

柴油机气缸盖的维修 篇1

柴油机气缸盖的作用是密封气缸, 并同活塞共同组成燃烧室。气缸盖工作条件恶劣, 受力情况复杂。它不仅受到燃烧室燃气燃烧所发出的爆发力的强烈作用, 也受到因冷却水造成的局部冷热不匀影响, 是一个较易损坏的零件。快速识别和修理气缸盖常见的故障, 对缩短车辆停驶时间、减少损失将起到重要作用。

一、气缸盖平面度超限

1. 故障现象

气缸盖平面度误差超限, 将使气缸垫受力不匀造成气缸密封不严, 漏水、漏气、邻缸相互窜气, 造成压缩力不足, 严重时将冲坏气缸垫。

2. 产生原因

(1) 柴油机在高温下工作时, 突然冷却;

(2) 装配时, 没有按规定顺序、扭矩拧紧缸盖螺栓, 或者拧紧力矩大小不等;

(3) 气缸盖的材质不符合要求;

(4) 在热车状态下拆卸气缸盖, 将造成缸盖底平面翘曲变形。

3. 检验

检验时, 可将气缸盖平面放在平板上作接触检验, 或用直尺和塞尺进行测试。常见机型发动机气缸盖的平面度的技术要求是:EQ6I00-I型发动机缸盖在100 mm长度内不大于0.03 mm, 在全长不大于0.10 mm;跃进NJ130要求不大于0.10 mm, 柴油发动机一般要求不大于0.10~0.20 mm。一般来说, 压缩比较高的柴油机气缸盖、纵向尺寸较短的气缸盖平面度要求较高, 反之则较低。

4. 修理

气缸盖平面度误差较大时, 应根据具体情况分别采用磨削、铣削或局部预热加压的方法修复。将400号砂纸放在平板上, 将缸盖平面用砂纸修磨, 把凸起部位磨平, 如果平面翘曲严重, 亦可用精密磨床磨削, 但磨削量不应超过0.3 mm, 且应保持原表面粗糙度不变。采用磨削或铣削方法修整时, 应注意磨去或铣去的金属应尽可能少, 以免燃烧室容积减少过多, 压缩比增大, 引起发动机爆燃, 影响发动机的工作。

气缸盖的局部预热加压其操作步骤如下:把平面度误差大于1 mm的气缸盖放在专用平板上, 在气缸盖两端与平板之间垫入弯曲的旧锯片, 使气缸盖悬空。此时使顶压器T形支承螺栓一端套入平板T形槽内, 用喷灯加热气缸盖中段, 使温度升至300~400℃, 然后紧固T形螺栓, 使压板平面紧压在加热段上。气缸盖在恢复原形中静置一段时间后, 去掉压重取出气缸盖, 重新检验平面度误差, 使其达到规定要求。

二、气缸盖裂纹

1. 故障现象

气缸盖裂纹会导致发动机漏气、漏水和漏油。

2. 产生原因

(1) 冬季停车后不排放冷却水, 冻结后胀裂机体。

(2) 水垢过多, 散热困难, 引起局部高温, 产生裂纹。

(3) 在发动机过热的情况下, 急剧冷却所致。如:发动机开锅后立刻加冷水会使机体产生裂纹。

(4) 经常供油时间过晚和供油量过大, 使发动机过热, 引起缸体两缸之间和缸盖进、排气门之间的鼻梁处产生裂纹。

(5) 装配质量上的原因。气缸盖螺栓不按规定交叉拧紧, 或在发生气缸盖平面漏气时拧紧该处的螺母来解决, 都会造成气缸盖受力不均匀而产生裂纹。喷油器安装不正确, 会引起气缸盖底面局部变形, 增大喷油器孔处所受的拉应力, 使之容易产生裂纹。

3. 检验

(1) 检查气缸盖裂纹首先用目视法直接检查, 即将清洗后的缸盖用眼睛仔细检查, 可看出裂纹比较明显的部位, 以便有针对性地修复。

(2) 气缸盖裂纹常采用水压试验法进行进一步检查。检查时, 将气缸盖、气缸垫同时装在气缸体上, 用一专用盖板和橡皮垫封住水道口, 将水套内部盛满机床用的白色乳化液, 并通入压力为294~382 k Pa的压缩空气, 可以直接用汽车刹车气泵的压缩空气或轮胎充气用气泵加压。水压检验的要求, 是在294~392 k Pa的压力下保持不小于5 s的时间, 此时间内不应有任何渗漏现象。如有水珠出现, 即该处存在裂纹。

4. 修理

(1) 焊补。这是一种比较简单的修理方法, 对于燃烧室, 气门座附近等工作温度很高的部位发生裂纹或裂纹处受力较大的地方, 应采用焊修法修复。

(2) 胶粘剂粘补。对于温度不高部位的裂纹, 可用环氧树脂胶粘剂粘补。

(3) 补板法。这种方法用于气缸盖外部的非配合表面各处裂纹或漏洞的修理。

(4) 对于受力不大部位的裂纹, 且裂纹长度大于50 mm时, 也可采用螺钉进行填补。如果缸盖裂纹有很多处, 或裂纹比较严重 (如裂纹长度大于50 mm) 时, 则应更换缸盖。

三、气缸盖积碳

气缸盖上燃烧室内的积碳过多, 会使燃烧室有效容积变小, 改变发动机的压缩比。气缸盖部位有了积碳, 会降低发动机的冷却效果, 引起发动机过热, 使发动机的动力性和经济性都大大降低。拆下气缸盖后, 若发现燃烧室积碳过多, 应采用机械方法或化学方法进行清理。气缸盖积碳清除方法:用煤油浸泡, 使气缸盖上的积碳软化。也可用化学方法清除积碳, 清洗液的配方为:在100 L水中加苛性钠 (Na OH) 2.5 kg, 碳酸钠 (Na2CO3) 3.3 kg, 硅酸钠0.15 kg, 肥皂0.85 kg。将气缸盖浸泡在清洗液中, 清除积碳, 最后用压缩空气将气缸盖吹干。清除完毕后再用轻柴油或汽油清洗干净。

柴油机气缸盖裂纹的预防及修复 篇2

柴油机气缸盖的材料多为铸铁, 气缸盖上装有进、排气门, 喷油嘴等各种零部件, 构造复杂, 直接接受高温燃烧气体的压力作用, 产生高机械应力及热应力, 特别是正对燃烧室的缸盖中心部位, 热负荷非常大。由于在中心部位布置冷却水套的困难性, 往往使水道狭窄、水流不畅。如设计不妥或铸件质量不好, 在此鼻梁三角带有飞边、粘砂等的堵塞, 致使此处冷却条件很差。因此, 使燃烧产生的高热不能很快散出, 造成局部温度急剧上升, 超过材料所允许的耐热范围而产生热疲劳裂纹。气缸盖发生裂纹的原因大多由于缸盖处于不正常的高温下工作产生热应力所致。当温度超过铸件的临界温度时, 材料的抗蠕变强度下降, 产生塑性变形, 这是产生残余拉伸应力的主要原因, 而残余拉伸应力的存在是缸盖产生热疲劳裂纹的症结所在。因此, 发动机在使用过程中, 缸盖鼻梁部位的金属不断地拉缩, 最终造成疲劳损坏, 即热疲劳, 导致大部分缸盖裂纹都产生在鼻梁部位, 即进、排气门之间, 或喷油嘴座孔和进、排气门座孔之间, 造成气缸漏气、漏水, 烧坏缸垫, 降低发动机的经济性、动力性, 甚至发生重大事故。

1 影响裂纹的因素

燃烧室型式直接影响到气缸盖裂纹的产生。对于分隔式燃烧室, 部分燃烧室布置在气缸盖内, 增加了缸盖的热负荷。而且使缸盖结构复杂, 水套布置困难, 水道狭窄, 冷却条件差, 缸盖产生裂纹的几率较大。半分开式燃烧室由于燃烧过程需要强烈的涡流, 空气和燃烧产物的旋流使热量集中在中央, 又加上收口的燃烧室将大量的高温燃烧气体喷在缸盖中央鼻梁部位, 使鼻梁部位的热负荷特别高。如果水套布置不当, 或铸造质量较差, 就极易产生裂纹。直接喷射式燃烧室一般空气涡流要求不高, 并且是敞口燃烧室, 这样燃气不会集中喷刷在缸盖中央, 使鼻梁部位得到缓解, 而且这种燃烧室喷油嘴布置在正中间, 利于4个气门布置, 使中间高温区可以布置宽敞的水道, 获得良好的冷却条件, 此种发动机缸盖产生裂纹几率很小, 强化潜力相对较大。

另外, 材料导热率直接影响气缸盖热面所能达到的温度。导热率差、传热慢、热面温度高、温度梯度大, 热应力就大, 裂纹的几率随之加大。所以从降低缸盖温度考虑, 最好用导热率高的材料, 但往往与材料的强度是矛盾的, 必须综合考虑。

2 预防裂纹产生的措施

2.1 气缸盖水套的结构设计

缸盖水套结构设计好坏直接影响到缸盖的散热, 对产生裂纹的几率有重要的影响。水套结构设计应尽可能宽敞, 作到水流畅通, 切忌死角, 以免造成蒸气泡滞留而引起局部过热。减薄气门之间 (鼻梁区) 的壁厚, 则气门之间的温度每减少单位厚度, 降温量约为10℃/mm, 但减薄必须在保证承受缸盖螺纹预紧力、最大爆发力等机械负荷强度的前提下进行。如考虑铸造壁厚的偏差, 气门之间的壁厚:大型发动机为15～20mm, 中型发动机为12～17mm, 通过鼻梁三角带的水流应有较大的流速 (约为2～3m/s) 。三角带热量是泡核沸腾的方式传热, 此处有较大的水流速, 可以把产生的泡核不断带走, 增强冷却效果, 同时能冲刷冷却水中的泥沙、铁屑等杂质, 不会造成堵塞。可通过小隔板引流, 装冷却喷水管, 气门之间钻孔 (钻孔直径约为气缸直径的10%) 等方法, 把从缸体上来的主要水流引到缸盖三角带, 确保高温区的冷却。另外可采取一些补救措施以减少其裂纹的几率, 如喷油嘴孔和进、排气门座孔边缘倒圆, 避免应力集中。

2.2 改善使用条件

发动机使用过程中形成的水垢, 会大大降低导热率, 使气缸盖散热性下降, 易造成气缸盖裂纹的产生。因此, 气缸盖应采用有防垢添加剂的冷却水, 防止水垢的产生。在冷却水中无防冻剂的情况下, 冬天要排空冷却水。并在启动前一定要加水, 若起动后加冷却水或发动机处于高温状态下突然加注冷水, 会造成局部热应力过大, 使缸盖产生裂纹。切忌发动机在使用运转过程中断水或开锅现象的产生, 否则会使温度急剧上升, 如这时加入冷水, 会使缸盖产生裂纹。避免发动机长时间在超负荷条件下工作, 否则缸盖内应力过大, 产生变形或裂纹。不要在冷车起动后突然加载, 使温度急剧上升。否则, 经这样数次的“冷、热”循环就会使缸盖材料不断的拉缩, 最终造成疲劳损坏而产生裂纹。修理作业中严格执行工艺要求, 如缸盖螺栓未能按规定的顺序和扭矩紧固, 紧固力不均匀等, 都会导致气缸盖变形或螺栓孔附近产生裂纹。

3 修补裂纹的方法

一旦气缸盖产生裂纹, 可采用以下几种实用、有效的修补方法:

3.1 无机胶粘接法

首先做好表面准备工作, 主要包括除油、除锈、打止裂孔等。用化学或有机溶液清洗除油, 用粗砂纸清除裂缝周围的铁锈, 打磨宽度约为30mm, 长度超过裂缝两端点30mm左右;用錾子沿裂缝錾宽为3mm、深为2mm的V形槽, 并在裂缝两端钻止裂孔;用清洗剂清洗裂缝周围, 待干后再用酒精擦洗一遍;调配农机1#胶, 用调好的胶先填充止裂孔及V形槽, 并在槽的周围及预先准备好的布上涂上胶液, 把布条粘在裂缝上, 在渗漏严重的地方, 用同样的方法粘第二条, 最后在布条的外面再均匀的涂上一层胶。处理完后24h机车便可以使用。

3.2 栽丝法

对于单裂纹常用此方法。具体操作步骤如下:

首先钻孔, 用φ3～φ5的钻头先在裂缝两端钻出止裂孔, 止裂孔距离裂缝3～5mm左右, 然后沿裂缝线每隔2～4mm钻孔, 在钻好的孔上攻丝;然后将准备好的紫铜棒螺钉旋入螺孔中, 在高出气缸面2mm处截断紫铜棒螺钉, 依次旋入各螺孔;完成后在裂缝线上未钻孔处再次重复以上工序, 继续钻孔、攻丝、旋入紫铜棒螺钉, 在整个裂缝线上形成一条螺钉链。最后, 用小锤轻敲紫铜棒螺钉突出部分, 使其铆平并咬紧缸面。用水压法检查裂纹处是否漏水, 如有轻微漏水现象, 可再继续轻敲漏水处的紫铜棒螺钉。

3.3 电焊法

首先钻孔, 用φ4mm的钻头先在裂缝两端钻出止裂孔, 止裂孔距离裂缝3～5mm左右, 沿裂缝开V形坡口槽, 槽深以不超过机体2/3为宜。用φ4mm的双金属焊条或在加热情况下用铸铁焊条焊补。为防止焊缝周围发生变形产生内应力, 可在焊道红热时用凿口锤敲打焊缝, 以消除焊渣。对于长裂缝, 可采用分段焊的方法, 一般以20～30mm长度为宜, 若裂纹过深, 可采用多层堆焊的方法, 保证焊缝质量。冷却后, 检查焊缝质量。合格后, 进行磨削加工。

摘要：从柴油机气缸盖的结构、材料及工作状况, 分析气缸盖产生裂纹的部位和原因, 探讨预防裂纹的措施, 从实践中得出几种快速修复气缸盖裂纹的方法。

关键词：柴油机,气缸盖裂纹,原因,预防,修复

参考文献

[1]宋金虎.柴油机气缸盖裂纹的修理技术.《南方农机》2007.2.

柴油机气缸盖的维修 篇3

在内燃机工作过程中,气缸盖在承受大的机械负荷的同时,还存在高的热负荷,是内燃机中工作条件最为恶劣的零部件之一。气缸盖的强度可靠性问题一直是内燃机设计中的关键课题,随着发动机技术的不断发展,其强化指标也在不断提高,导致机械负荷和热负荷增加,从而在鼻梁区容易形成疲劳裂纹。本文采用整场离散、整场求解的方法,对缸盖与缸盖内冷却水道进行耦合传热分析。

1柴油机气缸盖模型的建立与网格划分

利用Pro/E软件建立气缸盖的几何模型,然后输出IGES格式的图形文件,然后接着利用Hypermesh8.0软件对进气道、排气道、气缸盖划分网格。先将网格大小定为4 mm,对其先划分2D网格,网格用等边三角形;然后再建立网格为DC3D10的3D网格。气缸盖几何模型如图1所示,进气道、排气道网格划分如图2所示,气缸盖3D网格如图3所示。DC3D10网格为传热类型,便于导入ABAQUS进行温度场分析。

气缸盖网格划分后除了生成各零件的三维网格外,还要为零件与零件间接触的地方建立接触面。本文建立的3个接触面是cylinder_bush接触面、cylinder_title接触面、cylinder_cover接触面。

以上工作完成后还需删除所有二维网格和原零件曲面,输出*.inp格式的文件,将各部分的三维网格及接触关系分别导出,并将其写入inp文件中,方可导入ABAQUS进行有限元运算。建立的接触面和受力面均在三维网格的基础上完成。

2气缸盖温度场边界条件的设定

进气道内的传热系数αpi[W/(m2·K)]可采用以下公式计算:

undefined。 (1)

排气道内的传热系数αpo[W/(m2·K)]可以采用以下公式计算:

undefined。 (2)

其中:Tu为气道内气体介质的温度,K;m为流体的质量流量,kg/s;hv为气门升程,m,发动机进气门升程为0.010 07 m,排气门升程为0.011 35 m;dvi为气门座的直径,m,本文取进气门座直径为0.039 m,排气门座直径为0.036 m;C1、C2、C3、C4、C5、C6分别为进、排气道传热计算中的一些经验常数,具体数值见表1。

进、排气道内的温度和换热系数的数值分别为:进气道内气体平均温度42 ℃,平均换热系数为380 W/(m2·K);排气道内气体平均温度420 ℃,平均换热系数为490 W/(m2·K)。对以上热边界条件采用表面效应单元分别施加于进、排气道壁面上,施加情况如图4所示。

传热流固耦合就是将冷却水腔的CFD(Computational Fluid Dynamic)计算与缸盖的温度场有限元FEA(Finite Element Analysis)计算联合起来,在流固的交界面上实现数据交换,如图5所示。大多数情况下, 流动流体的温度分布状态与其流过的固态物体的温度分布是互相联系的,通过传热流固耦合可以更为准确地模拟两相介质之间的热交互作用。

采用CFD-FEA耦合的方式施加水腔热边界的步骤如下:①将相应的水腔壁面网格编号和节点位置信息通过接口输入到CFD软件中,这些信息包括各单元的节点数目、单元在有限元网格中的编号、单元的中心坐标位置以及各节点的三维坐标等;②选择计算模型、施加进出口以及相应壁面边界条件,进行冷却系统流动和传热计算;③计算出缸盖水腔外表面的第三类热边界之后,开始将相应的数据向固体壁面网格上投影;④投影过程中要求流体外表面网格和固体壁面外表面网格在空间位置上完全吻合,同时流体网格的密度要大于固体网格,投影过程中会产生相应壁面单元上的有限元边界施加命令;⑤将产生的有限元边界施加命令数据通过接口输入到FEA软件中,从而完成对缸盖水腔壁面第三类热边界的施加。

3温度场计算结果

运行ABAQUS软件得到计算结果。水套壁面传热系数见图6,缸盖火力面温度场见图7。由图6、图7可以看出:缸盖各部分之间的温度差别较大,其中火力板由于受缸内高温燃气的加热作用,壁面温度最高,最大值出现在鼻梁区两侧,数值可接近300 ℃,最小值出现在进气道以及上水孔附近,由于这些部分附近的流体介质温度较低,对壁面的冷却效果较好,温度数值分别在210 ℃和150 ℃左右;冷却水腔底部温度数值较高,数值在120 ℃～140 ℃之间,而冷却水腔上部由于远离高温区域,壁面温度较低,数值仅在80 ℃～90 ℃之间;同样,进气道和排气道之间的壁面温度相差也特别大,进气道大部分壁面温度在70 ℃～80 ℃之间,而排气道壁面温度最高可达130 ℃以上。

4结论

本文所做的气缸盖温度场分析模型包括了火力板、进气道、排气道、水套等气缸盖的组件,且对主要分析件所作简化很小,从而保证了计算结果的真实性。

通过对结果的校核可知,进、排气管道的温度及传热系数满足要求,火力板、水套的温度场和传热系数也满足要求。

参考文献

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[9]张强,李娜,王志明.车用柴油机缸盖冷却水腔的CFD分析[J].车用发动机,2005(6):59-62.

柴油机气缸盖的维修 篇4

1方案的分析与选择

选立式加工中心和专用夹具加工气缸盖进排气孔,由于备有刀库并能自动更换刀具,工件可以在一次装夹中完成多工步的加工。保证了气缸盖进排气孔加工精度和相互位置精度。

1.1零件分析

零件采用HT200铸铁,金属模造型。气缸盖的加工主要是平面和孔,平面加工中特别要保证精度的是上,下平面。加工中难免产生切削力不等并且会引起振动侧面,合口面的加工都是断续切削会引起弹性变形。这两方面的原因都会影响平面度精度。孔系加工主要是保证各轴线的相互位置精度。对机床和夹具必须提出高的要求。

1.2方案拟定

1.2.1工艺方案制定原则

在保证加工质量的基础上,应使工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。

应充分考虑和利用现有生产条件,尽可能做到均衡生产。

尽量减轻工人劳动强度,保证安全生产。

采用先进技术和工艺,减少材料和能源消耗,符合环境保护要求。

要先加工出精基准,以精基准进行其他面和孔的加工。

1.2.2初拟方案

工步1:去毛刺,进行时效处理。工步2:粗铣下面,钻导管孔中心孔。工步3:粗铣上面。工步4:粗镗进气孔修内腔,倒角及锪平面使用双刃镗刀。工步5:粗镗排气孔修内腔,倒角及锪平面使用双刃镗刀。工步6:钻导管孔,采用高速钢直柄长麻花钻。工步5:扩进气门孔及导管孔,采用高速钢锥柄扩孔钻。工步6:扩排门孔及导管孔,采用高速钢锥柄扩孔钻。工步7:精铣上面。工步8:精镗铰进气孔及导管孔,采用硬质锥柄机用铰刀。工步9:精镗铰排气孔及导管孔,采用硬质锥柄机用铰刀。

2夹具设计

定位选择以气缸盖底面为第一定位基准,采用支承板实现气缸盖的三点定位。第一个孔的中心线为第二定位基准,定位元件是短圆柱销;第二个孔的中心线为第三定位基准,定位元件是短菱形销。为了方便装卸工件,采用活动式定位销。

2.1夹紧元件的选择

斜楔夹紧时利用其斜面移动所产生的压力夹紧工件。生产中,直接使用楔块楔紧工件的情况比较少。在手动夹紧中,楔块往往和其他机构联合使用。通常广泛应用于气动和液压夹具中。

2.2夹紧力的确定

工件受到切削力、离心力、惯性力、工件自重等作用。但不同情况下,各种力的方向、大小都不相同,因此不能用通式来描述夹紧力与各力之间的关系。为简化计算,夹紧力的方向确定后,夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应,或在支承点确定的区域内,以免破坏定位或造成较大的夹紧变形,同时应尽量靠近加工表面,以减小加工中的振动。计算切削力时在前面所有工步中的切削力,选择最大的切削力。支承反力以及摩擦力,处于静力平衡状态,求出理论夹紧力W。本设计中,理论夹紧力等于加工过程中的最大切削力。估算夹紧力为:

3结论

现在数控机床和加工中心都已经逐步在生产线中得到了广泛的应用,采用加工中心,可以对工件进行一次性装夹、对刀具几何参数的设置、程序的编制等方面进行优化,可以一次完成气缸盖的进出气孔的加工,提高加工效率并保证工件的精度。

摘要：文章阐述了柴油机气缸盖的进排气孔的工艺方案与夹具设计,通过一次装夹完成气缸盖进、排气门座孔和导管孔粗、精加工,有利于保证工件的加工精度,特别是同轴度要求,而且进、排气门座孔与导管孔具有设计制造周期短,工人劳动强度低,易于实现产品更新换代等优点。

关键词：工艺方案,加工精度,夹具设计,进、排气孔

参考文献

[1]梁明柱,程铁仕.气缸盖机械加工工艺设计综述[J].山东内燃机,2004,1:1-1.

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[4]东北重型机械学院,等.机床夹具设计手册[M].上海科学技术出版社,1990:41-48+171-186+617-649.

[5]关慧贞,冯辛安.机械制造装备设计[M].北京:械工业出版社,2010:290-307.

柴油机气缸盖的维修 篇5

气门座圈、导管的产品质量要求

一般车用中重型柴油机气门座圈与导管孔的同轴度要求控制在0.04mm以内。我们通常说的是气门座圈密封锥面对导管孔的跳动, 发动机进排气门的开合是通过气门导管来引导的。若跳动得不到保证, 运行过程中将会发生干涉, 造成发动机异响, 久而久之可能会造成导管异常磨损、拉毛等。图1为某四气门气缸盖进排气座圈布置图。

气门座圈与进排气门的密封面在角度上存在近1°的差异, 座圈与气门真正的接触实际上只是线密封, 而不是面密封。如果接触密封不好, 将会造成漏气, 直接影响发动机的动力性。所以对座圈密封面的圆度、直线度、角度要求均很高, 对表面粗糙度值一般也要求在Ra=0.8μm左右。而导管孔属于细长孔, 孔径公差一般要求为H7, 另有直线度、圆度、圆柱度、对底面的垂直度等要求均甚严。图2为某柴油机气缸盖产品技术要求。

一般柴油机气门座圈大多采用粉末冶金的材料, 而气门导管也主要采用合金铸铁或粉末冶金, 均需要承受很高的热负荷和机械负荷, 要求具有很高的耐磨性, 硬度高, 加工难度大。

座圈导管孔精加工工艺

作为气缸盖加工的关键工序, 为保证加工质量, 各发动机制造厂对本道工序设备的投入都不会吝啬, 不过也无非是选用立式加工中心、卧式加工中心、数控专机等, 当然存在国产、进口之分, 档次价格差距也较大。在生产线工艺规划时, 座圈导管孔精加工工艺一经确立, 设备的结构形式就已成定局。我厂柴油机品种较全, 有W、X、K、F、L、M、N等不同系列, 功率覆盖范围从33.8k W (46马力) 到338.3k W (460马力) 以上, 不同系列的气缸盖有不同的生产线, 根据加工精度、加工节拍等要求, 座圈导管精加工分别安排在德国GROB、国产亿达日平数控专机, 以及德国B+W、台湾加工中心等设备上生产。图3为我厂年产7.5万台的气缸盖生产线。下面就根据实际情况, 从以下几个方面对座圈导管孔精加工工艺进行解析。

1. 定位

定位是加工工艺的重要组成部分。定位方式的选择对加工质量影响深远, 也会因为选用设备的不同而不一样。

数控专机可以对定位方式进行多种选择, 可以采用导管外圆定位, 也可以采用一面两销甚至采用三个面定位。每种定位方式都会受特定因素的影响而影响工件的加工质量, 若采用一面两销或三个面定位, 受上道工序座圈导管底孔位置影响将较大;而采用导管外圆定位, 则受底孔位置的影响小, 取而代之的是对导管半成品内外圆同轴度的影响。不过导管半成品内外圆的同轴度相对比较容易控制在φ0.04mm以内, 从定位误差分析, 并经实践证明, 以导管外圆定位, 受上道工序影响最小, 可以显著减少定位误差, 可以较稳定地保证加工质量。但每加工完一个孔, 就必须重新定位、夹紧到下一个孔, 生产效率稍低。

若设备是加工中心, 就很难采用导管外圆定位, 只能采用一面两销或三个面定位, 这样受上道工序座圈导管底孔位置影响相对较大, 底孔加工与枪镗加工位置的不同步将导致加工余量不均匀, 若刀具刚性不足将产生位置偏移, 较易影响加工质量。

2.精加工工艺、刀具结构形式

通常采用的座圈导管孔的精加工工艺会因为设备选择的不同而存在较大差异。

数控专机加工工艺:一般采用双层套装的高精度主轴, 采用进口刀盘 (俗称“人工卫星”, 见图4) 复合加工, 结构相对比较复杂。这里座圈锥面加工主要有两种形式:一种采用粗、精车座圈锥面 (含密封面宽度修正) ;另一种采用粗锪、精车座圈锥面 (密封面粗加工、宽度修正均采用锪削加工) 。这两种方式均是在座圈锥面精加工完后, 滑台退0.2m m, 再枪镗导管孔。枪镗刀带固定导套导向, 可以较好地保证导管孔的加工精度。座圈硬度较高, 一般采用CBN车 (锪) 刀。

加工中心加工工艺:一般采用M A P A L、B E C K、V A L E N I T E等专业公司的气门座圈和导管加工的精密组合刀具 (见图5) , 共两组刀具, 将半精加工和精加工分开, 一组为半精镗导管孔、粗锪座圈锥面 (含修正密封面宽度) , 另一组为精镗导管孔、精锪座圈密封面。当然座圈锥面粗精锪也均采用C B N锪刀。加工顺序与专机不同, 一般只能是先加工导管孔, 后加工座圈锥面, 枪镗刀也不能采用专机形式的导向。

这里所说的枪镗导管孔, 其实也不尽准确, 很多厂家最终采用的是枪铰导管孔工艺, 这要根据导管本身的材质、生产成本、加工效率、加工质量等综合因素来选择最适合自己的刀具, 是用枪镗刀还是枪铰刀。

加工工艺对加工质量的影响

数控专机和加工中心上采用的两种不同的加工工艺, 直接影响到零件的加工质量。数控专机可以采用粗、精车复合加工座圈锥面, 也可以采用粗锪、精车复合加工工艺, 枪镗刀加工导管孔时有固定导套导向, 更易保证座圈锥面、导管孔的加工质量和跳动等精度要求, 表面粗糙度值也可以达到Ra=0.8μm以内, 而且精度保持性好。而加工中心只能采用精锪锥面, 枪镗刀又没有固定导向, 会直接影响座圈锥面对导管孔的跳动以及表面粗糙度等加工质量, 虽然将粗精加工分开, 但要保证Ra=0.8μm的表面粗糙度值也绝非易事。

1.加工工艺的选择

我们在规划气缸盖生产线工艺时, 通常还要考虑到很多因素, 会根据投资成本、交货期、柔性、加工节拍、加工质量等方面综合选择, 确定是采用数控专机还是加工中心, 是国产设备还是进口设备。

相对来说, 数控专机的设计、制造交货期较长, 且造价昂贵。但专机自身刚性强, 不仅加工精度高且精度保持性好。专机的缺点主要是柔性低, 在新品开发早期或市场前景不确定的情况下进行专机投资具有一定的风险, 一经投产若不经过一番“脱胎换骨”的改造, 将难以适应其他品种缸盖的生产。

加工中心的产品适应性强, 是标准机床, 夹具、刀具制造采购交货期短, 生产准备周期不长, 价格也相对比较便宜, 投资小, 收益快, 柔性高, 在更换夹具、刀具后即可适应不同系列、不同规格产品的生产。

2. 其他影响加工质量的因素

加工工艺的选择无疑是影响加工质量的主要因素, 但影响加工质量的因素还有很多。如气门座圈、导管底孔的同轴度 (与底孔加工工艺有着密切关系) , 刀具材料的选用 (C B N、P C D、涂层等) , 刀具结构 (可换式枪镗刀、整体硬质合金枪铰刀等) , 冷却方式、润滑介质的选择 (极压润滑油、极压切削液等) , 切削液压力、切削参数的选择等。

结语

通过以上分析以及多年的生产实践, 在新产品试制或产品前景不明朗的情况下, 我们会采用加工中心进行座圈导管孔精加工的工艺, 若针对成熟的柴油机气缸盖生产线工艺规划时, 尽量采用数控专机进行座圈导管孔精加工。近年来, 各机床制造厂、刀具生产商一直致力于加工工艺、刀具的研究工作, 不断开发出新的机床刀具结构形式、新刀具材料等, 不断提升加工精度、刀具寿命和加工效率。

柴油机气缸盖的维修 篇6

GEVO16型气缸盖位于内燃机的心脏, 是内燃机的核心部件。气缸盖不仅工作条件恶劣, 而且结构复杂加工精度要求高, 其机械加工质量好坏将直接影响到柴油机的功率、排放等主要性能参数。气缸盖上的火力面、阀座孔与导管孔、喷油器孔等加工一直被视为加工中的重点、难点, 现引进的GEVO16型气缸盖在加工精度上又提出了更高的要求。

通过对戚机公司的280型气缸盖现有加工工艺以及GEVO16型气缸盖中的加工难点、重点部位进行分析, 对比两种产品的不同精度要求, 介绍了在280型气缸盖成熟工艺的基础上所形成的GEVO16型气缸盖加工工艺的关键内容。

1火力面的加工

在柴油机内, 气缸盖安装在气缸套上面, 气缸盖的底面 (又称火力面) 盖住了气缸, 起到密封气缸的作用, 并与活塞顶面和气缸套形成柴油机的燃烧室。此外, 气缸盖在高温燃气的作用下, 还承受着交变的热应力作用, 故火力面既要确保刚度, 又不能太厚, 太厚不利于冷却, 造成底板热应力过高而发生裂损。

根据火力面在使用中的要求, GEVO16型气缸盖在火力面加工上, 对其表面粗糙度、平面度和厚度提出了更高的要求, 表1所示为两种气缸盖的火力面精度要求。

280型气缸盖的火力面厚度通过手工划线来保证, 而尺寸及形位精度是通过普通立车的车削来保证的, 显然280型气缸盖的加工方法不太适合GEVO16型气缸盖的加工精度要求, 为此, 将火力面的加工改在加工中心上进行。

首先在加工中心上安装了RENISHAW测头, 能够自动获得气缸盖Y方向即火力面厚度方向的坐标零点, 从而建立了以保证火力面厚度这一关键尺寸为基础的工件坐标系, 我们选择了合适的测头, 掌握了测头的使用方法, 并编制了测头程序, 通过努力, 将RENISHAW测头成功地运用于GEVO16型气缸盖坐标零点的确定, 保证了火力面的厚度, 并大大提高了加工效率;其次在加工中心上, 选用了3把不同的面铣刀完成了火力面的圆弧插补加工, 先用ϕ100 mm的粗铣刀进行大量加工余量的去除, 再用ϕ80 mm的半精铣刀完成精度要求相对较低部位的最终加工, 精度要求高的部位留有0.15 mm的余量, 最后用CBN刀片精铣刀完成精加工, 通过这样3把不同铣刀的配合应用, 既满足了加工精度, 又保证了加工效率。

2阀座孔-导管孔的加工

在国内外各型气缸盖的设计和加工中, 气缸盖的进、排气门座孔及其导管孔由于尺寸精度、形位精度要求高, 所以长期以来, 都是气缸盖加工的难点所在。其加工难点主要体现在:①阀座孔对导管孔的高同轴度, 因两孔间有气道型腔隔开, 属远距离同轴度孔加工, 且功率越大, 同轴孔跨距越大;②为保证阀座孔对导管孔的高同轴度, 对导管孔的加工一般均采用与阀座孔同方向加工, 从而使导管孔成为典型大悬伸、细长孔的加工;③对阀座孔、导管孔尺寸精度及形位公差的高要求。GEVO16型气缸盖与戚机公司的280型气缸盖相比, 又提出了更高的要求, 主要精度要求比对见表2所示。

从表2中可知, GEVO16型气缸盖同轴孔的跨度较280型气缸盖增加了42 mm, 这样加工刀具的悬伸加长了, 刀具的长径比加大, 刀具刚性减弱, 同时GEVO16型气缸盖的同轴度、导管孔的尺寸及形位精度要求也有所提高, 进一步加大了加工难度。

280型气缸盖阀座孔-导管孔的加工采用的是钻、扩、镗、铰工艺, 是加工中较常用的一般方法, 在280型气缸盖加工中, 由于镗刀具细长, 刀具刚性不足, 加工过程中, 易产生弯曲变形、让刀, 从而引起同轴度超差, 铰刀具制作成型后, 刀具的尺寸及跳动难以控制, 易引起导管孔的圆度、母线平行度超差。由此可见, 选用常规的方法难以达到GEVO16型气缸盖的精度要求。

在GEVO16型气缸盖的加工中, 我们选用了MAPAL公司生产的带支撑导条的高精度镗刀, 此种镗刀在每一刀片的径向布置了金属陶瓷材料的支撑导条, 在刀具调整中, 在轴向上要求刀片刀尖比导条高0.15 mm左右, 在径向上要求刀尖高于导条0.008～0.01 mm, 同时调整时还要严格控制刀片切削刃的锥度, 接下来, 刀具要在机床主轴上进行跳动调整, 使跳动值控制在0.005 mm以内。这种刀具结构在导条支撑下, 加工中不会变形、让刀, 有利于保证阀座孔对导管孔的同轴度要求, 同时通过对加工刃口尺寸的调整, 以及刀具跳动的调整, 保证了孔加工尺寸、圆度、直线度等要求。在加工试制过程中还需不断地对刀具设置尺寸、切削参数、加工程序进行调整, 经反复切削加工并测量, 最终保证了加工精度要求。

3喷油器孔的加工

喷油器孔的加工特点与阀座孔-导管孔的加工相似, 同样是大悬伸、细长孔加工, 是气缸盖上的另一组难加工孔, GEVO16型气缸盖在喷油器孔加工上, 也提出了更高的要求, 加工精度要求比对见表3所示。

从表3中可知, GEVO16型气缸盖的喷油器孔深度增加了43mm, 孔的直径由原来的60 mm、70 mm减少到50～53 mm, 且孔内台阶增多, 使得加工刀具形状复杂, 悬伸更长, 刚性减弱, 从而加工难度也随之提高。在这组孔的加工上, 我们改变了280型气缸盖上的普通镗方法, 同样利用了MAPAL公司的带支撑导条的高精度镗刀进行加工, 满足了喷油器孔的加工精度要求。

4冷却水孔的深孔加工

280系列气缸盖的冷却水孔为铸造的, 而GEVO16型气缸盖的冷却水孔要求加工出来, 且不同角度的水孔与水孔之间要求很好地贯穿, 这样GEVO16型气缸盖上水孔加工就形成了多角度、深孔加工的特点。为此, 我们选在加工中心加工, 利用机床的B轴角度旋转, 一次装夹来完成不同角度水孔的加工, 利用加工中心的高精度特点来保证各孔的位置, 同时对于内腔中的孔, 我们采用了铣刀锪平后再钻削的方法, 避免了加工中钻刀具的偏移, 完成了各交叉深孔的加工。

5结语

谈柴油机气缸套的更换方法 篇7

一、气缸套更换标准

1.气缸套拉伤严重, 缸套表面出现空洞、裂纹的应报废, 并换用新的缸套。对轻微拉伤的气缸套, 可用0号铁砂纸加机油, 人工沿缸壁作螺旋方向研磨, 使划痕、斑点消失。

2.对气缸套磨损量超过规定值, 即缸套磨损超过0.3 mm或椭圆度超过0.15 mm时, 应予以更换。在轴向面取相互垂直的两个方向, 测量内壁上、中、下三个部位的圆柱度和磨损量。当测量超差时或超过修理极限而找不到合适的活塞相配合时, 就应更换缸套。采用更换缸套的维修方法比较方便, 而镗磨气缸的方法则比较复杂, 但更换缸套价格较贵;已经多次镗磨的气缸再无法镗磨时, 只有更换了。

二、气缸套安装前的准备

1.气缸套拆卸后, 安装孔应清洗干净, 上下环带表面不得有碰伤、锈蚀等缺陷, 外表面水垢应清洗干净, 不得有裂纹;缸套内表面不得有划痕、擦伤, 圆度、圆柱度、直径等均应符合技术要求。

2.更换气缸套必须选配合适的配缸间隙。同一台发动机里用的气缸套尺寸必须在同一分组内, 若用的是A组气缸套, 则必须配用I组尺寸的活塞;若用的是B组气缸套, 则必须配用II组尺寸的活塞。加大尺寸维修配缸间隙按同样方法选配。

有些柴油机在选择气缸套时, 要做双重选择, 除按配缸间隙选择外, 还要按技术要求规定, 考虑相邻气缸套台阶高出缸体平面的尺寸之差, 如6110柴油机相邻气缸套台阶高出缸体平面的尺寸相差不得超过0.03 mm。首先测量气缸体的各缸止口高度 (应在9.97~10.00 mm范围内) , 按缸孔顺序号记下, 再测量气缸套的台肩厚度 (应在10.08~10.12 mm范围内) , 按测量的先后次序编号记下。计算哪一个编号的气缸套装到几号缸孔中才能保证上述的技术要求, 然后在气缸套上擦掉次序编号, 标明排定的缸孔顺序号, 以便下一步用对号入座的办法压入气缸套。

3.取下旧缸套。卸下旧的缸套时要使用拔出器, 将拔出器的螺旋杆与缸套固定好, 旋转拔出器的螺旋杆, 如果感觉拔出的力量不足, 可以利用一根长铁管做杠杆增加力矩, 拆卸缸套时注意一定不要碰坏、损伤其他零件。

三、气缸套的安装

1.将未装阻水圈的缸套先放入缸体试一试, 以能灵活转动且无明显晃动为合适, 同时检查缸套台阶高出缸体平面的尺寸是否在规定范围之内, 如果高出量过多, 应修磨缸套上端面;如果高出量过少, 可在缸套台阶支承面处另加铜垫圈。

2.采用新阻水圈。每次压入气缸套时, 无论气缸套是新是旧, 都要使用新的阻水圈。阻水圈的胶质应柔软无裂纹, 规格尺寸应符合原发动机的要求。阻水圈上的硫化模具合缝胶边大时, 应用手砂轮轻轻磨平, 或用板锉垫上砂布锉平。阻水圈最好使用原厂配件, 以保证弹性恢复系数大于85%, 并且能满足在0.7 MPa压力下压缩量不大于15%的技术要求。只有符合这一技术要求的阻水圈才能保证柴油机长期使用不漏水。

3.压入气缸套。安装气缸套时, 可以在阻水圈的四周涂一些肥皂水, 以利于润滑, 缸体内也可以适当地涂一些。然后轻轻将缸套按标明的缸孔顺序号推入对应的缸体孔内, 要使用专用的安装工具, 缓慢地将缸套完全压装到缸体内, 使台肩与缸体止口上平面紧密贴合, 不允许使用手锤用力猛砸。装好后用内径百分表测量, 阻水圈部位的变形量 (尺寸缩小和失圆) 不得大于0.02 mm。变形大时, 应拔出气缸套整修阻水圈后重装。气缸套装入后, 缸套上台肩应突出缸体平面0.06~0.12 mm, 此尺寸应在装入阻水圈前测试。凸出量小时, 可在缸套上台肩上面加垫适当厚度的铜皮;凸出量过大时, 要车削缸套上台肩。

4.对使用期在1000 h以下, 虽有少量磨损, 但圆度、圆柱度及裙部间隙3个指标未超过极限值, 可将气缸套旋转90°后安装, 并加入磨损整修剂进行表面整修, 延长其使用寿命。

四、缸套装入后的检查

缸套装入后, 由于阻水圈具有一定的紧度, 可能引起缸套变形。需要进行检查, 用量缸表检测内孔圆度误差, 应该符合技术要求, 不允许大于0.03 mm。如果超限, 检查阻水圈的安装状态、厚度, 以及安装表面的清洁度, 并加以纠正。