加工發(fā)動機氣缸罩蓋并不難，來個尼龍的怎么樣？

一往冇前

氣缸蓋罩蓋最基本的功能是與缸蓋一起形成一個近似密閉空腔，遮蓋并密封氣缸蓋，同時還兼顧將機油與空氣隔離、曲軸箱通風(fēng)、充當(dāng)機油加注口、作為傳感器安裝支座等功能。

長期以來氣缸蓋罩的制造材料一直都是金屬，近年來在輕量化應(yīng)用的驅(qū)使下鋁合金氣門罩的制造技術(shù)進步很大，與此同時尼龍等新材料也有所應(yīng)用，下面將分別介紹鋁合金和尼龍PA66材料的氣缸蓋罩蓋設(shè)計與工藝。

一、鋁合金氣缸蓋罩的CNC制造加工

傳統(tǒng)壓鑄類氣缸蓋罩蓋的制作周期長，生產(chǎn)成本昂貴，當(dāng)零件結(jié)構(gòu)更改時需重新生產(chǎn)毛坯，不能滿足整車周期的需求，因此嘗試采用靈活性較高的CNC數(shù)控加工技術(shù)來解決。

▲氣缸蓋罩蓋的結(jié)構(gòu)示意圖

1.零件特性

該零件采用6061鋁合金材料進行加工，此材料是經(jīng)熱處理預(yù)拉伸工藝生產(chǎn)的高品質(zhì)鋁合金產(chǎn)品，具有加工性能極佳、優(yōu)良的焊接特點及電鍍性、良好的抗腐蝕性、韌性高及加工后不變形、材料致密無缺陷及易于拋光、上色膜容易、氧化效果極佳等優(yōu)良特點。氣缸蓋罩蓋的結(jié)構(gòu)具有以下特點：殼體類薄壁件，平面度要求為0.5，高壓油泵挺柱孔直徑為φ26(0,+0.021)，高壓油泵安裝孔及挺柱孔同軸度要求為0.1。

2. 加工方式：3+2軸

使用三軸機床加工零件時，對于零件的正面結(jié)構(gòu)特征，一般不存在刀具加工不到的情況，但對于高壓油泵安裝孔及挺柱孔，由于三軸機床的刀軸處于鉛直狀態(tài)，不能傾斜，刀具不能切入，因此高壓油泵安裝孔及挺柱孔無法機加工成型。此時，使用五軸機床配合3+2軸加工方式，將刀軸根據(jù)座高壓油泵安裝孔的結(jié)構(gòu)特征傾斜，將這兩個結(jié)構(gòu)特征轉(zhuǎn)變?yōu)檎�面結(jié)構(gòu)特征。依然使用三軸加工策略來計算刀具路徑，這樣可以解決高壓油泵安裝孔及挺柱孔的機加工成形問題。

3.加工過程

由于零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工時采用粗加工-半精加工-精加工-多次清根-鉆孔等工藝過程進行程序編制，加工順序按照上表面-內(nèi)腔面-高壓油泵安裝孔精加工三個步驟進行。

首先要設(shè)定一個合格的毛坯，該毛坯需將氣缸蓋罩蓋的外形都包含在內(nèi)，并預(yù)留夾持尺寸，通過邊界計算，毛坯的尺寸設(shè)為520mm×300mm×100mm以滿足要求。毛坯建立后，在毛坯中間設(shè)立坐標(biāo)系，后續(xù)加工以該坐標(biāo)系為準(zhǔn)，因此選擇毛坯中間進行坐標(biāo)系建立，這樣加工時，操作者容易定位找正。

以上面建立的坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，創(chuàng)建相應(yīng)的刀具對該毛坯進行機加工，隨后進行CNC數(shù)控加工的最核心的內(nèi)容加工策略的編制。首先進行上表面的加工，工作完成后在程序輪廓外鉆鉸φ8定位找正孔，并在毛坯四邊精加工一邊作為找正線，翻面后將坐標(biāo)系繞Y軸翻轉(zhuǎn)180°，以找正線及φ8定位找正孔找正零件毛坯，加工內(nèi)腔面，加工完成后精加工高壓油泵安裝孔。

二、PA66氣缸蓋罩設(shè)計與制造工藝

雖然氣缸蓋罩歷來都是由金屬所主導(dǎo)的應(yīng)用, 但尼龍PA66是一種具備許多優(yōu)點的可行替代材料。設(shè)計制造PA66材質(zhì)氣缸蓋罩時應(yīng)從制造工藝、材料特性以及行業(yè)趨勢等因素進行綜合考慮。

1.材料相關(guān)的考慮因素

所選材料的特性是首要設(shè)計考慮因素。PA66是一種熱塑性塑料, 因此其特性會隨著環(huán)境變化，使用增強材料可以減弱環(huán)境變化的影響。PA66較之于它所取代的金屬具有更低的硬度和密度，因而會削弱降噪功能，解決的方法是將氣缸蓋罩隔離。通過使用帶肩螺栓和橡膠墊圈隔離搖臂罩，可以顯著減少噪聲傳遞。

▲隔離系統(tǒng)

2.氣缸蓋設(shè)計

在沖壓鋼搖臂罩時代，由于鋼的高模量，通常使用4到10個螺栓壓緊密封面。PA66也具有高模量，但它不能與鋼相提并論。有限元分析將有助于確定需要多少個螺栓才能獲得均勻的壓緊力。圖4中所示的氣缸蓋罩采用14個螺栓來實現(xiàn)適當(dāng)?shù)拿芊�。另一個與螺栓布置相關(guān)的關(guān)鍵問題是需要圓角螺栓，可提供均勻的壓緊力并消除泄漏通道。

3.制造工藝

成型技術(shù)注塑成型是應(yīng)用最廣泛的氣缸蓋罩制造方法，材料出模后直接就是成品，但需要保證設(shè)備得到充分且均勻的冷卻，從而確保零件的成型應(yīng)力最低。

另一種方法即模壓成型通常很容易被忽視，但是對于盒狀氣缸蓋罩，模壓成型非常適合。雖然成型后精加工有時會使成本高于注塑成型零件，但是如果只需少許成型后精加工，此方法實際上可以降低零件總體成本。

傳遞成型是模壓成型的變異， 它也非常適合氣缸蓋罩應(yīng)用。此方法適用類似于注塑成型的封閉式模具，但具有壓模成型的較快成型周期。

4.單獨成型的零件

氣缸蓋罩有時具有內(nèi)部擋板，用于機油加注或曲軸箱通風(fēng)。由于存在模鎖，這些部件通常不可能在內(nèi)部成型。因此它們需要單獨成型并且通過以下三種方法之一連接到氣缸蓋罩。

最簡單的方法是扣合件。扣合件成本低且使用迅捷，但主要問題是失效后會導(dǎo)致功能不正常或發(fā)動機損壞�？酆霞�的一個替代方法是機械緊固件，由于較為復(fù)雜而不常用。另外，機械緊固件還在氣缸蓋罩內(nèi)占據(jù)相當(dāng)一部分空間。

最常用的方法是焊接。零件結(jié)構(gòu)將決定要使用的焊接方法：旋轉(zhuǎn)焊接、振動焊接或感應(yīng)焊接。焊接不但為零件提供了良好的密封性, 而且顯著降低了復(fù)雜程度。由于實質(zhì)上是一件零件, 因此不存在與扣合部件相關(guān)的失效問題。焊接的一個缺點是必要設(shè)備和夾具的成本。

另一種可考慮的連接形式是粘接。新型環(huán)氧基粘合劑具備焊接的優(yōu)點且沒有附加成本。此方法存在一個時間問題， 因為多數(shù)環(huán)氧基粘合劑需要一小時或更長時間固化。粘結(jié)連接法通常與扣合方法結(jié)合使用，形成一種夾固方法并提供額外的失效保護。

5.材料特性

有效的氣缸蓋罩設(shè)計需要各種材料特性共同作用。其中第一種特性是材料硬度。材料的硬度將壓緊力從緊固件傳遞到密封件。PA66在各種溫度下具有卓越的硬度， 使壓緊力得以傳遞。

要實現(xiàn)良好的壓緊力傳遞，另一個要考慮的問題是翹曲。如果零件由于翹曲而變形, 它將無法均勻地傳遞壓緊力。通�？梢圆捎眠m當(dāng)?shù)哪＞咴O(shè)計和澆口來解決該問題。對于某些長氣缸蓋罩，則需要使用低翹曲材料。

零件不僅必須提供足夠的壓緊力，還必須長期保持壓緊力。導(dǎo)致壓緊力下降的常見原因是蠕變（圖7）。如上所述，氣缸蓋罩中的大部分蠕變可以在設(shè)計階段處理，所選材料在這方面可以產(chǎn)生顯著影響。

6.零件集成與徑向密封

在汽車行業(yè)中, 近來出現(xiàn)的一個明顯趨勢是零件集成，氣缸蓋罩也不例外。通常這種集成包括氣缸蓋罩和空氣濾清器殼體或進氣歧管的集成。在一些情況下，空氣濾清器殼體也適合集成到氣缸蓋罩內(nèi)。由于考慮到更大的組裝靈活性和更加簡便的加工，空氣濾清器可以成為更好的集成選擇。圖8顯示了這種集成以及進氣歧管與氣缸蓋罩的集成。

另一個新興趨勢是徑向密封概念，它最大限度地減少了氣缸蓋加工過程，還增強了密封系統(tǒng)的性能，圖9說明了這種密封的多個密封元件與僅有一個密封元件的傳統(tǒng)氣缸蓋罩的不同之處。

雖然氣缸蓋罩歷來都是由金屬所主宰的應(yīng)用，但PA66是一種具備許多優(yōu)點的可行替代材料。在考慮制造工藝、材料特性以及行業(yè)趨勢等相關(guān)因素后，設(shè)計性能、成本節(jié)約以及重量減輕等目標(biāo)均可實現(xiàn)。而金屬材質(zhì)氣缸蓋罩（如鋁合金）的制造也具有著現(xiàn)階段不可替代的地位，CNC加工能夠改進很多傳統(tǒng)壓鑄方法的不足之處。

注冊機008

能推行PA66替代的，基本都是基于成本考慮，實際使用成本和風(fēng)險都是消費者買單。金屬罩蓋，維護更換周期長，且細小損壞還可以通過修補/焊接的方式來維修，降低維護成本；但是非金屬的，通常只能更換，且更換的價格相對金屬罩蓋，沒有很大的優(yōu)勢。美其名曰，高科技材料

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尼龍有吸水膨脹的特性，長時間在潮濕環(huán)境下，產(chǎn)品尺寸很容易變形。而且尼龍類產(chǎn)品的加工精度一般，它的主要應(yīng)用場景是減重。