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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、充當機油加注口、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，近年來在輕量化應用的驅使下鋁合金氣門罩的制造技術進步很大，與此同時尼龍等新材料也有所應用，下面將分別介紹鋁合金和尼龍PA66材料的氣缸蓋罩蓋設計與工藝。 一、鋁合金氣缸蓋罩的CNC制造加工. d: e8 S1 Q7 C5 t8 T& u' A
傳統(tǒng)壓鑄類氣缸蓋罩蓋的制作周期長，生產成本昂貴，當零件結構更改時需重新生產毛坯，不能滿足整車周期的需求，因此嘗試采用靈活性較高的CNC數控加工技術來解決。 ▲氣缸蓋罩蓋的結構示意圖 1.零件特性 該零件采用6061鋁合金材料進行加工，此材料是經熱處理預拉伸工藝生產的高品質鋁合金產品，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。氣缸蓋罩蓋的結構具有以下特點：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，對于零件的正面結構特征，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，將刀軸根據座高壓油泵安裝孔的結構特征傾斜，將這兩個結構特征轉變?yōu)檎娼Y構特征。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 由于零件結構較復雜，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-內腔面-高壓油泵安裝孔精加工三個步驟進行。 首先要設定一個合格的毛坯，該毛坯需將氣缸蓋罩蓋的外形都包含在內，并預留夾持尺寸，通過邊界計算，毛坯的尺寸設為520mm×300mm×100mm以滿足要求。毛坯建立后，在毛坯中間設立坐標系，后續(xù)加工以該坐標系為準，因此選擇毛坯中間進行坐標系建立，這樣加工時，操作者容易定位找正。 以上面建立的坐標系為基準，創(chuàng)建相應的刀具對該毛坯進行機加工，隨后進行CNC數控加工的最核心的內容加工策略的編制。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，翻面后將坐標系繞Y軸翻轉180°，以找正線及φ8定位找正孔找正零件毛坯，加工內腔面，加工完成后精加工高壓油泵安裝孔。 二、PA66氣缸蓋罩設計與制造工藝
. O5 c& A3 c2 t; g$ H9 J雖然氣缸蓋罩歷來都是由金屬所主導的應用, 但尼龍PA66是一種具備許多優(yōu)點的可行替代材料。設計制造PA66材質氣缸蓋罩時應從制造工藝、材料特性以及行業(yè)趨勢等因素進行綜合考慮。 1.材料相關的考慮因素 所選材料的特性是首要設計考慮因素。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個螺栓來實現適當的密封。另一個與螺栓布置相關的關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 成型技術注塑成型是應用最廣泛的氣缸蓋罩制造方法，材料出模后直接就是成品，但需要保證設備得到充分且均勻的冷卻，從而確保零件的成型應力最低。 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部擋板，用于機油加注或曲軸箱通風。由于存在模鎖，這些部件通常不可能在內部成型。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致功能不正常或發(fā)動機損壞。扣合件的一個替代方法是機械緊固件，由于較為復雜而不常用。另外，機械緊固件還在氣缸蓋罩內占據相當一部分空間。 最常用的方法是焊接。零件結構將決定要使用的焊接方法：旋轉焊接、振動焊接或感應焊接。焊接不但為零件提供了良好的密封性, 而且顯著降低了復雜程度。由于實質上是一件零件, 因此不存在與扣合部件相關的失效問題。焊接的一個缺點是必要設備和夾具的成本。 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， 因為多數環(huán)氧基粘合劑需要一小時或更長時間固化。粘結連接法通常與扣合方法結合使用，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。通常可以采用適當的模具設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計階段處理，所選材料在這方面可以產生顯著影響。 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。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)趨勢等相關因素后，設計性能、成本節(jié)約以及重量減輕等目標均可實現。而金屬材質氣缸蓋罩（如鋁合金）的制造也具有著現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。 | 
發(fā)表于 2023-7-8 09:32:09
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