CN106736267A - 一种铸铝型发动机堵盖的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铸铝型发动机堵盖的方法，包括以下步骤：①铸造：利用金属模铸造方法铸造堵盖，所述堵盖一侧底面为平面，另一侧为待加工的装配面；②车端面：用车削夹具加持堵盖，车削堵盖的装配面，车削夹具包括一个用于顶住堵盖底面的法兰套卡板和一个用于卡住堵盖装配面的堵盖顶板，所述堵盖毛坯的装配面留有一定的加工余量；③钻孔：将经步骤②加工后的堵盖的装配面整面贴合地放入堵盖装卡装置中，通过调节角向调节装置和抱紧力调节装置以调整堵盖的角度和压紧力，并进行钻孔。本发明提供了一种在车端面工序中避免堵盖发生凹陷变形，从而保证堵盖端面平面度的堵盖的制作方法。

Description

一种铸铝型发动机堵盖的制造方法

技术领域

本发明涉及一种发动机堵盖及制造方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

堵盖类零件是柴油发动机上的一类关键部件，用于封堵柴油机箱体上各类通孔，例如飞轮壳上的零件装配进出孔、油底壳上的检修孔等。由于其在发动机上所起的作用多为封堵箱体，因此对其的密闭性能要求很高，反映到堵盖的制造工艺上，就是对其装配面的平面度要求很高。

而现有技术的铸造工艺来说，通常采用的是砂型铸造，其生产效率较低，砂的整体性质软而多孔，所以砂型铸造的铸件尺寸精度较低，表面也会比较粗糙。这些对堵盖的平整度和光滑度都有非常大的影响。

同时，铝铸堵盖在采用传统方式进行车端面加工时，由于传统加工工艺中均采用的是机床自带的卡爪式夹具，堵盖的车端面工序中，利用多爪卡盘夹住堵盖的四周，找正后对其进行车端面加工。由于铝铸型的堵盖强度低于铸铁铸钢型堵盖，在车端面时堵盖中间部分内部也没有任何支撑，所以加工时端面中间部分容易产生内凹，使端面平面度无法达到预期要求。在此种情况下，往往还要加一序磨平工艺来保证堵盖端面的平面度。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是如何提供一种能够在铸造、车端面工序中避免堵盖发生凹陷变形，从而保证堵盖端面平面度的堵盖的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种铸铝型发动机堵盖的制造方法，包括下述步骤：

①铸造：利用金属模铸造方法铸造堵盖，所述堵盖一侧底面为平面，另一侧为待加工的装配面；

②车端面：用车削夹具加持堵盖，车削堵盖的装配面，车削夹具包括一个用于顶住堵盖底面的法兰套卡板和一个用于卡住堵盖装配面的堵盖顶板（6），所述堵盖毛坯的装配面留有一定的加工余量；

③钻孔：将经步骤②加工后的堵盖的装配面整面贴合地放入堵盖装卡装置中，通过调节角向调节装置和抱紧力调节装置以调整堵盖的角度和压紧力，并进行钻孔。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤①所述的装配面为中心设有圆形凹陷的八边形端面，八边形端面上设置四个底孔（21）以及与圆形凹陷同心的环槽（20），所述四个底孔（21）均匀分布，四个底孔（21）的中心位于与环槽（20）同心的圆上，并且四个底孔（21）位于环槽（20）外侧，环槽（20）以及底孔（21）均留有一定的加工余量。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤①的底孔（21）的大小为φ11，八边形端面、环槽（20）及底孔（21）的加工余量均为1mm。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤②的法兰套卡板包括与机床同轴安装的法兰套（3）、座板（4）和圆盘形堵盖卡板（5），堵盖卡板（5）上设有与堵盖的外形轮廓相吻合的内八边形卡槽，堵盖卡板（5）的另一面和车削夹具的座板（4）相配合，加工时，将堵盖装入堵盖卡板（5）的内八边形卡槽内，堵盖底面与内八边形卡槽槽底贴合，堵盖顶板（6）顶在堵盖装配面一侧将堵盖卡装在堵盖卡板（5）的内八边形卡槽内。

本发明技术方案的进一步改进在于：座板（4）与法兰套（3）接触的一面设置有定位凹槽，法兰套（3）上设置有通过与定位凹槽相配合对座板（4）进行定位的突台。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤③的堵盖装卡装置包括堵盖限位板（9）和堵盖压板（10），堵盖限位板（9）上设置有与堵盖上环槽（20）相配合的圆形凸台，堵盖压板（10）用于与堵盖底面相互配合，堵盖压板（10）一侧通过一个前端带有销钉孔的螺栓与钻孔夹具的底座（8）铰接，堵盖压板（10）的另一侧与螺栓前端的销钉孔铰接。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤③的螺栓与底座（8）之间为螺纹连接，通过调节螺栓的长度可控制堵盖压板（10）一侧与堵盖限位板（9）的间隙。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤③的角向调节装置包括定位滑块（16）、导轨（14）和垫块（15），定位滑块（16）与堵盖接触处设置有用于将堵盖一角顶紧的V型凹槽，定位滑块（16）的另一端活动连接在底座（8）上。

本发明技术方案的进一步改进在于：定位滑块（16）的一端通过与T型螺栓（17）与底座（8）活动连接，通过旋拧T型螺栓（17），可调节定位滑块（16）的水平位移。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤③的抱紧力调节装置包括螺栓与底座（8）之间为螺纹连接，通过调节螺栓的长度控制堵盖压板（10）与堵盖限位板（9）之间的间隙。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明采用铝材铸造的堵盖在保证自身性能，也能充分满足发动机的轻量化需求；同时，还能采用金属模进行更高精度的铸造。

本发明中的堵盖毛坯采用的铸造方法是金属模型铸造，端面及四个φ11孔的加工余量均为1mm，且工件尺寸公差可以保证≤0.1 mm；相较于现有技术砂型铸造的方式加工余量较小，减少了后序机加工难度，提高了加工效率；同时,堵盖毛坯装配面的四处冒口与装配面在堵盖的同一侧，作为加工表面提高了定位精度，避免了后期加工冒口时对堵盖整体精度造成的影响。

两工序加工后只能通过增加研磨平面工序来保证其平面度要求；研磨率达到了95%以上，不仅提高了制造成本，而且增加了工人的劳动强度；本发明的目的是解决现行工艺中存在的加工后平面度≤0.05mm超差的问题，使其合格率提高到95%以上；提高加工效率，减少研磨时间，降低工人的劳动强度。

本发明的堵盖制造工艺中利用的压紧方式由原来采用两个压板压紧改为用一个大小与工件相同的可翻转压板进行压紧，这样由于压紧时压板与工件是整体进行接触，受力面积增大，加工后工件产生变形的可能性就会大大降低，可以有效保证图纸中平面度≤0.05 mm的要求，这样就可以省去钳工研磨平面的工序，不仅有效提高了生产效率，而且使工人的劳动强度也大大降低，定位块与工件平面接触，可以有效地增加压紧力，避免了工件在车削程序中的变形。

在本发明中，使用专用的钻孔夹具对堵盖毛坯进行钻孔，不仅定位方便、快捷，而且定位精度也较高；角向定位由导板、活动V型块、螺钉、螺钉座、垫板等组成的带导向功能的活动V型机构组成，通过调整调节螺钉，带动活动V型块在导向板内沿轴向移动，可以很方便的调整工件位置，实现工件角向的精确定位；压紧装置由一个大小形状与工件完全一致的盖形压板一端通过活节螺栓与钻模板连接，可以很方便的实现压板的快速翻转，另一端用菱形螺母压紧，可以很方便的实现压板的压紧与松开；在四处钻孔位置加工四个尺寸略大于钻孔直径的让刀孔，实现钻孔后的快带排屑。另外，由于改进了毛坯结构，钻孔余量只有1 mm，由于采用一个可翻转盖式压板，且使用速换螺母进行锁紧，所以其装夹时间大大降低；由此分析，对于一般厚度较薄的中空铸铝件，其压紧方式均可采用可翻转盖式压板与菱形快换螺母配合的方式来代替传统的螺母及压板压紧的方式，其实际使用效果也较好，有较好的推广价值。

本发明的堵盖利用铝铸造成堵盖，使得铸造完成后的堵盖表面上平滑度较高，并且省去了人工后期打磨的过程，提高了工作效率。同时，冒口和环槽设置在同侧的堵盖上，使得在加工时可以将环槽和冒口同时作为加工面，避免了另外加工冒口端面时影响工件整体的平衡度。

附图说明

图1是本发明使用的车削夹具结构爆炸示意图；

图2是本发明使用的车削夹具的工作状态图；

图3是本发明使用的钻孔夹具结构倒置爆炸示意图；

图4是本发明使用的钻孔夹具的工作状态图；

图5是本发明堵盖的结构示意图；

其中，1、机床主轴，2、机床尾座顶尖，3、法兰套，4、座板，5、堵盖卡板，6、堵盖顶板，7、压板，8、底座，9、堵盖限位板，10、堵盖压板，11、拉杆，12、缓冲弹簧，13、手拧螺母，14、导轨，15、垫板，16、定位滑块，17、T型螺栓，18、螺栓支座，19、冒口，20、环槽，21、底孔。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明：

如图5所示，本发明中堵盖的装配面上设置有环槽20，位于环槽20里侧均匀分布有4～6个冒口19，并堵盖采用金属模型铸造的方式制成。

一种铸铝型发动机堵盖的制造方法，包括下述步骤：

①铸造：将铝浆从金属模型的冒口注入金属模型中，金属模型中设置有四个用于预铸的底孔21和环槽20的型面，底孔19的大小为φ11，堵盖的一侧底面为平面，另一侧为装配面，并且堵盖的端面及底孔21；

②车端面：用车削夹具加持堵盖，车削堵盖的端面和环槽20，得到堵盖毛坯，车削夹具包括一个用于顶住堵盖底面的法兰套卡板和一个用于卡住堵盖装配面的堵盖顶板6，堵盖毛坯的端面及底孔21留有1mm的加工余量；

③钻孔：将堵盖毛坯置于车削夹具的堵盖装卡装置中进行车削，车削夹具包括一个四角安装有活动支腿的底座8，底座8上开设有与堵盖孔位对应的钻头过孔，底座8下方安装有堵盖装卡装置。通过调节角向调节装置和抱紧力调节装置以调整堵盖的角度和压紧力，并进行钻孔。与钻孔夹具的堵盖限位板9下底面相配合，堵盖上的环槽20与堵盖限位板9上的环形凸起相配合完成堵盖的定位，用堵盖压板10将堵盖自下而上的地压在上端面能够和堵盖的背面整面贴合在堵盖限位板9上；用定位滑块16前边的V型凹槽将堵盖的一角顶紧，将堵盖定位和微调后再进行钻孔；堵盖压板10一侧通过一个前段带有销钉孔的螺栓铰接在底座8下方，堵盖压板10的一侧与螺栓前端的销钉孔通过销钉铰接在一起，螺栓与钻孔夹具的底座8之间为螺纹连接，定位滑块16通过导轨14和垫块15安装在底座8的下方。

下面结合本发明所使用的夹具对本发明加工铸造的方法做进一步详细说明：

如图1和图2所示，堵盖的车削夹具包括一个与机床主轴1同轴固定安装的圆形法兰套3、一个安装在法兰套3上的圆盘形座板4、一个安装在座板4上的堵盖卡板5和一个法兰型堵盖顶板6。在夹持状态下，堵盖安装在堵盖卡板5和堵盖顶板6之间。

法兰套3为一端带有圆盘形法兰的圆筒形。法兰套3筒形的一端套装在机床的主轴上，其内壁上前半段设置有定位用的光面，后半段是和机床进行旋接的螺纹段，利用这种一半光面、一半螺纹段的设计能够简化法兰套3和机床主轴1的定位形式，不必再采用销钉等定位措施。法兰套3筒形的一端的外壁上还通过螺栓安装有两个对称设置的压板7，用来将法兰套3牢固的卡在机床主轴1上。

法兰套3带有法兰的一端和座板4通过螺栓固定安装。座板4和法兰套3的定位方式有两种实施方式：一种是座板4与法兰套3接触的一面设置有定位凹槽，法兰套3上设置有通过与定位凹槽相配合对座板4进行定位的突台；另一种是座板4与法兰套3接触的一面设置有突台，法兰套3上设置有通过与突台相配合对座板4进行定位的定位凹槽。上述突台和定位凹槽之间的配合方式为过渡配合。座板4的另一面固定安装圆盘形的堵盖卡板5，堵盖卡板5通过三个螺栓和三个销钉与座板4完成紧固和定位。

堵盖卡板5为圆盘形，堵盖卡板5的一面开设有与堵盖的外形轮廓相吻合的内八边形卡槽，另一面和座板4相配合。八边形卡槽的深度略小于堵盖的厚度，堵盖厚度一般为10mm，因此八边形卡槽的深度设计为6～8mm，一方面保证卡槽和堵盖配合的牢靠度，一方面避免堵盖卡板5与机床发生撞刀。

堵盖顶板6为一端带有圆盘形法兰的圆筒形，在堵盖顶板6的筒形的一端的内壁上设置有与机床尾座顶尖2相配合的圆锥面。堵盖顶板6带有法兰的一端顶在堵盖的外侧面上，与堵盖卡板5配合将堵盖卡装在夹具上。

为了方便测量夹具各个零件与机床主轴1之间的同轴度，在座板4与堵盖卡板5的中心位置均预制有8mm的工艺孔，利用机床的探针或者其他测量工具测量工艺孔之间的相对位置可以方便的确定零件与机床主轴1之间的同轴度。

如图3和图4所示，堵盖的钻孔工序的夹具，包括底座8、堵盖装卡装置以及对堵盖进行角向定位的定位滑块16。底座8的下底面上安装有堵盖装卡装置，堵盖装卡装置主要包括一个堵盖限位板9和一个堵盖压板10。堵盖限位板9的下底面用来和已经车削完成的堵盖端面相配合。并且，堵盖限位板9上还设置有环形凸起用来和堵盖上的环槽20进行配合，通过环槽20和环形凸起的配合来完成堵盖的定位。堵盖压板10位于堵盖限位板9的下方，堵盖压板10用来将堵盖自下而上的压在堵盖限位板9上。堵盖限位板9的上端面能够和堵盖的背面进行整面的贴合，为堵盖在钻孔过程中提供全面的支撑，防止堵盖产生变形。堵盖压板10上还开设有钻头过孔，一方面防止撞刀，一方面用来排屑。堵盖限位板9的四角亦开设有钻头让空。

堵盖限位板9上端面设置有圆形凸台，相配合地，底座8上开设有圆形通孔。利用凸台和通孔的配合完成堵盖限位板9的定位。堵盖压板10的一侧通过一个前端带有销钉孔的螺栓铰接在底座8的下方，堵盖压板10的一侧与该螺栓前段的销钉孔通过销钉铰接在一起。该螺栓与底座8之间为螺纹连接，其露出底座8的长度可调，通过调节螺栓露出底座8的长度，可以调节堵盖压板10一侧与堵盖限位板9之间的间隙，为堵盖提供合适的压紧力。堵盖压板10的另一侧的底座8下方安装有一个拉杆11，堵盖压板10与拉杆11之间通过一个手拧螺母13实现可拆卸式安装，拧松螺母堵盖压板10即可打开。在拉杆11上，堵盖压板10与底板8之间还安装有一个缓冲弹簧12，该缓冲弹簧12能够为堵盖压板10提供一定的初始阻力，防止手拧螺母13发生松动，并且能够防止因为用力过大而在堵盖上产生压痕，缓冲弹簧12还能为手拧螺母13提供一定的手感回馈，使设备的整体操作更加方便。

定位滑块16用来对堵盖的角向进行定位和微调。定位滑块16通过一个导轨14和一个垫块安装在底座8下方。定位滑块16的前一段设置有V型凹槽，利用该V型凹槽可以堵盖的一角进行顶紧。定位滑块16的另一端与一个T型螺栓17活动链接，T型螺栓17的螺纹段安装在一个螺栓支座18上。通过旋拧T型螺栓17，可以调节定位滑块16的水平位移，从而使定位滑块16的V型凹槽对堵盖起到定位作用。

Claims (10)

1.一种铸铝型发动机堵盖的制造方法，包括下述步骤：

①铸造：利用金属模铸造方法铸造堵盖，所述堵盖一侧底面为平面，另一侧为待加工的装配面；

②车端面：用车削夹具加持堵盖，车削堵盖的装配面，车削夹具包括一个用于顶住堵盖底面的法兰套卡板和一个用于卡住堵盖装配面的堵盖顶板（6），所述堵盖毛坯的装配面留有一定的加工余量；

③钻孔：将经步骤②加工后的堵盖的装配面整面贴合地放入堵盖装卡装置中，通过调节角向调节装置和抱紧力调节装置以调整堵盖的角度和压紧力，并进行钻孔。

2.根据权利要求1所述的一种铸铝型发动机堵盖的制造方法，其特征在于：步骤①所述的装配面为中心设有圆形凹陷的八边形端面，八边形端面上设置四个底孔（21）以及与圆形凹陷同心的环槽（20），所述四个底孔（21）均匀分布，四个底孔（21）的中心位于与环槽（20）同心的圆上，并且四个底孔（21）位于环槽（20）外侧，环槽（20）以及底孔（21）均留有一定的加工余量。

3.根据权利要求2所述的一种铸铝型发动机堵盖的制造方法，其特征在于：步骤①的底孔（21）的大小为φ11，八边形端面、环槽（20）及底孔（21）的加工余量均为1mm。

4.根据权利要求1所述的一种铸铝型发动机堵盖的制造方法，其特征在于：步骤②的法兰套卡板包括与机床同轴安装的法兰套（3）、座板（4）和圆盘形堵盖卡板（5），堵盖卡板（5）上设有与堵盖的外形轮廓相吻合的内八边形卡槽，堵盖卡板（5）的另一面和车削夹具的座板（4）相配合，加工时，将堵盖装入堵盖卡板（5）的内八边形卡槽内，堵盖底面与内八边形卡槽槽底贴合，堵盖顶板（6）顶在堵盖装配面一侧将堵盖卡装在堵盖卡板（5）的内八边形卡槽内。

5.根据权利要求4所述的一种铸铝型发动机堵盖的制造方法，其特征在于：座板（4）与法兰套（3）接触的一面设置有定位凹槽，法兰套（3）上设置有通过与定位凹槽相配合对座板（4）进行定位的突台。

6.根据权利要求1所述的一种铸铝型发动机堵盖的制造方法，其特征在于：步骤③的堵盖装卡装置包括堵盖限位板（9）和堵盖压板（10），堵盖限位板（9）上设置有与堵盖上环槽（20）相配合的圆形凸台，堵盖压板（10）用于与堵盖底面相互配合，堵盖压板（10）一侧通过一个前端带有销钉孔的螺栓与钻孔夹具的底座（8）铰接，堵盖压板（10）的另一侧与螺栓前端的销钉孔铰接。

7.根据权利要求6所述的一种铸铝型发动机堵盖的制造方法，其特征在于：步骤③的螺栓与底座（8）之间为螺纹连接，通过调节螺栓的长度可控制堵盖压板（10）一侧与堵盖限位板（9）的间隙。

8.根据权利要求6所述的一种铸铝型发动机堵盖的制造方法，其特征在于：步骤③的角向调节装置包括定位滑块（16）、导轨（14）和垫块（15），定位滑块（16）与堵盖接触处设置有用于将堵盖一角顶紧的V型凹槽，定位滑块（16）的另一端活动连接在底座（8）上。

9.根据权利要求8所述的一种铸铝型发动机堵盖的制造方法，其特征在于：定位滑块（16）的一端通过与T型螺栓（17）与底座（8）活动连接，通过旋拧T型螺栓（17），可调节定位滑块（16）的水平位移。

10.根据权利要求6所述的一种铸铝型发动机堵盖的制造方法，其特征在于：步骤③的抱紧力调节装置包括螺栓与底座（8）之间为螺纹连接，通过调节螺栓的长度控制堵盖压板（10）与堵盖限位板（9）之间的间隙。