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摘要：我司4.8L发动机在可靠性试验过程中，发现气门座圈和导管磨损严重，严重影响了发动机技术性能指标。后对气门座圈和导管的精加工尺寸检查，发现黑斑导管孔对应的气门座圈跳动超差，导管孔壁粗糙度超差，黑斑处的导管孔直径超差等加工的质量问题。本文通过对上述问题进行原因分析，制定相应对策，解决问题以提升产品质量，保证整机性能。
关键词：缸盖；座圈；导管；粗糙度；跳动
1.引 言
随着我国经济的持续发展，汽车已经成为人们主要的代步工具。在这品种繁多的汽车行业，人们对汽车的美观、舒适性、噪音、动力、排量等的性能也越来越关注，要求也越来越严苛。发动机是属于汽车的核心部件，而作为发动机影响发动机工作性能的部件气门座圈和导管孔，其加工精度直接影响到产品的动力性、安全性以及排放性能。
发动机工作时，由于可燃气体是在缸盖燃烧室压缩后进行点燃，致使气门阀座受很高的热负荷和机械负荷，需要很好的耐磨性和密封性。缸盖气门座圈和导管孔的加工精度的好坏直接影响柴油机的工作状态和性能的实现。气缸盖气门座圈和导管孔加工精度差，使得柴油机运行过程中，进气门与气门座圈以及排气门与气门座圈之间密封不严，造成进排气门漏气。气门漏气影响柴油机功率，压缩比、燃烧状况和起动扭矩等。所以气门座圈和导管加工的形状精度和位置精度尤为重要。
2.选题的理由及本文的主要内容
我司下的4.8L柴油发动机在可靠性试验过程中，气门、导管、座圈磨损严重，制约着整机性能。在生产线加工过程中发现刀具的使用寿命也较短，导管座圈的精加工质量也不符合图纸的要求。
本文基于上述问题，按照 “人、机、料、法、环、测”思路进行深入的分析，，找出合理有效的解决措施，进而提高气门座圈和导管的加工质量，提高发动机的整机性能，使人们坐上安全、动力好、降排的汽车。
3. 缸盖座圈导管的问题分析及对策
3.1 工件的结构及尺寸精度
气门座圈和导管为气缸盖的重要加工部件，包括进气气门座圈、排气气门座圈以及导管三部分组成。主要尺寸精度如下：
（1）导管孔直径要求为D7H8（+0.022/0），表面粗糙度要求为Rz8，导管孔轴线相对火力面的垂直度为0.06，导管孔位置度为0.2；
（2）气门座圈密封面相对于导管孔的跳动为0.04，表面粗糙度要求为Rz4。
3.2 加工问题现状调查
针对4.8L缸盖导管座圈精加工现状以及产品的图纸要求，对导管孔直径、圆柱度以及座圈密封面跳动三方面进行调查。问题如下：1）三坐标检测报告---导管孔位置度、导管孔轴线相对火力面垂直度满足产品图纸的要求；2）粗糙度仪检测---部分工件的导管孔内壁粗糙度存在超差（实际测出的值有的达到Rz14），且导管孔内壁出现黑斑；3）电感量仪检测---部分座圈密封面跳动超差严重（实际测出的密封面跳动>0.08mm），目测部分导管孔内部出现黑斑，用量仪检测黑斑处孔径远大于要求尺寸，黑斑导管孔对应的座圈密封面跳动0.08以上。
通过刀具寿命监控发现，在缸盖气门座圈导管加工质量不符合图纸要求的同时，加工此处刀具寿命较短，增大刀具成本，不利精益生产。
3.3原因分析及对策的制定
3.3.1主要原因分析
1、對人员、设备、环境及测量系统进行分析
（1）人员方面 工艺调试人员为我公司长期合作的供应商，现场经验丰富；
（2）设备方面 机床静态精度和夹具精度都满足出厂精度检测要求，稳定性良好。通过验证压装机在压装前后位置度，分拣并标记差异工件，分拣后的工件精加工后导管座圈加工质量差异不明显，压装机压装精度影响较小。
（3）温湿度方面 机床内置空调，车间配有空调，环境温度恒温，满足加工条件。
（4）测量方面 采用国际知名品牌设备，拥有年检合格证。测量设备在进厂安装后邀请省计量局进行标定，并对测量系统进行Cg/Cgk，GRR均合格。
经以上分析，来自“人、机、环和测”四个方面的原因非问题原因可以排除。
2、工件的来料状态分析
（1）缸盖来件状态分析 缸盖为本公司自制件，质量受管控，且来件都为合格。
（2）导管座圈来件状态分析 通过利用检测外来工件，外协厂家（甲厂）导管的直径不符合图纸最终要求——直线度和跳动较差，导管径向加工余量不均匀；另一方面，分拣同一批次中较好的导管压装并加工，导管精加工质量有极大的改善。
故外购件导管未精加工时的径向加工余量影响导管孔精加工质量，进而影响座圈密封面的跳动。
3.2解决措施
3.2.1来料导管方面对策
1、要求产品更改外协导管图纸要求，将导管内径由原先的D6.65（+0.15，-0.15）改为D6.75（+0.05，-0.05）。导管为合金铸铁，硬度高，比较耐磨，径向加工过大，刀具切削力过大，刀具加工的粗糙度差，从而影响座圈相对导管的跳动；
2、更换导管外协厂家为厂家乙，严格要求厂家按照图纸要求供货并适当提高抽检频次。导管直径不均匀，导致刀具受力不均匀，刀具的跳动变大，加工的表面粗糙度差，座圈的跳动也相对变差；
3、增加D6.75立铣刀保证导管加工余量均匀，即通过D6.75立铣刀→D6.92引导刀→D7精镗刀/D7铰刀的方式保证生产；
3.2.2刀具方面对策
1、确定合理的刀具结构和刀片材质 通过几种刀具结构和刀片的材质，最终确定导条式镗刀头+硬质合金刀片DZ9026W 为刀具最佳，如下表；
结论：导管孔粗糙度全部满足要求，目测导管孔表面无黑斑出现，用Marposs检测导管直径和座圈跳动都合格。
2、更改刀具的切削参数；
导条式镗刀+硬质合金刀片SZ9026W+降低转速进给通过监控管理外来件导管质量以及刀具结构、材质的调整，缸盖气门座圈和导管的加工质量大幅提高，满足产品要求，为了进一步验证方案整改的效果，随后4.8L缸盖连续加工68台，导管直径、粗糙度和座圈的跳动都满足产品图纸要求，目测导管孔壁也无黑斑出现，验证效果良好，达到预期设定的目标
结论
通过对问题的攻关，缸盖气门座圈和导管加工质量得到有效解决，产品质量提高，保证了整机性能，对本文总结出以下结论：
a）选择刀具的结构以及材质时，应根据工件的结构形式和材质进行匹配，不是越贵的就是最合适的。
b）精加工尺寸的余量要控制事宜，均匀部分，控制在6.75（+0.05/-0.05），确保加工切削力均匀分布，不会产生产生震刀。
c）调试中多观察、多提问、多动手、多学习，并及时记录、整理问题点，结合“人、机、料、法、环、测”，多方位分析问题点原因，找出对应的措施。
参考文献：
[1]吴进士.金属切削原理及刀具.重庆大学出版社，1994年
[2]Mapal.用于汽车加工中的精密加工刀具.中国金属加工在线，2009年
[3]刑海军.气缸盖气门座圈和导管孔的加工工艺研究.天津大学，2003年
关键词：缸盖；座圈；导管；粗糙度；跳动
1.引 言
随着我国经济的持续发展，汽车已经成为人们主要的代步工具。在这品种繁多的汽车行业，人们对汽车的美观、舒适性、噪音、动力、排量等的性能也越来越关注，要求也越来越严苛。发动机是属于汽车的核心部件，而作为发动机影响发动机工作性能的部件气门座圈和导管孔，其加工精度直接影响到产品的动力性、安全性以及排放性能。
发动机工作时，由于可燃气体是在缸盖燃烧室压缩后进行点燃，致使气门阀座受很高的热负荷和机械负荷，需要很好的耐磨性和密封性。缸盖气门座圈和导管孔的加工精度的好坏直接影响柴油机的工作状态和性能的实现。气缸盖气门座圈和导管孔加工精度差，使得柴油机运行过程中，进气门与气门座圈以及排气门与气门座圈之间密封不严，造成进排气门漏气。气门漏气影响柴油机功率，压缩比、燃烧状况和起动扭矩等。所以气门座圈和导管加工的形状精度和位置精度尤为重要。
2.选题的理由及本文的主要内容
我司下的4.8L柴油发动机在可靠性试验过程中，气门、导管、座圈磨损严重，制约着整机性能。在生产线加工过程中发现刀具的使用寿命也较短，导管座圈的精加工质量也不符合图纸的要求。
本文基于上述问题，按照 “人、机、料、法、环、测”思路进行深入的分析，，找出合理有效的解决措施，进而提高气门座圈和导管的加工质量，提高发动机的整机性能，使人们坐上安全、动力好、降排的汽车。
3. 缸盖座圈导管的问题分析及对策
3.1 工件的结构及尺寸精度
气门座圈和导管为气缸盖的重要加工部件，包括进气气门座圈、排气气门座圈以及导管三部分组成。主要尺寸精度如下：
（1）导管孔直径要求为D7H8（+0.022/0），表面粗糙度要求为Rz8，导管孔轴线相对火力面的垂直度为0.06，导管孔位置度为0.2；
（2）气门座圈密封面相对于导管孔的跳动为0.04，表面粗糙度要求为Rz4。
3.2 加工问题现状调查
针对4.8L缸盖导管座圈精加工现状以及产品的图纸要求，对导管孔直径、圆柱度以及座圈密封面跳动三方面进行调查。问题如下：1）三坐标检测报告---导管孔位置度、导管孔轴线相对火力面垂直度满足产品图纸的要求；2）粗糙度仪检测---部分工件的导管孔内壁粗糙度存在超差（实际测出的值有的达到Rz14），且导管孔内壁出现黑斑；3）电感量仪检测---部分座圈密封面跳动超差严重（实际测出的密封面跳动>0.08mm），目测部分导管孔内部出现黑斑，用量仪检测黑斑处孔径远大于要求尺寸，黑斑导管孔对应的座圈密封面跳动0.08以上。
通过刀具寿命监控发现，在缸盖气门座圈导管加工质量不符合图纸要求的同时，加工此处刀具寿命较短，增大刀具成本，不利精益生产。
3.3原因分析及对策的制定
3.3.1主要原因分析
1、對人员、设备、环境及测量系统进行分析
（1）人员方面 工艺调试人员为我公司长期合作的供应商，现场经验丰富；
（2）设备方面 机床静态精度和夹具精度都满足出厂精度检测要求，稳定性良好。通过验证压装机在压装前后位置度，分拣并标记差异工件，分拣后的工件精加工后导管座圈加工质量差异不明显，压装机压装精度影响较小。
（3）温湿度方面 机床内置空调，车间配有空调，环境温度恒温，满足加工条件。
（4）测量方面 采用国际知名品牌设备，拥有年检合格证。测量设备在进厂安装后邀请省计量局进行标定，并对测量系统进行Cg/Cgk，GRR均合格。
经以上分析，来自“人、机、环和测”四个方面的原因非问题原因可以排除。
2、工件的来料状态分析
（1）缸盖来件状态分析 缸盖为本公司自制件，质量受管控，且来件都为合格。
（2）导管座圈来件状态分析 通过利用检测外来工件，外协厂家（甲厂）导管的直径不符合图纸最终要求——直线度和跳动较差，导管径向加工余量不均匀；另一方面，分拣同一批次中较好的导管压装并加工，导管精加工质量有极大的改善。
故外购件导管未精加工时的径向加工余量影响导管孔精加工质量，进而影响座圈密封面的跳动。
3.2解决措施
3.2.1来料导管方面对策
1、要求产品更改外协导管图纸要求，将导管内径由原先的D6.65（+0.15，-0.15）改为D6.75（+0.05，-0.05）。导管为合金铸铁，硬度高，比较耐磨，径向加工过大，刀具切削力过大，刀具加工的粗糙度差，从而影响座圈相对导管的跳动；
2、更换导管外协厂家为厂家乙，严格要求厂家按照图纸要求供货并适当提高抽检频次。导管直径不均匀，导致刀具受力不均匀，刀具的跳动变大，加工的表面粗糙度差，座圈的跳动也相对变差；
3、增加D6.75立铣刀保证导管加工余量均匀，即通过D6.75立铣刀→D6.92引导刀→D7精镗刀/D7铰刀的方式保证生产；
3.2.2刀具方面对策
1、确定合理的刀具结构和刀片材质 通过几种刀具结构和刀片的材质，最终确定导条式镗刀头+硬质合金刀片DZ9026W 为刀具最佳，如下表；
结论：导管孔粗糙度全部满足要求，目测导管孔表面无黑斑出现，用Marposs检测导管直径和座圈跳动都合格。
2、更改刀具的切削参数；
导条式镗刀+硬质合金刀片SZ9026W+降低转速进给通过监控管理外来件导管质量以及刀具结构、材质的调整，缸盖气门座圈和导管的加工质量大幅提高，满足产品要求，为了进一步验证方案整改的效果，随后4.8L缸盖连续加工68台，导管直径、粗糙度和座圈的跳动都满足产品图纸要求，目测导管孔壁也无黑斑出现，验证效果良好，达到预期设定的目标
结论
通过对问题的攻关，缸盖气门座圈和导管加工质量得到有效解决，产品质量提高，保证了整机性能，对本文总结出以下结论：
a）选择刀具的结构以及材质时，应根据工件的结构形式和材质进行匹配，不是越贵的就是最合适的。
b）精加工尺寸的余量要控制事宜，均匀部分，控制在6.75（+0.05/-0.05），确保加工切削力均匀分布，不会产生产生震刀。
c）调试中多观察、多提问、多动手、多学习，并及时记录、整理问题点，结合“人、机、料、法、环、测”，多方位分析问题点原因，找出对应的措施。
参考文献：
[1]吴进士.金属切削原理及刀具.重庆大学出版社，1994年
[2]Mapal.用于汽车加工中的精密加工刀具.中国金属加工在线，2009年
[3]刑海军.气缸盖气门座圈和导管孔的加工工艺研究.天津大学，2003年