發動機汽缸蓋
關注創建者：匿名 創建時間：2022-01-06
發動機汽缸蓋的視頻教程
基于workbench/autodyn顯示動力學的發動機堵蓋變形模擬
講解workbench下顯示動力學操作方法； 掌握本算例下mesh模塊網格劃分方法； 掌握本算例并行計算方法及判定； 掌握后處理及autodyn數據觀測。
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發動機汽缸蓋的實例教程
汽缸蓋是發動機的幾大關鍵部件之一，零件尺寸較小，但結構形狀復雜，壁薄且壁厚不均勻，加工部位多，特別是有數個平面與孔系，導致加工難度很大。
發動機缸蓋加工技術分析
在缸蓋零件各加工表面中，通常平面的加工精度比較容易保證，而精度要求較高的支撐孔的加工精度以及孔與孔之間、孔與平面之間的相互位置精度則較難保證。缸蓋零件的技術要求主要可歸納如下：
1.主要平面的形狀精度和表面粗糙度
缸蓋的主要平面是裝配基準，并且往往是加工時的定位基準，所以，應有較高的平面度和較小的粗糙度值，否則，直接影響缸蓋加工時的定位精度，影響缸蓋加工的定位精度，影響缸蓋與機座總裝時的接觸剛度和相互位置精度。
一般缸蓋的主要平面的平面度在0.1～0.03mm，表面粗糙度Ra2.5～0.63μm，各主要平面對裝配基準面垂直度為0.1/300.
2.孔的精度、表面粗糙度及主要孔和平面的相互位置精度
一般缸蓋孔的尺寸精度為IT6，圓度、圓柱度公差不超過孔徑公差的一半，表面粗糙度值為Ra0.63～0.32μm。其余尺寸精度為IT7～IT6,表面粗糙度為Ra2.5～0.63μm。各孔之間的孔距公差為0.12～0.05mm，平行度公差應小于孔距公差，一般在全長取0.1～0.04mm。同一軸線上主要平面間及主要平面之間垂直度公差為0.1～0.04mm。
展開 ., General Motors
Pontiac, MI, USA
一、前言
汽缸蓋（Cylinder Hear）是由鑄鐵或鋁合金鑄造，是氣門結構的安裝機體，也是汽缸的密封蓋。汽缸蓋承受氣體力和緊固氣缸蓋螺栓所造成的機械負荷，同時還由于與高溫燃氣接觸而承受很高的熱負荷，因此對于產品的質量要求相當高。
由于汽缸蓋大多采用鑄造工藝成型，因此鑄件常見的缺陷也成了汽缸蓋質量的評估重點。最常見的缺陷在于表面孔洞（subsurface pores）以及氧化夾渣（oxide film）。
圖片1. 汽缸蓋常見的鑄造缺陷
二、傾轉鑄造（Tilt casting）工藝說明
傾轉鑄造是重力鑄造的一種，澆注系統以澆盆連接到模具，并且兩者都緩慢旋轉，使得金屬以很小的湍流進入型腔。目標是通過限制湍流來減少孔隙度和夾雜物。
傾轉鑄造的旋轉速度如果為了不引起湍流而過慢，則金屬液的前沿會開始凝固，導致澆不足；如果系統旋轉過快，則會引起湍流，從而無法達到目的。
圖片2. 傳統傾轉鑄造制程
為了改善鑄造缺陷，GM早在 2012年就取得美國專利 US 2012/0312493 A1，以修正后澆包的設計改善傾轉鑄造問題。為了取得更好的結果，GM決定采用FLOW-3D CAST針對該設計再進行優化，希望取得質量更好的鑄件。
圖片3. 傾轉鑄造專利
三、FLOW-3D CAST數值模擬
進行數值仿真之前，必須先建立相關的網格以及取得分析參數。
仿真模型采用 Siemens NX建立，并且進行簡化及三維圖調整。分析采用FLOW-3D CAST。
FLOW-3D CAST采用四個網格區塊進行分析（網格尺寸 1.5-5mm）。
展開 傳統發動機罩蓋一般采用厚度較薄的DC系列鋼板進行制造。DC鋼板具有良好的沖壓成形性能，在沖壓時可以形成復雜零件形狀而不發生開裂，用于發動機罩蓋時，通常采用的板材厚度為0.7～0.8mm。與DC鋼板相比，目前應用于汽車的鋁合金板材的塑性較差，塑性各向異性遠小于DC鋼板，在沖壓成形時，在局部位置容易產生開裂和起皺等缺陷。此外，鋁合金板材還存在表面在運輸、沖制和后續生產過程中，極易產生劃痕，從而影響其涂裝性能和表面質量，沖制過程中產生較大回彈等缺點。
本文以國內某轎車車型為例，對其鋼制發動機罩蓋采用鋁合金板材進行替代沖壓試制，并針對沖壓成形過程中遇到的相關缺陷提出了改進措施，最終制造出質量合格的鋁合金發動機罩蓋。
試驗設備與材料
試驗設備主要包括2000t級別的沖壓機、模具和剪板機。其中，剪板機主要用于裁剪沖壓的鋁合金坯料。本試驗中主要對汽車外覆蓋件進行沖壓成形，主要模具包括凸模和凹模，鋁合金板材沖壓成形時直接采用鋼制外覆蓋件的沖壓模具。原發動機外覆蓋件采用厚度為0.8mm的DC06鋼板，替代的鋁合金材料為0.9mm厚的6016鋁合金，由于二者的厚度差別較小，因此采用原鋼制的外覆蓋件沖壓成形模具對鋁合金板材進行沖壓成形。
圖1 剪板機和2000t級別的沖壓機及模具
表1 DC06和6016的性能對比
6016鋁合金板材的性能如表1所示，與原鋼材DC06相比，6016的均勻延伸率、塑性各向異性指數和FLD0值均偏小，此外其屈強比為0.58，DC06的屈強比為0.53，這些指標均表明，6016鋁合金板材的成形性能較差。因此，雖然此模具可以穩定生產出質量合格的鋼制汽車外覆蓋件，但采用鋁合金板材時，能否生產出合格質量的外覆蓋件，仍有待觀察。
沖壓結果
進行第一輪沖壓后，在外覆蓋件前端發生嚴重開裂，如圖2所示。
展開 現代汽車基本都是采用水冷多缸發動機，汽車經過較長一段時間的使用后會出現一些故障，發動機的氣缸和氣缸蓋會產生裂紋，五金沖壓件加工廠為您講下這個故障是怎么檢測的。
氣缸體和氣缸蓋容易產生裂紋的部位往往與它們的結構、工作條件和使用不當有關。常見的有曲軸箱的共振裂紋、水套的冰凍裂紋、鑲裝氣缸套時過盈量過大或壓裝工藝不當等造成的裂紋。
氣缸體與氣缸蓋裂紋的檢查，通常采用水壓試驗，其具體操作方法是：先將氣缸蓋及氣缸墊裝在氣缸體上，將水壓機出水管接頭與氣缸前端水泵入水口處連接好，堵住其它水道口，然后將水壓入套，在300-400KPA的壓力下，保持5分鐘，氣缸體和氣缸蓋應無滲漏。
如果氣缸體、氣缸蓋由里向外有水珠滲出，即表明該處有裂紋。對曲軸箱等應力大的部位的裂紋采取焊接法進行修理，對水套及其應力小的部位的裂紋，可以采用膠粘或補漏劑修復。
展開 工藝過程較復雜，且不易控制，使用和消耗的材料較貴，故它適用于生產形狀復雜、精度要求高、或很難進行其它加工的小型零件，如渦輪發動機的葉片等。
三、消失模鑄造
鑄件材質：各種材質
鑄件質量：幾克至幾噸
鑄件表面質量：較好
鑄件結構：較復雜
生產成本：較低
適用范圍：不同批量的較復雜和各種合金鑄件。
工藝特點：鑄件尺寸精度較高，鑄件設計自由度大，工藝簡單，但模樣燃燒有一定的環境影響。
簡述：消失模鑄造是把與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。消失模鑄造是一種近無余量、精確成型的新工藝，該工藝無需取模、無分型面、無砂芯，因而鑄件沒有飛邊、毛刺和拔模斜度，并減少了由于型芯組合而造成的尺寸誤差。
以上這十一種鑄造方法，工藝特點不同，在鑄造生產中，不同的鑄件，選擇相應的鑄造方法。其實，很難說難種鑄造工藝有絕對的優勢，在生產中，大家也是選擇適用的工藝，選擇性價比更低的工藝方法。
四、離心鑄造
鑄件材質：灰鑄鐵、球墨鑄鐵
鑄件質量：幾十千克至幾噸
鑄件表面質量：較好
鑄件結構：一般為圓筒形鑄件
生產成本：較低
適用范圍：小批量到大批量的旋轉體形鑄件、各種直徑的管件。
工藝特點：鑄件尺寸精度高，表面光潔，組織致密，生產效率高。
簡述：離心鑄造（centrifugalcasting）是指將液態金屬澆入旋轉的鑄型里，在離心力作用下充型并凝固成鑄件的鑄造方法。離心鑄造用的機器稱為離心鑄造機。
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發動機汽缸蓋的最新內容
Development of a Contact Pour Ladle for Casting Automotive Cylinder Heads
David D. Goettsch, Ph.D., General Motors
Pontiac, MI, USA
一、前言
汽缸蓋（Cylinder Hear）是由鑄鐵或鋁合金鑄造，是氣門結構的安裝機體
近年來隨著國內外汽車行業發展的日趨成熟，自動化生產成為模具沖壓過程的首選。自動化生產對修邊沖孔類模具的要求：①所有沖裁廢料必須滑出沖壓機床臺面并滑到廢料收集系統內，這就要求模具沖裁的廢料滑出要順暢可靠，一旦廢料堆積必須停止生產，如果沒有及時發現廢料堆積可能會損壞模具；②無鐵屑產生，否則造成外板質量缺陷必須停止生產，進行修模及模具的清潔，降低了生產效率。現介紹一種自動化生產的汽車發動機蓋外板修邊工序的工藝及廢料滑落模擬的應用
生產的主要零件有發動機汽缸體、汽缸蓋、變速箱體、發動機罩、儀表及照相機的殼體及支架，管接頭齒輪等。
鑄造工藝過程復雜，影響鑄件質量的因素很多，往往由于流道設計、工藝方案不合理，生產操作不當、材料問題等原因，會使鑄件產生各種鑄造缺陷，如：氣孔、縮孔、砂眼、氣泡、冷隔、澆不足、裂紋等問題。大多數的企業往往通過經驗設計流道和模具結構，再通過反復試模和修模解決問題。
生產的主要零件有發動機汽缸體、汽缸蓋、變速箱體、發動機罩、儀表及照相機的殼體及支架，管接頭齒輪等。
鑄造工藝過程復雜，影響鑄件質量的因素很多，往往由于流道設計、工藝方案不合理，生產操作不當、材料問題等原因，會使鑄件產生各種鑄造缺陷，如：氣孔、縮孔、砂眼、氣泡、冷隔、澆不足、裂紋等問題。大多數的企業往往通過經驗設計流道和模具結構，再通過反復試模和修模解決問題。
鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。中國約在公元前1700～公元前1000年之間已進入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達到相當高的水平。鑄模的材料可以是砂、金屬甚至陶瓷。應不同要求，使用的方法也會有所不同。每一種鑄造工藝都有哪些特點？適合做哪類產品？
一、砂型鑄造
鑄件材質：各種材質
鑄件質量：幾十克至幾十噸、幾百噸
現代汽車基本都是采用水冷多缸發動機，汽車經過較長一段時間的使用后會出現一些故障，發動機的氣缸和氣缸蓋會產生裂紋，五金沖壓件加工廠為您講下這個故障是怎么檢測的。
氣缸體和氣缸蓋容易產生裂紋的部位往往與它們的結構、工作條件和使用不當有關。常見的有曲軸箱的共振裂紋、水套的冰凍裂紋、鑲裝氣缸套時過盈量過大或壓裝工藝不當等造成的裂紋。
氣缸體與氣缸蓋裂紋的檢查，通常采用水壓試驗，其具體操作方法是
動力總成
動力總成的大部分鑄造件如發動機缸體、汽缸蓋、傳動箱、油底殼等是由鋁合金制成。目前，北美生產的皮卡和SUV已經鎂合金變速器，大眾和奧迪的鎂合金手動變速器也在歐洲和中國大批量生產。
汽缸蓋是發動機的幾大關鍵部件之一，零件尺寸較小，但結構形狀復雜，壁薄且壁厚不均勻，加工部位多，特別是有數個平面與孔系，導致加工難度很大。
發動機缸蓋加工技術分析
在缸蓋零件各加工表面中，通常平面的加工精度比較容易保證，而精度要求較高的支撐孔的加工精度以及孔與孔之間、孔與平面之間的相互位置精度則較難保證。
來源：汽車材料網
隨著高強鋼技術和輕量化設計的發展，發動機蓋通過高剛性材料以及三明治鋼板（Litecor）的使用實現20%的輕量化空間，而且兼顧性能和安全。同時，輕量化低成本設計使得這一解決方案更具經濟價值。此外，鎂合金材料的混合應用更是可實現40%的減重效果。
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發動機蓋，發動機裝飾蓋，汽缸頭蓋等部件一般都用改性尼龍作為首選材料，與金屬材質相比，以汽缸頭蓋為例質量減輕50%，成本降低30%。除了發動機部件外，汽車的其他受力部件也可使用增強尼龍，如機油濾清器，刮雨器，散熱器格柵等。
聚酯
在汽車制造領域，聚酯廣泛地用于生產保險杠、化油器組件、擋泥板、擾流板、火花塞端子板、供油系統零件、儀表盤、汽車點火器、加速器及離合器踏板等部件。
