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发动机缸盖有加工毛刺原因分析及解决发布时间：2021-04-28T03:27:25.061Z 来源：《防护工程》2021年3期作者：张广洲[导读] 为了确保发动机的使用效果，需要对缸盖加工过程中的关键工艺进行控制，确保缸盖加工精度。
沈阳航天三菱汽车发动机制造有限公司辽宁沈阳 110000摘要：近年来我国综合国力的不断增强，工业的迅猛发展，涌现出大量的工业企业。
发动机缸盖是汽车发动机中最为关键的零部件之一，在发动机整体结构上，其利用螺栓、缸垫与发动机缸体紧密配合。
发动机缸盖的主要作用是与缸体一起创建一个封闭的燃烧室气缸，与此同时发动机缸盖还是阀座导管、挺柱、凸轮轴等零部件的装配基体。
因此，发动机缸盖的加工精度要求较高，加工工艺复杂，并且其加工质量的好坏将直接影响发动机的整体性能和效能的发挥。
所以，提高发动机缸盖的加工精度尤为重要，特别是阀座导管底孔、挺柱孔、凸轮轴轴承孔这些用于装配的关键位置对加工精度的要求更高。
本文就发动机缸盖有加工毛刺原因分析及解决展开探讨。
关键词：发动机缸盖；加工毛刺；原因分析引言为了确保发动机的使用效果，需要对缸盖加工过程中的关键工艺进行控制，确保缸盖加工精度。
发动机缸盖是发动机最关键的零件之一，缸盖是发动机燃烧室的组成部分，连接许多配气供油装置，是进气、排气的通道。
对于发动机而言，缸盖对于供油装置有直观的影响，对于整机的性能与寿命有关键的影响，而且缸盖的结构性状复杂、内部呈腔型结构，加工难度较高，为了确保发动机的使用效果，需要对缸盖加工过程中的关键工艺进行控制，确保缸盖加工精度。
1发动机缸盖的结构特征要提高发动机缸盖机加工艺的精度，保障发动机缸盖的加工质量，就必须对发动机缸盖的结构特征进行一定的了解。
发动机缸盖具有以下几个结构特征：首先，气缸盖对于刚度和强度有着较高的要求，才能在气体的热应力和压力的作用下正常工作，保障气缸盖不会受到气体热应力和压力的损坏。
其次，气缸盖一般为六面体状，属于一种多孔薄壁件。
蠹墨弘渊_豁机械毛刺的控制和去除工艺刘军明(1．华北科技学院机电系河北燕郊06520l；高琴2．防灾科技学院防灾仪器系河北燕郊065201)[摘要】机械毛刺对零件的装配、使用及安全生产都会产生不利影响，详尽介绍了机械毛刺的产生机理、防止和减少毛刺的工艺措施以及去毛刺的一些特殊加工工艺。
【关键词]毛刺加工工艺塑性变形中图分类号：T H l6文献标识码：^文章编号：1671—7597(2008)0710126—01一、毛捌的产生及危謇(一)毛刺的形成机械零件的加工过程就是刀具从工件表面切除多余金属使之成为已加工表面的过程，在切削过程中，多余金属形成切屑。
实验研究表明，在多余金属材料受挤压变形断裂形成切屑的过程中，其转变过程大致分为三个阶段：(1)切削层金属受到刀具前面的推挤，产生弹性变形；(2)刀具继续移动，其内部应力逐渐增大，进而产生塑性变形；(3)当作用力达到切削层材料的断裂强度时，材料沿滑移面挤裂，从母体上分离下来，沿刀具前面滑出而形成切屑。
切削时，这三个阶段是连续的，在切下切屑的最后断裂处，由于刀具的推挤作用使得母材金属发生变形和切屑处金属和母材金属的突然断裂，形成了毛刺。
(二)毛刺的危害零件加工过程中所形成的毛刺，危害很大。
主要表现在以下几个方面：毛刺的存在对当前的生产过程自动化、无人化带来障碍：毛刺的存在会严重影响产品的装配和产品的装配性能要求；尖角、毛刺在整个生产过程中会对工人造成一定的人身伤害；毛刺的存在会对零件后续工序的加工带来不便，影响零件的加工质量。
影响零件的加工效率。
二、对毛朝控翻的方法手段(一)尽量在产品的设计阶段合理的控制毛刺的产生1．倒棱、倒角是控制毛刺产生的有效手段之一实践经验和研究表明，尽管毛刺一般都产生在零件的两个相交面处，但毛刺的多少与相交面之间的v值的大小有很大关系，v值越小，毛刺越大，反之则越小。
当v=150时工件上几乎不出毛刺。
v角对毛刺的这种作用，称为“棱边钝角效应”。
镍基高温合金磨削出口毛刺的有限元分析
黄文科;曾鑫;周胜
【期刊名称】《制造技术与机床》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】为揭示镍基高温合金磨削过程中出口毛刺的形成机理,文章建立了单颗PCBN磨粒高速磨削Inconel718合金的二维模型,并验证了模型的可行性。
运用仿真软件DEFORM-2D对磨削出口毛刺的形成过程进行了研究,将其形成过程分为了8个阶段,并在不同磨削条件下采用正交实验法分析了磨削速度、磨削深度、磨粒圆锥角和磨粒刃口半径对磨削出口毛刺的影响规律。
研究表明:磨削出口毛刺的尺寸主要由毛刺宽度和高度组成,毛刺宽度和高度均对磨削深度比较敏感,磨削深度越大,毛刺的宽度和高度也越大。
另外,磨削速度、磨粒顶锥角、磨粒刃口半径增大,毛刺宽度也随之增加,但毛刺高度对这3个参数不是很敏感。
【总页数】7页(P129-135)
【作者】黄文科;曾鑫;周胜
【作者单位】湖南工业大学机械工程学院;高性能滚动轴承技术湖南省高校重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG580.1
【相关文献】
1.CBN砂轮磨削镍基高温合金磨削温度实验研究
2.cBN砂轮高速磨削镍基高温合金磨削力与比磨削能研究
3.陶瓷CBN砂轮磨削镍基铸造高温合金K418磨削力研究
4.高速切削镍基高温合金条件下影响毛刺因素的研究
5.磁粒研磨镍基高温合金群孔切出毛刺的研究
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冲裁零件毛刺方向的控制一、引言-介绍冲裁零件毛刺问题的背景和重要性-阐述本论文的目的和意义二、毛刺的形成机理-毛刺的定义和特点-毛刺形成的原因-毛刺与金属材料的性质关系三、常见的毛刺控制方法-机械去毛刺-化学处理去毛刺-电化学去毛刺-激光去毛刺四、冲裁零件毛刺方向的控制-定义毛刺方向的概念-毛刺方向对产品质量的影响-控制毛刺方向的措施和方法五、未来的发展和应用-探讨新的去毛刺技术的发展趋势-未来在工业生产中对毛刺控制的需求-对冲裁技术的未来发展提出建议六、结论-总结本论文的内容和创新点-总结冲裁零件毛刺方向的控制对产品质量和工业生产的重要性-展望未来的研究方向和应用价值。
第一章引言随着制造业的发展，冲裁技术已经成为了工业生产中不可缺少的一部分，尤其在焊接、冲压和模具制造等行业中得到了广泛应用。
然而，在冲裁过程中，一些不可避免的因素会导致零件表面产生毛刺，从而影响产品质量和性能。
毛刺不仅会降低产品的美观度和整体质量，更会增加产品的摩擦阻力和润滑难度，进而引发一系列的问题。
因此，控制冲裁零件毛刺方向是重要的研究领域，目前国内外已经出现了许多相关的研究成果。
本论文主要围绕冲裁零件毛刺方向的控制展开研究，旨在提出一些有效的控制方法和技术路线，从而提高冲裁零件表面质量，进一步推动制造业的发展。
第二章毛刺的形成机理2.1 毛刺的定义和特点毛刺是冲压加工过程中在零件边缘和孔洞处产生的边缘材料扭曲的小尖刺，因为其形状呈现尖锐、颗粒状，给操作者带来触感上的不适，影响到人的舒适感；及对机器的损坏，甚至是对操作者的伤害。
毛刺常常形成在薄板的裂口处、小弯曲处、开口的边缘以及锐利的孔洞或切割区域等地方。
毛刺通常在冲裁后就形成，因此在制造和配件加工过程中已经成为了一个需要解决的问题。
2.2 毛刺的形成原因毛刺产生的原因非常多，常见的因素包括材料的硬度、摆动角度、冲模磨损、裁切模具的半径、冲压力等一系列因素。
其中，材料硬度、摆动角度和冲压力的大小是构成毛刺形成的最重要因素。
激光切割是用聚焦镜将激光束聚焦在材料表面，使材料熔化、气化、烧蚀，同时用与激光束同轴的压缩气体吹除熔融物质，并使激光束与材料沿一定轨迹做相对运动，从而形成一定外形的切缝，完成对材料的切割。
激光切割具有精度高、切缝窄、切割面光滑、速度快、加工质量好、加工材料广等优势。
目前，激光切割技术已被广泛应用于多个领域。
成套电器外壳多为钣金制件，激光切割因其加工成本低、效率高、加工材料种类多等优势在钣金行业内已然成为常见的加工方式。
然而，甘瓜苦蒂，物无全美，其加工过程中附着的熔渣、伴生毛刺却让现场管理人员不胜其烦。
工件上的毛刺如图1 所示。
图1 工件上的毛刺激光加工中毛刺产生的原因及影响通过理解激光切割工作原理和日常实践，总结出毛刺产生的原因主要有六个方面：⑴激光束焦点上下位置偏差导致能量不集中，工件气化不充分，熔渣堆积不易脱落，容易产生毛刺；⑵激光输出功率不足以有效蒸发金属，造成大量的熔渣和毛刺；⑶激光切割机的辅助气体种类、纯度、吹除压力达不到要求，引起毛刺；⑷激光切割工作时切割速度太慢，破坏了切割面表面质量，产生毛刺；⑸激光切割机的工作时间太长，造成设备工作状态不稳定，也会引起毛刺；⑹激光切割设备存在不足，如激光底座锯齿状托盘的锯齿深度小、锥度不足，因而与板材接触面积过大，造成加工时激光击穿受阻、气体流通阻塞，易产生熔渣附着、熔渣反弹，形成毛刺，如图2 所示。
图2 设备底座结构示意图工件边角存在毛刺将严重影响后续折弯、焊接、装配精度，对于操作人员也存在着一定的安全隐患。
带毛刺工件如果应用在我司生产的环网柜气箱上，对气密性会有很大影响；应用在电气系统时，也会因毛刺脱落造成回路短路或使磁场受到破坏，影响系统正常工作或带来其他危害。
激光加工中预防毛刺产生的方法调整设备参数根据不同的加工材料反复实践调整其功率、气压、流量、焦距、进给速度等参数直至最佳状态，保存记录数据方便后续批量加工，只依靠机器提供的参数是割不出精美工件的。
金属切削毛刺生成机理与预报技术研究进展*曲海军,王贵成,朱云明,王磊(江苏大学机械工程学院,江苏镇江212013)摘要:金属切削毛刺是切削加工中产生的常见现象,它严重地影响着产品(零件)的精度和使用性能。
在系统地概括国内外对金属切削毛刺的形成机理、预报预测和抑制措施方面研究现状的基础上,指出了目前尚需解决的一些主要问题,确立了今后深入开展金属切削毛刺研究的方向。
关键词:金属切削毛刺;形成机理;控制技术;预报;仿真中图分类号:TG50111;TP39文献标志码:A文章编号:1003-0794(2007)11-0009-03 Research Advance of Burr Formation Mechanism and Prediction inMetal CuttingQU Hai-jun,WA NG Gui-cheng,ZHU Yun-ming,WANG Lei(College of Mechanical Engineering,Jiangsu Universi ty,Zhenjiang212013,China)Abstract:The formation of burr is common phenomenon in metal cutting.The e xistence of burr reduces ma-chining accuracy,and influence performance of parts.The main problem need to solve was pointed out based on the systematically revie w of the past research of the burr formation mechanism and prediction lastly.The fu-ture research direction to study the metal cutting burr systematically and is proposed deeply.Key words:metal cutting burr;formation mechanism;control technology;prediction;simulation1研究现状1.1毛刺形成机理的研究1958年,日本京都大学奥岛教授等人开始注意到了毛刺对加工质量的影响,结合刨削加工和车螺纹加工,提出了若干抑制毛刺形成的方法。
1973年,美国犹他州立大学的L.K.Gillespie完成了5切削毛刺形成及特性6的硕士学位论文,将金属切削毛刺分为泊松毛刺、翻卷毛刺、撕裂毛刺和切断毛刺4种类型。
认为刀具的钝圆半径和后刀面与加工表面的摩擦是导致被切削金属产生塑性变形和流动并形成切削毛刺的主要因素,并利用变形理论推出了泊松毛刺的理论计算公式,从而开始了毛刺形成机理的研究。
1982年,岩田一明用SE M观察铝材料的正交切削实验下毛刺的形成过程并在不同的切削条件下发现了3种形态的毛刺:(1)由于塑性弯曲形成的正毛刺;(2)沿负剪切区域产生裂纹使切屑被撕裂而形成负毛刺;(3)部分切屑仍留在工件终端部形成毛刺。
岩田认为负剪切区的形成是沿负剪切区域方向裂纹的扩展是毛刺形成重要影响因素。
1987年,中山一雄对65-35黄铜进行了切削实验,根据实验中产生的不同毛刺形式,对毛刺的形态按刀具切削刃和毛刺伸展方向的不同分为8种基本形态。
实验结果还表明:毛刺尺寸随着切削厚度的*国家自然科学基金资助项目(50675088,50275066);江苏省基础研究计划(自然科学基金)(BK2007562)减小、切屑剪切应变的减小、润滑状态及工件终端部材料的支撑刚度的增加而减小。
1988年以来,王贵成建立了切削运动-刀具切削刃的毛刺分类体系,系统开展了两侧方向毛刺、进给方向毛刺及切削方向毛刺形成机理及控制的切削试验研究,揭示出毛刺形成变化的基本规律,得出了毛刺形态转换的基本界限条件,并提出了若干减小和抑制毛刺的技术、工艺和方法。
20世纪90年代以来,美国加利福尼亚柏克利分校机械工程学院自动化研究室的D.A.Dornfeld教授等给出Ti-6Al-4V、Al-6061及黄铜等材料的钻削、铣削形态和切削条件间的毛刺控制图表,并根据图表实现对毛刺形态的控制。
1996年,S.L.Ko基于弹塑性断裂理论,对毛刺及亏缺的形成机理进行理论分析,建立了金属切削亏缺形成的界限准则。
他认为刀尖的等效应变超过某一阈值时在该处产生裂纹,裂纹的扩展及刀具的推挤作用最终使切屑与工件母体材料分离产生亏缺。
G.L.chern在运用SME试验的基础上,扩展了S.L.Ko所提出的理论,并指出当刀具接近工件的终端面时,稳态切削状态就会消失,在工件的终端面就会形成负剪切变形区。
若裂纹未沿着负剪切变形区扩张则会在塑性弯曲变形和塑性剪切变形的作用下形成毛刺。
2000年,I.W.Park根据切削过程中工件终端部材料的应力、应变的分布曲线及集合变形情况及几何变形情况,将毛刺形成过程分为4个形成机理阶第28卷第11期2007年11月煤矿机械Coal Mine MachineryVol128No111Nov.2007段:毛刺形成初始阶段、毛刺发展阶段、支点形成阶段及毛刺最后形成阶段。
在以塑性失效为切屑分离准则的基础上,他运用ABAQUS P Explict软件建立了SS304L材料正交切削毛刺形成机理分析模型并模拟工件终端角、刀具前角及支撑材料的使用对毛刺形态及尺寸的影响。
模拟结果表明:负切削区的大小直接影响毛刺高度H和根部厚度B的尺寸大小,而当负剪切区未扩展到工件棱边时形成的毛刺根部厚度B较大。
2000年,桥村雅之等利用有限元方法计算AL-2024-O和Cu的切削过程毛刺形成阶段工件的等效应变分布及剪切区材料的网格变形,深化了毛刺形成机理。
在利用SEM对毛刺形成过程进行观察的基础上,他提出了基于材料特性的毛刺形成模型,研究了切削厚度对负剪切区及毛刺尺寸的影响。
结果表明:随着切削厚度的增加毛刺尺寸和负剪切区域都增加。
2002年,H.B.Lin运用Eulerian P Lagrangian建立了二维正交切削模型,模拟了铣削及钻削毛刺的形成过程。
在铣削方面,他还模拟了刀具各切削刃切出工件端面的顺序对毛刺形成的影响。
钻削方面,他开发了一种钻头几何模型的有限元网格自动划分的算法,模拟并预测了冠状毛刺的形成。
2005年,上海交通大学的马春翔等人研究了振动车削过程中进给方向毛刺的形成情况,把椭圆振动车削、普通振动车削和普通车削过程中形成毛刺的尺寸进行了对比,并且对振动车削抑制车削进给方向毛刺的机理进行了分析。
2005年,Andrey Toropov、Sung-Lim Ko和B yung -Kwon Kim进行了车削Al6061-T6实验,研究了进给量,切削速度,切削深度和端面角等因素对进给方向毛刺的影响。
1.2毛刺形态预测预报的研究1987年,河村末久等基于平面应变理论及Von Mises屈服准则,建立了正交切削工件两侧方向毛刺根部厚度理论形成模型。
1996,G.L.chern利用最小能量原理提出了基于几何-力学的二维正交切削模型,得出了负剪切角理论计算公式并建立对塑性材料切削加工时形成毛刺高度H及根部厚度B的理论预报模型。
在分析了刀尖处应力状态的基础上,他认为在该应力超过某一阀值时,将会沿着负剪切面产生裂纹,从而形成负毛刺。
在此基础上,S.L.Ko建立了斜角切削时毛刺和亏缺的形成模型。
以塑性断裂准则依据,他提出了裂纹产生条件并推导了裂纹产生方向角和初始位置的求解公式。
1999年,J.Kim根据不锈钢材料的钻削试验制定了钻削切出方向毛刺的控制图表。
按照钻头直径的比例将毛刺分为3种形态:优化均匀毛刺(Ñ型)、均匀毛刺(Ò型)和冠型毛刺。
为了便于使用者可以根据图表的F和S来预测毛刺的形态或可以对毛刺形态的控制,将毛刺分为3个不同区域。
他认为影响毛刺形成的主要因素有:钻头直径、进给速度及主轴转速。
在运用钻削毛刺控制图表(DB CC)的基础上,S. Min和J.kim开发了基于internet的钻削毛刺专家系统。
该系统以钻削试验数据为基础,以DB CC为专家系统推理的判别依据,以Java应用程序为手段,实现了毛刺形态的预报,并且可以根据所期望毛刺形态对切削条件进行优化选择,从而对毛刺的形成进行控制。
2000年,Andrey Toropov和Sung-Lim Ko建立了一个考虑热和力的预测切削方向毛刺尺寸的数学模型。
2003年,王贵成以直角自由切削试验为基础,建立了两侧方向毛刺形成的数学-力学模型,系统揭示出两侧方向毛刺与切屑剪切应变的关系,得出了两侧方向毛刺形态转换的界限条件,实现了两侧方向毛刺的预报。
2004年以来,陈镇宇等先后运用弹塑性力学理论,针对二维和三维切削加工,初步建立了金属切削毛刺形成的数学-力学模型,在一定范围内实现了毛刺形成的预报和控制。
朱云明博士构建并开发金属切削毛刺专家系统,建立了切削毛刺形态、尺寸及精度等序列与切削条件之间的映射模型。
对毛刺形态和尺寸进行自动预测预报及切削参数等的优化选择,实现毛刺自动控制。
2006年Andrey Toropov、Sung-Lim Ko建立进给量、切削速度、端面角、切削深度对进给方向毛刺影响的力学模型,并通过实验进行验证。
2尚存在的主要问题经过各国学者和机械工程专家多年来不断地探索,在金属切削毛刺形成及其控制的研究上取得了一系列进展,一部分成果已经应用于实践,并取得了巨大的经济效益。
但是由于金属切削毛刺的研究是一个复杂的系统工程,到目前为止本研究领域还有如下尚待解决的主要问题:(1)金属切削毛刺的数学-力学模型的建立和完善金属切削毛刺的数学-力学模型的建立和完善是和金属切削理论、材料学、弹塑性力学和有限元理论与软件等多门学科的发展密不可分的。
目前,应用各个学科取得的多种分析方法和理论对毛刺形成的机理解析模型比较多,但是还不能清晰准确地描述毛刺的形成过程。
因此,在金属切削毛刺形成上还没有建立具有普遍意义的理论模型,尤其是数学-力学模型,这样限制了对毛刺形成的定量预报和控制。
(2)金属切削毛刺形态变化及其界限转换条件在不同的切削条件和加工工艺下,金属切削毛刺的形态发生相应的转换。
对毛刺形态转换的界限条件进行研究,找到其界限转换条件,从而可以实现少、无毛刺加工的主动控制,目前,国内外对这个方面的研究很少,因此有必要对其进行系统,深入地研究。
(3)金属切削毛刺测量方法和测试仪器的开发金属切削毛刺测量方法和仪器的研究与开发进展缓慢,严重制约了研究成果的及时转化,延缓了制造工艺水平和技术的提高。
