在发动机制造过程中，需要进行气门试漏。气 门试漏的主要失效模式有：缸盖座圈加工问题、气 门及清洁度问题和试漏设备问题。本文就缸盖座圈 加工问题中排气座圈加工表面质量问题进行深入分 析，从而引入座圈直线度检测方法及其应用。 

自 2018 年 3 月之后的几个月，某机型缸盖加 工过程中抽检发现 OP100-3 机床加工排气座圈密 封面刀痕累计 29 件。3 月 29 日装配线反馈 9 件 OP100-1 排气座圈试漏不合格，检查排气座圈密 封面底部存在异常亮带。在 2018 年 4 ～ 8 月期间 偶发多次出现排气座圈密封面刀痕、异常亮带问题， 该工序三台机床均有发生，具体情况如图 1 所示。 

从图可知排气座圈 90°密封面出现的刀痕、 异常亮带归类为“座圈 90°密封面外观质量异常”。 其中座圈 90°密封面刀痕产生原因为刀片崩刀， 可通过圆珠笔检测出来。但座圈 90°密封面异常 亮带用圆珠笔无法检测出，而流至装配线导致试漏 不合格。 

对上述出现的缸盖外观质量问题进行相关检查 与故障排除过程。

1. 门拍打 / 气门划线法试验：

根据气门座圈和气门密封原理进行气门拍打试验 （图 2），理论上气门拍打后气门盘锥面上密封带是靠 近外圆一侧的一圈，即凡尔线。对排气座圈 90°密封面异常亮带的缸盖进行了气门拍打试验，发现凡尔 线位置发生变化，呈现两圈不完整的凡尔线（图 3）。 由于凡尔线的不完整致使密封失效，从而导致试漏不 合格。同样再次使用气门划线法检测凡尔线，同气门 拍打试验结果相同，出现了“双凡尔线”（图 4）。此 方法检测对操作手法要求高，比较费时。 

2. 测座圈 90°密封面表面粗糙度 

因排气座圈 90°密封面的理论宽度相对较小， 为 1.307 mm，因此，无法评价其粗糙度值。为 直观了解座圈表面状态，使用粗糙度量仪对座圈 90°密封面出现的刀痕、异常亮带检测，结果如 图5所示。与正常缸盖座圈密封面状态进行对比后， 可知刀痕、异常亮带在密封面上呈现出不同程度的 高点。 

分析图 5 可以得出结论： 

（1）刀痕多是座圈 90°密封面在某处有凸点， 用放大镜可以看到，用笔划同时有触感，此现象说 明刀具在某处存在崩口，实际过程监控能发现该类 异常现象。 

（2）异常亮带因其区域为斜线渐变凸起，因此 用笔划是没有明显触感，此现象说明刀具在加工座 圈密封面底部区域存在渐变磨损，无有效检测手段 发现该类异常。虽然用轮廓度仪可以检测座圈异常 状态，但检测受限工件姿态以及测头行程等影响，每次测量较费时，且存在测量不 准的情况。 

（3）检测座圈 90°密封面 直线度。结合表面粗糙度图形分 析，座圈 90°密封面存在不同 程度的高点。为量化该尺寸，查 询相关技术论文，确认座圈直线 度检具可检测评价。经咨询确认 二期缸盖线新增的尼泊丁检具具 备检测座圈直线度的功能，为此 进一步采用座圈直线度检具对座 圈密封面刀痕、异常亮带进行检 测，同时对比正常缸盖的座圈直 线度结果。

从检测数据对比分析，当座 圈表面存在刀痕、异常亮带时座 圈直线度均大于 0.004 mm。因 此该检具可有效量化过程检查发 现的座圈表面异常问题，如刀痕 与异常亮带。 在此对使用的检具做进一步 说明。该检具座圈部分配备有高 精度直线导轨，导轨上配有直线 电动机，驱动导轨沿座圈方向移 动。检具配置触点为 2 μm 的接 触式气动喷嘴，固定在直线导轨 上，气动喷嘴的精度为 0.2μm。 

其测量原理如下：将此检具放入待测量的座圈导管孔内后， 检具本体以导管孔和座圈孔粗定 位。按下起动按钮后，电动机开 始驱动直线导轨沿座圈母线方向 滑动。滑动过程中，接触式气动 测量以 200 点 /s 的扫描频率扫 描座圈，测量方式类似轮廓度仪， 直线导轨的总行程为 10 mm， 并基本可以覆盖同一缸盖座圈的 进排气座圈直径（进排气座圈角 度必须一致）。当测量爬过下边 缘时，程序开始计算座圈的直线 度和宽度，当爬过上边缘后，程 序终止计算，同时给出座圈的直 线度和宽度计算结果并以图形方 式直观显示（图 6）。 

该检具可以在宽度标准件 中模拟测量，用于日常确认检具 测量结果的准确性。检具查看座 圈的加工工序是否存在异常。如 遇刀具磨损或有崩口，则都会导 致座圈表面粗糙度值过大或有台 阶、断带等加工缺陷。 此检具经过 1 年多的现场应 用，尤其在刀具改进验证过程中， 利用该检具检测座圈直线度直接 反映座圈刀片磨损状态，快速确 认刀片验证结果。经过对刀具改 进，笔者及团队解决了座圈刀片 偶发崩刀的问题，并将座圈直线 度纳入日常检测项目。 

工程团队进而制定管控标 准：座 圈 直 线 度 ≤ 0.004 mm， 通过对座圈刀具改进，刀具寿命 由原来的 150 件提升至 300 件， 降低了生产成本。

总结

通过本案例，我们对测量 座圈直线度有了深层次的了解， 并掌握了此检具的测量原理。 经实践证实了现场用此精准检 具，完善了座圈表面质量检测 手段，能够实时监控产品的制 造状态，使缸盖的制造质量得 到有效保证。