气缸盖因承受极高的工作负载，需满足众多设计技术要求，并在生产过程中要求各部尺寸具有极高的公差和精度，而成为汽车制造中最复杂且昂贵的零件之一。为了提升整个汽车生产工艺链的可靠性，德国一家汽车制造集团公司计划将包括测量技术在内的多项技术装备整合进其生产流程。然而，随着汽车气缸盖设计的更新，需要一套新的气门间隙测量设备来替换原有的设备。最终，这家德国汽车集团选择了拥有深厚测量技术背景和丰富经验的Oberndorfer有限两合公司（简称OPW）的产品作为解决方案。

图1  压缩空气驱动的检测探头满足了很高的使用灵活性要求

气缸盖中的节气门和排气门都受凸轮轴的控制，能够在正确的时间点按照正确的顺序先后开启和关闭。若气门的开启或关闭状态不准确，即气门间隙过大或过小，以及开启或关闭时间过早或过晚，均可能引发内燃机冷启动性能下降、怠速不稳定、性能受损及产生较大工作噪声。因此，在气缸盖装配过程中，精确测量并调整进气门和排气门的间隙，是确保内燃机正常运行的不可或缺的前提。

“尽管我们每天仅生产10台发动机，但客户显然更看重产品质量的提升，期望我们能为高价值发动机提供可靠的质量保障。这无疑对产品质量和加工精度提出了严格要求，同时也大幅缩减了允许的公差范围。相应地，这也对气门测量系统在生产过程中的质量控制提出了高标准。”OPW公司总经理Uwe Hildebrandt先生表示。设计部门负责人Andreas Himmelspach先生进一步补充道：“新气门间隙测量系统的另一项关键要求是具备上下兼容性。有了这一兼容性，一台气门间隙测量仪就能迅速、无需过多调整地测量多种不同发动机的气门间隙，并为未来新型发动机的气门间隙测量做好准备。此外，与旧设备相比，新设备在操作上也更为简便、省时。”

图2  气门间隙测量系统校正仪：利用手持式的扫描仪就可以读取零件代码并自动加载材料控制系统的软件数据

气门间隙的测量、调整和复查

在进行气门测量时，操作者首先会将待测气缸盖稳固地安装在测量设备的夹具内，随后插入标准测量塞尺，并安置凸轮轴标准件，最后确保气缸盖放置妥当。OPW公司设计的测量工作台配备了可拆卸的测量系统防护罩，严格遵循欧盟2006/42/EC机械指令，确保测量人员的安全。启动螺栓拧紧机后，它会根据气缸盖实际工作时的状态来拧紧固定螺钉。气门间隙的精确测量基于标准凸轮轴和气门在过压工况下的数据。测量探头会详细记录气门间隙的测量数据。依据采集的数据，如测量值的计算结果、标准测量塞尺的读数、标准凸轮轴过压数据或凸轮轴特定部位的测量值等，OPW公司研发的OPW-S4.0测量软件会自动精确计算出12个气门各自所需的千分尺级精度间隙调整量。根据计算出的调整量调整垫片厚度后，还需再次检查气门间隙是否符合设计要求。除了实现测量数据的可视化和自动化记录外，气门间隙测量设备的控制系统还会引导操作者逐步完成整个测量流程。

测量过程是在施加高达20 000 N的螺栓拧紧力状态下进行的，这一设定模拟了发动机在正常工作时的受力状况，包括12个气门各自所承受的力，以及设计时通过数学计算得出的气门阀受力情况，完全符合最高安全等级测量工作站的设计要求。