活塞裙部中凸变椭圆异型面车削加工

1前言

(a)T(z)-活塞任一截面的椭圆(b)A(z)-活塞裙部的型线

图1中凸变椭圆活塞外形

活塞是发动机的一个重要组成元件,质量的好坏直接影响到发动机的性能。其外形对系统的燃油经济性、可靠性、寿命、排放及噪声等指标有很大的影响。考虑到发动机运行时由燃气压力、汽缸压力造成的活塞变形以及活塞本身的热变形等影响因素,目前活塞裙部广泛采用的是中凸变椭圆型面。这种型面具有如下特点:横截面为椭圆或类椭圆,且其椭圆度沿活塞轴向变化(图1a)；纵截面的型线为一条中部外凸的曲线(图1b)。

活塞设计成这样的外形,可以将活塞工作时由热膨胀等因素产生的变形沿活塞销轴方向扩展,使得裙部横截面变成近似圆形,从而在活塞工作时可以获得更宽、更均匀的承载面,同时还使得活塞的裙部与汽缸壁更好地贴合,减小了配缸气隙,有利于降低活塞裙部比压,减小活塞对汽缸壁的冲击,降低发动机运行时的噪声。另外中凸的裙部与汽缸壁之间的楔形油隙又可以起改善润滑的作用,并且可以提高活塞的对中性,这就大大地减小了零件的磨损,提高了活塞的工作性能和使用寿命。目前,中凸变椭圆型面已经作为一种公认的活塞裙部优良型面而被广泛采用。

这种复杂型面的车削加工,现有的加工方式主要有硬靠模法和软靠模法(数控加工法)两种。

硬靠模加工就是活塞与活塞形状相同的母靠模同轴装上机床主轴,然后利用仿形装置制造出与母靠模相同形状的活塞。这种加工的方式具有加工稳定性好的特点,不便之处在于靠模制造困难、加工周期长、成本昂贵。同时,机械结构动特性使得机床主轴转速受到限制,对活塞生产效率的提高有较大的影响。

软靠模加工是根据活塞的型面进行编程,并以所编制的程序作为靠模,采用计算机控制刀具的高频微位移进给机构来进行活塞的加工。这种加工方式对活塞的改型有较大的柔性。目前,国内依靠软靠模加工的执行机构还普遍存在着线性和动特性较差、受突加负载的影响较大等问题,不能很好地保证加工精度。

本文对表面成型采用分解设计的方法,将中凸变椭圆异型面的加工分解成几组运动的合成。利用数控单元和机械机构各自的优点,采用软、硬靠模相结合的方法,研究设计了一套新型的中凸变椭圆活塞裙部车削系统,实现活塞裙部的高精度、高效率加工。

null

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。