190型活塞機(jī)械加工研究

1、190型活塞機(jī)械加工研究 型活塞的結(jié)構(gòu)與加工要求 活塞為筒形活塞，其上部主要用于接受氣體壓力及安裝活塞環(huán)，稱頂部；下部傳遞推力或啟閉氣口，稱裙部。如圖所示。頂面上有氣閥的避讓凹坑。活塞是非冷卻式活塞，頂部吸收的熱量通過活塞環(huán)向氣缸散去。為使熱量均勻流向各道活塞環(huán)，要求散熱面要大、路程要短，頂面做成錐形且大圓狐過渡，其內(nèi)腔環(huán)帶的過渡圓半徑大，這樣既可保證散熱良好，有可使頂部有足夠強(qiáng)度和剛度。由于溫度過高會(huì)使材質(zhì)氧化燒蝕，機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力過大，活塞頂部會(huì)產(chǎn)生圓周裂紋和網(wǎng)狀裂紋，機(jī)械加工應(yīng)保證其基本形狀、尺寸和表面粗糙度要求。活塞環(huán)槽的尺寸和形位公差直接影響與活塞環(huán)的裝配精度。不良的加工將加速環(huán)槽的

2、磨損與斷裂。由于材質(zhì)分布的關(guān)系，活塞工作溫度和熱膨脹量由上而下遞減，故活塞上部直徑在冷態(tài)時(shí)要求加工成梯形，環(huán)槽處為，而環(huán)槽以上為。 活塞裙部，由于活塞銷座金屬較多，銷孔軸向熱膨脹量較橫向大，氣體壓力使活塞變形，也使銷孔軸向較大，因此裙部制成短軸在銷孔方向的橢圓形，即中凸橢圓?；钊斆嬷朴兴膫€(gè)氣閥坑，其凹面表面粗糙度為，頂面則為，要求精銑?；钊麅?nèi)腔為避免與連桿相碰并保證壁厚，沿長(zhǎng)度方向用圓弧相連接，要求進(jìn)行內(nèi)腔加工；同時(shí)寬窄開檔需進(jìn)行粗精加工；在裙部下活塞與活塞銷的配合系浮動(dòng)溫度升高，其配合間隙為正常的配合隙要求嚴(yán)格控制。因活塞膨脹冷縮故在冷卻或常溫下，活塞銷與銷孔的配合。因此活塞銷孔的尺寸精度

3、、形面粗糙度質(zhì)量要求很高，加工時(shí)應(yīng)于銷孔內(nèi)有卡簧槽，用以防止活塞軸活塞是冷卻式整體活塞，其冷卻方式此裙部和銷座上開有噴油孔，應(yīng)按要 現(xiàn)行機(jī)械加工工藝規(guī)程 活塞是我院附廠傳統(tǒng)產(chǎn)品，生產(chǎn)歷史?，F(xiàn)行工藝是在通用機(jī)床基高度分散原則制定的，符合當(dāng)年工廠水平不高的狀況。該工藝共有道械加工工序道，見圖。 對(duì)現(xiàn)行工藝的分析與改進(jìn)意見 現(xiàn)行工藝符合機(jī)械制造工藝學(xué)“基準(zhǔn)先行、先粗后精、先面后孔、先主后次”的基本原則。但經(jīng)過年的發(fā)展，我廠的情況發(fā)生了巨大變化。為提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效率，活塞的生產(chǎn)工藝也應(yīng)有所改進(jìn)。為此作如下分析，并提出相應(yīng)改進(jìn)意見。 （）關(guān)于粗基準(zhǔn)。毛坯在進(jìn)行液態(tài)擠壓時(shí)，沖摸與沖頭兩者軸線會(huì)有所

4、偏離，正像箱體等零件加工一樣，一般以內(nèi)腔為粗基準(zhǔn)。但現(xiàn)行加工卻以外圓為粗基準(zhǔn)，雖然加工時(shí)對(duì)活塞內(nèi)腔圓面進(jìn)行了找正，規(guī)定跳動(dòng)量小于，還是無法保證加工后的止口與活塞內(nèi)腔軸線重合。止口是后面一些工序的基準(zhǔn)，它的偏移勢(shì)必使內(nèi)腔形狀相對(duì)與外形產(chǎn)生扭曲，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來負(fù)面影響。因此加工過程應(yīng)以活塞內(nèi)腔形狀為粗基準(zhǔn)，粗車頂部端面和外圓，再以外圓和端面為精基準(zhǔn)車出止口。這樣可以保證活塞內(nèi)腔形狀相對(duì)外圓和止口軸線的對(duì)稱性，并保證加工后活塞外形與內(nèi)腔形狀的同軸性。 （）現(xiàn)行工藝未完全貫徹先粗后精原則。粗加工階段要切除大量加工余量，切削用量大，切削過程中會(huì)產(chǎn)生較大變形。先粗后精有利于消除變形，保證精加工精度的穩(wěn)定。

5、現(xiàn)行工藝把銑避碰狐放在精加工外圓之后，銑削過程產(chǎn)生的塑性變形會(huì)破壞精車已獲得的精度。原工藝之所以把銑避碰弧后置，是擔(dān)心銑避碰弧會(huì)使止口不完整，影響定位精度。實(shí)際上止口是調(diào)節(jié)活塞重量的部位，適當(dāng)增加止口深度不影響產(chǎn)品性能。因此把銑避碰狐放在粗加工階段之尾、精車止口之前，并適當(dāng)調(diào)整止口尺寸，即可解決這一矛盾。 （）現(xiàn)行工藝工序過于分散。安裝次數(shù)過多，生產(chǎn)輔助時(shí)間、轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間多，安裝誤差大，工資性支出比例大，經(jīng)濟(jì)效益差?，F(xiàn)行工藝大部分工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有些工序安裝方式、加工設(shè)備、加工方法相同，可以創(chuàng)造條件使之合并。如粗銑寬開檔、銑窄開檔、精銑寬開檔三工序，都以頂部外圓、端面和銷孔定位，都用，都是立式銑削，

6、只是刀具不同，在通用機(jī)床換刀比工件多一次安裝還難，故分為三道工序。如果用一把組合刀具，并適當(dāng)選擇切削用量；或者根據(jù)產(chǎn)品使用要求，調(diào)整過渡圓弧半徑，用一把端面圓弧半徑相同的立銑刀加工三道工序的工藝內(nèi)容，這樣一次安裝即可完成較多工藝內(nèi)容。 （）加工方法有改進(jìn)的余地。如銷孔的粗加工，一直采用先鉆孔、再鏜銷孔。鉆削刃長(zhǎng)、鉆削速度低，切下金屬全成鋁屑。如果把占孔改為套料，采用硬質(zhì)合金套料刀，切削刃短，刀齒數(shù)可增多，可以提高切削速度，從而提高生產(chǎn)率，而套下的料便于回用。 （）現(xiàn)行工藝中有的工序，可以取消，將其工藝內(nèi)容分散到其它工序之中。如平頂面工序，包括油槽倒角。此道工序之所以必要，是因?yàn)閾?dān)心精車燃燒室之

7、后的多道工序使頂面表面粗糙度下降；同時(shí)精車外圓是用靠摸加工，不可能車角。其實(shí)在精切槽時(shí)車出面，把精車燃燒室工序后置，并同時(shí)平頂面，這樣便省去了一道工序。 （）現(xiàn)行工藝所使用的機(jī)床絕大多數(shù)是通用機(jī)床、和一些自制專用機(jī)床。生產(chǎn)能力的提高受到限制，產(chǎn)量不能滿足市場(chǎng)需求，并受到后起工廠的擠壓，日顯落后。采用一些先進(jìn)設(shè)備，如數(shù)控機(jī)床，很有必要、活塞外圓是重要部位，根據(jù)其受到熱膨脹及與缸套相對(duì)運(yùn)動(dòng)的需要，整個(gè)外圓長(zhǎng)度分成三段?？炕钊斨睆綖椋黄湎轮劣筒蹫椋欢共繛橹型箼E圓。在頂部還有四道環(huán)槽，油環(huán)槽上車有錐面。除中凸橢圓外，非常適合使用數(shù)控車床加工。在一次安裝中可以加工出活塞的所有表面，包括活塞外圓、頂面

8、、室燃燒、環(huán)槽等。在一次安裝中可以加工出活塞的所以表面，產(chǎn)品精度高，一致性好。銷孔是另一重要部位，技術(shù)條件要求很高，在加工中多次作”自為基準(zhǔn)”和加緊作用面。因此無論粗加工或者是精加工都應(yīng)嚴(yán)控制，都在金剛鏜床上鏜銷孔。金剛鏜主軸回轉(zhuǎn)精度高、剛度高，但每次只能用定尺寸刀具加工一個(gè)孔徑。因此鏜銷孔，鏜孔內(nèi)卡簧槽、鏜孔端圓弧必須分成三道工序。如果采用數(shù)控鏜銑床，一次安裝可完成上述三工序，大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)過程。同樣的理由，可用立式數(shù)控機(jī)床，在一次安裝中可完成活塞內(nèi)腔、開檔、油孔、避碰狐和油孔等加工。 （）部分夾具定位誤差過大，操作不便，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高。如鉆夾具，活塞重余公斤，每件加工工人需徒手安裝，分度次鉆

9、孔。另外，專用刀具類型多，制造成本高。改進(jìn)工藝裝備很有必要。 （）改進(jìn)加工方法、減少機(jī)械加工余量。工藝中車外圓、切槽均需用頂針孔。因此毛坯上需作一工藝凸臺(tái)，最后切去。如果僅加工出尺寸形狀較準(zhǔn)確的燃燒室，再用反頂針盤支承，讓它起到頂針作用，就不必設(shè)置工藝凸臺(tái)，簡(jiǎn)化毛坯、減少機(jī)械加工量。 工藝改進(jìn)的參考方案 改進(jìn)方案一根據(jù)上述分析和改進(jìn)意見，提出以下參考方案，見表。 改進(jìn)方案二 采用小型立式加工中心或功能類似的數(shù)控機(jī)床，將方案一中的等五道工序合并成一道工序。以、為定位基準(zhǔn)面，一次安裝，通過編程和自動(dòng)換刀，完成鉆忽油孔、銑避碰弧、銑內(nèi)腔、銑寬窄開擋等加工。方案二中的其余工序與方案一種的、工序依次對(duì)應(yīng)

10、不變。以上方案與原工藝相比，該方案充分考慮了機(jī)械制造工藝學(xué)的基本原則，保留了原工藝中的合理工序，采用了部分?jǐn)?shù)控機(jī)床。（）毛坯上無工藝凸臺(tái)，不僅簡(jiǎn)化了毛坯形狀、減少了材耗，也減少了機(jī)械加工量。另外，銷孔將鉆孔改為套料，套下的料可直接回用，也減少了材耗，還改善了加工條件。（）粗基準(zhǔn)的選擇更加合理，保證了活塞內(nèi)腔與外形的同軸性和對(duì)稱性。（）先粗后精的原則得到徹底貫徹；粗加工、半精加工、精加工的加工階段的劃分更加分明。（）工序過于分散狀況得到改善，安裝次數(shù)由原來次減少至次或次，大大減少了輔助時(shí)間，減少了工序運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間和安裝誤差，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少了生產(chǎn)人員和工資性支出，提高了經(jīng)濟(jì)效益。（）采用了部分?jǐn)?shù)控機(jī)床，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，簡(jiǎn)化了工藝裝備，簡(jiǎn)化了產(chǎn)品檢驗(yàn)過程。 結(jié)語