190型活塞機械加工研究

導語：190型活塞機械加工研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1190型活塞的結構與加工要求

190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，稱頂部；下部傳遞推力或啟閉氣口，稱裙部。如圖1所示。頂面上有氣閥的避讓凹坑。190活塞是非冷卻式活塞，頂部吸收的熱量通過活塞環向氣缸散去。為使熱量均勻流向各道活塞環，要求散熱面要大、路程要短，頂面做成錐形且大圓狐過渡，其內腔環帶的過渡圓半徑大，這樣既可保證散熱良好，有可使頂部有足夠強度和剛度。由于溫度過高會使材質氧化燒蝕，機械應力和熱應力過大，活塞頂部會產生圓周裂紋和網狀裂紋，機械加工應保證其基本形狀、尺寸和表面粗糙度要求。活塞環槽的尺寸和形位公差直接影響與活塞環的裝配精度。不良的加工將加速環槽的磨損與斷裂。由于材質分布的關系，活塞工作溫度和熱膨脹量由上而下遞減，故190活塞上部直徑在冷態時要求加工成梯形，環槽處為189．1，而環槽以上為188．8。

190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。活塞頂面制有四個氣閥坑，其凹面表面粗糙度為Ra＝3．2μm，頂面則為Ra＝1．6μm，要求精銑。190活塞內腔為避免與連桿相碰并保證壁厚，沿長度方向用R40圓弧相連接，要求進行內腔加工；同時寬窄開檔需進行粗精加工；在裙部下190活塞與活塞銷的配合系浮動溫度升高，其配合間隙為正常的配合隙要求嚴格控制。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、形面粗糙度質量要求很高，加工時應于銷孔內有卡簧槽，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，應按要

2現行機械加工工藝規程

190活塞是我院附廠傳統產品，生產歷史。現行工藝是在通用機床基高度分散原則制定的，符合當年工廠水平不高的狀況。該工藝共有33道械加工工序23道，見圖2。

3對現行工藝的分析與改進意見

現行工藝符合機械制造工藝學“基準先行、先粗后精、先面后孔、先主后次”的基本原則。但經過30年的發展，我廠的情況發生了巨大變化。為提高產品質量，提高經濟效率，190活塞的生產工藝也應有所改進。為此作如下分析，并提出相應改進意見。

（1）關于粗基準。毛坯在進行液態擠壓時，沖摸與沖頭兩者軸線會有所偏離，正像箱體等零件加工一樣，一般以內腔為粗基準。但現行加工卻以外圓為粗基準，雖然加工時對活塞內腔圓面進行了找正，規定跳動量小于0．5mm，還是無法保證加工后的止口與活塞內腔軸線重合。止口是后面一些工序的基準，它的偏移勢必使內腔形狀相對與外形產生扭曲，給產品質量帶來負面影響。因此加工過程應以活塞內腔形狀為粗基準，粗車頂部端面和外圓，再以外圓和端面為精基準車出止口。這樣可以保證活塞內腔形狀相對外圓和止口軸線的對稱性，并保證加工后活塞外形與內腔形狀的同軸性。

（2）現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，切削過程中會產生較大變形。先粗后精有利于消除變形，保證精加工精度的穩定。現行工藝把銑避碰狐放在精加工外圓之后，銑削過程產生的塑性變形會破壞精車已獲得的精度。原工藝之所以把銑避碰弧后置，是擔心銑避碰弧會使止口不完整，影響定位精度。實際上止口是調節活塞重量的部位，適當增加止口深度不影響產品性能。因此把銑避碰狐放在粗加工階段之尾、精車止口之前，并適當調整止口尺寸，即可解決這一矛盾。

（3）現行工藝工序過于分散。安裝次數過多，生產輔助時間、轉運時間多，安裝誤差大，工資性支出比例大，經濟效益差。現行工藝大部分工序內容簡單，有些工序安裝方式、加工設備、加工方法相同，可以創造條件使之合并。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X53T，都是立式銑削，只是刀具不同，在通用機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，并適當選擇切削用量；或者根據產品使用要求，調整過渡圓弧半徑，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容，這樣一次安裝即可完成較多工藝內容。

（4）加工方法有改進的余地。如銷孔的粗加工，一直采用先鉆φ60孔、再鏜銷孔。鉆削刃長、鉆削速度低，切下金屬全成鋁屑。如果把占孔改為套料，采用硬質合金套料刀，切削刃短，刀齒數可增多，可以提高切削速度，從而提高生產率，而套下的料便于回用。

（5）現行工藝中有的工序，可以取消，將其工藝內容分散到其它工序之中。如平頂面工序，包括油槽倒15°角。此道工序之所以必要，是因為擔心精車燃燒室之后的多道工序使頂面表面粗糙度下降；同時精車外圓是用靠摸加工，不可能車15°角。其實在精切槽時車出15°面，把精車燃燒室工序后置，并同時平頂面，這樣便省去了一道工序。

（6）現行工藝所使用的機床絕大多數是通用機床C630、X53T和一些自制專用機床。生產能力的提高受到限制，產量不能滿足市場需求，并受到后起工廠的擠壓，日顯落后。采用一些先進設備，如數控機床，很有必要、活塞外圓是重要部位，根據其受到熱膨脹及與缸套相對運動的需要，整個外圓長度分成三段。靠活塞頂直徑為188．8；其下至油槽為189．1；而裙部為中凸橢圓。在頂部還有四道環槽，油環槽上車有15°錐面。除中凸橢圓外，非常適合使用數控車床加工。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、室燃燒、環槽等。在一次安裝中可以加工出活塞的所以表面，產品精度高，一致性好。銷孔是另一重要部位，技術條件要求很高，在加工中多次作”自為基準”和加緊作用面。因此無論粗加工或者是精加工都應嚴控制，都在金剛鏜床上鏜銷孔。金剛鏜主軸回轉精度高、剛度高，但每次只能用定尺寸刀具加工一個孔徑。因此鏜銷孔，鏜孔內卡簧槽、鏜孔端圓弧必須分成三道工序。如果采用數控鏜銑床，一次安裝可完成上述三工序，大大簡化生產過程。同樣的理由，可用立式數控機床，在一次安裝中可完成活塞內腔、開檔、油孔、避碰狐和4－6油孔等加工。

（7）部分夾具定位誤差過大，操作不便，工人勞動強度高。如鉆10－8夾具，活塞重10余公斤，每件加工工人需徒手安裝，分度10次鉆孔。另外，專用刀具類型多，制造成本高。改進工藝裝備很有必要。

（8）改進加工方法、減少機械加工余量。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，最后切去。如果僅加工出尺寸形狀較準確的燃燒室，再用反頂針盤支承，讓它起到頂針作用，就不必設置工藝凸臺，簡化毛坯、減少機械加工量。

4工藝改進的參考方案

4．1改進方案一根據上述分析和改進意見，提出以下參考方案，見表2。

4．2改進方案二

采用Jcs－018A小型立式加工中心或功能類似的數控機床，將方案一中的07～11等五道工序合并成一道工序。以A、B、D為定位基準面，一次安裝，通過編程和自動換刀，完成鉆忽4－6油孔、銑避碰弧、銑內腔、銑寬窄開擋等加工。方案二中的其余工序與方案一種的01～06、12～16工序依次對應不變。以上方案與原工藝相比，該方案充分考慮了機械制造工藝學的基本原則，保留了原工藝中的合理工序，采用了部分數控機床。（1）毛坯上無工藝凸臺，不僅簡化了毛坯形狀、減少了材耗，也減少了機械加工量。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。（2）粗基準的選擇更加合理，保證了活塞內腔與外形的同軸性和對稱性。（3）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。（4）工序過于分散狀況得到改善，安裝次數由原來23次減少至16次或11次，大大減少了輔助時間，減少了工序運轉時間和安裝誤差，提高了勞動生產率，減少了生產人員和工資性支出，提高了經濟效益。（5）采用了部分數控機床，提高了產品質量，簡化了工藝裝備，簡化了產品檢驗過程。

5結語

對190活塞工藝方案的改進，其要點是采用數控機床或其他工藝措施，將工序高度分散的工藝改變成工序適當集中的工藝，從而提高產品質量，減少了安裝次數，減少工資性支出，提高經濟效益。