CN102518529A - 油环外圆轮廓形状及其加工方法 - Google Patents

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阳光怀
钱正进
吕莹
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Abstract

本发明涉及一种油环外圆轮廓形状及其加工方法，属于活塞环形状设计及其加工技术领域，主要特点是刮油刃形状采用阶梯状刮油刃，镀层厚度较普通油环减小一半，主要优点是：(1)延长了活塞环的使用寿命，相同的铬层厚度，使用寿命约是现有油环的2倍；(2)面压相同时弹力可降低，减小磨擦功损失，可降低油耗50%，减少摩擦15%；(3)燃油经济性提高、排放减少。加工方法主要有利用数控车床和成型刀具〔3〕对环体外圆面〔1〕（附图二）进行车削加工本发明具有很强的实用性和显著的社会效益。

Description

油环外圆轮廓形状及其加工方法
技术领域
   本发明涉及一种油环外圆轮廓形状及其加工方法，属于活塞环形状设计及其加工技术领域。
背景技术
发动机活塞环组件中，油环主要负责刮油的作用，环体外圆对缸体内壁的单位面积的压力越高，刮油效果越好。当单位面积压力一定时，接触面积越小，则所需压力越小，即环体的弹力越小，这样可以减小环与缸套的摩擦损失。目标就是减小环体外圆与缸体内壁的接触面积，但环体外圆轴向尺寸过小，容易引起如下问题：外圆刮油面加工困难，且因表面有镀层，易引起脱铬缺陷。
现有油环的外圆刮油刃无台阶，其加工方法为：镀铬前车外圆，镀铬，镀后珩磨外圆，成型磨。其缺陷是刮油刃无台阶，刮油刃宽度无法加工至0.15mm以下。
发明内容
本发明提供一种油环外圆轮廓形状及其加工方法，解决现有环体外圆因其形状因素存在的上述缺陷，有利于降低表面镀层厚度、刮油效果好、减小摩擦损失。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种油环外圆轮廓形状，其外圆轮廓具有两个凸起，两个凸起间的油槽，其特征是，两个凸起的外轮廓分别由依次连接的k、l、m面形成的外圆工作阶梯面与q、r、s面形成的外圆工作阶梯面构成刮油刃；两刮油刃之间至深度a4处连接面O为油槽。
外圆工作阶梯面构成的刮油刃具有如下参数：
 (1) 外圆工作阶梯面k、q的宽度、即H5的范围为0.05～0.15mm；
(2) 外圆工作阶梯面l、r的轴向尺寸、即A1的范围为0.02～0.06mm，l、r面与外圆k面的夹角、即α5为35°～55°；
(3) 各外圆工作阶梯面的轴向宽度之和、即H3为0.15～0.35mm。
(4) 外圆工作阶梯面m、s与外圆工作阶梯面k的夹角、即α3为1°～10°。
(5) 外圆工作阶梯面的侧壁j、t与环体端面B的夹角、即α2为20°～30°；侧壁n、p面与环体端面B的夹角、即α1为15°～25°；
  (6) 外圆工作阶梯面k、q面至中间槽底O面的距离、即a4为0.25～0.50mm。
（7）外圆轮廓铬层厚度C为0.05～0.10 mm。
实现油环外圆轮廓形状的加工方法，其特征是，所述的加工方法由如下加工步骤：镀铬前外圆用成型刀具车削加工，车后用钢丝轮外圆抛光，镀铬采用精度装夹方式，镀铬后外圆珩磨加工，珩磨后成型磨刮油刃宽度和槽深。
所述镀铬前外圆用成型刀具车削加工是采用数控车床经成型刀具对油环外圆面进行车削加工。
所述车后用钢丝轮外圆抛光是采用钢丝轮对外圆进行抛光，去除车后毛刺，提高镀铬后外圆粗糙度，粗糙度达Ra1.6以上。
所述镀铬采用短棒精度装夹方式，装夹长度为150～200mm。
所述镀铬后外圆珩磨加工是将外圆面进行珩磨加工，磨料为1200目白刚玉，磨料与32#机械油的质量配料比为1 : 4，珩磨时间料珩40~60秒，料珩后再用纯油珩20~40秒。
所述珩磨后成型磨刮油刃宽度和槽深是指对外圆工作阶梯面的侧壁和槽底面利用成型滚轮修整砂轮，再经砂轮进行磨削，保证刮油刃k面、q面的轴向宽度H5，k、l、m面、q、r、s面的轴向宽度H3及油槽深度a4。
本发明公开了一种油环外圆刮油刃形状及其加工方法，刮油刃形状的主要特点是采用阶梯状刮油刃，镀层厚度较普通油环减小一半，主要优点是：(1)延长了活塞环的使用寿命，相同的铬层厚度，使用寿命约是现有油环的2倍；(2)面压相同时弹力可降低，减小磨擦功损失，可降低油耗 50%，减少摩擦 15%；(3) 燃油经济性提高、排放减少。本发明具有很强的实用性和显著的社会效益。
附图说明
图1为本发明截面结构示意图；
图中，A1为刮油刃阶梯面l(或r)的径向距离，A2为刮油刃阶梯面l与m面(或r与s面)径向距离之和，H1为环高，H2为两刮油刃之间的距离，H3、H5刮油刃宽度，a4油槽深度，α1为刮油刃内侧壁与端面B的夹角，α2为刮油刃外侧壁与端面B的夹角，α3为刮油刃阶梯面m(或s)面与外圆面k(或q)面的夹角，α5为刮油刃阶梯面l(或r)与外圆面k(或q)的夹角，C为铬层厚度。
具体实施方式：
结合附图和实施例进一步说明本发明，本发明结构如图1所示，油环的外圆轮廓具有两个凸起，两个凸起间的油槽，两个凸起的外轮廓分别由依次连接的k、l、m面形成的外圆工作阶梯面与q、r、s面形成的外圆工作阶梯面构成刮油刃；两刮油刃之间至深度a4处连接面O为油槽。
外圆工作阶梯面构成的刮油刃具有如下参数：
(1) 外圆工作阶梯面k、q的宽度、即H5的范围为0.05～0.15mm；
(2) 外圆工作阶梯面l、r的轴向尺寸、即A1的范围为0.02～0.06mm，l、r面与外圆k面的夹角、即α5为35°～55°；
(3) 各外圆工作阶梯面的轴向宽度之和、即H3为0.15～0.35mm。
(4) 外圆工作阶梯面m、s与外圆工作阶梯面k的夹角、即α3为0°～10°。
(5) 外圆工作阶梯面的侧壁j、t与环体端面B的夹角、即α2为20°～30°；侧壁n、p面与环体端面B的夹角、即α1为15°～25°；
  (6) 外圆工作阶梯面k、q面至中间槽底O面的距离、即a4为0.25～0.50mm。
（7）外圆轮廓铬层厚度C为0.05～0.10 mm。
实现油环外圆轮廓形状的加工方法包括如下加工步骤：镀铬前外圆用成型刀具车削加工，车后用钢丝轮外圆抛光，镀铬采用短棒精度装夹方式，镀铬后外圆珩磨加工，珩磨后成型磨刮油刃宽度和油槽深度。
（1）镀铬前外圆采用成型刀具车削加工。
（2）成型车后用钢丝轮进行抛光处理，去除了因车削产生的毛刺，从而保证了镀后外圆梯度低处（镀后不加工）的粗糙度。
（3）外圆镀铬。
（4）镀后外圆采用珩磨加工，珩磨料为1200目白刚玉，配料质量比为：磨料∶机械油(32#)＝1 ∶ 4，珩磨时间：料珩40～60秒，珩磨后再用32＃机油珩20～40秒。内圆穿弹簧珩磨加工，保证外圆最外两平台珩圆，且单边珩磨余量为0.01～0.015。
（5）成型磨加工：刮油刃宽度和油槽深度由成型磨加工，利用滚轮修整砂轮后再对环体进行成型磨削，保证刮油刃宽度（H3=0.25±0.07、H5=0.085±0.03）及油槽深度（a4=0.35±0.10）。

Claims (8)

1.一种油环外圆轮廓形状，其外圆轮廓具有两个凸起，两个凸起间的油槽，其特征是，两个凸起的外轮廓分别由依次连接的k、l、m面形成的外圆工作阶梯面与q、r、s面形成的外圆工作阶梯面构成刮油刃；两刮油刃之间至深度a4处连接面O为油槽。
2.根据权利要求1所述的油环外圆轮廓形状，其特征是，外圆工作阶梯面构成的刮油刃具有如下参数：
(1) 外圆工作阶梯面k、q的宽度、即H5的范围为0.05～0.15mm；
(2) 外圆工作阶梯面l、r的轴向尺寸、即A1的范围为0.02～0.06mm，l、r面与外圆k面的夹角、即α5为35°～55°；                   
(3) 各外圆工作阶梯面的轴向宽度之和、即H3为0.15～0.35mm；    
(4) 外圆工作阶梯面m、s与外圆工作阶梯面k的夹角、即α3为0°～10°；
(5) 外圆工作阶梯面的侧壁j、t与环体端面B的夹角、即α2为20°～30°；侧壁n、p面与环体端面B的夹角、即α1为15°～25°；
(6) 外圆工作阶梯面k、q面至中间槽底O面的距离、即a4为0.25～0.50mm；
（7）外圆轮廓铬层厚度C为0.05～0.10 mm。
3.实现油环外圆轮廓形状的加工方法，其特征是，所述的加工方法由如下加工步骤：镀铬前外圆用成型刀具车削加工，车后用钢丝轮外圆抛光，镀铬采用精度装夹方式，镀铬后外圆珩磨加工，珩磨后成型磨刮油刃宽度和槽深。
4.根据权利要求3所述的油环外圆轮廓形状的加工方法，其特征是，所述镀铬前外圆用成型刀具车削加工是采用数控车床经成型刀具对油环外圆面进行车削加工。
5.根据权利要求3所述的油环外圆轮廓形状的加工方法，其特征是，所述车后用钢丝轮外圆抛光是采用钢丝轮对外圆进行抛光，去除车后毛刺，提高镀铬后外圆粗糙度，粗糙度达Ra1.6以上。
6.根据权利要求3所述的油环外圆轮廓形状的加工方法，其特征是，镀铬采用短棒精度装夹方式，装夹长度为150～200mm。
7.根据权利要求3所述的油环外圆轮廓形状的加工方法，其特征是，所述镀铬后外圆珩磨加工是将外圆面进行珩磨加工，磨料为1200目白刚玉，磨料与32#机械油的质量配料比为1 : 4，珩磨时间料珩40~60秒，料珩后再用纯油珩20~40秒。
8.根据权利要求3所述的油环外圆轮廓形状的加工方法，其特征是，所述珩磨后成型磨刮油刃宽度和槽深是指对外圆工作阶梯面的侧壁和槽底面利用成型滚轮修整砂轮，再经砂轮进行磨削，保证刮油刃k面、q面的轴向宽度H5，k、l、m面、q、r、s面的轴向宽度H3及油槽深度a4。
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