CN111502856A - 一种柴油机活塞头及其数控加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及柴油机活塞头技术领域，尤其是涉及一种柴油机活塞头及其数控加工工艺，该柴油机活塞头由薄壁筒和设置于薄壁筒顶端的顶部组成，顶部上端面呈下凹的弧面状，薄壁筒由一下一上设置的环槽筒和锥形筒组成，环槽筒呈外径相等的圆筒状，设有多道环槽，锥形筒的外径从下到上逐渐变小；加工工艺大致按照车外圆、环槽及端面；车内圆及内腔轮廓；加工螺纹孔和活塞头内部凹槽的顺序。与现有技术相比，本发明能有效提升发动机效率及工作平稳性，加工工序安排合理得当，加工效率高。

Description

一种柴油机活塞头及其数控加工工艺
技术领域
本发明涉及柴油机活塞头技术领域，尤其是涉及一种柴油机活塞头及其数控加工工艺。
背景技术
活塞是柴油发动机汽缸体中作往复运动的机件。柴油机活塞头是活塞中的一个重要零件，特点是薄壁筒形零件，径向刚度差，其主要工作表面是顶部、环槽等。顶部是组成燃烧室的主要部分，其形状与所选用的燃烧室形式有关，优良的顶部设计能够有助于可燃混合气体的形成和燃烧。另外，活塞头在汽缸体中往复运动的阻力，对发动机效率及平稳性也有一定影响。
而且在加工过程中，对活塞头的加工有较高的尺寸、形状和位置精度要求。在实际加工中活塞头的加工工序繁多，部分工序加工难度大，加工成本大，影响了企业的效益。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种柴油机活塞头及其数控加工工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种柴油机活塞头，由薄壁筒和设置于薄壁筒顶端的顶部组成，顶部上端面呈下凹的弧面状，薄壁筒由一下一上设置的环槽筒和锥形筒组成，环槽筒呈外径相等的圆筒状，设有多道环槽，锥形筒的外径从下到上逐渐变小。
优选地，所述的环槽设有三道。
优选地，所述的环槽由两道气环和一道油环组成。
优选地，所述的环槽筒的内径相等。
优选地，所述的锥形筒的外径从下到上由348.4mm缩小到346.4mm，长度为100mm。
优选地，所述的锥形筒的内径从下到上逐渐变大。
优选地，所述的锥形筒的内壁与活塞头的轴线之间的夹角为20°。
优选地，所述的顶部的下端面设有一圈内腔凸台，内腔凸台与锥形筒的内侧壁之间形成一圈内腔凹槽，内腔凸台包围的顶部下端面形成下端圆弧面，内腔凸台的下端面上设有沉头孔。
一种柴油机活塞头的数控加工工艺，包括以下步骤：
S1：使用三爪卡盘装夹胚件外圆，使用外圆车刀经过粗车和精车，加工出薄壁筒的外圆面和顶部上端面；
S2：使用内圆车刀经过粗车和精车，加工出环槽筒的内侧面、锥形筒的内侧面、内腔凸台内圆及内腔凸台下端面；
S3：使用切槽车刀经过粗车和精车，加工出环槽筒上的多道环槽；
S4：钻出内腔凸台的下端面上的沉头孔；
S5：经过粗车和精车，加工出内腔凹槽；
S6：使用内圆车刀经过粗车和精车，加工出顶部的下端圆弧面；
S7：使用外圆车刀，经过粗车和精车，加工出锥形筒的锥面；
S8：磁粉探伤，退磁处理，完成柴油机活塞头的加工。
优选地，该加工工艺采用五轴联动车削中心加工。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)活塞头的顶部是燃烧室的组成部分，通过设置成内凹，有利于可燃混合气体的形成和燃烧，内凹还可以用来调整内燃机的压缩比。
(2)活塞头有两道气环槽和一道油环槽，其与活塞环一起密封气缸，防止可燃混合气漏到曲轴箱内。
(3)活塞头的圆锥部设计，有效降低了活塞头运行过程中与气缸体内壁之间的阻力，提升了发动机效率及工作平稳性。
(4)加工工艺大致按照车外圆、环槽及端面；车内圆及内腔轮廓；加工螺纹孔和活塞头内部凹槽的顺序，加工工序安排合理得当。
(5)在五轴联动车削中心加行加工，可一次装夹完成多道工序，减少因多次装夹造成的误差，提升了加工的效率，降低了成本。
附图说明
图1为本发明的柴油机活塞头的示意图；
图2为本发明的柴油机活塞头的剖面示意图。
图中，1为环槽筒，11为环槽，12为环槽筒内壁，2为锥形筒，3为顶部，31为顶部上端面，32为顶部下端面，33为顶部沉孔，4为内腔凸台，41为沉头孔，5为内腔凹槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种柴油机活塞头，如图1～2所示，由薄壁筒和设置于薄壁筒顶端的顶部3组成，顶部上端面31呈下凹的弧面状，薄壁筒由一下一上设置的环槽筒1和锥形筒2组成，环槽筒1呈外径相等(即环槽筒1外壁到活塞头中心轴的距离处处相等)的圆筒状，设有多道环槽11，锥形筒2的外径从下到上逐渐变小。活塞头的顶部是燃烧室的组成部分，通过设置成内凹，有利于可燃混合气体的形成和燃烧，内凹还可以用来调整内燃机的压缩比。
本实施例中，环槽11设有三道，其与活塞环一起密封气缸，防止可燃混合气漏到曲轴箱内。更具体地，环槽11由两道气环和一道油环组成。本实施例中环槽筒1的内径相等(即环槽筒内壁12到活塞头中心轴的距离处处相等)。
本实施例中，锥形筒1的外径从下到上由348.4mm缩小到346.4mm，长度为100mm。锥形筒2的内径从下到上逐渐变大。锥形筒2的内壁与活塞头的轴线之间的夹角为20°。活塞头的圆锥部设计，有效降低了活塞头运行过程中与气缸体内壁之间的阻力，提升了对发动机效率及平稳性。
本实施例中，顶部3的上端面上设有顶部沉孔33，顶部3的下端面设有一圈内腔凸台4，内腔凸台4与锥形筒2的内侧壁之间形成一圈内腔凹槽5，内腔凸台4包围的顶部下端面32形成下端圆弧面，内腔凸台4的下端面上设有沉头孔41。
实施例2
一种柴油机活塞头的数控加工工艺，用于加工实施例1的柴油机活塞头，优选该加工工艺采用五轴联动车削中心加工，包括以下步骤：
S1：使用三爪卡盘装夹胚件外圆，使用外圆车刀经过粗车和精车，加工出薄壁筒的外圆面和顶部上端面，本实施例中，使用外圆车刀粗车精车直径348.4mm的外圆及端面；
S2：使用内圆车刀经过粗车和精车，加工出环槽筒的内侧面、锥形筒的内侧面、内腔凸台内圆及内腔凸台下端面，本实施例中，使用内圆车刀粗车精车直径288mm的内圆及倾斜角为20度的倒角和活塞头内腔端面、直径176mm的内圆、半径为182mm的圆弧面、倒角及R8的圆角；
S3：使用切槽车刀经过粗车和精车，加工出环槽筒上的多道环槽，本实施例中，使用宽4mm切槽车刀粗车精车两个宽度为8mm、深度为13.5mm的槽，和宽度为13mm、深度为13.5mm的槽；
S4：钻出内腔凸台的下端面上的沉头孔，本实施例中，用
Figure BDA0002474797780000047
定心钻点好所有定位孔，用
Figure BDA0002474797780000048
钻头加工m8底孔，并用
Figure BDA0002474797780000049
螺纹刀加工螺纹，注意螺纹深度。用
Figure BDA00024747977800000410
钻头预装m16*1.5的底孔，在用
Figure BDA00024747977800000412
钻头加工到深度，注意底孔大小，
Figure BDA00024747977800000411
螺纹刀加工螺纹，用10MM铣刀加工17的孔，注意深度和公差，用
Figure BDA00024747977800000413
钨钢刀加工20度倒角；
S5：经过粗车和精车，加工出内腔凹槽，本实施例中，粗精加工活塞头内腔深度为53mm，形状为R40与R26的相切的圆弧，倾角10度斜面及R6圆角的凹槽；
S6：使用内圆车刀经过粗车和精车，加工出顶部的下端圆弧面，本实施例中，三爪夹住工件外圆，加装铜皮，防止夹伤，使用内圆车刀粗精加工R233mm的凹圆弧端面及R4的圆角；
S7：使用外圆车刀，经过粗车和精车，加工出锥形筒的锥面，本实施例中，使用外圆车刀，粗车精车直径346.4mm到直径348.4mm，长度为100mm的锥面；
S8：钻出顶部沉孔，用
Figure BDA0002474797780000041
钨钢刀在斜面铣
Figure BDA0002474797780000042
的孔；用
Figure BDA0002474797780000043
定心钻点好所有定位孔；用
Figure BDA0002474797780000044
钻头预装m16*1.5的底孔，在用
Figure BDA0002474797780000045
钻头加工到深度，注意底孔大小，接着用
Figure BDA0002474797780000046
螺纹刀加工螺纹；
S9：磁粉探伤，退磁处理，完成柴油机活塞头的加工。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柴油机活塞头，其特征在于，由薄壁筒和设置于薄壁筒顶端的顶部(3)组成，顶部上端面(31)呈下凹的弧面状，薄壁筒由一下一上设置的环槽筒(1)和锥形筒(2)组成，环槽筒(1)呈外径相等的圆筒状，设有多道环槽(11)，锥形筒(2)的外径从下到上逐渐变小。
2.根据权利要求1所述的一种柴油机活塞头，其特征在于，所述的环槽(11)设有三道。
3.根据权利要求2所述的一种柴油机活塞头，其特征在于，所述的环槽(11)由两道气环和一道油环组成。
4.根据权利要求2所述的一种柴油机活塞头，其特征在于，所述的环槽筒(1)的内径相等。
5.根据权利要求1所述的一种柴油机活塞头，其特征在于，所述的锥形筒(1)的外径从下到上由348.4mm缩小到346.4mm，长度为100mm。
6.根据权利要求1所述的一种柴油机活塞头，其特征在于，所述的锥形筒(2)的内径从下到上逐渐变大。
7.根据权利要求6所述的一种柴油机活塞头，其特征在于，所述的锥形筒(2)的内壁与活塞头的轴线之间的夹角为20°。
8.根据权利要求1所述的一种柴油机活塞头，其特征在于，所述的顶部(3)的下端面设有一圈内腔凸台(4)，内腔凸台(4)与锥形筒(2)的内侧壁之间形成一圈内腔凹槽(5)，内腔凸台(4)包围的顶部下端面(32)形成下端圆弧面，内腔凸台(4)的下端面上设有沉头孔(41)。
9.一种柴油机活塞头的数控加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：使用三爪卡盘装夹胚件外圆，使用外圆车刀经过粗车和精车，加工出薄壁筒的外圆面和顶部上端面；
S2：使用内圆车刀经过粗车和精车，加工出环槽筒的内侧面、锥形筒的内侧面、内腔凸台内圆及内腔凸台下端面；
S3：使用切槽车刀经过粗车和精车，加工出环槽筒上的多道环槽；
S4：钻出内腔凸台的下端面上的沉头孔；
S5：经过粗车和精车，加工出内腔凹槽；
S6：使用内圆车刀经过粗车和精车，加工出顶部的下端圆弧面；
S7：使用外圆车刀，经过粗车和精车，加工出锥形筒的锥面；
S8：磁粉探伤，退磁处理，完成柴油机活塞头的加工。
10.根据权利要求9所述的一种柴油机活塞头的数控加工工艺，其特征在于，该加工工艺采用五轴联动车削中心加工。
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