CN219711680U - 适于锻造的活塞结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适于锻造的活塞结构，包括圆柱状的头部，头部的外圆周面上开设有若干轴向间隔的环槽，头部的上表面开设有气门坑，头部的下表面凸起设有相对的一对裙部；一对裙部之间的所述头部的下表面上还凸起设有相对的一对外销座以及连接板，连接板一对一与外销座的内端面连接，连接板的两端朝背离头部轴线的方向向外延伸并通过倒圆角过渡连接两个所述裙部；一对裙部、外销座以及连接板之间的所述头部的下表面凹入开设有内腔。本活塞结构适于锻造，便于脱模，头部的强度更好，力的传递和承受效果更好；相较传统的铸造成型活塞，其使用性能和制造效率更是大大提高。

Description

适于锻造的活塞结构

技术领域

本实用新型属于燃烧发动机的活塞技术领域，具体涉及一种适于锻造的活塞结构。

背景技术

活塞作为汽车发动机汽缸体中作往复运动的机件，其主要作用是承受气缸中的燃烧压力，并将此力通过活塞销和连杆传给曲轴。活塞属于小型零件，呈柱状，外周侧表面两侧都有凹入部位或减重槽，可参见CN304111733S、CN304763137S，故常采用压铸、熔模铸造、金属铸造等铸造方法，不足之处是得到的金属铸件材料强度较低，内部不可避免地存在气孔，并且其在成型过程中需要等待熔融金属冷却固化，生产率很低。

现有技术中如CN210113389U提供了一种锻造活塞，但根据其介绍，是利用1600吨的液压机进行冲压式锻造获得锻造毛坯，然后对锻造毛坯通过除料方式进行再加工，具体包括加工活塞销孔、活塞内腔及销座、气门坑、以及型线加工，可见其活塞大部分形貌是通过锻造后除料机加的方式加工而成，其所述的锻造毛坯应该只是个粗坯，即使是该粗坯，如何从其设有三道环形阻尼凹槽的外模中实现脱模，也是模糊不清的；就其成品的形貌而言，其销座、短轴面均设于减重腔内，降低了头部的强度，裙部宽度较小，受力面积小，使用稳定性较差。有待改进。

CN216841958U公开了一种汽车发动机活塞，减重的同时保证使用强度，制造方式虽未提及，就其形貌而言，也应该能适于锻造，但其外销座、连接板仍设于其内腔，影响头部强度，也不利于脱模；其裙部宽度也不够大并且与连接板为尖角过渡，不利于受力；外销座外侧与头部边沿之间还连接有加强筋，说明两外销座的内端面之间间距不大，对应的，连杆的头部会比较薄，受力性较差。

综上，现有的活塞就可锻造性和使用性来说，都可以进一步改进优化。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种适于锻造的活塞结构，避免现有的活塞可锻造性和使用性不佳的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

适于锻造的活塞结构，包括圆柱状的头部，头部的外圆周面上开设有若干轴向间隔的环槽，头部的上表面开设有气门坑，头部的下表面凸起设有相对的一对裙部；一对裙部之间的所述头部的下表面上还凸起设有相对的一对外销座以及连接板，连接板一对一与外销座的内端面连接，连接板的两端朝背离头部轴线的方向向外延伸并通过倒圆角过渡连接两个所述裙部；一对裙部、外销座以及连接板之间的所述头部的下表面凹入开设有内腔。

进一步优化上述技术方案，裙部的周向宽度为活塞头部直径的72-76%；一对外销座的内端面间距为活塞头部直径的40-45%。

进一步地，所述头部的下表面上，外销座的外端面的两侧尖点落在头部的外圆上。

进一步地，活塞头部直径为70mm，裙部凸起于头部下表面的边沿，周向宽度为51mm，一对外销座的内端面间距为29mm，所述倒圆角的R值为9-11mm。

进一步地，连接板远离头部一侧的凸起高度与外销座的凸起高度一致，且该侧面为平面。

进一步地，裙部远离头部一侧的凸起高度与连接板的凸起高度一致，且该侧面的中部凸起有延伸部，延伸部两侧的阴角位置均通过倒圆角过渡并连接至两个连接板远离头部的侧面。

相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的适于锻造的活塞结构，裙部、外销座、连接板均为垂直凸起于头部的下表面，侧向没有凹入，适于锻造，便于脱模。实施时，仅气门坑、环槽、贯穿连接板和外销座的销孔为锻造后车削加工成型。本活塞中，外销座、连接板凸起设于头部的下表面，内腔仅在一对裙部、外销座以及连接板之间的头部下表面开设，头部的强度更好，也更利于锻造成型和脱模；连接板的两端通过倒圆角过渡连接两个裙部，可以提高受力性，力的传递和承受效果更好。

相较传统的铸造成型活塞，其使用性能和制造效率更是大大提高。

附图说明

图1为具体实施例的适于锻造的活塞结构的立体图；

图2为具体实施例的适于锻造的活塞结构的另一角度的立体图；

图3为具体实施例的适于锻造的活塞结构的主视图；

图4为图3中A-A剖视图；

图5为图3的右视图；

图6为图5中B-B剖视图；

图7为图3的俯视图；

图8为具体实施例的适于锻造的活塞结构的经锻造成型出来的半成品；

其中，头部1，环槽2，气门坑3，裙部4，外销座5，连接板6，倒圆角7，内腔8，平面9，延伸部10。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

参见图1-图7，具体实施例的适于锻造的活塞结构，包括圆柱状的头部1，头部1的外圆周面上开设有若干轴向间隔的环槽2，头部1的上表面凹入开设有圆形的气门坑3，头部1的下表面凸起设有相对的一对裙部4；一对裙部4之间的所述头部1的下表面上还凸起设有相对的一对外销座5以及连接板6，两个裙部4和两个外销座5相互错开90°，连接板6一对一与外销座5的内端面连接，连接板6的两端朝背离头部1轴线的方向向外延伸并通过倒圆角7过渡连接两个所述裙部4；一对裙部4、外销座5以及连接板6之间的所述头部1的下表面凹入开设有内腔8。

实施例的适于锻造的活塞结构，裙部4、外销座5、连接板6均为垂直凸起于头部1的下表面，侧向没有凹入，适于锻造，便于脱模。实施时，锻造后的活塞半成品见图8，仅气门坑3、环槽2、贯穿连接板6和外销座5的销孔为锻造后车削加工成型。本实施例的活塞中，外销座5、连接板6凸起设于头部1的下表面，内腔8仅在一对裙部4、外销座5以及连接板6之间的头部1下表面开设，头部1的强度更好，也更利于锻造成型和脱模；连接板6的两端通过倒圆角7过渡连接两个裙部4，可以提高受力性，力的传递和承受效果更好。相较传统的铸造成型活塞，其使用性能和制造效率更是大大提高。

其中，裙部4的周向宽度为活塞头部1直径的72-76%；一对外销座5的内端面间距为活塞头部1直径的40-45%。

这样，受力面积更大，使用稳定性较好。一对外销座5的间距更大，便于适配更宽的裙部4，更大间距的外销座5之间可以安装强度更好的连杆。

其中，所述头部1的下表面上，外销座5的外端面的两侧尖点落在头部1的外圆上。

这样，没有减重腔，外销座5也尽量靠外侧设置，满足大间距的同时，也使外销座5有足够的厚度。具体地，设计时外销座5的外端面的两侧尖点落在头部1的外圆上，工程实施时，还要进行棱边倒棱倒角的处理。

具体地，优选活塞头部1直径为70mm，裙部4凸起于头部1下表面的边沿，周向宽度为51mm，一对外销座5的内端面间距为29mm，所述倒圆角7为R10mm。

其中，连接板6远离头部1一侧的凸起高度与外销座5的凸起高度一致，且该侧面为与头部1的下表面平行的平面9。裙部4远离头部1一侧的凸起高度与连接板6的凸起高度一致，且该侧面的中部凸起有延伸部10，延伸部10两侧的阴角位置均通过倒圆角过渡并连接至两个连接板6远离头部1的侧面。这样，活塞的完整度更高，整体使用稳定性更好。

具体地，头部1下方的各个竖向面均具有拔模斜度，具体为裙部4的内侧面、外销座5的内端面、连接板6的内侧面，也就是整个内腔8的侧壁，还有外销座5的外端面、外销座5的两侧面、连接板6的外侧面，都具有利于脱模的拔模斜度。

制造时，通过挤压锻造的方式成型，型腔开设于下模内，裙部4朝下，上模下压直接在下模的型腔内成型活塞半成品，通过顶料机构将挤压成型的活塞半成品顶出脱模，制造效率高。

总结来说，相对于铸造活塞，锻造活塞具有以下优势：

高强度和耐磨性：锻造活塞通常采用高强度的铝合金材料，具有更高的强度和刚度，能够承受更大的压力和温度。这使得锻造活塞在高性能引擎和重负荷工况下具有更好的耐久性和可靠性。

精确的尺寸控制：锻造活塞制造过程中通过施加压力和冷却处理，能够更好地控制活塞的形状和尺寸。这使得锻造活塞具有更高的尺寸精度和一致性，确保活塞与汽缸之间的密封性能和配合精度。

密度均匀性：锻造过程中金属材料会受到强烈的塑性变形，使得金属内部结构更加均匀致密。相比之下，铸造活塞的材料结构相对较松散，可能存在气孔、夹杂物等缺陷。锻造活塞的均匀密度有助于提高其抗疲劳性能和承载能力。

优化的形状设计：锻造活塞可以通过优化的形状设计实现更好的燃烧室效率和动力性能。锻造活塞通常具有减重和减摩设计，如减小顶部重量、改进活塞环槽、优化散热通道等，有助于提高发动机的功率输出和燃油经济性。

可定制性和可修复性：锻造活塞可以根据具体应用的需求进行定制，满足不同发动机设计的要求。此外，锻造活塞通常具有更好的可修复性，一旦发生损坏或磨损，可以进行修复或再加工，延长使用寿命。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.适于锻造的活塞结构，包括圆柱状的头部，头部的外圆周面上开设有若干轴向间隔的环槽，头部的上表面开设有气门坑，头部的下表面凸起设有相对的一对裙部；其特征在于：一对裙部之间的所述头部的下表面上还凸起设有相对的一对外销座以及连接板，连接板一对一与外销座的内端面连接，连接板的两端朝背离头部轴线的方向向外延伸并通过倒圆角过渡连接两个所述裙部；一对裙部、外销座以及连接板之间的所述头部的下表面凹入开设有内腔。

2.根据权利要求1所述适于锻造的活塞结构，其特征在于：裙部的周向宽度为活塞头部直径的72-76%；一对外销座的内端面间距为活塞头部直径的40-45%。

3.根据权利要求2所述适于锻造的活塞结构，其特征在于：所述头部的下表面上，外销座的外端面的两侧尖点落在头部的外圆上。

4.根据权利要求2或3所述适于锻造的活塞结构，其特征在于：活塞头部直径为70mm，裙部凸起于头部下表面的边沿，周向宽度为51mm，一对外销座的内端面间距为29mm，所述倒圆角的R值为9-11mm。

5.根据权利要求1所述适于锻造的活塞结构，其特征在于：连接板远离头部一侧的凸起高度与外销座的凸起高度一致，且连接板远离头部的侧面为平面。

6.根据权利要求5所述适于锻造的活塞结构，其特征在于：裙部远离头部一侧的凸起高度与连接板的凸起高度一致，且裙部远离头部的侧面的中部凸起有延伸部，延伸部两侧的阴角位置均通过倒圆角过渡并连接至两个连接板远离头部的侧面。