[發(fā)明專利]一種鋼制活塞氣環(huán)的加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910181215.7
• 申請日: 2009-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN101649790A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃代鳳;艾國;李麗
• 申請（專利權(quán)）人: 南京飛燕活塞環(huán)股份有限公司
• 主分類號(hào): F02F5/00
• 分類號(hào): F02F5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙）
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種活塞環(huán)的加工方法，具體說是一種利用壓力型線來加工單缸柴油機(jī)用的鋼制活塞氣環(huán)的加工方法。

背景技術(shù)

單缸柴油機(jī)活塞環(huán)目前全部采用鑄鐵材料，活塞環(huán)組的設(shè)計(jì)普遍采用“鍍鉻氣環(huán)+磷化氣環(huán)+整體油環(huán)或內(nèi)襯彈簧油環(huán)”的組合。鑄鐵環(huán)雖然憑借其特有的石墨結(jié)構(gòu)，提高了工作過程中的自潤滑能力，但存在以下缺陷：①因受材料強(qiáng)度的限制，為保證工作及制造過程中不斷裂，活塞環(huán)的尺寸設(shè)計(jì)的較大，從而導(dǎo)致整個(gè)環(huán)組的質(zhì)量重，工作過程中慣性力大，活塞環(huán)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性差，機(jī)油耗高，難以滿足排放的需要；②鑄鐵氣環(huán)加工路線：鑄造→磨平面→粗車外圓→切口→粗鏜→修口→精車外圓→倒外角→修口→鍍鉻→修口→精鏜→磨平面→珩磨外圓→修口→磨平面，可見鑄鐵環(huán)加工流程長、且成品率低、設(shè)備投資大，整個(gè)環(huán)組的制造成本高，難以適應(yīng)市場競爭的需要。

隨著技術(shù)的發(fā)展，需要一種活塞環(huán)薄、重量輕的活塞環(huán)-鋼制活塞環(huán)。由于鑄鐵材料性能：彈性模量100000N/mm²，硬度HRB96-106抗彎強(qiáng)度≥350N/mm²；而鋼材料的性能參數(shù)：彈性模量≈210000N/mm²，硬度HRC38-44材料具有可撓性。由于以上特點(diǎn)，在保證同等彈力的情況下，活塞環(huán)采用鋼材料，通過幾何尺寸調(diào)整可進(jìn)一步減小環(huán)體質(zhì)量，減小工作過程中的慣性力。

為了增強(qiáng)活塞氣環(huán)的耐磨性，在加工過程中，需要對(duì)其表面進(jìn)行氮化、鍍鉻等工藝處理，但是由于活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)原因，氮化或鍍鉻后的活塞環(huán)從定型胎棒上拆下后會(huì)出現(xiàn)縮口變形問題，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的成品率低。如何減小氮化處理后的變形，是鋼制活塞環(huán)加工方法中的一個(gè)噬待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種一種鋼制活塞氣環(huán)的加工方法，其通過計(jì)算不同橢圓度要求的壓力分布型線，并充分考慮氮化縮口造成的型線變化，對(duì)定型胎棒的尺寸加以改進(jìn)，從而大大減小了氮化等程序處理后，氣環(huán)的變形問題，提高了產(chǎn)品的成品率。

技術(shù)方案：為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種鋼制活塞氣環(huán)的加工方法，它包括如下步驟：

繞制→去應(yīng)力→剖口→定型→修口→磨平面→珩磨外圓→鍍鉻或氮化→修口→珩磨外圓→修口→磨平面；其中，所述的定型步驟為：將切口后的鋼制圓環(huán)套在定型胎棒上，然后在爐中進(jìn)行升溫、保溫處理后，再冷卻至室溫；所述定型胎棒的外圓極半徑R(θ)滿足下述條件，即R(θ)＝ρ(θ)-T；

定型胎棒的長徑D長、短徑D短分別滿足以下條件：

D長＝2ρ(90°)-2T；D短＝ρ(180°)+ρ(0°)-2T

其中：ρ(θ)為活塞氣環(huán)自由狀態(tài)下外圓極半徑，T為活塞氣環(huán)徑向厚度。

本發(fā)明中，所述的活塞氣環(huán)外圓極半徑ρ(θ)＝R+μ；

μ＝kk{1+(1-ζ)θsinθ/2+∑Ancosnθ/(n²-1)²-C1}；

C1＝(A3/64+A5/576+A7/2304+A9/6400+A11/14400)*Cosθ

ζ＝∑(-1)ⁿ?An/(n²-1)

φ＝θ-η

η＝kk{θ-(1-ζ)θCosθ/2+(1-ζ)θsinθ+∑Ansinnθ/[n(n²-1)²]-C2}

C2＝(A3/64+A5/576+A7/2304+A9/6400+A11/14400)*sinθ

Kk＝2m/[3π(D-T)]

其中：R、θ為活塞氣環(huán)工作狀態(tài)半徑、工作狀態(tài)極角，活塞氣環(huán)的開口對(duì)面的角度為0°，開口處角度為180°；

ρ(θ)、φ為活塞氣環(huán)自由狀態(tài)下外圓極半徑、自由狀態(tài)的極角；

μ為活塞環(huán)由自由狀態(tài)壓縮到工作狀態(tài)的極半徑徑向位移量；

η為活塞環(huán)由自由狀態(tài)壓縮到工作狀態(tài)的極角變化量；

kk為活塞環(huán)系數(shù)；

m：活塞環(huán)自由狀態(tài)下開口；

T：活塞環(huán)徑向厚度；

D：活塞環(huán)缸徑；

An：為活塞環(huán)壓力型線特征值。

有益效果：1、相比較鑄鐵氣環(huán)工藝路線長，跨多車間加工，鑄鐵環(huán)工序綜合成品率低，僅為80％，使用本發(fā)明的定型胎棒加工的鋼質(zhì)環(huán)氣的綜合成品率可達(dá)95％。

2、利用鋼的可撓性特點(diǎn)，采用成型鋼材繞制定型工藝，解決了鑄鐵材料繁瑣的機(jī)加工工藝，縮短了制造周期，同時(shí)也減少了工序浪費(fèi)，節(jié)約了工藝制造成本。

附圖說明