王蓮 牛新芝

摘要：近幾年，汽車技術(shù)和活塞技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全面發(fā)展，傳統(tǒng)手動(dòng)的模具處理方式已經(jīng)逐漸被取代，借助精加工處理方式能提升活塞加工水平，有效提升加工效率，為質(zhì)量產(chǎn)品的提高提供保障。本文分析了活塞加工技術(shù)方法，并從裝夾方案、有止口活塞機(jī)加工、無(wú)止口活塞機(jī)加工等方面闡述具體工藝流程，最后集中討論了具體的軟件技術(shù)。

關(guān)鍵詞：活塞加工技術(shù);方法;流程;軟件

中圖分類號(hào)：TK406? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）08-0038-02

0? 引言

全面提升活塞加工技術(shù)的應(yīng)用水平，能為生產(chǎn)率提高提供保障，建立健全更加合理且高效的生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)技術(shù)運(yùn)維管理目標(biāo)，從而為活塞加工工作的進(jìn)步提供保障。

1? 活塞加工技術(shù)要求和方法

1.1 活塞加工技術(shù)要求

活塞元件主要分為頭部結(jié)構(gòu)、裙部結(jié)構(gòu)以及活塞銷部結(jié)構(gòu)，作為曲柄連桿結(jié)構(gòu)的重要組成成分，其最大的功效就是在合力科學(xué)范圍內(nèi)承受燃燒氣體產(chǎn)生的壓力和慣性，從而借助對(duì)應(yīng)壓力產(chǎn)生的作用力推動(dòng)活塞銷，以保證連桿能正常應(yīng)用，因此，活塞本身就是燃燒室內(nèi)的運(yùn)動(dòng)零件，要結(jié)合其應(yīng)用環(huán)境和要點(diǎn)落實(shí)對(duì)應(yīng)的加工技術(shù)處理方案，確保參數(shù)滿足實(shí)際要求[1]。

第一，尺寸要求和光潔度要求。首先，活塞銷和銷孔的配合度要求較高，尺寸公差要滿足IT6級(jí)別精度標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，活塞裙外圓位置和氣缸的配合度要滿足IT7級(jí)別。其次，環(huán)槽是維持活塞環(huán)漲縮的關(guān)鍵，寬度公差要滿足IT8級(jí)別精度要求，粗糙度為Ra6.3。最后，活塞的槽部不能和氣缸位置產(chǎn)生接觸，直徑公差要滿足IT9級(jí)別精度要求，粗糙度為[2]Ra3.2。

第二，幾何形狀的精度要求，銷孔的橢圓度和素線的平行度要在1.5？滋m以內(nèi)，且裙部的外圓位置要形成椎體結(jié)構(gòu)。

第三，為了從根本上維持發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)度和應(yīng)用質(zhì)量，同一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的實(shí)際質(zhì)量要適中，并且維持在固定的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，所以，在活塞加工過(guò)程中，一般是按照重量完成分組裝配的。

1.2 活塞加工技術(shù)方法

對(duì)于活塞加工項(xiàng)目而言，活塞壁較薄，且徑向剛性較差，所以很容易出現(xiàn)變形問(wèn)題，為此，要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用要求和技術(shù)規(guī)范落實(shí)對(duì)應(yīng)的技術(shù)處理工藝，確保對(duì)應(yīng)操作流程的合理性，有效降低加工誤差對(duì)其應(yīng)用效果和質(zhì)量造成的影響。

1.2.1 機(jī)械運(yùn)動(dòng)合成技術(shù)

主要是借助機(jī)構(gòu)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)合成軌跡完成車削運(yùn)動(dòng)分析，從而建立機(jī)械運(yùn)動(dòng)合成法處理方式，應(yīng)用套車法、偏心法以及周轉(zhuǎn)輪系法等[3]。

第一，套車法。運(yùn)行中橢圓形是非正交截面（圖1）。因?yàn)檐嚨豆ぞ吒咚龠\(yùn)行過(guò)程中借助剪切運(yùn)動(dòng)完成處理，且工件和刀具會(huì)形成固定的刀角結(jié)構(gòu)，此時(shí)沿著工件軸的方向完成切削工藝。

第二，偏心法。借助偏心運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)完成處理工藝，其中，柄連桿方式、凸輪結(jié)構(gòu)等都能建立工件的偏心運(yùn)動(dòng)，確保能有效改變刀具和工件中心之間的距離，確保切削加工型面的完整性。

第三，周轉(zhuǎn)齒輪法，主要應(yīng)用的是飛機(jī)齒輪機(jī)構(gòu)工件完成同軸旋轉(zhuǎn)處理方式，能對(duì)活塞的外緣結(jié)構(gòu)予以加工。

除此之外，借助機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)能提升運(yùn)行效率和準(zhǔn)確性，確保精度滿足標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)滿足批量生產(chǎn)的實(shí)際需求[4]。

1.2.2 模仿技術(shù)

借助模仿技術(shù)能有效對(duì)車刀和工件進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)的控制處理，有效獲取對(duì)應(yīng)型面的工件。并且，配合平面模仿型和立體模仿型，就能建立對(duì)應(yīng)的技術(shù)流程，從而結(jié)合模的形狀完成對(duì)應(yīng)的處理方案。在實(shí)際應(yīng)用中，要結(jié)合旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)確保工具和刀架同步，從而模擬對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)體運(yùn)動(dòng)軌跡以及線性運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。與此同時(shí)，在軸向方向進(jìn)入機(jī)械的過(guò)程中，活塞裙部橢圓母模正好可以完成外部形狀的處理和控制，確保工具、杠桿結(jié)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)合理有效，完成中凸型線的處理。值得一提的是，在模仿技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，為了保證活塞群加工操作不會(huì)出現(xiàn)變形，要利用振動(dòng)臺(tái)法夾裝（圖2）的方式，確?；钊壕鶆蚍植?，利用502膠將拾振器黏合在活塞裙部[5]。

2? 活塞加工工藝要點(diǎn)

在傳統(tǒng)的活塞加工工藝體系內(nèi)，鑄造、粗精車、鏜銷孔等是較為常規(guī)的手法，這種工藝體系效率不高，因此，在技術(shù)不斷進(jìn)步的基礎(chǔ)上，升級(jí)其工藝流程具有重要的意義，要在確定裝夾方案后，針對(duì)有止口活塞機(jī)加工和無(wú)止口活塞機(jī)加工予以區(qū)別化處理，提升工藝水平。

2.1 確定裝夾方案

在活塞加工處理工藝中，零件的加工工序要求設(shè)置3個(gè)基礎(chǔ)裝置和4個(gè)夾具結(jié)構(gòu)，一般而言，螺旋槽磨削操作過(guò)程中會(huì)利用四軸加工處理的方式，確保三爪氣動(dòng)卡盤完成夾緊操作，為零件加載工序以及卸裝工序省時(shí)省力提供保障，也最大程度上避免了變形問(wèn)題對(duì)后續(xù)應(yīng)用和加工造成的影響。工作面的頂部加工工件要利用對(duì)稱的圓柱狀晶粒體，其基礎(chǔ)孔深為2×？椎5，深度為20mm，結(jié)合夾緊裝置完成端面孔加工裝夾處理工作[6]。

2.2 具體加工

2.2.1 有止口活塞機(jī)加工

對(duì)于有止口的活塞機(jī)進(jìn)行加工處理時(shí)，要充分關(guān)注應(yīng)力數(shù)值，按照（其中，1、2是主應(yīng)力，兩者成90°直角）完成計(jì)算，確保能依據(jù)具體要求落實(shí)相匹配的處理方法[7]。

第一，順序法。要想對(duì)整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的第1個(gè)擋塊完成加工處理，緊接著進(jìn)行加工和削孔，從而保證對(duì)應(yīng)流程的合理性。需要注意的是，加工順序要按照“外緣處理-止口處理-切換槽”完成。最后，實(shí)現(xiàn)經(jīng)車燃燒室和精鏜削孔操作。而目前為了完善燃燒過(guò)程，提升熱效率，一般都會(huì)采?。孔匦稳紵?，利用完成圓弧計(jì)算，確保檢查結(jié)果滿足預(yù)期。這種方式最大的優(yōu)勢(shì)就是整個(gè)流程的操作便捷性較高，且能判定準(zhǔn)確的位置。

第二，針孔處理法。此時(shí)最先要進(jìn)行削孔操作，完成止口處理后才能進(jìn)行最終工序。這種處理方式盡管時(shí)間會(huì)有所延長(zhǎng)，且對(duì)應(yīng)的工作量增大，但是其精度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于順序法，在實(shí)際應(yīng)用中的普遍性和科學(xué)規(guī)范性更高，因此適用范圍更廣。

2.2.2 無(wú)止口活塞機(jī)加工

為了保證無(wú)止口活塞機(jī)加工水平符合實(shí)際質(zhì)量要求，就要按照標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)范建立對(duì)應(yīng)的處理方案，一定程度上提高工藝運(yùn)行的綜合效果。

第一，要在活塞裙結(jié)構(gòu)的下端位置或者是銷釘座的位置添加對(duì)應(yīng)的止口處理模塊，并且保證能借助切除工藝完成止口操作。需要注意的是，止口過(guò)程一旦停止，對(duì)應(yīng)的應(yīng)力參數(shù)必然會(huì)形成重新分布的狀態(tài)，此時(shí)受力不均勻的位置就會(huì)出現(xiàn)活塞裙變形的問(wèn)題。

第二，為了避免止口操作停止產(chǎn)生的連鎖反應(yīng)，要借助活塞腔定位處理方式進(jìn)行實(shí)時(shí)性定位控制，維持整個(gè)活塞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和運(yùn)行規(guī)范性。傳統(tǒng)處理模式中會(huì)借助硬質(zhì)表面作為參考，存在定位精準(zhǔn)性不足的問(wèn)題，增加整個(gè)設(shè)計(jì)難度。因此，要在活塞的表面進(jìn)行止口處理。

第三，按照基礎(chǔ)流程完成表面活塞處理工序。具體操作如下：①車裙部斷面分析，按照參數(shù)要求進(jìn)行斷面處理;②粗車冒口和止口，確保對(duì)應(yīng)流程的完整性;③粗鏜削孔，結(jié)合削銑工藝要求進(jìn)行處理;④銑止口定位槽設(shè)定;⑤車削孔外口處理;⑥粗車燃燒室，要結(jié)合燃燒室的應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行工藝參數(shù)誤差分析。另外，在止口定位時(shí)進(jìn)行頂端冒口加工處理，也能提升準(zhǔn)確性和精準(zhǔn)度。綜上所述，結(jié)合用戶的實(shí)際要求和車型差距，完成不同尺寸、不同形狀活塞的加工處理工作，能提升工藝效果和綜合應(yīng)用水平，維持其特征化加工流程的基本水平，優(yōu)化加工工藝。

3? 優(yōu)化活塞加工工藝軟件

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，ABAQUS作為普遍的非線性通用有限元解析軟件受到了越來(lái)越多的關(guān)注，將其應(yīng)用在活塞關(guān)鍵工序加工處理方面，能大大提升仿真處理的效果，并且針對(duì)切削參數(shù)予以優(yōu)化，確保能整合活塞加工技術(shù)。對(duì)ABAQUS技術(shù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，結(jié)合Fortran語(yǔ)言完成模型描述范圍的修改和處理，構(gòu)建更加合理的界面結(jié)構(gòu)，確保嵌入后的程序模塊能簡(jiǎn)化傳統(tǒng)處理方式的流程，實(shí)現(xiàn)活塞關(guān)鍵工序插件的升級(jí)。

4? 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)而言，活塞加工水平具有非常重要的意義和價(jià)值，所以，相關(guān)部門要對(duì)技術(shù)流程和要點(diǎn)予以重視，建立健全更加合理且高效的技術(shù)監(jiān)督方案，確保能提升活塞的制造質(zhì)量，有效維持發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行水平，為汽車行業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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