活塞加工技術的相關探討

王蓮 牛新芝

摘要：近幾年，汽車技術和活塞技術實現(xiàn)了全面發(fā)展，傳統(tǒng)手動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，為質量產(chǎn)品的提高提供保障。本文分析了活塞加工技術方法，并從裝夾方案、有止口活塞機加工、無止口活塞機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。

關鍵詞：活塞加工技術;方法;流程;軟件

中圖分類號：TK406? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）08-0038-02

0? 引言

全面提升活塞加工技術的應用水平，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，實現(xiàn)技術運維管理目標，從而為活塞加工工作的進步提供保障。

1? 活塞加工技術要求和方法

1.1 活塞加工技術要求

活塞元件主要分為頭部結構、裙部結構以及活塞銷部結構，作為曲柄連桿結構的重要組成成分，其最大的功效就是在合力科學范圍內承受燃燒氣體產(chǎn)生的壓力和慣性，從而借助對應壓力產(chǎn)生的作用力推動活塞銷，以保證連桿能正常應用，因此，活塞本身就是燃燒室內的運動零件，要結合其應用環(huán)境和要點落實對應的加工技術處理方案，確保參數(shù)滿足實際要求[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級別精度標準。與此同時，活塞裙外圓位置和氣缸的配合度要滿足IT7級別。其次，環(huán)槽是維持活塞環(huán)漲縮的關鍵，寬度公差要滿足IT8級別精度要求，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，且裙部的外圓位置要形成椎體結構。

第三，為了從根本上維持發(fā)動機運行的平穩(wěn)度和應用質量，同一個發(fā)動機活塞的實際質量要適中，并且維持在固定的數(shù)據(jù)范圍內，所以，在活塞加工過程中，一般是按照重量完成分組裝配的。

1.2 活塞加工技術方法

對于活塞加工項目而言，活塞壁較薄，且徑向剛性較差，所以很容易出現(xiàn)變形問題，為此，要結合實際應用要求和技術規(guī)范落實對應的技術處理工藝，確保對應操作流程的合理性，有效降低加工誤差對其應用效果和質量造成的影響。

1.2.1 機械運動合成技術

主要是借助機構設備的運動合成軌跡完成車削運動分析，從而建立機械運動合成法處理方式，應用套車法、偏心法以及周轉輪系法等[3]。

第一，套車法。運行中橢圓形是非正交截面（圖1）。因為車刀工具高速運行過程中借助剪切運動完成處理，且工件和刀具會形成固定的刀角結構，此時沿著工件軸的方向完成切削工藝。

第二，偏心法。借助偏心運動結構完成處理工藝，其中，柄連桿方式、凸輪結構等都能建立工件的偏心運動，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，周轉齒輪法，主要應用的是飛機齒輪機構工件完成同軸旋轉處理方式，能對活塞的外緣結構予以加工。

除此之外，借助機械運動控制技術能提升運行效率和準確性，確保精度滿足標準的同時滿足批量生產(chǎn)的實際需求[4]。

1.2.2 模仿技術

借助模仿技術能有效對車刀和工件進行相對運動的控制處理，有效獲取對應型面的工件。并且，配合平面模仿型和立體模仿型，就能建立對應的技術流程，從而結合模的形狀完成對應的處理方案。在實際應用中，要結合旋轉運動確保工具和刀架同步，從而模擬對應旋轉體運動軌跡以及線性運動趨勢。與此同時，在軸向方向進入機械的過程中，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、杠桿結構的相對運動合理有效，完成中凸型線的處理。值得一提的是，在模仿技術應用的過程中，為了保證活塞群加工操作不會出現(xiàn)變形，要利用振動臺法夾裝（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

在傳統(tǒng)的活塞加工工藝體系內，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，在技術不斷進步的基礎上，升級其工藝流程具有重要的意義，要在確定裝夾方案后，針對有止口活塞機加工和無止口活塞機加工予以區(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置3個基礎裝置和4個夾具結構，一般而言，螺旋槽磨削操作過程中會利用四軸加工處理的方式，確保三爪氣動卡盤完成夾緊操作，為零件加載工序以及卸裝工序省時省力提供保障，也最大程度上避免了變形問題對后續(xù)應用和加工造成的影響。工作面的頂部加工工件要利用對稱的圓柱狀晶粒體，其基礎孔深為2×？椎5，深度為20mm，結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 有止口活塞機加工

對于有止口的活塞機進行加工處理時，要充分關注應力數(shù)值，按照（其中，1、2是主應力，兩者成90°直角）完成計算，確保能依據(jù)具體要求落實相匹配的處理方法[7]。

第一，順序法。要想對整個系統(tǒng)結構的第1個擋塊完成加工處理，緊接著進行加工和削孔，從而保證對應流程的合理性。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程，提升熱效率，一般都會采?。孔匦稳紵?，利用完成圓弧計算，確保檢查結果滿足預期。這種方式最大的優(yōu)勢就是整個流程的操作便捷性較高，且能判定準確的位置。

第二，針孔處理法。此時最先要進行削孔操作，完成止口處理后才能進行最終工序。這種處理方式盡管時間會有所延長，且對應的工作量增大，但是其精度要遠遠高于順序法，在實際應用中的普遍性和科學規(guī)范性更高，因此適用范圍更廣。

2.2.2 無止口活塞機加工

為了保證無止口活塞機加工水平符合實際質量要求，就要按照標準化操作規(guī)范建立對應的處理方案，一定程度上提高工藝運行的綜合效果。

第一，要在活塞裙結構的下端位置或者是銷釘座的位置添加對應的止口處理模塊，并且保證能借助切除工藝完成止口操作。需要注意的是，止口過程一旦停止，對應的應力參數(shù)必然會形成重新分布的狀態(tài)，此時受力不均勻的位置就會出現(xiàn)活塞裙變形的問題。

第二，為了避免止口操作停止產(chǎn)生的連鎖反應，要借助活塞腔定位處理方式進行實時性定位控制，維持整個活塞結構的穩(wěn)定性和運行規(guī)范性。傳統(tǒng)處理模式中會借助硬質表面作為參考，存在定位精準性不足的問題，增加整個設計難度。因此，要在活塞的表面進行止口處理。

第三，按照基礎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)要求進行斷面處理;②粗車冒口和止口，確保對應流程的完整性;③粗鏜削孔，結合削銑工藝要求進行處理;④銑止口定位槽設定;⑤車削孔外口處理;⑥粗車燃燒室，要結合燃燒室的應用過程進行工藝參數(shù)誤差分析。另外，在止口定位時進行頂端冒口加工處理，也能提升準確性和精準度。綜上所述，結合用戶的實際要求和車型差距，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

隨著科學技術的不斷發(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越多的關注，將其應用在活塞關鍵工序加工處理方面，能大大提升仿真處理的效果，并且針對切削參數(shù)予以優(yōu)化，確保能整合活塞加工技術。對ABAQUS技術進行二次開發(fā)，結合Fortran語言完成模型描述范圍的修改和處理，構建更加合理的界面結構，確保嵌入后的程序模塊能簡化傳統(tǒng)處理方式的流程，實現(xiàn)活塞關鍵工序插件的升級。

4? 結束語

總而言之，對于汽車發(fā)動機行業(yè)而言，活塞加工水平具有非常重要的意義和價值，所以，相關部門要對技術流程和要點予以重視，建立健全更加合理且高效的技術監(jiān)督方案，確保能提升活塞的制造質量，有效維持發(fā)動機的運行水平，為汽車行業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展奠定堅實基礎。

參考文獻：

[1]劉勝.超長型活塞桿車磨加工中心開發(fā)相關技術研究與應用[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2020，41（34）：157-158.

[2]時敬龍.汽車內燃機活塞裙部數(shù)控加工技術研究[J].內燃機與配件，2018（19）：115-116.

[3]劉建波.柴油機活塞工藝參數(shù)優(yōu)化及其加工仿真技術研究與應用[D].江蘇：東南大學，2018.

[4]閆富華，齊麗娜，王輝，等.柴油機活塞裙加工變形控制技術研究[J].熱加工工藝，2018，47（10）：43-45.

[5]利用PTC技術加工LV20/27中凸變橢圓活塞裙部時的數(shù)據(jù)處理[J].武漢船舶職業(yè)技術學院學報，2019，8（4）：10-13.

[6]翟鵬，張承瑞，蘭紅波.車用高負荷活塞異形銷孔結構發(fā)展趨勢及加工技術研究[J].汽車技術，2017（3）：39-43.

[7]賈利寧，張建永.活塞加工技術現(xiàn)狀分析與研究[J].清洗世界，2020，36（10）：92-93.