1前言

(a)T(z)-活塞任一截面的橢圓(b)A(z)-活塞裙部的型線

圖1中凸變橢圓活塞外形

活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要組成元件,質(zhì)量的好壞直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能恨递。其外形對(duì)系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟(jì)性妙色、可靠性拌夏、壽命推穷、排放及噪聲等指標(biāo)有很大的影響心包。考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)由燃?xì)鈮毫透А⑵讐毫υ斐傻幕钊冃我约盎钊旧淼臒嶙冃蔚扔绊懸蛩?目前活塞裙部廣泛采用的是中凸變橢圓型面辛辱。這種型面具有如下特點(diǎn):橫截面為橢圓或類橢圓,且其橢圓度沿活塞軸向變化(圖1a)；縱截面的型線為一條中部外凸的曲線(圖1b)遣睦。

活塞設(shè)計(jì)成這樣的外形,可以將活塞工作時(shí)由熱膨脹等因素產(chǎn)生的變形沿活塞銷軸方向擴(kuò)展,使得裙部橫截面變成近似圓形,從而在活塞工作時(shí)可以獲得更寬唱忠、更均勻的承載面,同時(shí)還使得活塞的裙部與汽缸壁更好地貼合,減小了配缸氣隙,有利于降低活塞裙部比壓,減小活塞對(duì)汽缸壁的沖擊,降低發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪聲。另外中凸的裙部與汽缸壁之間的楔形油隙又可以起改善潤(rùn)滑的作用,并且可以提高活塞的對(duì)中性,這就大大地減小了零件的磨損,提高了活塞的工作性能和使用壽命芜醉。目前,中凸變橢圓型面已經(jīng)作為一種公認(rèn)的活塞裙部?jī)?yōu)良型面而被廣泛采用临卿。

這種復(fù)雜型面的車削加工,現(xiàn)有的加工方式主要有硬靠模法和軟靠模法(數(shù)控加工法)兩種。

硬靠模加工就是活塞與活塞形狀相同的母靠模同軸裝上機(jī)床主軸,然后利用仿形裝置制造出與母靠模相同形狀的活塞屠睡。這種加工的方式具有加工穩(wěn)定性好的特點(diǎn),不便之處在于靠模制造困難楷象、加工周期長(zhǎng)、成本昂貴受二。同時(shí),機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)特性使得機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速受到限制,對(duì)活塞生產(chǎn)效率的提高有較大的影響烘俱。

軟靠模加工是根據(jù)活塞的型面進(jìn)行編程,并以所編制的程序作為靠模,采用計(jì)算機(jī)控制刀具的高頻微位移進(jìn)給機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行活塞的加工。這種加工方式對(duì)活塞的改型有較大的柔性画鉴。目前,國(guó)內(nèi)依靠軟靠模加工的執(zhí)行機(jī)構(gòu)還普遍存在著線性和動(dòng)特性較差绘辈、受突加負(fù)載的影響較大等問(wèn)題,不能很好地保證加工精度。

本文對(duì)表面成型采用分解設(shè)計(jì)的方法,將中凸變橢圓異型面的加工分解成幾組運(yùn)動(dòng)的合成桐愉。利用數(shù)控單元和機(jī)械機(jī)構(gòu)各自的優(yōu)點(diǎn),采用軟财破、硬靠模相結(jié)合的方法,研究設(shè)計(jì)了一套新型的中凸變橢圓活塞裙部車削系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)活塞裙部的高精度然评、高效率加工。

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