活塞加工工艺 (2)

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1、2活塞加工工艺2.1活塞的功用、结构特点及工作条件　活塞是曲柄连杆机构中的主要零件之一，是发动机的心脏。　在活塞压缩行程终了时，燃烧室内的工作混合气被火花塞点燃后爆发，产生强大的压力，推动活塞沿气缸向下运动，并通过连杆使活塞的直线往复运动变为曲柄的旋转运动，这就是发动机动力的来源。活塞的第一个作用就是使发动机做功。　发动机做功是由进气、压编、爆发、排气四个行程来完成一个工作循环的。不断地循环，发动机才能连续地工作，这就要求发动机内活塞顶以上的空间要有非常好的密封效果。密封是活塞的第二个作用。　发动机在点燃爆发时

2、.温度高达～，主要靠活塞和活塞环将高温传给气缸壁，再由气缸壁外侧水套内的循环水将热量带走。活塞的第三个作用是传热。　活塞在工作中应不敲缸、不拉缸、不漏气。保持正常的活塞与缸体的配合间隙，使发动机能稳定有效地工作，获得更大的功率，即要求活塞应有良好的导向作用。　由于活塞是在高温高压高腐蚀条件下连续变负荷运动，所以必须有相应的结构来满足这一特定的工作条件。活塞由头部(环槽、环岸和绝热槽)、裙部和顶部三部分组成，如图3.1.9所示。1.顶部。汽车发动机大多采用平顶式活塞，这是因为与其它形式的活塞顶相比.具有工作可靠、

3、制造简单、重量最轻和受热面积最小等优点。　汽车柴油机活塞顶的形状决定于混合气形成过程的要求。在分离式燃烧室中，以平顶或近于平顶的形式为主;在近几年应用较广的半分离燃烧室或活塞燃烧室(如图3.1.10)中，活塞顶不得不采用使活塞热负荷大大增加的复杂形式，这时为保证活塞工作可靠.要选用优质铝合金。　　2.头部。活塞环的主要功用是保证燃烧室和气缸工作腔的密封性。它的高度主要决定于必须安装的活塞环数。目前高速汽油机一般用2～3个密封环(气环)，在气环槽中放置具有弹性的密封环，用以密封活塞顶部上边的燃烧室，防止漏气，并将

4、活塞上部的热全传给气缸壁。下边还设有1～2个刮油环(油环)。在油环槽中放置刮油环，用以使气缸壁的润滑油膜分布均匀，进而改善活塞的润滑条件，并能把飞溅到气缸壁上的多余润滑油刮掉，使其经油环槽的回油槽(隔热槽)流回曲轴箱。汽油机活塞一般有2道气环和1道油环，而柴油机由于转速低，气压力较高。所以一般最低环数为3道气环和1道油环。　3.活塞裙。活塞裙是指活塞油环槽以下的部分。活塞做直线往复运动时，靠裙部起导向作用。活塞工作在高温高压的条件下，要产生热膨胀和受力变形。由于顶部温度最高，环带次之，裙部比环带还低，所以上部热

5、膨胀大于下部。为保证在正常工作条件下活塞与气缸体内壁之间自上而下间隙均匀，必须把活塞制成上小下大的阶梯形或截锥形。由于活塞裙部在活塞销孔轴线方向的热膨胀量与受力变形导致的膨胀量大于其垂直方向，因此要使活塞裙部在正常工作状态下呈正圆形，以保证活塞与缸壁径向伺隙均匀，活塞裙部的横截面应做成椭圆形，并使椭圆的长轴方向垂直于活塞销孔轴线方向。CA6102发动机采用变椭圆活塞，即裙部椭圆度自上而下递减的活塞。　活塞裙部内有一止口。它由一小段内孔、倒角和端面构成。它是专为活塞加工过程中定位而设置的辅助精基准面，在活塞工作过

6、程中没有任何用途。　4.销座。销座位于活塞裙部内，且有厚筋与活塞顶相连。其作用是保证把作用于活塞上的力可靠地传给活塞销孔，在活塞销座上有一个油孔，用作润滑活塞销与活塞销孔，减少它们的磨损。活塞销孔外端设有锁环槽，用以安装锁环，限制活塞销的轴向串动，以避免刮伤气缸壁。在活塞销座的横向位置上，如果活塞销轴线与活塞轴线相交，则活塞越过上死点，侧向力作用方向改变时，活塞发生“拍击”。为使活塞从压向气缸的一面到对面过渡平顺，则把活塞销轴线向受载一面偏出1mm～2mm。CA6102活塞为0.9mm～1.1mm　总之，活塞为

7、薄壁零件，它是在高温、高压的条件下。在气缸内做高速往复直线运动。为减小活塞在做高速往复运动时的惯性力，一般活塞材料采用铝合金。其顶部稍厚且销座与顶部连成一体。以提高其刚度。为了得到满意的配缸间隙，CA6102活塞的裙部采用桶形变椭圆形式。2.2活塞的毛坯材料及其制造方法　活塞的材料除少数采用铸铁外，大部分采用导热系数高、热膨胀系数较低的硅铝合金。为了增加其刚性、隔热性和避免环槽早期磨损，也有在其头部或裙部铸有钢护圈、铸铁圈或钢片，这类活塞称为双金属活塞。　铝活塞除了导热性能好外，还具有重量轻、易加工等特点。所以

8、目前中小型发动机的活塞大部分采用铝合金材料。　由于铝合金和铸铁材料的不同，造成线膨胀系数不一样.亦可能出现广泛选用铸铁活塞的趋势，用以取代铝活塞。　一般的铝活塞大部分采用金属模浇铸，这样不仅可以获得较高精度的毛坯，减少机械加工余量，同时还可以保证活塞间较小的重量差。　CA6102发动机活塞毛坯采用液态锻造形式，用200t的锻压机锻压成型。液锻的筒形外模固定在液压机上，周围用水冷却，内芯