全钢活塞异形销孔加工工艺优化.pdf

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1、·46·内燃机与配件全钢活塞异形销孔加工工艺优化陈乌良；杨帆；杨志勇；田海平（湖南省湘潭市江滨活塞分公司）摘要：根据对影响活塞销孔加工质量的因素分析，结合现场生产实践存在的问题现状，提取出全钢活塞异形销孔加工工艺优化方向；通过对应措施将各个影响因素进行排查解决，从而有效提高全钢活塞异形销孔加工质量，实现对全钢异形活塞销孔加工工艺优化。关键词：全钢活塞；异形销孔；工艺优化；表面粗糙度0引言2问题分析随着活塞加工行业的全面技术提升，汽车发动机活塞销孔表面粗糙度是衡量活塞质量的一个重要指标，其正朝着高强度、高耐磨、高精度、

2、低膨胀、轻量化以及结构主要由切削过程中刀具和零件的相互摩擦、工艺系统的高复合化方向发展。目前，活塞已形成集轻质高强度新材料、[2]频振动、切削分离时的塑性变形等原因形成的。在实际加异型外圆复合型面、异型销孔等多项新技术于一体的高技工中，对销孔表面粗糙度存在较大影响的因素主要为以下[1]术含量产品。方面：其中，从活塞材料上可大致分成：硅铝合金活塞、全钢2.1进给量对粗糙度影响活塞、铸铁活塞、陶瓷活塞；从结构上可大致分成：整体铸活塞销孔加工过程中可分为粗加工、精加工两过程，造活塞、螺栓连接活塞、铰接活塞、高能束焊接活塞；

3、从性其中硅铝合金活塞销孔加工的进给量为粗加工加工余量能上可大致分成：耐磨合金镶圈活塞、内冷却油道活塞、表为0.9mm，精加工余量不大于0.1mm。该进给量完全可保面喷涂石墨活塞、异形销孔活塞、内冷却油道活塞。其中，证活塞销孔表面粗糙度符合工艺要求；但对于全钢活塞而全钢异形销孔活塞较多运用于高功率发动机上，在经济、言，由于全钢材料硬度较大，该余量加工易造成加工时振性能、环保等方面较符合活塞未来发展趋势。动加大，导致刀具进给过程对销孔表面的划伤。因此合理全钢异形销孔活塞机加生产过程与常见铝合金活塞的进给量是保证销孔表面粗

4、糙度的一个关键因素。加工方式有较为明显的差异性，尤其是在异形销孔加工2.2换刀频次对粗糙度影响工艺上区别明显。销孔作为活塞与连杆连接的装配表面，刀具在切削加工中由于受零件硬度、强度的影响，会其性能很大程度影响到发动机的工作状态；活塞销孔加产生不断的磨损，刀尖的切削能力逐渐变差，容易在刀尖工质量达不到工艺技术要求致使销孔失效，将导致活塞处产生积屑瘤；而积屑瘤在与销孔表面接触过程中，会发在缸体内上下运行过程中出现“卡死”或者活塞销“抱死”生高频破碎与再生从而导致划伤销孔表面，造成销孔粗糙现象发生。[3]度超差。因此选择一

5、个合理的换刀频次在实际生产中具1加工中存在的问题有重要意义。活塞销孔失效形式可大致分为：销孔表面拉毛、开裂、2.3刀具性能对粗糙度影响[2]破碎、烧熔；对于全钢异形销孔加工过程，在销孔直径符2.3.1刀尖R的大小对粗糙度影响合工艺要求下，易出现的质量问题有：①销孔型线存在“凸刀尖是刀具与零件表面接触的唯一接点，切削中产生点”，即在最高点无圆滑过度；②销孔表面粗糙度超差。此的切削力以及切削温度的传导都由刀尖所决定，理论上决类问题的出现均能造成活塞工况下，活塞销孔表面与活塞定销孔表面粗糙度精度在0.6μm以内的临界刀尖R

6、为销的配合不一致，造成“卡死”或者活塞销“抱死”，从而出9.375μm，且R越大越好。但实际加工中，刀尖圆弧R过现活塞销孔失效，造成发动机的“瘫痪”。大，易造成加工中的切削力增加，容易造成振动，影响加工目前，在应用和分析现有应力型销孔加工技术特点的表面的精度，且刀具圆弧R过大，切削的处理性能也会变基础上与国防科技大学、长沙一派合作成功研制出利用差。因此在保证表面粗糙度要求前提下，尽可能选择刀尖[4]主轴变形体实现生产异形销孔的数控异形销孔镗床，该圆弧R接近9.375μm。设备性能为导轨精度0.002mm以内、转速可到

7、3000r/2.3.2断屑槽对粗糙度影响min、刀具进给量可小于0.2mm/r、镗头精度0.0005mm以断屑槽是位于刀体上的一定形状的凹槽，其作用是利内；且该设备采用多参数对销孔母线进行多点控制生成于切削过程中有效从刀尖处断屑排出，防止断屑在刀尖处异形销孔形线，在硬件设施上可实现异形销孔型线的整形成氧化。常用于硅铝合金活塞加工的刀具一般无断屑体圆滑过度。槽，其主要原因是硅铝合金的硬度较低，在切屑过程不易生产过程中，在销孔精镗设备未出现异常状况下，全形成连续型断屑，不易形成堆积。在同等条件下，由于全钢钢异形销孔质量主

8、要存在的问题表现为销孔表面粗糙度硬度较高、切削温度较高，易在刀尖处易形成氧化层，对销超差。孔表面粗糙度有一定影响。InternalCombustionEngine&Parts·47·2.4冷却液对粗糙度影响冷却液在销孔加工过程中起到的作用有：①对切削过程产生的热量进行传导；②对断屑进行及时冲刷；③冷却[5]刀具切削刃，以保持其硬度、强度和锐利的