活塞銷孔

1、汽車活塞異形（橢圓）銷孔的加工,,,圖1 活塞直觀圖 圖2 活塞剖面圖

2、 圖3 活塞工作示意圖,研究汽車活塞異形銷孔的意義,隨著發(fā)動機性能的日益提高，活塞所承受的燃氣壓力和慣性力不斷增大，作為支承部分的銷孔負荷顯著增加，在最高燃燒壓力下，活塞銷軸和銷孔都會會發(fā)生彎曲變形，銷孔處的應(yīng)力分布主要取決于活塞銷與銷孔兩者之間的變形是否相適應(yīng)。理想的狀態(tài)是活塞銷與銷孔變形一致，這樣不會產(chǎn)生應(yīng)力集中。目前最佳解

3、決方案還是通過改變銷孔的幾何結(jié)構(gòu)來改善應(yīng)力分布情況，降低銷孔內(nèi)側(cè)應(yīng)力集中，提高活塞的承載能力。 “異形銷孔”能夠大幅度提高銷座的承載能力、延長壽命。由于“異形銷孔”呈橢圓形，使普通設(shè)備不能完成該道工序的加工，所以只能采用專用設(shè)備加工，特別是橢圓形異形銷孔。 實驗表明，橢圓形銷孔能減小應(yīng)力集中10%左右。,活塞銷孔參數(shù),橢圓銷孔的加工方法,,1 橢圓形異形銷孔鏜削機構(gòu) 橢圓形活塞異形銷孔

4、鏜削專用設(shè)備的關(guān)鍵部件是鏜削架，其結(jié)構(gòu)如圖所示 1—鏜刀架；2—步進電機；3—動力輸出軸；4—皮帶輪；5—鏜桿；6—偏心軸；7—滾動軸承；8—偏心圓柱；9—偏心軸滾動軸承；10—軸承座；11—固定盤；12—導(dǎo)軌座；13—導(dǎo)軌壓塊；14—偏心軸承座；15—移動滑塊；16—刀桿,加工原理,刀桿在作周向高速鏜削旋轉(zhuǎn)的同時，通過轉(zhuǎn)速傳感器，把轉(zhuǎn)速信號反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)異形銷孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)給步進電機發(fā)送脈沖信號，步進電機的接收器

5、接收到控制系統(tǒng)發(fā)送的脈沖信號后即根據(jù)控制系統(tǒng)的要求轉(zhuǎn)動一定的角度，該運動通過調(diào)節(jié)傳動軸、偏心滾動軸承帶動移動滑塊作徑向移動，進而使刀桿作高速鏜削運動的同時，也作徑向移動，完成刀桿的徑向進刀運動，即可鏜削出橢圓形異形銷孔。,2 壓電陶瓷驅(qū)動的異形銷孔鏜削機構(gòu),如圖所示,柔性鉸鏈機構(gòu)一端連接在銼床主軸上,隨主軸一起旋轉(zhuǎn),另一端連接銼桿,帶動銼桿旋轉(zhuǎn)“在驅(qū)動電壓的作用下,壓電陶瓷會伸長,使柔性鉸鏈機構(gòu)產(chǎn)生變形,從而帶動鏗桿銼刀徑向運動”通過對

6、壓電陶瓷伸長量的實時控制,可實現(xiàn)銼刀徑向位移的實時控制,從而加工出所要求的異形銷孔。 1.端蓋 2.M8半圓頭螺桿 3.壓電陶瓷 4.M6半圓頭螺桿 5.變形體鏜頭 6.鏜桿 7,。鏜刀,3 稀土超磁致伸縮材料(GMM) 驅(qū)動機構(gòu),利用稀土超磁致伸縮材料(GMM)研究一種微量、高頻響的位移驅(qū)動機構(gòu)，磁致伸縮材料與壓電陶瓷相比，它有較大的應(yīng)變，并且能量密度高，響應(yīng)速度快。因此，利用超磁致伸縮材料

7、對異形孔加工，具有應(yīng)變大，輸出力高和高頻響等特點。,3 稀土超磁致伸縮材料(GMM) 驅(qū)動機構(gòu),加工異型銷孔鏜床,4 斜截法加工,此方案基于圓柱的斜截面是橢圓的原理,使鏜頭主軸中心線相對工件進給方向傾斜某一角度a,巧妙地將橢圓的加工轉(zhuǎn)變?yōu)閳A的加工,其在加工效率和精度方面都十分出色。具代表性的是美國BOHAI公司,他們采用機械斜槽進刀加工,精度較高,但它致命的弱點就是僅限于加工橢圓度不變的標準橢圓,對于越來越多的非標準橢圓孔(如內(nèi)喇叭口形

8、銷孔)的加工便無能為力。,5 偏心軌跡法,A 機械偏心： 偏心式異形銷孔鏜床的機械加工過程主要是通過安裝在主軸上的鏜桿的相對徑向擺動實現(xiàn)銷孔異形的加工。鏜頭主軸由外軸和偏心內(nèi)軸兩部分組成，安裝刀具的鏜桿安裝在偏心內(nèi)軸上，當(dāng)主軸電機帶動主軸旋轉(zhuǎn)時，鏜桿跟隨主軸同步旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)半徑，刀具實現(xiàn)直孔加工， 而當(dāng)偏心內(nèi)軸相對外軸有一個相對旋轉(zhuǎn)時，則刀具的旋轉(zhuǎn)半徑有一個相對主軸中心上升和下降的徑向擺動， 此徑向擺動通過車床數(shù)控系

9、統(tǒng)的控制實現(xiàn)各種形狀的銷孔異形的加工。山東濱州渤海活塞股份有限公司目前在使用,B 磁懸浮控制法 鏜床的切削運動由回轉(zhuǎn)運動和直線運動組合而成。主軸旋轉(zhuǎn)時刀尖的軌跡形成一個圓, 根據(jù)臥式鏜床坐標系(式1), 得對轉(zhuǎn)角θ的參數(shù)方程

10、 當(dāng)主軸軸心相對工件在x 方向作簡諧運動, 即x2 =Hcosωt 時, 若θ=ωt , 則兩種運動的合成 令r +H =a , r =b , 便得到橢圓軌跡方程。這種加工方法所鏜出的橢圓孔的長軸在水平方向上, 短軸在垂直方向上。活塞工作時, 在垂直方向上的變形量大于水平方向上的變形量, 使橢圓銷孔趨向正圓孔。,,,利用圖1 所示的磁懸浮主軸加工橢圓孔時, 鏜刀的軌跡是通過控制磁懸浮主軸軸心的位