05第四章活塞环的制造工艺

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1、第四章活塞环的制造工艺活塞环的性能对整台发动机系统的良好工作运转是十分重要的，活塞环组件必须有较长的使用寿命。现在通过改进材料和表面制造工艺，活塞环已能满足这样的寿命要求。4.1活塞环的生产特点活塞环是内燃机中的重要易损件，生产批量很大，可想而知，必须高度专业化，组织流水生产作业线。活塞环流水生产具有下列特点：1工作地专业化程度高。每个工作地固定完成一道或几道工序，而每一道工序都在固定的工作地加工。如活塞环粗磨两端面统一在粗磨组进行加工。2产品在流水线上按单向运输路线移动，生产过程具有良好的连续性。活塞环单向运动移动路

2、线为：粗磨→去油→热处理→细磨→去油→半成品检查→切削流水工作线→表面处理→成品检查→配组入库。3在整个加工过程中，产品按平行移动方式在各工序的工作地之间移动，生产具有明显的节奏性；4工艺过程是封闭的，产品的所有工序在流水线内全部完成，如活塞环切削流水线在两端面加工完成后，内圆、外圆、开口间隙等加工全部在切削生产线上完成，加工过程象流水一样从上一工序转到下一工序，连续生产。4.2活塞环的加工方法依照活塞环成型的方法不同，制造活塞环的方法主要有两种：1热定型法（整体正圆法）：即浇铸出圆筒形活塞环毛坯，然后在普通车床上切削

3、加工，切割成单环；按工作间隙尺寸铣出切口，最后扩张至所需要的自由切口间隙尺寸，并在此状态下热处理定型，即成所需尺寸的活塞环。2单体椭圆法：即浇铸出单个的椭圆形活塞毛坯，然后在靠模车床上切削加工，并按自由切口间隙尺寸切口，就成为所需尺寸的活塞环。这两种方法都获得广泛采用，但有几点需指出：（1）单体椭圆法属于机械定型。既可用于制造等压环，又可用于制造非等压环；但主要用于制造非等压环。它在造型过程中，设计椭圆形状时就考虑了弹力和环的结构尺寸等方面的关系。热定型法，环自由形状的形成主要靠热定型，因此在高温下会发生回火，促使环的

4、弹力消失。由于定型性质不同，所以在用前一种方法制成的活塞环寿命比较长。热定型法主要用于制造等压环。（2）从加工过程看，单体椭圆法在铸造和机械加工时要用专用模具和靠模车床，设备复杂，而热定型法无论从铸造或机械加工看都比前法简单，所以它的生产率高，成本低。前一种方法适用于大批量生产，后一种方法大、中、小批量生产均可。（3）单体椭圆法节省金属材料，因为它的切削加工裕量可以留得很少。图4-1活塞环热定型加温曲线464.3活塞环的铸造目前活塞环的铸造方法主要有单体叠箱铸造、双片叠箱铸造、筒体砂型铸造和筒体离心铸造，按毛坯的形状来

5、分又可分为正圆和椭圆两种。早期的活塞环毛坯的铸造方法多数用正圆筒体砂型铸造，这种方法的最大特点是容易铸造、废品率低、补缩效果好，其缺点是铸件需要切片、加工余量大，大大增加了机械加工的工作量，机械性能也较差。目前由于铁球环补缩问题还未得到很好的解决，故多数铁球环采用这种生产方式，但其他材料的中、小活塞已很少用这种方法了。筒体离心铸造的优点是不用砂型，大大减少运输量，节省人力、设备简单、工装制造容易、操作方便、易实现机械化、自动化、劳动强度低、劳动条件好、占地面积小、铸件补缩能力强、不易产生缩孔、气孔、金属基体致密等，其缺

6、点是毛坯是正圆的、壁的厚度很厚、要切片、内外园加工余量大、偏析比较严重、机械性能不够稳定。因此，这种方法除少量用于球铁环生产外，其他材质的活塞环一般不用这种方法。单体环铸造的优点是：加工余量小、组织致密、机械性能好。其缺点：设备要求比较先进，否则废品率较高、补缩能力差。由于合金铸铁环不存在补缩问题，故目前绝大多数合金铸铁环采用这种生产方式，而且随着管理水平和工艺水平的提高，以及不断采用先进设备，废品率高的缺点正在逐步被克服。权衡之下，单体铸造工艺是目前被公认的好方法，但由于存在补缩问题，目前铁球环没有采用这种方法。然而

7、，随着技术的不断发展，也可能有朝一日这种生产方法会用于铁球环。双片铸造的优缺点介于单体铸造和筒体铸造之间，合金铸造环一般不用这种生产方式，目前这种方式只用于生产铁球环。正圆的优点是型板制造简单、加工设备简单。缺点是要进行热定形、开口对面应力大，开口处径向压力低，热稳定性差，弹力消失厉害。椭圆环的优缺点与正圆环的相反。4.4活塞环的加工工艺规程4.4.1基准的种类和选择基准是确定零件上某些点、线、面的位置时所依据的该零件上的点、线、面。基准的概念只有在研究点、线、面之间的相互位置关系时才有意义。在加工过程中，选择哪些点、

8、线、面作基准将直接影响工件表面的相互位置精度。按照基准的作用和应用场合的不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。下面对工艺基准作一介绍。1工艺基准在机械加工和装配过程中，常用的工艺基准有工序基准、定位基准、测量基准和装配基准四种。图4-2工序基准示例（1）工序基准在加工工序图中，用来规定本工序和加工表面的位置的基准，称为工序基准