中凸變橢圓活塞精加工熱變形補償方法研究

（中國兵器科學研究院寧波分院，浙江 寧波，315103）

中凸變橢圓活塞精加工熱變形補償方法研究

王大森 聶鳳明 朱鴻磊 郭成君 裴 寧 紀淑花 盧文斌

（中國兵器科學研究院寧波分院，浙江 寧波，315103）

本文采用有限元方法對活塞精加工過程中熱變形進行分析并通過補償方式優化加工參數。具體針對某型號活塞，分析其加工時的熱變形。分析結果表明，最大徑向變形出現在活塞頭部，為14.3μm，最小徑向變形出現在活塞底部，為4.9μm。并以此調整活塞加工參數，實驗表明此方法有效減小了由熱變形造成的加工誤差，為同類型活塞加工工藝改進提供了參考依據。

活塞；中凸變橢圓；熱變形；補償；有限元方法Key words:Finite element method is applied to thermal deformation analysis of middle-convex and varying ellipse piston in finishing process, according to the results technics parameters are optimized with compensation method. Specifically, a certain engine piston’s thermal deformation is analyzed. As results show, the maximum radial deformation of the piston profile is 14.3μm, which appears in the piston head; the minimum radical deformation is 4.9μm, which appears in the bottom of piston. Experimental results show that adjusting technics parameters can effectively reduce the machining errors caused by thermal deformation, which can provide a basis for the improvement of piston technics.

活塞是內燃機的關鍵部件之一，其加工質量直接關系到內燃機的工作可靠性和經濟性。為提高活塞的工作性能，目前內燃機活塞裙部普遍采用中凸變橢圓型面。這種型面的橫截面為橢圓或類橢圓，且橢圓度沿活塞軸向變化，縱截面型線則為一條中部外凸的曲線。由于活塞易受加工溫度的影響發生變形，尤其是精加工時導致型線精度超差。本文以有限元方法對活塞精加工時的熱變形進行分析，通過補償方式優化加工參數，改善活塞外型曲面加工質量，提高制造精度。

1 活塞加工熱狀況分析

切削熱是活塞外圓精加工過程中熱變形的主要熱源。在活塞切削過程中所消耗的切削功絕大多數轉變成了切削熱。切削熱通過切屑、活塞工件、刀具以及周圍的空氣等傳散，在無切削液的工況下，切屑帶走了大多數的熱量。……