活塞鑄造氣門坑定位加工研究

李 欣，惠 青

（1.濱州渤?；钊邢薰?，山東濱州 256602；2.山東省發(fā)動機(jī)活塞摩擦副重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濱州 256602；3.海納川（濱州）輕量化汽車部件有限公司，山東濱州 256602）

0 引言

通過活塞氣門坑與氣門向發(fā)動機(jī)內(nèi)輸入空氣并排出燃燒后的廢氣。從發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)分析，氣門可分為進(jìn)氣門和排氣門。進(jìn)氣門的作用是將空氣吸入發(fā)動機(jī)內(nèi)，與燃料混合燃燒；排氣門的作用是將燃燒后的廢氣排出并散熱。如果活塞氣門坑位置在加工過程中不能保證在公差范圍內(nèi)，活塞在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會頂撞氣門?；钊斪矚忾T是指活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動時(shí)與開啟的氣門碰撞，造成零件損傷的現(xiàn)象。

1 技術(shù)要求

活塞外圓與鑄造氣門坑的位置精度控制氣門與氣門坑的密封程度。產(chǎn)品的技術(shù)特性是氣門坑及燃燒室均屬于鑄造成型，不允許對氣門坑及燃燒室進(jìn)行機(jī)械加工。這種產(chǎn)品設(shè)計(jì)不但降低了產(chǎn)品加工成本，而且利用鑄造技術(shù)提高氣門與氣門坑的密封程度，避免了氣門坑位置因機(jī)械加工造成的裝配誤差。鑄造氣門坑相對于整個(gè)活塞中心的位置公差要求為0.2 mm，燃燒室相對于整個(gè)活塞中心的位置要求也為0.2 mm，相比其他同類產(chǎn)品鑄造成型的氣門坑及燃燒室，該類型產(chǎn)品的位置公差設(shè)計(jì)非常嚴(yán)格。在活塞整個(gè)加工過程中，加工定位基準(zhǔn)的選擇是保證氣門坑與活塞外圓位置精度的關(guān)鍵，同時(shí)對于活塞的整個(gè)加工流程也是一個(gè)難點(diǎn)。

2 加工定位基準(zhǔn)的選擇

對于傳統(tǒng)的整個(gè)活塞加工流程，根據(jù)活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備、工裝的選擇，一般選擇活塞止口作為加工定位基準(zhǔn)。以活塞止口作為加工定位基準(zhǔn)加工活塞外圓后，活塞氣門坑與外圓的位置度超出0.2 mm，不符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，因此需要重新選擇加工定位基準(zhǔn)[1]。

經(jīng)過試驗(yàn)，設(shè)計(jì)活塞氣門坑為加工定位基準(zhǔn)，加工活塞外圓可以保證鑄造氣門坑與活塞外圓的位置精度。但是在加工活塞其他質(zhì)量特性過程中，由于定位裝夾不準(zhǔn)確，不能保證活塞其他質(zhì)量特性在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，需要將活塞整個(gè)加工過程的加工定位基準(zhǔn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。經(jīng)過多次試驗(yàn)，選擇活塞鑄造氣門坑為活塞止口的加工定位基準(zhǔn)，加工活塞止口，后續(xù)工序以活塞止口為加工定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。經(jīng)過加工定位基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換后，既可以保證氣門坑位置相對于活塞中心的位置精度[2]，又能保證活塞其他質(zhì)量特性保證在設(shè)計(jì)公差范圍內(nèi)。

投制工裝夾具。工裝夾具包括止口連接盤、止口胎、止口定位塊和內(nèi)腔定位桿。以鑄造氣門坑和燃燒室為加工定位基準(zhǔn)進(jìn)行定位加工活塞止口，避免在活塞整個(gè)加工過程以氣門坑為加工定位基準(zhǔn)，造成活塞其他質(zhì)量特性不符合產(chǎn)品的質(zhì)量要求。在加工過程中利用止口定位塊控制固定活塞，加工活塞止口，使活塞氣門坑與止口同軸度保證在0.1 mm 以內(nèi)，后續(xù)工序以活塞止口為加工定位基準(zhǔn)加工活塞外圓，可以保證氣門與活塞外圓位置在0.2 mm 以內(nèi)。

圖1 環(huán)槽垂直度CPK 值

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

選取125 只產(chǎn)品進(jìn)行驗(yàn)證。以活塞鑄造氣門坑定位加工活塞后，測量活塞環(huán)槽垂直度、外圓垂直度，測量結(jié)果驗(yàn)證CPK（機(jī)械加工過程能力）值在1.67 以上，如圖1 和圖2 所示。表明以活塞鑄造氣門坑為定位基準(zhǔn)的整個(gè)加工過程的加工能力是穩(wěn)定的，以鑄造氣門坑為加工定位基準(zhǔn)加工此類型活塞可以保證質(zhì)量要求。

圖2 外圓垂直度CPK 值

4 結(jié)論

整個(gè)加工過程通過定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換，保證了活塞外圓與鑄造氣門的位置精度，解決了鑄造氣門坑因無法加工導(dǎo)致位置精度超差的難題。為鑄造氣門坑的活塞提供了一種新的加工方法，既提高了經(jīng)濟(jì)效益，又解決機(jī)械加工難題。