活塞加工技術的研究分析

王華超 王磊

摘要：為了提升汽車應用的時效性，要對汽車技術和活塞技術予以重視，落實全自動鑄造處理方案，滿足質量應用要求的同時，推動活塞加工設備技術發展進程。本文分析了活塞加工技術的研究現狀，并著重分析了活塞加工技術的工藝規程，并討論了基于DEFORM的鍛鋁活塞切削加工和基于VERICUT的活塞數控加工的技術發展趨勢。

關鍵詞：活塞加工;現狀;工藝規程;鍛鋁活塞

中圖分類號：TK243.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）11-0119-02

1? 活塞加工技術的研究現狀

伴隨著社會的不斷進步，汽車產業呈現出高速發展的趨勢，活塞技術的研究受到了更多的關注，但是對于活塞鑄造方面還存在一定的滯后性。尤其是利用鋁液手工澆筑的方式盡管能提升操作的時效性，但是澆筑的廢品率也較高，若是進行大直徑澆筑，受到的人為因素影響率也會增大。基于此，要全面整合金屬活塞切削工藝的水平，除了要對加工設備予以重視外，也要關注精磨處理、精加工等方案的升級，提升數控程度的基礎上，優化加工水平[1]。

2? 活塞加工技術的工藝規程

為了確保活塞加工技術的合理性和規范性，要結合工藝流程構建對應的操作工序，確保能在提升加工水準的基礎上，依據關鍵工序和工步優化工藝參數的準確性，維護活塞加工技術的應用效果。只有完善零部件工藝規程，才能提升指導過程的綜合質量，并且優化工藝生產率的控制效果。

2.1 工藝過程

活塞加工要遵循以下工序：

①鍛坯。

②粗車外圓處理，端面處理，并完成初步鉆孔處理。

③劃線。

④粗鏜孔處理。

⑤對精車端面予以控制，完成銑缺口控制。

⑥進行外圓端面、環槽和鉸孔的處理，并且依據半精鏜孔進行圓弧設定。

⑦振動去應力參數，維持銑兩側平面平衡。

⑧修補止口，進行精車型線的處理，與此同時，精鏜孔處理。其中，鏜孔控制在。

⑨集中進行毛刺的修剪處理，并進行激光打印，能結合標識完成對應工作。

2.2 基本方法

第一，對活塞表面進行集中加工，主要分為粗加工和精加工，按照對應的加工要求和要點落實具體方案，維持應用的合理性和規范性。例如，粗加工主要針對的是止口位置、外圓位置以及端面位置。而精加工主要針對的是外圓位置、環槽位置等，具有鮮明特征表面的精加工處理工序要在最后環節，以保證不會對表面特征產生影響。只有維持活塞銷孔處理的合理性，才能提升活塞和連桿的應用性能，維持精度級別和應用效率。

第二，活塞定位的基準要滿足應用要求和規范，精確選擇對應的基準參數，維持匹配的應用模式，并且提升加工精度，從而減少累積誤差造成的不良影響。也就是說，在實際操作過程中，要將基準統一作為根本指標，優化加工定位的整體效果。另外，要減少累積誤差，避免利用外圓定位的方式單一完成測定分析，而造成活塞外圓受到擠壓力出現變形[2]。

2.3 確定關鍵工序

要想提升機械加工工藝流程的穩定性和運行合理性，就要保證關鍵工序的質量水平，只有提升關鍵工序的加工能力，才能提高整體活塞加工控制工作的水平?；钊Y構是曲柄連桿結構的關鍵零件，因此，其最大的作用就是承受氣體在燃燒后產生的壓力和慣性力，并且將相應的壓力直接傳遞到連桿，推動曲軸的旋轉操作，維持動力的基本輸出。然而，在氣體壓力以及往返慣性力、側壓力的共同作用下，活塞難免會出現銷孔開裂等問題，甚至會因為磨損影響正常運行，所以要對活塞銷孔加工精度予以關注，將其作為關鍵工序，落實標準化施工操作流程。目前，較為常見的加工過程分為粗鏜孔（圖1）、半精鏜孔（圖2）、精車型線鏜孔（圖3），結合對應的操作要求，完成關鍵工序內容。

結合具體環境要求和精度要求完成工序加工處理，并且確保相應的加工模式和加工要求滿足質量標準，且對應模型的精度參數都在規定范圍內[3]。具體參數見表1。

2.4 數控加工工藝要點

第一，確定具體的裝夾方式，在活塞數控加工方案中，若是進行螺旋槽磨削加工，則要匹配四軸加工中心，夾緊三爪氣動卡盤的基礎上，完成相應操作工序，不僅能提升零件加載的效率，還能減少夾緊變形等問題，維持工作面頂部加工的對稱性[4]。

第二，針對有止口活塞機的數控加工。要加工第一個擋塊，匹配對應的加工削孔處理方案，確保外圓加工、止口加工、打孔操作等都能按照標準化流程得以落實，最后進行切換槽處理，按照精車燃燒室操作規范予以精鏜銷孔控制，檢查參數的合理性后完成加工。需要注意的是，這種操作方式較為便捷，能在滿足尺寸的基礎上提升精準性。除此之外，還可以應用針孔法進行數控加工處理，盡管相較于第一種方法應用時長會有所增加，但是其精度大大提高，且對應的適用范圍較為廣泛，具有一定的推廣價值。

第三，無止口活塞數控加工。要按照活塞裙下端添加止口-切除止口的方式進行對應操作，確保定位的精準性和活塞結構的穩定性。

3? 活塞加工技術發展趨勢

在明確活塞加工技術應用規范和關鍵工序的基礎上，就要結合具體要求落實更加精準的技術方案，提升活塞加工的質量水平。尤其是在零件切削過程中，只有提升切削參數選取的合理性，才能滿足高效率應用標準。

3.1 基于DEFORM切削模型的加工技術

DEFORM軟件在實際應用中，要結合有限元方法和數值計算基礎，將金屬切削理論和彈塑性力學作為基礎，有效建構物理仿真模式，從而滿足工藝參數的設計處理，提升加工的實效性。DEFORM軟件中的基礎模塊能維持金屬成型的三維流動需求，提升工藝分析的實時性和合理性[5]。

第一，建立切削過程的幾何模型，能結合建模要求完成三維模型的處理，保存為.stl格式，導入DEFORM軟件完成刀具模型的生成，與此同時，若是模型的幾何屬性較為復雜，則要借助CAD/CAE集成處理工序，確保模型信息合理性，簡化幾何屬性的同時，利用DEFORM軟件就能生成10mm的工件。

第二，在關鍵工序處理工作中，為了減少運算工作量，也要依據仿真數據處理方案進行加工工件的應用處理，保證模擬的合理性。因為工件生成會在X（刀具進給方向）、Y（刀具切削方向）以及Z（工件的實際切割深度）的方向出現自由度約束問題，沿著Y軸的正方向進行工件的切割處理，按照恒定速度處理工序。

第三，在仿真分析的基礎上，針對材料結構性質的改變，也要依據溫度差別和變形差異開展對應分析，確保能利用模型描述切削過程的應變應力參數、應變速率參數以及溫度參數，構建三者的函數關系，最大程度上依據DEFORM中建立的Johnson-Cook模型分析材料應變率。

第四，要對粗鏜孔切削這一關鍵工序予以仿真分析，要利用人機交互界面完成切削用量的輸入，本文選取鉆削的方式，單位為SI，設置對應的工作溫度為20攝氏度，材料為硬質合金WC。具體參數如下：①密度為14500kg/m3;②彈性模量為640GPa;③泊松比為0.22;④導熱系數為75.4m·℃;⑤比熱容為220J/kg·℃[6]。

第五，進行網格的實際劃分和重劃分，結合對應的網格應用要求以及規范，進行劃分計算，劃分的要求要匹配精度要求和計算效率，滿足網格應用的基本模式。目前，DEFORM軟件中，較為常見的劃分方式就是制定網格的總數量，結合絕對尺寸進行密集網格的處理，匹配劃分模型，從而獲得材料信息。

3.2 基于DEFORM切削模型的加工技術

基本加工流程如下：①建構虛擬數控機床模型，配置機床文件;②建模毛坯模型和夾具模型，檢測干涉和碰撞問題;③建立刀具模型;④設置系統參數，并完成編程原點處理;⑤加工仿真[7]。依據對應的操作工序標準和仿真步驟，有效落實仿真操作，完善參數的分析和控制工作。

4? 結束語

總而言之，活塞加工工藝的質量直接關系到汽車發動機行業的發展，因此，技術部門要積極落實精細化加工技術方案，整合具體技術流程和要點，配合使用對應軟件完善加工工藝操作，提升活塞的制造質量，維持工藝流程的合理性和規范性，為汽車行業可持續健康發展奠定堅實基礎。

參考文獻：

[1]劉勝.超長型活塞桿車磨加工中心開發相關技術研究與應用[J].現代商貿工業，2020，41（34）：157-158.

[2]時敬龍.汽車內燃機活塞裙部數控加工技術研究[J].內燃機與配件，2018（19）：115-116.

[3]劉建波.柴油機活塞工藝參數優化及其加工仿真技術研究與應用[D].江蘇：東南大學，2018.

[4]賈利寧，張建永.活塞加工技術現狀分析與研究[J].清洗世界，2020，36（10）：92-93.

[5]唐俊.活塞加工技術研究[J].內燃機與配件，2017（11）：66.

[6]利用PTC技術加工LV20/27中凸變橢圓活塞裙部時的數據處理[J].武漢船舶職業技術學院學報，2019，8（4）：10-13.

[7]王立芳.異形活塞數控加工技術的仿真研究[D].山東：山東大學，2018.