发动机活塞毛坯及其加工方法技术

本发明专利技术公开一种发动机活塞毛坯，包括裙部和头部，头部的顶面设置有冒口，头部的顶面设置有围绕冒口的向下凹陷的环形槽，环形槽的底面靠近活塞成品的燃烧室底面，环形槽的内侧壁为冒口的外周侧面，环形槽的外侧壁为加工定位面并靠近活塞成品的喉口，加工定位面和喉口之间以及环形槽的底面和燃烧室的底面之间均设置有加工余量层。直接铸造出燃烧室及喉口的大致形状，细化局部区域金相组织，容易实现，效果更好且成本更低，提高其疲劳强度，实现了大幅降喉口开裂失效风险的目的，并利用成型出来的毛坯面作为后续机械加工的加工定位面，进行后续的机械加工，提高了活塞质量。本发明专利技术还公开了一种上述发动机活塞毛坯的加工方法。

Engine piston blank and its processing method

The invention discloses an engine piston blank, which comprises a skirt and a head. A riser is arranged on the top surface of the head. A ring groove with a downward depression around the riser is arranged on the top surface of the head. The bottom surface of the ring groove is close to the bottom surface of the combustion chamber of the piston finished product, the inner side wall of the ring groove is the outer side of the riser, and the outer side wall of the ring groove is the processing positioning surface and the throat of the piston finished product. The processing allowance layer is arranged between the positioning surface and the throat, between the bottom of the annular groove and the bottom of the combustion chamber. The general shape of combustion chamber and throat is cast directly, and the metallographic structure of local area is refined. It is easy to achieve better effect and lower cost. The fatigue strength of the combustion chamber is improved, and the risk of throat cracking failure is greatly reduced. The formed blank surface is used as the processing positioning surface for subsequent mechanical processing, and subsequent mechanical processing is carried out to improve the quality of the piston. The invention also discloses a processing method for the engine piston blank.

【技术实现步骤摘要】
发动机活塞毛坯及其加工方法
本专利技术涉及发动机制造领域，特别是涉及一种发动机活塞毛坯。此外，本专利技术还涉及一种发动机活塞毛坯的加工方法。
技术介绍
目前，发动机活塞普遍采用下抽芯金属型重力铸造工艺，其优点就是顺应了活塞裙部薄头部厚大的特点，能较好地实现活塞毛坯铸造过程中自下而上的顺序凝固，有利于预防活塞头部缩松及气孔缺陷的产生，较好地保障产品的铸造质量。但其缺点是活塞头部的厚大部分相对于裙部等其它较薄的区域而言，最后凝固，凝固时间长，晶粒长大充分，造成该区域材料组织粗大，特别是燃烧室喉口部位材料组织粗大，随着燃爆压力的不断提高，对活塞头部燃烧室喉口部位材料的高温疲劳性能的要求更高，造成喉口疲劳裂纹、头部开裂等失效的情形时有发生。目前，活塞毛坯普遍采用传统的顶冒口侧浇口下抽芯金属型重力铸造，冒口直接设置于毛坯头部的顶面，燃烧室及喉口需要通过机械加工的方式完全加工出来，加工余量较大、耗时较长。由于机械加工出来的燃烧室喉口正处于冒口下方的厚大部位，材料组织粗大，疲劳强度较低，潜在开裂失效风险较大。因此，如何提供一种能够避免喉口疲劳裂纹及头部开裂等失效情况的发动机毛坯活塞是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种发动机活塞毛坯，通过设置环形槽，有效避免喉口疲劳裂纹及头部开裂等失效情况，节省材料，提高活塞成品质量。本专利技术的另一目的是提供一种上述发动机活塞毛坯的加工方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种发动机活塞毛坯，包括裙部和头部，所述头部的顶面设置有冒口，所述头部的顶面设置有围绕所述冒口的向下凹陷的环形槽，所述环形槽的底面靠近活塞成品的燃烧室底面，所述环形槽的内侧壁为所述冒口的外周侧面，所述环形槽的外侧壁为加工定位面并靠近活塞成品的喉口，所述加工定位面和所述喉口之间以及所述环形槽的底面和所述燃烧室的底面之间均设置有加工余量层。优选地，所述加工定位面和所述冒口外周侧面均倾斜设置，所述环形槽的内侧壁和外侧壁之间的距离由底面向开口逐渐增大。优选地，所述头部的顶面设置有围绕所述环形槽的环形斜面，所述加工定位面和所述环形斜面的交界处低于所述头部的顶面，所述环形斜面与所述喉口之间设置有所述加工余量层。优选地，所述冒口的外周侧面与所述环形槽的底面之间设置有过渡斜面。优选地，所述加工定位面与所述喉口凸起之间的距离为1.5至2.5毫米，所述加工定位面与中轴线的夹角为30度至45度，所述加工定位面和所述环形斜面的交界处距所述环形槽底面的距离为8至15毫米。优选地，所述头部的外周侧面和顶面均设置有加工余量层。本专利技术提供一种发动机活塞毛坯的加工方法，包括步骤：向模具内灌注金属液，一体铸造成型裙部和头部，在所述头部的顶面形成冒口和围绕所述冒口的环形槽，所述环形槽的底面靠近活塞成品的燃烧室底面，所述环形槽的内侧壁为所述冒口的外周侧面，所述环形槽的外侧壁为加工定位面并靠近活塞成品的喉口；冷却所述模具，并在所述模具接触所述环形槽的位置通过水冷进行局部区域金相组织细化；以所述加工定位面为基础机械加工去除冒口及所述环形槽内的加工余量层，在所述头部顶面形成燃烧室及喉口；机械加工去除活塞毛坯表面的加工余量层，形成活塞成品。优选地，所述一体铸造成型裙部和头部还包括：在所述头部的顶面形成围绕所述环形槽的环形斜面，所述加工定位面和所述环形斜面的交界处低于所述头部的顶面；在所述冒口的外周侧面与所述环形槽的底面之间形成过渡斜面。本专利技术提供一种发动机活塞毛坯，包括裙部和头部，头部的顶面设置有冒口，头部的顶面设置有围绕冒口的向下凹陷的环形槽，环形槽的底面靠近活塞成品的燃烧室底面，环形槽的内侧壁为冒口的外周侧面，环形槽的外侧壁为加工定位面并靠近活塞成品的喉口，加工定位面和喉口之间以及环形槽的底面和燃烧室的底面之间均设置有加工余量层。加工方法为向模具内灌注金属液，一体铸造成型裙部和头部，在头部的顶面形成冒口和围绕冒口的环形槽；冷却模具，并在模具接触环形槽的位置通过水冷进行局部区域金相组织细化；以加工定位面为基础机械加工去除冒口及环形槽内的加工余量层，在头部顶面形成燃烧室及喉口；机械加工去除活塞毛坯表面的加工余量层，形成活塞成品。直接铸造出燃烧室及喉口的大致形状，细化局部区域金相组织，容易实现，效果更好且成本更低，提高其疲劳强度，实现了大幅降喉口开裂失效风险的目的，并利用成型出来的毛坯面作为后续机械加工的加工定位面，进行后续的机械加工。消除了毛坯的冗余设计，减少了燃烧室区域的加工余量，减少了机械加工刀具的磨损，材料利用率提高，材料成本降低；增加了燃烧室及喉口区域的通水冷却，铸件凝固时间缩短，活塞毛坯生产效率提高。且加工定位面不设置在冒口下方，有利于保温，冒口对头部补缩，极大地减小了头部缩松倾向，提高了活塞质量。附图说明图1为本专利技术所提供的发动机活塞毛坯的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本专利技术所提供的发动机活塞毛坯的一种具体实施方式的剖面示意图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种发动机活塞毛坯，通过设置环形槽，有效避免喉口疲劳裂纹及头部开裂等失效情况，节省材料，提高活塞成品质量。本专利技术的另一核心是提供一种上述发动机活塞毛坯的加工方法。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。请参考图1和图2，图1为本专利技术所提供的发动机活塞毛坯的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本专利技术所提供的发动机活塞毛坯的一种具体实施方式的剖面示意图。本专利技术具体实施方式提供一种发动机活塞毛坯，包括裙部2和头部1，头部1的顶面设置有冒口3，即活塞毛坯竖直放置时，头部1位于裙部2的上方，冒口3位于头部1的上方，最终形成的活塞成品的头部顶面设置有燃烧室11及喉口12。在头部1的顶面设置有围绕冒口3的向下凹陷的环形槽4，环形槽4具有底面、内侧壁、外侧壁和开口，环形槽4的开口向上，环形槽4的底面靠近活塞成品的燃烧室11底面，且环形槽4的底面低于头部1的顶面，环形槽4的内侧壁为冒口3的外周侧面，环形槽4的外侧壁为加工定位面41并靠近活塞成品的喉口12，加工定位面41和喉口12之间以及环形槽4的底面和燃烧室11的底面之间均设置有加工余量层。加工方法为向模具内灌注金属液，一体铸造成型裙部2和头部1，在头部1的顶面形成冒口3和围绕冒口3的环形槽4，环形槽4的结构如上所述，即环形槽4的底面靠近活塞成品的燃烧室11底面，环形槽4的内侧壁为冒口3的外周侧面，环形槽4的外侧壁为加工定位面41并靠近活塞成品的喉口12。然后冷却模具，并在模具接触环形槽4的位置通过水冷进行局部区域金相组织细化。以加工定位面41为基础机械加工去除冒口3及环形槽4内的加工余量层，在头部1顶面形成燃烧室11及喉口12。机械加工去除活塞毛坯表面的加工余量层，形成活塞成品。直接铸造出燃烧室11及喉口12的大致形状，由于燃烧室11及喉口12部位的材料直接与模具接触，模具采用通水冷却的方式使其快速凝固，细化局部区域金相组织，相较于全部毛坯的金相组织细化更容易实现，效果更好且成本更低，提高其疲劳强度，实现了大幅降喉口12开裂失效风险的目的，并利用成型出来的毛坯面作为后续机械加工的加工定位面41，进行后续的机械加工。消除了毛坯的冗余设计，减少了燃烧室11区域的加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发动机活塞毛坯，包括裙部(2)和头部(1)，其特征在于，所述头部(1)的顶面设置有冒口(3)，所述头部(1)的顶面设置有围绕所述冒口(3)的向下凹陷的环形槽(4)，所述环形槽(4)的底面靠近活塞成品的燃烧室(11)底面，所述环形槽(4)的内侧壁为所述冒口(3)的外周侧面，所述环形槽(4)的外侧壁为加工定位面(41)并靠近活塞成品的喉口(12)，所述加工定位面(41)和所述喉口(12)之间以及所述环形槽(4)的底面和所述燃烧室(11)的底面之间均设置有加工余量层。

【技术特征摘要】
1.一种发动机活塞毛坯，包括裙部(2)和头部(1)，其特征在于，所述头部(1)的顶面设置有冒口(3)，所述头部(1)的顶面设置有围绕所述冒口(3)的向下凹陷的环形槽(4)，所述环形槽(4)的底面靠近活塞成品的燃烧室(11)底面，所述环形槽(4)的内侧壁为所述冒口(3)的外周侧面，所述环形槽(4)的外侧壁为加工定位面(41)并靠近活塞成品的喉口(12)，所述加工定位面(41)和所述喉口(12)之间以及所述环形槽(4)的底面和所述燃烧室(11)的底面之间均设置有加工余量层。2.根据权利要求1所述的发动机活塞毛坯，其特征在于，所述加工定位面(41)和所述冒口(3)外周侧面均倾斜设置，所述环形槽(4)的内侧壁和外侧壁之间的距离由底面向开口逐渐增大。3.根据权利要求2所述的发动机活塞毛坯，其特征在于，所述头部(1)的顶面设置有围绕所述环形槽(4)的环形斜面(42)，所述加工定位面(41)和所述环形斜面(42)的交界处低于所述头部(1)的顶面，所述环形斜面(42)与所述喉口(12)之间设置有所述加工余量层。4.根据权利要求3所述的发动机活塞毛坯，其特征在于，所述冒口(3)的外周侧面与所述环形槽(4)的底面之间设置有过渡斜面(43)。5.根据权利要求4所述的发动机活塞毛坯，其特征在于，所述加工定位面(41)与所述喉口(12)凸起之间的距离为1.5至2.5毫米，所述加工定位面(41)与中轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：王熹，朱茂春，朱亿鹏，黄德威，廖从来，贺礼财，郑鹏，
申请(专利权)人：湖南江滨机器集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43