一种活塞组件及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种活塞组件及其设计方法，将活塞与环堵头设计为整体，之后活塞堵头端进一步优化，增加了工艺外顶尖(即外锥面)，提高配合两重要表面的位置精度要求，增大了活塞大端端面环槽结构尺寸，增大切削空间，改善切削成型工艺，减轻重量，减重达14.1％；同时减少了零件数量，简化了生产管理，减少了制造成本。

A piston assembly and its design method

The invention discloses a piston assembly and its design method. The piston and ring plug are designed as a whole. After that, the piston plug end is further optimized, the process outer apex (i.e. outer cone surface) is added, the position accuracy requirement for matching two important surfaces is improved, the structure size of ring groove on large end face of piston is increased, the cutting space is increased, the cutting forming technology is improved, the weight is reduced to 14. At the same time, it reduces the number of parts, simplifies production management and reduces manufacturing costs.

【技术实现步骤摘要】
一种活塞组件及其设计方法
本专利技术涉及液压作动筒
，特别是液压作动筒活塞组件结构设计优化。
技术介绍
图1所示组件是一种航空发动机作动筒。作动筒无杆腔与活塞内层腔联通，形成一条油路，有杆腔通过活塞头部斜向孔与活塞中间层联通，形成另一条油路，油路在活塞杆部呈双层结构。目前双层内腔结构活塞由两项零件组成，一项为活塞1，另一项为环堵头2，环堵头2为“U”形结构，环堵头2装配于活塞1大端台阶孔中，“U”形外侧采用真空电子束焊接成活塞组件；活塞组件中间为环槽，后期再装配双油路管座组件3，并与环堵头2“U”形内侧焊接，活塞中部形成了有杆腔油路。双层活塞组件基于二十世纪90年代机械加工制造能力而设计，对于当时制造能力，活塞设计为分体结构，活塞零件内腔呈台阶孔，有利于内腔的加工成型，之后，将环堵头装配焊接于活塞无杆端，完成活塞组件的制造。分体式活塞结构存在许多不足和缺点，首先，焊接变形，焊接变形将造成单件已完成的精度丧失，特别是配合表面外圆Φd1、Φd2的相对位置精度，焊前两外圆表面预留余量，焊接因基准A被环堵头占据不存在，精加工工艺不易实施，Φd1、Φd2位置精度高，不能直接夹持，因此Φd1对Φd2的位置精度设计无法提出高要求，目前Φd1对Φd2跳动公差设计为0.10；其次，多一项零件，材料消耗增加，生产组织与管理难度增加、管理成本增加；第三，真空电子束焊接工艺复杂，焊接前需要进行焊接试验，检查焊透率，确定焊接参数，每批组件制造时需要配置焊接模拟件；第四，该焊缝位置无法合理放置胶片，X光无法检查焊缝内部缺陷，焊接内部缺陷得不到100％控制，后期工作仍然存在隐患；第五，为了保证焊接质量，需要控制焊接处洁净，焊前对零件进行清洗，之后真空干燥，焊接时还需要用丙酮檫洗待焊，抽真空，焊后焊缝检查，不合格，还需补焊等，第六，焊缝的强度只有母材的70％。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是:提出一种活塞内腔结构及其设计方法，在不改变活塞组件后期与双油路管座焊接部位的结构尺寸(即环堵头“U”形内侧结构尺寸)和整个组件的强度前提下，改善组件的制造工艺性，提高零件制造精度，提高组件强度，减少零件数量，简化生产管理。一种活塞内腔结构的设计方法，在不改变原环堵头“U”形内侧结构尺寸、整个组件强度的情况下，将活塞与环堵头设计为整体，之后进一步优化，增加工艺外顶尖，提高配合两重要工作表面Φd1、Φd2位置精度设计要求；增大活塞大端端面环槽结构尺寸，减轻重量，同时不影响端槽工作时的缓冲作用。按照上述设计方法形成了新的活塞组件内腔结构，包括活塞堵头端设置的内锥面N，活塞堵头端外侧设置的外圆锥面H以及作为工艺顶尖的外锥面F。其中，外圆锥面H为与优化前环堵头“U”形槽底部圆弧D和活塞的端面环槽槽底圆弧C均相切的圆锥面；其中，内锥面N位于原环堵头非“U”形端与活塞的内腔孔ΦD2圆柱面相连接位置；其中，活塞堵头端外侧用做工艺顶尖的外锥面F与外圆锥面H相连；优选的，所述活塞原堵头非“U”形端内锥面N与活塞的内腔孔ΦD2圆柱面的连接处有倒圆，内锥面N的锥度为900。优选的，所述活塞端用做工艺顶尖的外锥面F的锥度为600。优选的，所述外锥面F与外圆锥面H相连接处有倒圆。与现有作动筒相比，本专利技术对现有活塞组件内腔结构进行了优化设计，在不改变后期与双油路管座组件装配焊接结构和强度的情况下，提高了零件制造精度；设计了工艺外顶尖(即外锥面)，改善了组件制造工艺性；增大了活塞头部端面环槽尺寸，增大切削空间，改善切削成型工艺，减轻重量，减重达14.1％；减少了零件数量，简化了生产管理，减少了制造成本。附图说明图1是本专利技术涉及的作动筒结构示意图；图2是优化前活塞组件结构示意图；图3是本专利技术优化设计后的活塞组件结构示意图；图中，1是活塞，2是环堵头，3是双油路管座组件，ΦD4是环堵头与活塞装配配合表面，C是活塞端面环槽槽底圆弧，D是环堵头“U”形端槽底圆弧,H是与环堵头“U”形端槽底圆弧D、活塞端端面环槽槽底圆弧C均相切的外圆锥面，F活塞端用做工艺顶尖的外锥面,N为环堵头非“U”形端与活塞的内腔孔ΦD2圆柱面相连的内锥面。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的作动筒内腔结构进行说明。参见图2，是发动机喷口作动筒的活塞组件，活塞组件由活塞1和环堵头2组焊而成，环堵头2呈“U”形。环堵头2装配于活塞1大端台阶孔中，之后“U”形外侧与活塞1采用真空电子束焊接成组件。环堵头2的外圆与活塞1的内孔配合，尺寸为Φ24，环堵头2“U”形外侧焊接处的接头尺寸为1mm×2mm，相应的活塞1待焊处的接头尺寸也是1mm×2mm，活塞1的内腔孔ΦD1、ΦD2，环堵头2的内腔孔ΦD3尺寸分别为Φ16、Φ18、Φ14，长度尺寸L1、L2、L3分别为7、85、103，外圆Φd1、Φd2对基准A,即孔ΦD4的轴线的跳动公差为0.10。本专利技术将活塞1设计成整体结构，如图3所示，具体设计方法如下：1、活塞1与环堵头2设计成整体，采用整体加工成型。2、以活塞1的内腔孔ΦD2与ΦD4临接的点B为起点设置900的锥面，起点B倒圆R2。3、作与原环堵头2的“U”形端槽底圆弧D、活塞1端面环槽端槽底圆弧C均相切的公切线，以活塞1的轴线为旋转轴线，旋转成形锥面，将环堵头2端槽变为实体。4、做Φ22的实体圆柱，圆柱母线与步骤3所做的公切线相交，交点为E,交点处倒圆R2。5、Φ22圆柱倒60°锥面，锥面长度为3.5mm，锥面表面粗糙度Ra值0.8um。6、活塞外圆Φd2做基准，标记为G,设计Φd1对外圆Φd2的跳动0.05，标记：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活塞组件，包括活塞(1)，其特征在于：所述活塞(1)堵头端设置有内锥面N，活塞(1)堵头端外侧设置有外圆锥面H以及作为工艺顶尖的外锥面F；所述内锥面N位于原环堵头(2)非“U”形端与活塞的内腔孔ΦD2圆柱面相连接处；所述外圆锥面H为与原环堵头(2)“U”形端槽底圆弧D、活塞(1)端面环槽的槽底圆弧C均相切的外圆锥面，外圆锥面H的一端与作为工艺顶尖的外锥面F连接。

【技术特征摘要】
1.一种活塞组件，包括活塞(1)，其特征在于：所述活塞(1)堵头端设置有内锥面N，活塞(1)堵头端外侧设置有外圆锥面H以及作为工艺顶尖的外锥面F；所述内锥面N位于原环堵头(2)非“U”形端与活塞的内腔孔ΦD2圆柱面相连接处；所述外圆锥面H为与原环堵头(2)“U”形端槽底圆弧D、活塞(1)端面环槽的槽底圆弧C均相切的外圆锥面，外圆锥面H的一端与作为工艺顶尖的外锥面F连接。2.根据权利要求1所述的一种活塞组件，其特征在于：所述内锥面N一端有倒圆，所述倒圆位于原环堵头(2)非“U”形端与活塞的内腔孔ΦD2圆柱面相连接处，内锥面N的锥度为90°。3.根据权利要求1所述的一种活塞组件，其特征在于：与原环堵头(2)“U”形端槽底圆弧D、活塞(1)端面环槽的槽底圆弧C均相切的外圆锥面H与作为工艺顶尖的外锥面F连接处有倒圆。4.根据权利要求1所述的一种活塞组件，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊健，解为刚，涂泉，胡鉴，龙政才，汤华，孙福波，
申请(专利权)人：中国航发贵州黎阳航空动力有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52