一种异形内孔珩磨气缸套及其制备方法技术

本发明专利技术涉及气缸套内孔加工技术领域的一种异形内孔珩磨气缸套及其制备方法，该异形内孔珩磨气缸套本体的一端为大端，另一端为小端，内孔的形状根据气缸套不同截面在工作温度下的实际温度的不同而加工成形状不同的区段，使气缸套的内孔在工况下整体呈直筒形，其中所述大端对应的区段采用直筒形，其余各区段的形状采用锥筒形或弧筒形，且各区段平滑过渡连接，大端的内孔径小于小端的内孔径，所述直筒形区段的内孔径小于其它区段的最小内孔径，且其它区段的内孔径由气缸套的大端向小端逐渐增加。本发明专利技术通过对气缸套的做工状态下内孔温度的分析改变气缸套内孔的形状，降低摩擦系数低，尾气排放量减少，提高气缸套的使用性能和寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种异形内孔珩磨气缸套及其制备方法
本专利技术属于气缸套内孔加工
，具体地，涉及一种异形内孔珩磨气缸套及其制备方法。
技术介绍
气缸套是发动机的关键零件之一，气缸套的内孔形状采用圆筒形结构，工作时置于发动机机体的气缸体孔中，上端由气缸盖压紧固定，活塞在其气缸套的内孔作往复运动，因此，气缸套内孔形状直接影响发动机的摩擦功的损失、机油消耗，尾气的排放和以及使用寿命。目前，在非工作状态下气缸套内孔均为直筒形状，工作状态时由于做工气缸套会受热变形，不同区域的温度不同造成内孔的形状发生改变，内孔直筒形无法保持会导致活塞和气缸套内壁的摩擦系数增加，导致摩擦功的损失更大，机油消耗量增加，尾气排放量升高，且容易造成串气，减少气缸套以及发动机的使用寿命。尤其随着社会发展对于汽车的排放有求越来越高，就要求对于气缸套生产的技术发展有大的提升。目前，气缸套内孔的形状加工主要以珩磨工艺为主，目前的缸套内孔为直筒形状，非工作状态下气缸套工作区域、非工作区域以及不同壁厚区域的内孔形状都一样，而在工作状态下气缸套内孔会发生变形导致各区域内孔形状出现差异，从而导致摩擦功增大、热量损失增加、机油消耗增加、气缸套寿命减少和排放增加等问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种异形内孔珩磨气缸套，包括气缸套本体，所述气缸套本体设有内孔，且气缸套本体的一端为大端，另一端为小端，所述大端的外圆直径大于小端的外圆直径，所述内孔的形状根据气缸套不同截面在工作温度下的实际温度的不同而加工成形状不同的区段，使气缸套的内孔在工况下整体呈直筒形，其中所述大端对应的区段采用直筒形，其余各区段的形状采用锥筒形或弧筒形，且各区段平滑过渡连接，所述大端的内孔径小于小端的内孔径，所述直筒形区段的内孔径小于其它区段的最小内孔径，且其它区段的内孔径由气缸套的大端向小端逐渐增加。优选的，所述气缸套的内孔包括两个区段，所述小端对应的区段为锥筒形段，所述锥筒形段的最小内孔径大于或等于直筒形段的内孔径。优选的，所述气缸套的内孔包括三个区段，所述小端对应的区段为第一锥筒形段，所述大端和小端之间的区段为第二锥筒形段，所述第二锥筒形段的最小内孔径大于或等于直筒形段的内孔径，所述第二锥筒形段的最大内孔径小于或等于第一锥筒形段的最小内孔径。优选的，所述气缸套内孔设有锥筒形区段时，所述锥筒形区段的锥度为20μm～100μm。优选的，所述气缸套本体的材质采用珠光体铸铁、贝氏体铸铁、碳钢45#、碳钢50#或碳钢20#。作为本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种异形内孔珩磨气缸套的制备方法，包括以下步骤：61)缸套毛坯：采用湿涂料离心铸造工艺制备气缸套铸件或者成型钢管；62)机加工：对缸套毛坯进行切削加工和初步珩磨加工，具体工艺流程包括粗车-粗镗内孔-修车-精镗内孔-半精车外圆-粗磨内孔-精车外圆-半精磨；63)精磨：首先根据气缸套内孔的网纹参数选用砂条，在数控珩磨设备中输入珩磨参数，并用数控珩磨设备对步骤62)所得气缸套的内孔壁进行精珩磨加工，所述珩磨参数包括根据内孔不同区段的形状来调整磨头的上下换向点、以及内孔不同区段对应的珩磨次数、步进速度以及珩磨压力，精磨步骤为：631)选择对应的珩磨砂条并将珩磨砂条粘接到砂条板上，组装成珩磨头，安装至数控珩磨设备上，所述珩磨头采用短磨头、长度为100mm，砂条板长度为60mm；632)在数控珩磨设备中设定气缸套内孔不同区段的珩磨参数，各区段的珩磨参数主要区别为换向点距离的不同和对应珩磨次数的不同；所述换向点距离和珩磨次数是根据砂条规格、气缸套各区段的内孔锥度以及气缸套各区段的长度确定的，珩磨次数＝气缸套的内孔锥度/砂条每次的珩磨量，换向点距离＝气缸套各区段的长度/珩磨次数；633)数控珩磨设备根据所设珩磨参数对气缸套的内孔孔壁进行精珩磨加工，一次成型对内孔不同位置进行连续珩磨，使内孔孔壁呈现出设计形状。优选的，所述气缸套的材质选用珠光体铸铁，所述气缸套内孔锥度的计算方法为：71)确定缸套材质的线性膨胀系数k，k为常数，珠光体铸铁在50～200℃工作温度下的线性膨胀系数K＝11.66×10-3；72)确定气缸套工作状态和不工作状态下的温度变化量△E，△E＝气缸套工作状态下的温度-非工作状态下温度；73)计算气缸套的内孔锥度X，根据锥度计算公式X＝△E×φD×K得到气缸套的内孔锥度X，φD为气缸套的内孔直径。优选的，所述珩磨压力的计算方法为：81)确定珩磨压强P：P＝Rvk×c，其中c为珩磨系数，根据经验取c＝0.01；Rvk为气缸套内孔网纹的平均沟深；82)确定砂条与气缸套内孔的接触面积S，S＝L×D×N，L为砂条长度，D为砂条宽度，N为珩磨头上砂条数量，根据经验取N＝6；83)计算珩磨压力F：F＝P×S，其中S为砂条与气缸套内孔的接触面积。本专利技术还包括能够使该异形内孔珩磨气缸套制备方法正常实施的其它步骤，均为本领域的常规技术手段。另外，本专利技术中未加限定的步骤均采用本领域中的常规技术手段。本专利技术的工作原理是，通过对气缸套在装机过程中的热变形进行分析，气缸套工作温度高的区段受热变形越大，内孔热膨胀越大，反之，工作温度越低，气缸套热变形也就越小，内孔热膨胀越小，通过把气缸套内孔设计成直筒形区段与锥筒形区段或弧筒形区段相结合的异形结构，保证发动机气缸套在工况下整体呈一个理想的直筒形，从而减少活塞对气缸壁的冲击作用并减小振动，同时活塞裙部与缸套裙部内孔的间隙还可设计的适当大一些，这样可以减少活塞与缸套之间的摩擦损失，从而提高发送机的热效率。本专利技术具有以下有益效果：(1)通过改变气缸套内孔的形状，使气缸套在工作状态下内孔壁呈直筒形，有效地降低了活塞环与气缸套内壁摩擦和磨损，减少摩擦功以及热量的损失，改善气缸套的串气烧机油以及磨损过快的问题，提高气缸套的使用寿命，间接保障发动机的安全、稳定和可靠工作。(2)通过对气缸套的做工状态下内孔温度的分析改变气缸套内孔的形状，使本专利技术的摩擦系数和磨损量明显低于普通气缸套，减少了摩擦做工损失的热量，大大降低了气缸套与活塞环之间的摩擦系数和磨损量，提升了发动机的热效率，延长了气缸套的使用寿命，有效减少了发动机拉缸等安全事故的发生。(3)通过采用本专利技术中内孔异形珩磨气缸套的制备方法，能够制备具有异形内孔的珩磨气缸套，且制造的摩擦系数低，磨损量低，尾气排放量减少，有效提高了气缸套的使用性能和使用寿命，使发动机尾气排放更加适合日益提升的尾气排放标准。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术中异形内孔珩磨气缸套的整体结构示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图以及具体实施例对本专利技术进行清楚地描述，在此处的描述仅仅用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所做的任何修改、等同替换、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异形内孔珩磨气缸套，包括气缸套本体，所述气缸套本体设有内孔，且气缸套本体的一端为大端，另一端为小端，所述大端的外圆直径大于小端的外圆直径，其特征在于：所述内孔的形状根据气缸套不同截面在工作温度下的实际温度的不同而加工成形状不同的区段，使气缸套的内孔在工况下整体呈直筒形，其中所述大端对应的区段采用直筒形，其余各区段的形状采用锥筒形或弧筒形，且各区段平滑过渡连接，所述大端的内孔径小于小端的内孔径，所述直筒形区段的内孔径小于其它区段的最小内孔径，且其它区段的内孔径由气缸套的大端向小端逐渐增加。/n

【技术特征摘要】
1.一种异形内孔珩磨气缸套，包括气缸套本体，所述气缸套本体设有内孔，且气缸套本体的一端为大端，另一端为小端，所述大端的外圆直径大于小端的外圆直径，其特征在于：所述内孔的形状根据气缸套不同截面在工作温度下的实际温度的不同而加工成形状不同的区段，使气缸套的内孔在工况下整体呈直筒形，其中所述大端对应的区段采用直筒形，其余各区段的形状采用锥筒形或弧筒形，且各区段平滑过渡连接，所述大端的内孔径小于小端的内孔径，所述直筒形区段的内孔径小于其它区段的最小内孔径，且其它区段的内孔径由气缸套的大端向小端逐渐增加。


2.根据权利要求1所述的异形内孔珩磨气缸套，其特征在于：所述气缸套的内孔包括两个区段，所述小端对应的区段为锥筒形段，所述锥筒形段的最小内孔径大于或等于直筒形段的内孔径。


3.根据权利要求1所述的异形内孔珩磨气缸套，其特征在于：所述气缸套的内孔包括三个区段，所述小端对应的区段为第一锥筒形段，所述大端和小端之间的区段为第二锥筒形段，所述第二锥筒形段的最小内孔径大于或等于直筒形段的内孔径，所述第二锥筒形段的最大内孔径小于或等于第一锥筒形段的最小内孔径。


4.根据权利要求1所述的异形内孔珩磨气缸套，其特征在于：所述气缸套内孔设有锥筒形区段时，所述锥筒形区段的锥度为20μm～100μm。


5.根据权利要求1所述的异形内孔珩磨气缸套，其特征在于：所述气缸套本体的材质采用珠光体铸铁、贝氏体铸铁、碳钢45#、碳钢50#或碳钢20#。


6.根据权利要求1～5任一项所述的异形内孔珩磨气缸套的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
61)缸套毛坯：采用湿涂料离心铸造工艺制备气缸套铸件或者成型钢管；
62)机加工：对缸套毛坯进行切削加工和初步珩磨加工，具体工艺流程包括粗车-粗镗内孔-修车-精镗内孔-半精车外圆-粗磨内孔-精车外圆-半精磨；
63)精磨：首先根据气缸套内孔的网纹参数选用砂条，在数控珩磨设备中输入珩磨参数，并用数控珩磨设...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中营，王海军，张冲冲，张静静，陈艳丽，行心慧，牛志超，闫涛，
申请(专利权)人：河南中原吉凯恩气缸套有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41