一种钢制活塞气环的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种钢制活塞气环的加工方法，包括如下步骤：绕制→去应力→剖口→定型→修口→磨平面→珩磨外圆→镀铬或氮化→修口→珩磨外圆→修口→磨平面；其通过计算不同椭圆度要求的压力分布型线，并充分考虑氮化缩口造成的型线变化，对定型胎棒的尺寸加以改进，从而大大减小了氮化等程序处理后，气环的变形问题，提高了产品的成品率。相比较铸铁气环工艺路线长，跨多车间加工，铸铁环工序综合成品率低的缺点，使用本发明专利技术的定型胎棒加工的钢质环气的综合成品率可达９５％。利用钢的可挠性特点，采用成型钢材绕制定型工艺，解决了铸铁材料繁琐的机加工工艺，缩短了制造周期，同时也减少了工序浪费，节约了工艺制造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种活塞环的加工方法，具体说是一种利用压力型线来加工单缸柴油机 用的钢制活塞气环的加工方法。
技术介绍
单缸柴油机活塞环目前全部采用铸铁材料，活塞环组的设计普遍采用镀铬气环+ 磷化气环+整体油环或内衬弹簧油环的组合。铸铁环虽然凭借其特有的石墨结构，提 高了工作过程中的自润滑能力，但存在以下缺陷①因受材料强度的限制，为保证工作 及制造过程中不断裂，活塞环的尺寸设计的较大，从而导致整个环组的质量重，工作过 程中惯性力大，活塞环动态稳定性差，机油耗高，难以满足排放的需要；②铸铁气环加 工路线铸造一磨平面一粗车外圆一切口一粗镗一修口一精车外圆一倒外角一修口一镀 铬一修口一精镗—磨平面一珩磨外圆一修口一磨平面，可见铸铁环加工流程长、且成品率低、设备投资大，整个环组的制造成本高，难以适应市场竞争的需要。随着技术的发展，需要一种活塞环薄、重量轻的活塞环一钢制活塞环。由于铸铁材 料性能弹性模量100000N/mm2 ,硬度HRB96-106抗弯强度^350 N/mm2 ;而钢材 料的性能参数弹性模量^210000N/mm2 ,硬度服C38-44材料具有可挠性。由于以 上特点，在保证同等弹力的情况下，活塞环采用钢材料，通过几何尺寸调整可进一步减 小环体质量，减小工作过程中的惯性力。为了增强活塞气环的耐磨性，在加工过程中，需要对其表面进行氮化、镀铬等工艺 处理，但是由于活塞环的结构原因，氮化或镀铬后的活塞环从定型胎棒上拆下后会出现 縮口变形问题，从而导致产品的成品率低。如何减小氮化处理后的变形，是钢制活塞环 加工方法中的一个噬待解决的问题。专利技术内容专利技术目的本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种一种钢制活塞气环的 加工方法，其通过计算不同椭圆度要求的压力分布型线，并充分考虑氮化縮口造成的型 线变化，对定型胎棒的尺寸加以改进，从而大大减小了氮化等程序处理后，气环的变形 问题，提高了产品的成品率。技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案 一种钢制活塞气 环的加工方法，它包括如下步骤绕制一去应力一剖口一定型一修口一磨平面一珩磨外圆一镀铬或氮化一修口一珩 磨外圆一修口一磨平面；其中，所述的定型步骤为将切口后的钢制圆环套在定型胎棒 上，然后在炉中进行升温、保温处理后，再冷却至室温；所述定型胎棒的外圆极半径R (0 )满足下述条件，艮P R (e) =P ( e) -T;定型胎棒的长径D长、短径D短分别满足以下条件D长2p (90° )-2T; D短-P (180° ) +P (0° )-2T其中P (e)为活塞气环自由状态下外圆极半径，T为活塞气环径向厚度。本专利技术中，所述的活塞气环外圆极半径P ( 9 ) = R+H ; U=kk{l+(1—4) 6sin0 /2 + EAncosn e / (n2 —I)2 —C1}; C1=(A3/ 64 + A5 / 576 + A7 / 2304 + A9/ 6400 + All/14400) * Cos 6 4=￡(-l)nAn/2 —1) 4>=9 — riil=kk{0—(1—O 6Cos9 /2+(1—C) e sine+EAnsinn8/ [n (n2 —I)2 ] 一C2)C2=(A3/ 64 + A5 / 576 + A7 / 2304 + A9/ 6400 + All/14400) * sin 0 Kk=2m/ [3 it (D-T)]其中R、 e为活塞气环工作状态半径、工作状态极角，活塞气环的开口对面的角 度为0° ，开口处角度为180° ;P (0)、巾为活塞气环自由状态下外圆极半径、自由状态的极角； U为活塞环由自由状态压縮到工作状态的极半径径向位移量； r\为活塞环由自由状态压縮到工作状态的极角变化量； kk为活塞环系数； m:活塞环自由状态下开口； T:活塞环径向厚度； D:活塞环缸径； An:为活塞环压力型线特征值。有益效果1、相比较铸铁气环工艺路线长，跨多车间加工，铸铁环工序综合成品 率低，仅为80%，使用本专利技术的定型胎棒加工的钢质环气的综合成品率可达95%。2、利用钢的可挠性特点，采用成型钢材绕制定型工艺，解决了铸铁材料繁琐的机 加工工艺，縮短了制造周期，同时也减少了工序浪费，节约了工艺制造成本。附图说明4图示本专利技术的钢制气环套在定型胎棒上的结构示意图。 具体实施例方式以单缸柴油机钢制活塞环组为例进一步本专利技术。柴油机钢制活塞环组采用如下的 组合钢质桶形环(镀铬或氮化)+钢质锥环(氮化)+钢带组合油环(镀铬或氮化)。 气环表面处理的选用必须保证持久的耐磨性，所以表面处理层要求厚、硬度高， 要能达到甚至超越镀铬的效果，采用氮化处理，根据氮化工艺特点选择了氮化性能较好 的6Crl3Mo钢作为基体材料。油环衬簧材料采用SUS304，着色处理，刮片环采用 SWRH72A(NHC-54)，镀硬铬。由于钢经氮化后变脆，刮片环在氮化后达到相当铬层厚度 后，心部柔性组织变少，工作过程中容易造成断裂，所以为保证工作可靠，氮化厚度不 可能达到镀铬层的厚度，针对这一问题，为保证工作可靠、寿命长，刮片环采用镀铬处 理，而相应的配组件衬簧采用着色处理。针对镀铬特点，刮片环采用SWRH72，衬簧采用 SUS304。本专利技术的设计思路是型线设计基于两个点与平均压力的差值作为计算输入值(180 度点、160度点)，然后通过计算推导计算出压力特征参数，得出理论的压力型线模型。 活塞环定型、氮化后，开口因环截面尺寸及后序加工造成不同程度的开口縮变，在程序 设计过程中要根据开口縮变量进行不同程度的修正，修整量从开口处呈一定的函数关系 逐步縮减。角度0处压力变化率函数A ( 9 ) = (P ( 0 ) —P0) /P0且/ J1 A (e) d e =0P ( 0 ):角度9处压力数 P0:数平均压力A (e):角度e处压力变化率函数若存在角度a ， A ( a )连续但导数不存在，设A ( e ) =A+Bcos (e)o《e《a A ( 9 ) =C+Dcos (e) a《e《n所以当9=180°C+Dcos (180° ) =U (1) 9=160°C+Dcos (160° ) =V (2) 8 = aC+Dcos ( a ) =A+Bcos (a) (3) 其中U、 V取值保证一定的差值，U>V， 一般13=0.7 ，V=0.45 ，可根据具体情况作 适当调整；A、 B 、 C、 D为参数计算选用的过程数学参数，不代表具体含意。<formula>formula see original document page 6</formula> (e) de=oAa十Bsina+(it — a )C—Dsina =0 (4) 而根据富利叶余弦级数求压力型线特征参数An有:Ar^2/:rr J ^ A ( e ) cosn 9 d 95)因为EdpO所以An=2/n / o A ( 0 ) cosned0=O化简得 (A-C) sina+(B-D) a/2+(B-D) sin (2a) /4+D/ (2n) =0 (6) 由1、 2、 3、 4、 5、 6公式化简得a+D/CX a 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢制活塞气环的加工方法，其特征在于，它包括如下步骤：　绕制→去应力→剖口→定型→修口→磨平面→珩磨外圆→镀铬或氮化→修口→珩磨外圆→修口→磨平面；其中，所述的定型步骤为：将切口后的钢制圆环套在定型胎棒上，然后在炉中进行升温、保温处 理后，再冷却至室温；所述定型胎棒的外圆极半径Ｒ（θ）满足下述条件，即Ｒ（θ）＝ρ（θ）－Ｔ；　定型胎棒的长径Ｄ长、短径Ｄ短分别满足以下条件：　Ｄ长＝２ρ（９０°）－２Ｔ；Ｄ短＝ρ（１８０°）＋ρ（０°）－２Ｔ　其中：ρ（θ ）为活塞气环自由状态下的外圆极半径，Ｔ为活塞气环的径向厚度。

【技术特征摘要】
1、一种钢制活塞气环的加工方法，其特征在于，它包括如下步骤绕制→去应力→剖口→定型→修口→磨平面→珩磨外圆→镀铬或氮化→修口→珩磨外圆→修口→磨平面；其中，所述的定型步骤为将切口后的钢制圆环套在定型胎棒上，然后在炉中进行升温、保温处理后，再冷却至室温；所述定型胎棒的外圆极半径R(θ)满足下述条件，即R(θ)＝ρ(θ)-T；定型胎棒的长径D长、短径D短分别满足以下条件D长＝2ρ(90°)-2T；D短＝ρ(180°)+ρ(0°)-2T其中ρ(θ)为活塞气环自由状态下的外圆极半径，T为活塞气环的径向厚度。2、 根据权利要求1所述的钢制活塞气环的加工方法，其特征在于所述的活塞气环 外圆极半径P ( e) = R+U ;U=kk{l+(1—O 9 sine /2 +￡Ancosn0/ (n2 —1) 2 —CI}; C1=(A3/ 64 + A5 / 576 + A7 / 2304 + A9/ 6...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄代凤，艾国，李丽，
申请(专利权)人：南京飞燕活塞环股份有限公司，
类型：发明
国别省市：32[]