專利名稱：一種用于活塞止口粗加工的定位裝置及定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及機(jī)械制造加工領(lǐng)域，具體講是活塞加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
活塞是發(fā)動機(jī)中工作條件最惡劣的關(guān)鍵零部件之一，它在高速運(yùn)動中長期承受高強(qiáng)度的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷。如今，隨著對發(fā)動機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性及環(huán)保性要求的日益嚴(yán)格，活塞已發(fā)展成為集輕質(zhì)高強(qiáng)度新材料等多項(xiàng)新技術(shù)于一體的高技術(shù)含量的產(chǎn)品，以滿足對活塞的耐熱性、耐磨性、平穩(wěn)導(dǎo)向性和密封性要求，從而減少發(fā)動機(jī)的摩擦損失，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。與此同時，活塞的加工工藝也不容忽視，其主要表面的尺寸和位置精度的要求都很高。通常，影響活塞加工精度的因素有如下三個:加工設(shè)備、定位方式以及定位基準(zhǔn)的選取。我國活塞制造行業(yè)無論傳統(tǒng)工藝還是引進(jìn)的先進(jìn)活塞加工技術(shù)，絕大多數(shù)均以活塞止口作為多道工序的定位基準(zhǔn)。常見的活塞加工工藝流程如下:(1)粗車止口(2)粗車外圓、頂面(3)精車止口(4)粗鏜銷孔(5)精車環(huán)槽(6)半精車外圓(7)精鏜銷孔(8)車擋圈槽(9)車內(nèi)角(10)粗精車燃燒室(11)精車外圓。以止口為活塞加工流水線各工序定位基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，可以方便地加工出活塞的大多數(shù)加工面，同時也能最大限度地減少基準(zhǔn)變化引起的誤差，保證各部分尺寸及形位公差的要求。對于無止口活塞的機(jī)械加工，可以采用活塞內(nèi)腔定位機(jī)構(gòu)定位，也可以將頂冒口加工成止口。目前也有在活塞裙部下端或銷座下端加工工藝止口，按有止口活塞加工，最后將工藝止口切除的方法。常規(guī)結(jié)構(gòu)活塞采用外圓、頂面或內(nèi)腔作為定位粗基準(zhǔn)。當(dāng)以外圓為定位粗基準(zhǔn)，而加工氣門坑中心線與頂面有很高的垂直度的活塞時，既無法保證氣門坑的深度、垂直度要求，也不能保證氣門坑底部至銷孔中心線的距離；以頂面為粗基準(zhǔn)，而加工氣門坑中心線與外圓中心線有很高的平行度的活塞時，雖能夠保證氣門坑底部至銷孔中心線的距離，卻無法保證氣門坑的深度和垂直度要求；以內(nèi)腔為定位粗基準(zhǔn)時，能夠保證氣門坑底部至銷孔中心線的距離卻無法保證氣門坑的深度或垂直度要求。因此，通過以上三種方法加工出來的活塞均有可能產(chǎn)生氣門與活塞相干涉，壓縮比出現(xiàn)偏差等問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述活塞加工存在的問題，本發(fā)明專利提出一種用于活塞止口粗加工的定位裝置及定位方法，選取以鑄造氣門坑為定位粗基準(zhǔn)來加工活塞止口或其它表面，能夠保證成品后氣門坑的深度、垂直度和氣門坑底面至銷孔中心線的距離，不但可以避免發(fā)動機(jī)工作過程中氣門與活塞相干涉，而且能夠使燃燒室總體結(jié)構(gòu)和壓縮比較為穩(wěn)定。本發(fā)明專利的技術(shù)方案是:該定位裝置由止口反背定位座構(gòu)成，止口反背定位座包括法蘭式聯(lián)軸器、細(xì)類圓柱銷和粗類圓柱銷，在法蘭式聯(lián)軸器上對應(yīng)所要加工活塞的氣門坑中心線的位置設(shè)置有兩個具有一定深度的盲孔，細(xì)類圓柱銷和粗類圓柱銷布置在盲孔中?？赏ㄟ^在法蘭式聯(lián)軸器的法蘭盤上增加平衡重或去除材料以實(shí)現(xiàn)動平衡。細(xì)類圓柱銷和粗類圓柱銷的中心線分別位于所要加工活塞的氣門坑中心線位置，通過過盈配合或螺紋連接與法蘭式聯(lián)軸器緊固在一起，形成一面兩銷定位機(jī)構(gòu)。由于鑄造氣門坑的深度有限，所以為了避免活塞在軸向過定位，細(xì)類圓柱銷和粗類圓柱銷從所述法蘭式聯(lián)軸器伸出的長度不完全一致?？紤]到利用直徑較小的銷端面定位所需加工的面積更小，定位效果更佳，因此設(shè)計(jì)使細(xì)類圓柱銷的伸出長度更長，擔(dān)當(dāng)主要定位面。為了防止活塞徑向過定位，細(xì)類圓柱銷和粗類圓柱銷頭部均設(shè)計(jì)有月牙形缺口(氣門坑中心線間公差只允許為上偏差，下偏差為零，從而能通過缺口彌補(bǔ)加工誤差，使定位可實(shí)現(xiàn)率達(dá)100% )，不但易于套裝活塞，也為聯(lián)軸器連接元件預(yù)留了空間。如此定位，實(shí)際上形成了一面兩銷(短銷)的定位形式，能夠很好地實(shí)現(xiàn)活塞的完全定位。本發(fā)明通過設(shè)計(jì)的止口反背定位座以活塞鑄造氣門坑為工藝粗基準(zhǔn)來進(jìn)行活塞加工，能夠保證成品后氣門坑的深度、垂直度和氣門坑底面至銷孔中心線的距離，避免了發(fā)動機(jī)工作過程中氣門與活塞相干涉和燃燒室與壓縮比的變動。以鑄造氣門坑為粗基準(zhǔn)進(jìn)行定位，不僅可以減少精鏜活塞銷孔中心線與氣門坑底面的位置偏差，而且定位簡單，具備充足的工序能力。通過這種定位方法來加工活塞止口，再以止口為活塞加工流水線各工序的定位基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，能夠方便地加工活塞的大多數(shù)加工面，可以最大限度地減少因定位基準(zhǔn)變化引起的誤差，保證各部分尺寸及形位公差的要求。通過鑄造氣門坑這一粗基準(zhǔn)的選取和止口反背定位座的使用，能夠加快活塞定位速度，降低生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率；同時盡可能減少了基準(zhǔn)變更，有效地控制了尺寸及形位公差，提高了活塞加工精度。


:圖1是一種帶氣門坑的活塞；圖2是止口反背定位座主視全剖圖；圖3是止口反背定位座俯視圖；圖4是粗車止口活塞定位示意圖；其中:1為活塞、2為鑄造氣門坑、3為燃燒室、4為頂面、5為外圓、6為止口、7為擋圈槽、8為銷孔、9為止口反背定位座、10為細(xì)類圓柱銷、11為粗類圓柱銷、12為法蘭式聯(lián)軸器、13為空腔、14為月牙形缺口、15為連接孔、16為止口反背定位座、17為法蘭式聯(lián)軸器、18為粗類圓柱銷、19為細(xì)類圓柱銷、20為鑄造氣門坑、21為活塞。
具體實(shí)施例方式圖1是一種帶氣門坑的活塞，其中黑色加粗線代表止口加工面。圖2和圖3示出了止口反背定位座，其中細(xì)類圓柱銷10、19和粗類圓柱銷11、18通過過盈配合或螺紋連接與法蘭式聯(lián)軸器12、17緊固在一起。如圖4所示，以活塞鑄造氣門坑20為粗基準(zhǔn)利用止口反背定位座9定位粗車活塞止口 6，為確保氣門坑的鑄造質(zhì)量，尤其是在圖4中與細(xì)類圓柱銷19端面接觸的氣門坑20底面，其平面度和其與活塞中心線的垂直度公差均控制在很小的范圍內(nèi)。由于細(xì)類圓柱銷10、19和粗類圓柱銷11、18所帶的月牙形缺口 14相對布置在靠活塞中心線一側(cè)，所以當(dāng)兩個氣門坑2、20的中心線間尺寸公差僅有上偏差時，活塞可以輕松對入定位工裝。以上是使用這種加工方法對鑄造活塞本身提出的工藝要求。止口反背定位座9是這一定位方法得以實(shí)施所要依賴的重要裝置。細(xì)類圓柱銷10、19和粗類圓柱銷11、18的頭部直徑對應(yīng)氣門坑2、20的直徑設(shè)計(jì)，月牙缺口和長度的不一致性可以避免定位時可能產(chǎn)生的徑向和軸向過定位。以較細(xì)的銷頭部端面為定位面，既達(dá)到了定位要求，又能減小加工面，能更準(zhǔn)確定位。粗加工活塞止口時，將活塞頭部套在止口反背定位座9上，對應(yīng)氣門坑與銷配合，實(shí)現(xiàn)一面兩銷定位。由于氣門坑深度有限，所以起作用的相當(dāng)于兩支短銷，從而實(shí)現(xiàn)六個自由度的完全定位。再配合夾緊機(jī)構(gòu)，則可以實(shí)現(xiàn)活塞止口的高效率、高精度加工，在此基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出高質(zhì)量的活塞。
權(quán)利要求
1.一種用于活塞止口粗加工的定位裝置，其特征是:該定位裝置由止口反背定位座構(gòu)成，所述止口反背定位座包括法蘭式聯(lián)軸器、細(xì)類圓柱銷和粗類圓柱銷，在所述法蘭式聯(lián)軸器上對應(yīng)所要加工活塞的氣門坑中心線的位置設(shè)置有兩個具有一定深度的盲孔，所述細(xì)類圓柱銷和所述粗類圓柱銷布置在所述盲孔中，通過過盈配合或螺紋連接與所述法蘭式聯(lián)軸器緊固在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位裝置，其特征在于:所述細(xì)類圓柱銷的中心線和所述粗類圓柱銷的中心線分別位于所要加工活塞的相應(yīng)氣門坑中心線位置，所述細(xì)類圓柱銷的頭部直徑和所述粗類圓柱銷的頭部直徑分別對應(yīng)于所要加工活塞的相應(yīng)氣門坑的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的定位裝置，其特征在于:所述細(xì)類圓柱銷的頭部和所述粗類圓柱銷的頭部均具有月牙形缺口，所述月牙形缺口相對布置在靠所述活塞的中心線一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的定位裝置，其特征在于:所述細(xì)類圓柱銷的頭部直徑小于所述粗類圓柱銷的頭部直徑，所述細(xì)類圓柱銷從所述法蘭式聯(lián)軸器伸出的長度大于所述粗類圓柱銷從所述法蘭式聯(lián)軸器伸出的長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的定位裝置，其特征在于:可通過在所述法蘭式聯(lián)軸器的法蘭盤上增加平衡重或挖去材料以實(shí)現(xiàn)動平衡。
6.一種用于活塞止口粗加工的定位方法，其特征在于:將所要加工活塞的活塞頭部套在權(quán)利要求1至5中所述的止口反背定位座上，所述粗類圓柱銷和所述細(xì)類圓柱銷分別與所要加工活塞的相應(yīng)氣門坑配合，確保所述細(xì)類圓柱銷的中心線和所述粗類圓柱銷的中心線分別位于所要加工活塞的相應(yīng)氣門坑中心線位置，并以頭部直徑較小的細(xì)類圓柱銷的頭部截面為活塞軸向定位面進(jìn)行定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定位方法，其特征在于:與所述細(xì)類圓柱銷的端面接觸的所述氣門坑的底面的平面度公差和其與所述活塞中心線的垂直度公差控制在很小的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于活塞止口粗加工的定位裝置及定位方法，提供一種止口反背定位座的活塞定位工裝，并提出利用此工裝，以鑄造氣門坑為定位粗基準(zhǔn)來加工活塞止口的活塞加工方法。以鑄造氣門坑為粗基準(zhǔn)進(jìn)行定位，不僅可以減少精鏜活塞銷孔中心線與氣門坑底面的位置偏差，而且具備充足的工序能力，能夠滿足產(chǎn)品生產(chǎn)要求。因而，此加工方法可以廣泛應(yīng)用于帶氣門坑活塞的加工工藝中，可以有效地改善活塞的加工精度，提高活塞的生產(chǎn)效率，具備良好的實(shí)用價值。
文檔編號B23Q3/00GK103182647SQ201110447818
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者尹必峰, 章高偉, 錢晏強(qiáng), 顧榮偉, 唐俊林, 房立剛, 金梅 申請人:安徽省恒泰動力科技有限公司, 江蘇大學(xué)