專利名稱：一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種摩托車氣缸套的表面形貌的處理，特別涉及一種摩托車氣缸套激
光表面微造型構(gòu)造。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)是摩托車的心臟，其工作性能的好壞直接影響到摩托車整車質(zhì)量的高低。 在摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的眾多零部件當(dāng)中，有一個(gè)零件對發(fā)動(dòng)機(jī)來說至關(guān)重要，這就是氣缸套。眾 所周知，氣缸套與活塞及活塞環(huán)一起構(gòu)成了發(fā)動(dòng)機(jī)中最為重要的運(yùn)動(dòng)副，它起到密封、導(dǎo)向 和承載的作用，其工作環(huán)境非常惡劣，特別是現(xiàn)代摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速普遍高達(dá)9000r/min 以上，由此造成的高速、高溫、高壓對氣缸來說是嚴(yán)峻的考驗(yàn)。資料表明，活塞連桿系統(tǒng)的摩 擦功耗可占到整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械損失的75%，而活塞環(huán)、活塞、缸套的摩擦功耗又占活塞連桿 系統(tǒng)的75%，由此可見，改進(jìn)上述運(yùn)動(dòng)副的摩擦性能對于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能至關(guān)重要。當(dāng) 前，減少活塞和缸套摩擦損失的著眼點(diǎn)是改善氣缸套的表面形貌，主要措施為對氣缸套的 缸孔表面進(jìn)行珩磨處理或微造型處理，使其具有一定的紋路、凹坑等，這些微觀紋路和凹坑 可以儲存潤滑油，能得到較好的動(dòng)潤滑油膜，對減少摩擦非常有利。珩磨技術(shù)主要為機(jī)械珩 磨，是目前最普遍采用的技術(shù)，它通過油石在一定的耦合運(yùn)動(dòng)下在氣缸套缸孔面得到交叉 狀的紋路，特點(diǎn)是加工設(shè)備簡單成本低，但獲得的紋路不能根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)控，且不能加工 獨(dú)立凹坑；表面微造型技術(shù)是借助激光在工件表面造出紋路或凹坑，是近十年來發(fā)展起來 的先進(jìn)制造技術(shù)，其特點(diǎn)是能精確快捷地在摩擦副表面精細(xì)地加工出各種紋路和凹坑，是 一種非常有前途的表面處理技術(shù)。迄今為止，激光表面微造型之用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸套處理，其策 略是在氣缸與活塞環(huán)發(fā)生摩擦的整個(gè)工作表面均勻地加工出一定的紋路或凹坑，其優(yōu)點(diǎn)是 加工程序簡單，但這樣做的不足之處是不能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特點(diǎn)設(shè)置紋路與凹坑，亦即 不能按需對氣缸套進(jìn)行微造型。事實(shí)上，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高，活塞在工作行程 范圍內(nèi)與缸套的相對運(yùn)動(dòng)速度變化幅度極大，特別是在上止點(diǎn)附近，工作溫度高、相對速度 慢，對形成動(dòng)潤滑油膜十分不利，此時(shí)若采用"均勻微造型"的策略顯然不妥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造，其目 的在于根據(jù)摩托車氣缸套的工作特點(diǎn)改進(jìn)其表面微造型的形貌，以獲得最佳的摩擦副動(dòng)態(tài) 潤滑油膜。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種摩托車氣缸套激光表面微
造型構(gòu)造，其特征在于根據(jù)摩托車氣缸套的工作特點(diǎn)，通過激光加工，在氣缸套缸孔表面造
出非均勻陣列的微觀紋路或凹坑，具體地說在活塞行程上止點(diǎn)附近，在氣缸套缸孔表面造
出較密的紋路或凹坑，而在活塞行程的中部則可以造出較疏的紋路或凹坑。 本發(fā)明由于采用非均勻陣列表面微造型加工策略，能對摩托車氣缸套按需進(jìn)行表
面微造型，因而能在較大范圍內(nèi)改善活塞環(huán)、活塞、缸套運(yùn)動(dòng)副的摩擦特性，由此可以最大程度地減少摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損耗:


圖1是本發(fā)明一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造的全局分布狀態(tài)示意圖； 圖2是本發(fā)明一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造的一個(gè)實(shí)施例的形貌俯視 圖； 圖3是圖2所示一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造的單個(gè)造型的剖面圖。 附圖的圖面上的字母、數(shù)字說明如下 A-活塞上止點(diǎn)線 B——活塞下止點(diǎn)線 S——活塞行程，即A線與B線的距離 H——活塞高度 C——上止點(diǎn)附近氣缸套缸孔表面 D——在S+H的范圍內(nèi)除去C區(qū)的氣缸套缸孔表面 r—微造型凹坑的半徑 h——微造型凹坑的深度 Lh——微造型凹坑的行寬 Lp——微造型凹坑的坑距
環(huán)
具體實(shí)施例方式
圖1示出了本發(fā)明一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造的全局分布狀態(tài)示意 圖。圖中，活塞1相對于氣缸套2的上止點(diǎn)的位置線為A線、下止點(diǎn)的位置線為B線，A線 與B線的距離S即為活塞的行程，另外，活塞的高度為H ;由于在上止點(diǎn)附近時(shí)活塞1相對 于氣缸套2的相對運(yùn)動(dòng)速度很小，根據(jù)摩擦副形成潤滑油膜的三大條件之一即運(yùn)動(dòng)副必須 有一定數(shù)值的相對運(yùn)動(dòng)速度、以及試驗(yàn)結(jié)果的實(shí)證，加上此位置正處在發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫區(qū)，因 此活塞1、活塞環(huán)3與氣缸套2在上止點(diǎn)附近較難形成良好的潤滑油膜。為此，本發(fā)明利用 激光技術(shù)對上止點(diǎn)附近的區(qū)域(圖中所示為C區(qū))微造型出較密的紋路或凹坑，以便能儲 存更多的潤滑油以形成良好的動(dòng)潤滑油膜，而在其他區(qū)域如D區(qū)則加工出相對于C區(qū)為較 疏的紋路或凹坑，其中D區(qū)為在沿著軸線方向S+H的范圍內(nèi)除去C區(qū)的氣缸套缸孔表面；就 區(qū)域面積而言，C區(qū)面積與D區(qū)面積之比的最佳比值范圍為10% 25%，就微造型的陣列 密度程度而言，C區(qū)微造型陳列密度與D區(qū)微造型陳列密度之最佳比值為3 : l至2 : 1， 以微造型形貌為凹坑為例，即單位面積上C區(qū)微造型凹坑的個(gè)數(shù)與D區(qū)微造型凹坑的個(gè)數(shù)
之比為3 : l至2 : i ;顯然，由于在c區(qū)的微造型密度大，儲存的潤滑油多，故有利在該區(qū)
域形成良好動(dòng)態(tài)潤滑油膜。 圖2給出的是本發(fā)明一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造的一個(gè)實(shí)施例的形 貌俯視圖，圖3是其單個(gè)造型的剖面圖。在該實(shí)施例中，微造型的特點(diǎn)是凹坑的形狀為碗
塞缸塞
活氣活
o o o
o o o狀，采用錯(cuò)位陣列布局，即相鄰兩行的凹坑在軸向方向亦即行寬方向呈錯(cuò)位狀態(tài)，這樣布局 的優(yōu)點(diǎn)是凹坑整體布局為網(wǎng)狀陣列，當(dāng)活塞、活塞環(huán)掃過其上面時(shí)，每個(gè)凹坑的油膜狀態(tài)因 為相對獨(dú)立而不受干擾，各個(gè)坑的幾何、物理、相對運(yùn)動(dòng)等條件十分接近，故得到的動(dòng)態(tài)油 膜效果較佳。就數(shù)值而言，微造型凹坑的最佳參數(shù)范圍為r為20iim 40iim，h為liim 20 ii m， Lh為lmm 3線Lp為40 u m 80 u m.。
權(quán)利要求
一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造，包括活塞[1]、氣缸套[2]和活塞環(huán)[3]，其特征在于氣缸套[2]缸孔表面采用非均勻陣列的布局進(jìn)行激光表面微造型，其中在上止點(diǎn)附近的[C]區(qū)微造型的陳列密度比[D]區(qū)微造型的陣列密度大。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造，其特征在于 [C]區(qū)面積與[D]區(qū)面積之比的比值范圍為10% 25%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造，其特征在于在[C] 區(qū)進(jìn)行的微造型的陳列密度與[D]區(qū)進(jìn)行的微造型的陳列密度之比值為3 : l至2 : 1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造，其特 征在于微造型的陳列為錯(cuò)位陣列布局。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造，其特 征在于微造型凹坑的參數(shù)范圍為r為20iim 40iim，h為liim 20iim，Lh為lmm 3mm， Lp為40 ii m 80 ii m.。
全文摘要
一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造，包括活塞1、氣缸套2和活塞環(huán)3，其特征在于氣缸套2缸孔表面采用非均勻陣列的布局進(jìn)行激光表面微造型，其中在上止點(diǎn)附近的C區(qū)微造型的陳列密度比D區(qū)微造型的陣列密度大，C區(qū)面積與D區(qū)面積之比的最佳比值范圍為10％～25％，C區(qū)微造型陳列密度與D區(qū)微造型陳列密度之最佳比值為3∶1至2∶1，由于采用非均勻陣列表面微造型加工策略，能對摩托車氣缸套按需進(jìn)行表面微造型，因而能在較大范圍內(nèi)改善活塞環(huán)、活塞、缸套運(yùn)動(dòng)副的摩擦特性，由此可以最大程度地減少摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損耗。
文檔編號F02F1/00GK101749138SQ20081022017
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者康獻(xiàn)民, 王大承, 王天擎, 王建生 申請人:五邑大學(xué)