活塞銷孔

1、汽車活塞異形（橢圓）銷孔的加工,,,圖1 活塞直觀圖 圖2 活塞剖面圖

2、 圖3 活塞工作示意圖,研究汽車活塞異形銷孔的意義,隨著發(fā)動(dòng)機(jī)性能的日益提高，活塞所承受的燃?xì)鈮毫蛻T性力不斷增大，作為支承部分的銷孔負(fù)荷顯著增加，在最高燃燒壓力下，活塞銷軸和銷孔都會(huì)會(huì)發(fā)生彎曲變形，銷孔處的應(yīng)力分布主要取決于活塞銷與銷孔兩者之間的變形是否相適應(yīng)。理想的狀態(tài)是活塞銷與銷孔變形一致，這樣不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。目前最佳解

3、決方案還是通過改變銷孔的幾何結(jié)構(gòu)來改善應(yīng)力分布情況，降低銷孔內(nèi)側(cè)應(yīng)力集中，提高活塞的承載能力。 “異形銷孔”能夠大幅度提高銷座的承載能力、延長壽命。由于“異形銷孔”呈橢圓形，使普通設(shè)備不能完成該道工序的加工，所以只能采用專用設(shè)備加工，特別是橢圓形異形銷孔。 實(shí)驗(yàn)表明，橢圓形銷孔能減小應(yīng)力集中10%左右。,活塞銷孔參數(shù),橢圓銷孔的加工方法,,1 橢圓形異形銷孔鏜削機(jī)構(gòu) 橢圓形活塞異形銷孔

4、鏜削專用設(shè)備的關(guān)鍵部件是鏜削架，其結(jié)構(gòu)如圖所示 1—鏜刀架；2—步進(jìn)電機(jī)；3—?jiǎng)恿敵鲚S；4—皮帶輪；5—鏜桿；6—偏心軸；7—滾動(dòng)軸承；8—偏心圓柱；9—偏心軸滾動(dòng)軸承；10—軸承座；11—固定盤；12—導(dǎo)軌座；13—導(dǎo)軌壓塊；14—偏心軸承座；15—移動(dòng)滑塊；16—刀桿,加工原理,刀桿在作周向高速鏜削旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，通過轉(zhuǎn)速傳感器，把轉(zhuǎn)速信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)異形銷孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)給步進(jìn)電機(jī)發(fā)送脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)的接收器

5、接收到控制系統(tǒng)發(fā)送的脈沖信號(hào)后即根據(jù)控制系統(tǒng)的要求轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，該運(yùn)動(dòng)通過調(diào)節(jié)傳動(dòng)軸、偏心滾動(dòng)軸承帶動(dòng)移動(dòng)滑塊作徑向移動(dòng)，進(jìn)而使刀桿作高速鏜削運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也作徑向移動(dòng)，完成刀桿的徑向進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)，即可鏜削出橢圓形異形銷孔。,2 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的異形銷孔鏜削機(jī)構(gòu),如圖所示,柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)一端連接在銼床主軸上,隨主軸一起旋轉(zhuǎn),另一端連接銼桿,帶動(dòng)銼桿旋轉(zhuǎn)“在驅(qū)動(dòng)電壓的作用下,壓電陶瓷會(huì)伸長,使柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)產(chǎn)生變形,從而帶動(dòng)鏗桿銼刀徑向運(yùn)動(dòng)”通過對(duì)

6、壓電陶瓷伸長量的實(shí)時(shí)控制,可實(shí)現(xiàn)銼刀徑向位移的實(shí)時(shí)控制,從而加工出所要求的異形銷孔。 1.端蓋 2.M8半圓頭螺桿 3.壓電陶瓷 4.M6半圓頭螺桿 5.變形體鏜頭 6.鏜桿 7,。鏜刀,3 稀土超磁致伸縮材料(GMM) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),利用稀土超磁致伸縮材料(GMM)研究一種微量、高頻響的位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，磁致伸縮材料與壓電陶瓷相比，它有較大的應(yīng)變，并且能量密度高，響應(yīng)速度快。因此，利用超磁致伸縮材料

7、對(duì)異形孔加工，具有應(yīng)變大，輸出力高和高頻響等特點(diǎn)。,3 稀土超磁致伸縮材料(GMM) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),加工異型銷孔鏜床,4 斜截法加工,此方案基于圓柱的斜截面是橢圓的原理,使鏜頭主軸中心線相對(duì)工件進(jìn)給方向傾斜某一角度a,巧妙地將橢圓的加工轉(zhuǎn)變?yōu)閳A的加工,其在加工效率和精度方面都十分出色。具代表性的是美國BOHAI公司,他們采用機(jī)械斜槽進(jìn)刀加工,精度較高,但它致命的弱點(diǎn)就是僅限于加工橢圓度不變的標(biāo)準(zhǔn)橢圓,對(duì)于越來越多的非標(biāo)準(zhǔn)橢圓孔(如內(nèi)喇叭口形

8、銷孔)的加工便無能為力。,5 偏心軌跡法,A 機(jī)械偏心： 偏心式異形銷孔鏜床的機(jī)械加工過程主要是通過安裝在主軸上的鏜桿的相對(duì)徑向擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)銷孔異形的加工。鏜頭主軸由外軸和偏心內(nèi)軸兩部分組成，安裝刀具的鏜桿安裝在偏心內(nèi)軸上，當(dāng)主軸電機(jī)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，鏜桿跟隨主軸同步旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)半徑，刀具實(shí)現(xiàn)直孔加工， 而當(dāng)偏心內(nèi)軸相對(duì)外軸有一個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，則刀具的旋轉(zhuǎn)半徑有一個(gè)相對(duì)主軸中心上升和下降的徑向擺動(dòng)， 此徑向擺動(dòng)通過車床數(shù)控系

9、統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)各種形狀的銷孔異形的加工。山東濱州渤?；钊煞萦邢薰灸壳霸谑褂?B 磁懸浮控制法 鏜床的切削運(yùn)動(dòng)由回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)組合而成。主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)刀尖的軌跡形成一個(gè)圓, 根據(jù)臥式鏜床坐標(biāo)系(式1), 得對(duì)轉(zhuǎn)角θ的參數(shù)方程

10、 當(dāng)主軸軸心相對(duì)工件在x 方向作簡諧運(yùn)動(dòng), 即x2 =Hcosωt 時(shí), 若θ=ωt , 則兩種運(yùn)動(dòng)的合成 令r +H =a , r =b , 便得到橢圓軌跡方程。這種加工方法所鏜出的橢圓孔的長軸在水平方向上, 短軸在垂直方向上?；钊ぷ鲿r(shí), 在垂直方向上的變形量大于水平方向上的變形量, 使橢圓銷孔趨向正圓孔。,,,利用圖1 所示的磁懸浮主軸加工橢圓孔時(shí), 鏜刀的軌跡是通過控制磁懸浮主軸軸心的位