活塞環(huán)槽外口毛刺的控制研究

摘 要：三角銼和砂紙結(jié)合使用是去除環(huán)槽外口毛刺既經(jīng)濟又簡單有效的控制方法，通過對最佳控制節(jié)點的有效選取，將毛刺的控制集中在一道工序上進行，使控制環(huán)節(jié)簡化。通過控制方案設(shè)計和試驗方案設(shè)計，驗證了三角銼和砂紙結(jié)合使用對槽側(cè)外口毛刺控制的有效性。

關(guān)鍵詞：活塞 環(huán)槽毛刺 控制研究

活塞鑄鐵環(huán)槽槽側(cè)外口毛刺的存在導致活塞與活塞環(huán)的配合產(chǎn)生較大側(cè)隙，造成發(fā)動機竄氣、油耗增加、輸出功率降低及活塞環(huán)機械疲勞斷裂等失效模式的發(fā)生，在活塞鑄鐵環(huán)槽的加工實踐中，嚴格控制活塞鑄鐵環(huán)槽槽側(cè)外口毛刺大小是改善發(fā)動機相關(guān)性能的重要措施， 也是當前工藝工程工作者面臨的的當務(wù)之急。

1 毛刺控制節(jié)點選取

為了對機加工過程中環(huán)槽外口毛刺進行防控研究，需要首先梳理和分析下鑲鐵環(huán)活塞的機加工工藝流程。鑄鐵鑲環(huán)活塞加工成型多數(shù)采用流水線形式，如圖1所示，一個完整的機加工流水制程一般包含粗加工和精加工兩個環(huán)節(jié)，粗加工環(huán)節(jié)主要是車削活塞毛坯大部分鑄造余量，給后續(xù)半精車及精車提供較小且均勻的加工余量，提升精加工精度和減小精刀磨損。

鑲鑄鐵環(huán)槽活塞成型加工中，與鑄鐵環(huán)槽成形有關(guān)的工序包括精加工外圓、車鐵環(huán)槽及半精加工外圓和粗加工外圓及頂面等三道工序，因粗加工外圓及頂面序放在精加工環(huán)槽序以前，其對槽側(cè)外口毛刺的形成沒有影響，因此車鐵環(huán)槽及半精加工頭外圓序與精加工外圓序就是槽側(cè)外口毛刺防控的重要節(jié)點，但因車鐵環(huán)槽及半精加工頭外圓序采用濕切加工法，需封閉加工，無法介入控制，則精車外圓工序就成為了鑄鐵環(huán)槽外口毛刺控制的唯一可行節(jié)點。

2 毛刺控制方案設(shè)計

毛刺是殘留在加工后表面的切屑，發(fā)生在刀具出刀及切削刃離開工件階段。去除毛刺即是去除殘余切屑，針對加工過程中產(chǎn)生的活塞鑄鐵環(huán)槽外口毛刺，我們采用手工打磨去毛刺法，選用工具為三角銼+砂布，如圖2（b）所示，砂布僅包裹三角銼的一部分（上部）。

打磨過程中，按照自下而上順序，如圖2（a），先使用三角銼去除粗大毛刺，然后再使用砂紙面拋光打磨，打磨時間3-5S為宜，打磨力度要掌握適度，過輕打磨不足以去除毛刺，過重打磨會造成外口倒角過大且會劃傷槽側(cè)表面。

3 控制方案的效果研究

為驗證手工打磨對槽側(cè)外口毛刺的防控效果，文章制定了有針對性的驗證試驗方案，通過試驗結(jié)果的比對來驗證其有效性。

試驗目的：驗證原始狀態(tài)下槽側(cè)毛刺水平和對存在的毛刺進行打磨處理后的效果。

試驗條件：加工過程中嚴格執(zhí)行工藝參數(shù);使用的PCD外圓刀已加工活塞30只，PCBN刀為新刀;三角銼、砂紙全新。

試驗方案：

方案①：用PCD車刀正常加工外圓，槽側(cè)外口毛刺不打磨，按照加工順序?qū)钊幪?#～20#;

方案②：精車外圓工序，先用PCBN刀具半精車鐵環(huán)外圓并保留0.05mm加工余量，之后再用PCD刀具精車外圓，按照制造次序編號活塞21#～40#。

檢測設(shè)備：輪廓儀，設(shè)備精度為0.001mm;

檢測要求：測量試件環(huán)槽外口毛刺寬度及高度，并標記出檢測方位。其中5#、10#、15#、20#、25#、30#、35#、40#需測量長軸和短軸兩個方向。

在符合方案①、②條件下，測得試件結(jié)果如表1所示，從檢測結(jié)果分析，槽側(cè)外口毛刺寬度基本大于0.3mm，高度基本大于0.015mm，均大于產(chǎn)品圖紙設(shè)計規(guī)范值要求;對比方案①和方案②，方案②要求下外口毛刺高度、寬度與方案①要求下外口毛刺高度、寬度水平相差不多，如圖3所示。

方案③：在完成方案①和方案②加工的產(chǎn)品中，取5#、10#、15#、20#、25#、30#、35#、40#試件用三角銼+砂布去毛刺，再檢測原測量部位（長、短軸兩個方向）毛刺尺寸。

按方案③要求，測量試驗數(shù)據(jù)如表2所示，從試驗數(shù)據(jù)分析出，三角銼+砂布打磨可有效去除環(huán)槽槽側(cè)外口毛刺，并使其大小控制在圖紙要求范圍內(nèi)。

4 結(jié)語

三角銼對槽側(cè)外口粗大毛刺清理效果明顯、效率較高，但打磨面粗糙度欠佳，配合使用砂紙進一步拋光打磨后，可解決三角銼打磨造成的表面不良問題。兩者配合使用，既保證了毛刺去除效率也保證了外口的最終表面尺寸和質(zhì)量。

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