一种平搭口活塞环热定型装置及方法与流程

本发明涉及平搭口活塞环热定型装置及方法。

背景技术：

活塞环是用于嵌入活塞槽沟内部的具有较大向外扩张变形的金属弹性环，活塞环是燃油发动机内部的核心部件，它和汽缸，活塞，汽缸壁等一起完成燃油气体的密封。常用汽车发动机有柴油和汽油发动机两种，由于其燃油性能不同，其使用的活塞环也不尽相同，早期的活塞环靠铸造形成，但随着技术的进步，钢制的高功率活塞环诞生，且随着对发动机功能，环境要求的不断提高，各种先进的表面处理应用其中，如溶射，电镀，镀铬，气体氮化，物理沉积，表面涂层，锌锰系磷化处理等，使活塞环的功能大大提高。活塞环是汽车发动机内部的重要部件，对发动机的油耗和排放起着决定性的作用，随着国家排放法规的不断升级，要求活塞环的制作精度越来越高。

平搭口活塞环开口为搭接式的，这是一种新型结构。薄壁件加工及热处理变形，一直以来就困扰着我们工艺及生产制造，现在设计又提高难度，要求搭接式、自由状态和工作状态的直径是变化的，极大地增加了制造难度。特别是热定型这一步，会使零件产生变形；因此在生产时不仅要控制外圆尺寸，还要控制好中分面间隙，使其变形很小。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有平搭口活塞环热定型时产生的变形问题，而提出的一种平搭口活塞环热定型装置及方法。

一种平搭口活塞环热定型装置及方法包括：两个半圆形夹紧装置、至少两个外圆拉杆、至少六个楔形块、压板和至少四个端面拉杆；

半圆形夹紧装置具有外沿和底部，两端具有连接部，每个连接部上设置拉杆孔；底部设置两个拉杆孔，端面拉杆穿过半圆形夹紧装置底部的拉杆孔与半圆形夹紧装置连接在一起；

压板上均匀设置四个拉杆孔，与两个半圆形夹紧装置对扣设置时底部的四个拉杆孔相对应；

两个半圆形夹紧装置对扣设置时两个外圆拉杆分别穿入两个半圆形夹紧装置两侧连接部的拉杆孔中，端面拉杆分别穿入压板上与半圆形夹紧装置底部对应的拉杆孔中；外圆拉杆和端面拉杆带有键槽，楔形块插入键槽中。

一种平搭口活塞环热定型方法按以下步骤实现：

步骤一：计算活塞环下料直径后进行下料，得到圆钢料；

步骤二：对步骤一得到的圆钢料进行粗车；

步骤三：对步骤二粗车后的圆钢料回火去应力；

步骤四：步骤三回火去应力后粗车外圆；

步骤五：划b＝3mm割开线，所述b为割断切口宽度；

步骤六：线切割或卧铣开口b，将其铣断；

步骤七：划L止口线，所述L为止口长度；

步骤八：铣搭口处L止口，每面留0.05mm；

步骤九：修搭口结合面B，涂红丹粉；

步骤十：采用平搭口活塞环热定型装置将活塞环从开口状态变为自由搭接状态。

发明效果：

本发明，通过工艺及工装创新解决了平搭口活塞环热处理定型问题。既保证了定型的外圆尺寸又保证了结合面的间隙。结构精巧，使用方便，强度较高，能够很好的应用于活塞环热定型生产中，效果良好。本发明装置既能保证外圆尺寸，又可以保证结合面尺寸。

本发明基于现有生产实际，将产品形状控制在图纸要求的范围内，保证搭接间隙在0.03mm，本发明提出一套新的定型方案，来保证产品后序加工，减小产品变形，为下一步机械加工打下坚实的基础。

附图说明

图1为本发明装置剖面图；

图2为本发明装置左视图；

图3为半圆形夹紧装置示意图；

图4为半圆形夹紧装置剖面图；

图5为外圆拉杆和端面拉杆示意图；

图6为外圆拉杆和端面拉杆侧视图；

图7为楔形块示意图；

图8为压板剖面图；

图9为活塞环的主视图；图中W为工作状态时活塞环外圆直径，取值为f为单边厚度，取值为2/S；g为倒角，取值为0.5；A为外表面，B为闭合间隙；

图10为活塞环的俯视图，图中为内孔直径。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1和图2所示，一种平搭口活塞环热定型装置包括两个半圆形夹紧装置1、至少两个外圆拉杆2、至少六个楔形块3、压板4和至少四个端面拉杆5；

如图3和图4所示，半圆形夹紧装置1具有外沿和底部，两端具有连接部，每个连接部上设置拉杆孔6；半圆形夹紧装置1的外圆为劣弧，底部设置两个第二拉杆孔9，端面拉杆5穿过半圆形夹紧装置1底部的第二拉杆孔9与半圆形夹紧装置1连接在一起；连接方式可以为点焊。

压板4上均匀设置四个拉杆孔6，与两个半圆形夹紧装置1对扣设置时底部的四个第二拉杆孔9相对应；

两个半圆形夹紧装置1对扣设置时两个外圆拉杆2分别穿入两个半圆形夹紧装置1两侧连接部的拉杆孔6中，端面拉杆5分别穿入压板4上与半圆形夹紧装置1底部对应的拉杆孔6中；如图5和图6所示，外圆拉杆2和端面拉杆5带有键槽7，楔形块3插入键槽7中。

压板4上的拉杆孔6与两个半圆形夹紧装置1对扣设置时底部的四个第二拉杆孔9的数量相同且同轴；

外圆拉杆2和端面拉杆5由两个直径不同的同轴圆柱体组成(即直径较小的圆柱体和直径较大的圆柱体)，两个圆柱体固定连接，在直径较小的圆柱体上设置有垂直于直径较小的圆柱体轴线方向并且贯穿直径较小的圆柱体的键槽7(即楔形槽)，直径较小的圆柱体的直径小于拉杆孔6的直径和第二拉杆孔9的直径，拉杆孔6的直径小于直径较大的圆柱体的直径；楔形块3为楔形条状体；外圆拉杆2和端面拉杆5中直径较小的圆柱体的直径相同，长度不同。

两个半圆形夹紧装置1位于最下方，两个半圆形夹紧装置1之上是汽轮机平搭口活塞环；汽轮机平搭口活塞环之上是压板4；端面拉杆5从下向上依次贯穿半圆形夹紧装置1的第二拉杆孔9、汽轮机平搭口活塞环、压板4上对应的拉杆孔6，端面拉杆5的直径较大的圆柱体在下方，直径较小的圆柱体在上方；半圆形夹紧装置1的第二拉杆孔9是台阶状。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述半圆形夹紧装置1的深度(外沿的高度)小于平搭口活塞环的厚度。

其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述两个半圆形夹紧装置1中的一个带有32mm的缺口8，在缺口处放置塞尺测量平搭口活塞环的自由状态K值。

其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述两个半圆形夹紧装置(1)对扣设置时底部用于放置活塞环。

其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述外圆拉杆2的长度大于端面拉杆5的长度。

其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：一种平搭口活塞环热定型方法包括以下步骤：

步骤一：计算活塞环下料直径后进行下料，得到圆钢料；

步骤二：对步骤一得到的圆钢料进行粗车(内圆和外圆)；

步骤三：对步骤二粗车后的圆钢料回火去应力；

步骤四：步骤三回火去应力后粗车内圆和外圆；

步骤五：划b＝3mm割开线，所述b为割断切口宽度；

步骤六：线切割或卧铣开口b，将其铣断；

步骤七：划L止口线，所述L为止口长度；

步骤八：铣搭口处L止口，每面留0.05mm；

步骤九：修搭口结合面B，涂红丹粉；

步骤十：采用平搭口活塞环热定型装置将活塞环从开口状态变为自由搭接状态。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：所述步骤一中下料直径具体为：

下料直径＝(πD+L-工作状态K值+b)/π+2C

其中所述D为工作状态时活塞环外圆直径，C为单面毛坯余量。

其它步骤及参数与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七不同的是：所述步骤二中对步骤一得到的圆钢料进行粗车的具体过程为：

活塞环开口为b未搭接时的内外圆直径为：

外圆直径D1＝(πD+L-工作状态K值+b)/π；内圆直径d1＝外圆直径D1-(D-d)；

在活塞环开口为b未搭接时的内直径d1和外圆直径D1的基础上，每面留5mm余量，作为粗加工回火去应力余量。

其它步骤及参数与具体实施方式四或五相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六至八之一不同的是：所述步骤四中粗车内圆和外圆的具体过程为：

按割断前未搭接时，即开口为b未搭接时外圆直径D1每面留3mm余量，内圆d1每面留3mm余量，厚度S每面留0.5mm余量。

其它步骤及参数与具体实施方式六至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式六至九之一不同的是：所述步骤十中采用平搭口活塞环热定型装置将活塞环从开口状态变为自由搭接状态的具体过程为：

将焊有端面拉杆5的两个半圆形夹紧装置1对扣设置，活塞环放置于两个半圆形夹紧装置1内将活塞环外圆夹紧，活塞环上覆盖压板4，将两个半圆形夹紧装置1两端连接部的拉杆孔内插入两个外圆拉杆2，在外圆拉杆2的楔形孔内插入楔形块3锁紧，在半圆形夹紧装置1的32mm缺口8处通过塞尺测量活塞环自由状态K值，当K值在9(+3，-1)mm范围内时停止锁紧；通过楔形块3将活塞环的端面压紧，再通过塞尺测量闭合间隙B，闭合间隙B在0～0.03mm时停止端面锁紧。

其它步骤及参数与具体实施方式六至九之一相同。

实施例一：

材质：38CrMoALA；毛坯硬度：HB197～241；自由状态K值：在9(+3，-1)mm(K值为开口距离)；工作状态K值：在3(±1)mm(K值为开口距离)；闭合间隙B：在0.03mm以内；结构形式：交错式平搭接。

如图9和图10所示，将去应力回火后的内外圆留量的整圈的活塞环割开，然后铣搭口平面的止口，止口平面留0.05mm余量。然后使用平搭口活塞环热定型装置将其热定型(本发明装置既要保证外圆尺寸，又可以保证结合面尺寸)，使其K值在自由状态下为9(+3，-1)mm。具体实施步骤为：

1、下料(圆钢料)、调质；

下料尺寸直径计算方法：先设工作状态时外圆直径为D，内孔直径为d.，厚度为S，零件的止口长度为L，割断切口宽度为b，C为单面毛坯余量，E为单面加工留量；

下料直径＝(πD+L-工作状态K值+b)/π+2C；

将图纸尺寸带入公式：下料直径＝(π90+18-3+3)/π+2×10＝115.7。

2、粗车(外圆车至φ106，内孔车至φ70)；

首先要知道割断前未搭接时，工作状态零件内外圆直径：

D1外圆直径＝(πD+L-工作状态K值+b)/π带入公式得95.73；

d1内圆直径＝外圆直径-2×(D-d),带入公式得79.73；

在此基础上内外圆，每面留5mm余量，作为回火及粗车余量；

经计算粗车尺寸为：外圆直径约为106mm，内孔直径约为70mm。

3、回火去应力；

4、粗车外圆，按割断前未搭接时，工作状态零件外圆直径D1每面留3mm余量，内

孔d1每面留1mm余量，厚度S每面留0.5mm余量；

所以外圆车至D1+2×3＝φ102，内孔车至d1+2×3＝φ78，厚度S车至6mm。

5.划中心十字线，按辐射线划b＝3mm割开线；

6、线切割或卧铣开口b；

7、划L止口线；

8、铣搭口处L止口，每面留0.05mm(为防止回火变形，留出的修磨量)；

9、按图修搭口结合面B，涂红丹粉，使用块规检查其平面度；

10、回火定型自由状态K值(平搭口活塞环热定型装置)；

此时零件为开口状态，外圆D1+2×3＝φ102，内孔为d1+2×3＝φ78,厚度S为6mm.此时要做的就是将其从开口状态变成自由搭接状态，使其K值＝9(+3，-1)mm，采用本发明平搭口活塞环热定型装置进行回火定型。

为使开口收缩，本发明将夹紧装置设计成两劣半圆形，用止口定位活塞环外圆，定位止口设计值为(D1+1)/2，止口深度小于零件厚度S，图3中32mm缺口是为方便测量K值使用。

为保证零件搭口间隙B在0.03mm以内，我们在箍紧零件后在端部增加压板件4，夹紧部件匀采用楔块方式，防止回火后采取困难。

本发明装置分为外圆夹紧部分、端面压紧部分。通过两个半圆形夹紧装置1将活塞环外圆夹紧，并用外圆拉杆2和楔形块3(如图7所示)锁紧。通过32mm缺口测量活塞环自由状态K值，当K值在9(+3，-1)mm范围内时停止锁紧。然后，用压板4(如图8所示)通过端面拉杆5及楔形块3将端面压紧，来保证搭口间隙，再通过塞尺检查闭合间隙B在0.03mm以内，停止端面锁紧。压板4(中心)带有用于减重的孔。