本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，特別涉及一種活塞及活塞制造方法。

背景技術(shù)：

活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件,為發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)發(fā)揮極其重要作用，活塞一般用來(lái)承受氣體壓力，通過(guò)活塞銷(xiāo)讓連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)。一般的活塞可以分為：柴油機(jī)活塞、汽油機(jī)活塞、通用型活塞三大類(lèi)。近年來(lái)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化程度的不斷提高，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、平均有效壓力和活塞平均速度都較以前有了大幅度的提高，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷都增加了，由于活塞長(zhǎng)期在高溫、高負(fù)荷、甚至潤(rùn)滑不良的情況下工作,承受著周期交變的機(jī)械負(fù)荷與熱負(fù)荷,因此很容易發(fā)生故障，甚至導(dǎo)致整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)停止。

長(zhǎng)期以來(lái)活塞研究一直是柴油機(jī)設(shè)計(jì)研究關(guān)注的重點(diǎn)?；钊O(shè)計(jì)是否合理，直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、可靠性和使用壽命。同時(shí)，隨著世界能源問(wèn)題的日趨嚴(yán)峻，發(fā)動(dòng)機(jī)功率密度日益提高，結(jié)構(gòu)日趨緊湊，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞結(jié)構(gòu)有了更高的要求。為滿足大功率、高負(fù)荷、低排放的高性能柴油機(jī)的可靠性的要求，鋼活塞有逐漸替代鋁活塞的趨勢(shì)，尤其是鑄鋼活塞相比鍛鋼活塞等其他形式的鋼活塞制造成本低、生產(chǎn)周期短而更具優(yōu)勢(shì)。但鑄鋼活塞存在油腔成型困難、鑄造組織致密度低而強(qiáng)度較差的問(wèn)題，極大的阻礙了其批量化應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題為提供一種活塞，該活塞通過(guò)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠有效減少因鑄鋼活塞組織致密度差而造成活塞容易開(kāi)裂失效的現(xiàn)象，提高活塞的使用性能。

一種活塞，包括一體成型的上方頭部與下方裙部，所述頭部的上端設(shè)置有燃燒室，所述頭部的下端設(shè)置有冷卻油腔，所述冷卻油腔呈環(huán)狀布置，所述冷卻油腔與所述裙部之間的隔壁上設(shè)置有進(jìn)油口與出油口，所述裙部上設(shè)置有呈左右對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)面窗，所述兩個(gè)面窗之間貫穿設(shè)置有軸線呈水平布置的銷(xiāo)孔，所述銷(xiāo)孔用于與外設(shè)活塞銷(xiāo)連接，其中，所述冷卻油腔的直徑與所述銷(xiāo)孔的軸線相垂直位置處所述冷卻油腔的內(nèi)腔高為d1，所述冷卻油腔的直徑與所述銷(xiāo)孔的軸線相平行位置處所述冷卻油腔的內(nèi)腔高為d2，所述冷卻油腔的內(nèi)腔高d1小于d2且從d1處到d2處逐漸升高。

優(yōu)選地，所述進(jìn)油口與所述出油口以所述冷卻油腔的圓心為中心呈對(duì)稱(chēng)布置。

優(yōu)選地，所述冷卻油腔貼近所述面窗處的內(nèi)壁半徑值為r1，所述冷卻油腔遠(yuǎn)離所述面窗處的內(nèi)壁半徑值為r2，所述冷卻油腔的內(nèi)壁半徑值r1大于r2且從r1處到r2處逐漸減小。

優(yōu)選地，所述冷卻油腔與所述裙部之間的隔壁上設(shè)置有以所述冷卻油腔圓心為中心呈對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)工藝孔，所述工藝孔與所述進(jìn)油口及所述出油口之間設(shè)置有規(guī)定間距。

優(yōu)選地，所述工藝孔內(nèi)設(shè)置有內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋上匹配連接有螺堵密封件。

優(yōu)選地，所述工藝孔為圓形孔或腰形孔。

本發(fā)明還提供了一種活塞制造方法，通過(guò)該活塞制造方法，能有效實(shí)現(xiàn)上述活塞的制造。

一種活塞制造方法，包括步驟：

s01、構(gòu)建活塞模具，在活塞的冷卻油腔位置處布置與冷卻油腔形狀一致的陶瓷芯，在陶瓷芯下方布置兩個(gè)工藝孔、進(jìn)油口、出油口的成型內(nèi)模，在活塞的銷(xiāo)孔兩側(cè)位置處設(shè)置側(cè)冒口，其中，所述陶瓷芯的直徑與所述銷(xiāo)孔的軸線相垂直位置處所述陶瓷芯的高度為d1，所述陶瓷芯的直徑與所述銷(xiāo)孔的軸線相平行位置處所述陶瓷芯的高度為d2，所述陶瓷芯的高度d1小于d2且從d1處到d2處逐漸升高；所述陶瓷芯貼近所述面窗處的外壁半徑值為r1，所述陶瓷芯遠(yuǎn)離所述面窗處的外壁半徑值為r2，所述陶瓷芯的外壁半徑值r1大于r2且從r1處到r2處逐漸減?。?/p>

s02、往活塞模具內(nèi)澆注熔融金屬液，形成包含有陶瓷芯的活塞毛坯；

s03、在活塞毛坯的兩個(gè)工藝孔、進(jìn)油口、出油口位置處向陶瓷芯內(nèi)部鉆設(shè)導(dǎo)流孔，直至導(dǎo)流孔接觸冷卻油腔內(nèi)壁；

s04、將活塞毛坯放置于熔融狀態(tài)的純堿中加熱至規(guī)定溫度直至陶瓷芯腐蝕溶解，清除陶瓷芯獲得成型的冷卻油腔。

優(yōu)選地，在步驟s04中，將活塞毛坯放置于熔融狀態(tài)的純堿中加熱至550℃至600℃。

優(yōu)選地，在步驟s04后面還包括步驟s05：

s05、在工藝孔內(nèi)加工內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋內(nèi)匹配螺堵密封件。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的該活塞及活塞制造方法所得到的活塞的冷卻油腔為一種變截面冷卻油腔，從而使冷卻油腔外壁的壁厚更加均勻，能夠有效減少因鑄鋼活塞組織致密度差而造成活塞容易開(kāi)裂失效的現(xiàn)象，克服了常規(guī)活塞冷卻油腔外壁薄弱處容易變形開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，提高活塞的使用性能。

本發(fā)明提供的該活塞制造方法所得到的活塞毛坯的冷卻油腔與裙部之間的隔壁上設(shè)置有兩個(gè)工藝孔，克服了鑄鋼活塞毛坯內(nèi)陶瓷芯或者砂芯清理困難的問(wèn)題；本發(fā)明提供的該活塞及活塞制造方法所得到的活塞毛坯采用變截面油道形狀，使活塞毛坯結(jié)構(gòu)壁厚趨于均勻一致，并增加側(cè)冒口補(bǔ)縮銷(xiāo)孔上方厚大部位，以減少縮松孔洞缺陷，提高了活塞毛坯鑄造質(zhì)量。通過(guò)以上兩種有益效果使得鑄鋼活塞能夠批量化應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所公開(kāi)的活塞的a-a向剖視圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所公開(kāi)的活塞的b-b向剖視圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所公開(kāi)的活塞的仰視圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2所公開(kāi)的活塞毛坯的主視圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例2所公開(kāi)的活塞毛坯的左視圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例2所公開(kāi)的活塞毛坯的仰視圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1：

參見(jiàn)圖1至圖3，圖1至圖3提供了本發(fā)明一種活塞的具體實(shí)施例，其中，圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所公開(kāi)的活塞的a-a向剖視圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所公開(kāi)的活塞的b-b向剖視圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所公開(kāi)的活塞的仰視圖。

常規(guī)技術(shù)中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有鑄鋼活塞鑄造組織致密度差，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低，同時(shí)由于鑄造毛坯中用于成型內(nèi)冷油腔的陶瓷芯清理時(shí)間長(zhǎng)，制約了鑄鋼活塞的批量應(yīng)用。本方案技術(shù)人員經(jīng)過(guò)多方研究和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在鑄鋼活塞中采用變截面油腔能夠使鑄造組織更致密而提高強(qiáng)度，通過(guò)在鑄鋼活塞中增加工藝孔，再用螺堵密封，可便于在活塞毛坯制造過(guò)程中大幅度減少陶瓷芯的清理時(shí)間，本發(fā)明則提供了一種變截面冷卻油腔和具有螺堵密封工藝孔的整體鑄鋼活塞。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明提供了一種活塞，包括頭部1，裙部2，燃燒室3，冷卻油腔4，隔壁5，進(jìn)油口6，出油口7，面窗8及銷(xiāo)孔9。

本實(shí)施例中，該活塞包括一體成型的上方頭部1與下方裙部2，頭部1的上端設(shè)置有燃燒室3，該處燃燒室3一般與外設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室相通。

頭部1的下端設(shè)置有冷卻油腔4，冷卻油腔4呈環(huán)狀布置，冷卻油腔4用于冷卻油的容納。

冷卻油腔4與所述裙部2之間的隔壁5上設(shè)置有進(jìn)油口6與出油口7，進(jìn)油口6用于冷卻油的導(dǎo)入，出油口7用于冷卻油的導(dǎo)出。

裙部2上設(shè)置有呈左右對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)面窗8，兩個(gè)面窗8之間貫穿設(shè)置有軸線呈水平布置的銷(xiāo)孔9，銷(xiāo)孔9用于與外設(shè)活塞銷(xiāo)連接。具體的，銷(xiāo)孔9內(nèi)連接活塞銷(xiāo)，活塞銷(xiāo)連接外設(shè)連桿小頭，外設(shè)連桿大頭則與曲軸相連，將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的圓周運(yùn)動(dòng)。

冷卻油腔4的直徑與銷(xiāo)孔9的軸線相垂直位置處冷卻油腔4的內(nèi)腔高為d1，冷卻油腔4的直徑與銷(xiāo)孔9的軸線相平行位置處冷卻油腔4的內(nèi)腔高為d2，冷卻油腔4的內(nèi)腔高d1小于d2且從d1處到d2處逐漸升高。

如此，本發(fā)明提供的該活塞的冷卻油腔為一種變截面冷卻油腔，從而使冷卻油腔外壁的壁厚更加均勻，能夠有效減少因鑄鋼活塞組織致密度差而造成活塞容易開(kāi)裂失效的現(xiàn)象，克服了常規(guī)活塞冷卻油腔外壁薄弱處容易變形開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，提高活塞的使用性能。

本實(shí)施例中，為進(jìn)一步方便冷卻油的導(dǎo)入和導(dǎo)出，優(yōu)選地，所述進(jìn)油口6與所述出油口7以所述冷卻油腔4的圓心為中心呈對(duì)稱(chēng)布置。

本實(shí)施例中，為進(jìn)一步提高冷卻油腔4內(nèi)壁的受壓均衡性，優(yōu)選地，所述冷卻油腔4貼近所述面窗8處的內(nèi)壁半徑值為r1，所述冷卻油腔4遠(yuǎn)離所述面窗8處的內(nèi)壁半徑值為r2，所述冷卻油腔4的內(nèi)壁半徑值r1大于r2且從r1處到r2處逐漸減小。

本實(shí)施例中，為方便變截面冷卻油腔的成型，優(yōu)選地，所述冷卻油腔4與所述裙部2之間的隔壁5上設(shè)置有以所述冷卻油腔4圓心為中心呈對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)工藝孔，所述工藝孔與所述進(jìn)油口6及所述出油口7之間設(shè)置有規(guī)定間距。

本實(shí)施例中，為方便冷卻油腔4的密封，優(yōu)選地，所述工藝孔內(nèi)設(shè)置有內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋上匹配連接有螺堵密封件10。

優(yōu)選地，所述工藝孔為圓形孔或腰形孔。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例提供了一種活塞制造方法的具體實(shí)施例，其中，圖4為本發(fā)明實(shí)施例2所公開(kāi)的活塞毛坯的主視圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例2所公開(kāi)的活塞毛坯的左視圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例2所公開(kāi)的活塞毛坯的仰視圖。

本實(shí)施例提供了一種活塞制造方法，通過(guò)該活塞制造方法，能有效實(shí)現(xiàn)上述活塞的制造。

一種活塞制造方法，包括步驟：

s01、構(gòu)建活塞模具，在活塞的冷卻油腔位置處布置與冷卻油腔形狀一致的陶瓷芯，在陶瓷芯下方布置兩個(gè)工藝孔、進(jìn)油口、出油口的成型內(nèi)模，在活塞的銷(xiāo)孔兩側(cè)位置處設(shè)置側(cè)冒口，其中，所述陶瓷芯的直徑與所述銷(xiāo)孔的軸線相垂直位置處所述陶瓷芯的高度為d1，所述陶瓷芯的直徑與所述銷(xiāo)孔的軸線相平行位置處所述陶瓷芯的高度為d2，所述陶瓷芯的高度d1小于d2且從d1處到d2處逐漸升高；所述陶瓷芯貼近所述面窗處的外壁半徑值為r1，所述陶瓷芯遠(yuǎn)離所述面窗處的外壁半徑值為r2，所述陶瓷芯的外壁半徑值r1大于r2且從r1處到r2處逐漸減?。?/p>

s02、往活塞模具內(nèi)澆注熔融金屬液，形成包含有陶瓷芯的活塞毛坯；

s03、在活塞毛坯的兩個(gè)工藝孔、進(jìn)油口、出油口位置處向陶瓷芯內(nèi)部鉆設(shè)導(dǎo)流孔，直至導(dǎo)流孔接觸冷卻油腔內(nèi)壁；

s04、將活塞毛坯放置于熔融狀態(tài)的純堿中加熱至規(guī)定溫度直至陶瓷芯腐蝕溶解，清除陶瓷芯獲得成型的冷卻油腔。

本實(shí)施例提供的該活塞制造方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、采用變截面陶瓷芯構(gòu)建變截面冷卻油腔，且陶瓷芯形狀與冷卻油腔形狀相互匹配，從而使活塞毛坯結(jié)構(gòu)壁厚趨于均勻一致，使鑄造組織更加致密，提高活塞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

2、增加側(cè)冒口補(bǔ)縮銷(xiāo)孔上方厚大部位，以減少縮松孔洞缺陷，提高活塞毛坯鑄造質(zhì)量。

3、在活塞毛坯的兩個(gè)工藝孔、進(jìn)油口、出油口位置處向陶瓷芯內(nèi)部鉆導(dǎo)流孔，直至導(dǎo)流孔接觸冷卻油腔內(nèi)壁，再把活塞毛坯放置于熔融狀態(tài)的純堿中加熱到規(guī)定溫度腐蝕掉陶瓷芯，鉆孔后顯著增加了陶瓷芯與純堿的接觸面積，大幅縮短了陶瓷芯的腐蝕時(shí)間，提高了鑄鋼活塞的鑄造質(zhì)量并減少陶瓷芯的清理時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)鑄鋼活塞的批量化生產(chǎn)。

4、在活塞毛坯鑄造過(guò)程中多鑄造出兩個(gè)工藝孔，使陶瓷芯的定位更可靠，提高了冷卻油腔的位置精度。

5、采用熔模精鑄的方法鑄造出鋼活塞毛坯，可鑄造出活塞燃燒室、銷(xiāo)孔和面窗的大致形狀，尺寸精度高、加工余量小。

本實(shí)施例中，為進(jìn)一步方便陶瓷芯的溶解，優(yōu)選地，在步驟s04中，將活塞毛坯放置于熔融狀態(tài)的純堿中加熱至550℃至600℃。

本實(shí)施例中，為提高活塞的密封性能，優(yōu)選地，在步驟s04后面還包括步驟s05：

s05、在工藝孔內(nèi)加工內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋內(nèi)匹配螺堵密封件。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種活塞及活塞制造方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。