CN213980983U - 一种大缸径整体锻钢活塞 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大缸径整体锻钢活塞，活塞裙部和活塞头部均为锻造件，活塞裙部顶部和活塞头部固定形成活塞本体，本体内部形成一个封闭的冷却油腔或两个连通的双冷却油腔，活塞裙部下端固定有裙部环形部；活塞裙部顶部外壁上对应的油环槽下部环岸横截面为长轴平行于活塞销孔方向的椭圆形，且其与裙部环形部共同参与活塞本体的导向。活塞头部及活塞裙部毛坯分开锻造、加工，简化了锻造工艺，降低了对设备、刀具等要求和投入。活塞裙部环形部单独加工，减小活塞本体裙部锻造深度，降低活塞的生产难度，提高活塞生产效率；活塞裙部环形部与油环槽下侧环岸共同参与活塞导向，有助于发动机运转平稳，减小活塞偏磨现象，提高了活塞的使用安全可靠性。

Description

一种大缸径整体锻钢活塞

技术领域

本实用新型涉及活塞技术领域，更具体的说是涉及一种大缸径整体锻钢活塞。

背景技术

活塞是发动机的“心脏”，承受交变的机械负荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一。活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销轴传给连杆驱使曲轴旋转，活塞的失效会导致发动机失去动力，甚至导致整台发动机报废。

现在大缸径活塞(指缸径大于150mm以上的活塞)材料为铝合金、铸铁、钢顶铝裙、钢顶铁裙，随着发动机升功率的提升，铝活塞已不能满足要求，铸铁活塞因为成型原因，内部不可避免的存在砂眼、气孔、夹渣等缺陷，随着功率的提升，使用风险越来越高，随着环保要求的提高，铸铁铸造对环境的成本进一步上升。钢顶铝裙、钢顶铁裙的为两体通过螺栓连接，对配合面的尺寸、螺栓强度、预紧力等要求很高，人为因素影响较大，装配精度难以达到，这也是组合活塞经常出现问题的原因之一。随着加工设备、刀具的钢度的提高，整体锻钢活塞也逐步加入到大缸径活塞中。

大缸径整体锻钢活塞代替铝合金活塞、钢顶铝裙活塞、钢顶铁裙活塞及铁活塞，最大的问题是重量问题，为了减轻钢活塞重量，活塞销孔方向做成毛坯面，活塞油环槽与裙部之间增加减重槽，这样活塞重量可以减下来，但是，会导致活塞裙部导向变差，裙部承受侧向力加大，活塞出现偏磨现象。

而大缸径整体锻钢活塞内腔比较深，锻造时需要锻造的设备吨位大，并且难以一次锻造成型。

因此，如何提供一种结构合理、安全可靠、生产效率较高的大缸径整体锻钢活塞是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

为此，本实用新型的目的在于提出一种大缸径整体锻钢活塞，解决现有大缸径活塞生产效率低，使用安全性差的问题。

本实用新型提供了一种大缸径整体锻钢活塞，包括：

活塞头部；

活塞裙部，活塞裙部和活塞头部均为锻造件，活塞裙部顶部和活塞头部固定形成活塞本体，活塞本体内部形成一个封闭的冷却油腔或两个连通的双冷却油腔，活塞裙部下端固定有裙部环形部；活塞裙部顶部外壁上对应的油环槽下部环岸横截面为长轴平行于活塞销孔方向的椭圆形，且其与裙部环形部共同参与活塞本体的导向。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种大缸径整体锻钢活塞，活塞头部及活塞裙部毛坯分开锻造，简化了锻造工艺，对设备吨位的要求降低，减少设备投入。活塞头部和活塞裙部开加工，降低对设备、刀具的要求。活塞裙部环形部分单独加工，活塞本体裙部锻造深度可以减小，锻造和加工难度降低，由于现有技术中大缸径整体锻钢活塞内腔比较深，锻造时需要锻造的设备吨位大，并且难以一次锻造成型，即便成型，裙部圆环部分也需要进一步加工，导致成型难度大，本实用新型降低了活塞的生产难度，提高了活塞生产效率；活塞裙部环形部分与油环槽下侧面环岸共同参与活塞导向，有助于发动机运转平稳，减小活塞偏磨现象，提高了活塞的使用安全可靠性。

进一步地，油环槽下部环岸椭圆长轴尺寸比活塞裙部最大尺寸小0.03-0.15mm。在工作状态下，活塞裙部最大尺寸与油环槽下部环岸长轴尺寸相同，保证活塞在缸套中的导向。

进一步地，活塞头部和活塞裙部材料为调制钢或非调制钢制成。调质钢可选用42CrMo，非调质钢可选用38MnVS6，裙部环形部分材料与裙部材料相同或不同。

进一步地，裙部环形部高度大于5mm；由此保证参与导向部分的导向面积。

进一步地，裙部环形部横截面为长轴垂直于活塞销孔方向的椭圆形。由此，油环槽下侧环岸采用反椭圆设计(即垂直于活塞销孔方向是椭圆短轴或者平行于活塞销孔方向是椭圆的长轴)，裙部环形部采用正椭圆设计(即垂直于活塞销孔方向是椭圆长轴)，保证了环岸与裙部环形部共同组成活塞本体的导向，使发动机运行更加平稳，减小活塞偏磨现象，特别是大缸径中低转速发动机。

进一步地，裙部环形部为锻造或机械加工而成；活塞裙部环形部单独加工，活塞本体裙部锻造深度可以减小，锻造难度降低。

进一步地，活塞头部和活塞裙部采用焊接、螺纹或螺栓一种或多种组合方式固定。

进一步地，活塞头部和活塞裙部通过电子束或激光焊接，并在活塞头部和活塞裙部结合处形成竖直焊缝和水平焊缝。

进一步地，活塞裙部和裙部环形部接触面上形成环形焊缝。活塞裙部环形部受力较小，用普通的焊接方式就可以达到要求，焊接效率高、成本低。显然的，活塞裙部环形部也可以通过螺纹、螺栓等方式与活塞本体成为一个整体。

进一步地，活塞裙部的环槽、活塞销孔，外圆型面，及活塞头部的外圆型面精加工制成。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1和图2附图为本实用新型提供的一种大缸径整体锻钢活塞的结构示意图；

图3附图为本实用新型提供的一种大缸径整体锻钢活塞的仰视图；

图4附图为本实用新型提供的一种大缸径整体锻钢活塞的立体图；

图中：1-活塞头部，11-进油孔，12-出油孔，2-活塞裙部，21-环形冷却油腔，22-盆形冷却油腔，3-裙部环形部，4-环槽下部环岸，5-活塞销孔，6-竖直焊缝，7-水平焊缝，8-环形焊缝。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见附图1-4，本实用新型实施例公开了一种大缸径整体锻钢活塞，包括：

活塞头部1；

活塞裙部2，活塞裙部2和活塞头部1均为锻造件，活塞裙部2顶部和活塞头部1固定形成活塞本体，活塞本体内部形成连通的环形冷却油腔21和盆形冷却油腔22，活塞裙部2下端固定有裙部环形部3；活塞裙部2顶部外壁上对应的油环槽下部环岸4横截面为长轴平行于活塞销孔5方向的椭圆形，且其与裙部环形部3共同参与活塞本体的导向。

本实用新型公开提供了一种大缸径整体锻钢活塞，活塞头部及活塞裙部毛坯分开锻造，简化了锻造工艺，对设备吨位的要求降低，减少设备投入。活塞头部和活塞裙部开加工，降低对设备、刀具的要求。活塞裙部环形部单独加工，活塞本体裙部锻造深度可以减小，降低了活塞的生产难度，提高了活塞生产效率；活塞裙部环形部分与油环槽下侧面环岸共同参与活塞导向，有助于发动机运转平稳，减小活塞偏磨现象，提高了活塞的使用安全可靠性。

其中，油环槽下部环岸椭圆长轴尺寸比活塞裙部最大尺寸小0.03-0.15mm。

有利的是，活塞头部1和活塞裙部2材料为调制钢或非调制钢制成。调质钢可选用42CrMo，非调质钢可选用38MnVS6，裙部环形部分材料与裙部材料相同或不同。

更有利的是，裙部环形部3高度大于5mm；由此保证参与导向部分的导向面积。

在本实用新型的实施例中，裙部环形部3横截面为长轴垂直于活塞销孔5方向的椭圆形。由此，油环槽下侧环岸采用反椭圆设计(即垂直于活塞销孔方向是椭圆短轴或者平行于活塞销孔方向是椭圆的长轴)，裙部环形部采用正椭圆设计(即垂直于活塞销孔方向是椭圆长轴)，保证了环岸与裙部环形部共同组成活塞本体的导向，使发动机运行更加平稳，减小活塞偏磨现象，特别是大缸径中低转速发动机。

其中，裙部环形部3为锻造或机械加工而成。活塞裙部环形部单独加工，活塞本体裙部锻造深度可以减小，锻造难度降低。

上述实施例中，活塞头部1和活塞裙部2采用焊接、螺纹或螺栓一种或多种组合方式固定。

优选地，活塞头部1和活塞裙部2通过电子束或激光焊接，并在活塞头部1和活塞裙部2结合处形成竖直焊缝6和水平焊缝7。由此保证活塞本体内部的清洁，解决焊渣难以清除的问题。

其中，活塞裙部2和裙部环形部3接触面上形成环形焊缝8；活塞裙部环形部受力较小，用普通的焊接方式就可以达到要求，焊接效率高、成本低。显然的，活塞裙部环形部也可以通过螺纹、螺栓等方式与活塞本体成为一个整体。

上述实施例中，活塞裙部2的环槽、活塞销孔5，外圆型面，及活塞头部1的外圆型面精加工制成。

本实用新型中活塞头部和活塞裙部别进行粗加工，活塞头部与活塞裙部固定形成活塞本体，活塞头部与活塞裙部之间形成一个封闭的冷却油腔或两个连通的双油腔。冷却油腔通过进油孔11和出油孔12与活塞内腔或销孔相通，活塞裙部环形部经过粗车后，通过焊接、螺纹、螺栓等方式与活塞本体成为一个整体，最后经过热处理、精加工、表面处理到成品，表面处理无特殊要求，与其他类别活塞相同即可，由此其对后续处理工序无改变，后续工序采用之前生产线即可完成。

在本实用新型的活塞裙部上部还设置有减重槽，降低活塞本体的重量。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种大缸径整体锻钢活塞，其特征在于，包括：

活塞头部(1)；

活塞裙部(2)，所述活塞裙部(2)和所述活塞头部(1)均为锻造件，所述活塞裙部(2)顶部和所述活塞头部(1)固定形成活塞本体，所述活塞本体内部形成一个封闭的冷却油腔或两个连通的双冷却油腔，所述活塞裙部(2)下端固定有裙部环形部(3)；所述活塞裙部(2)顶部外壁上对应的油环槽下部环岸(4)横截面为长轴平行于活塞销孔(5)方向的椭圆形，且其与所述裙部环形部(3)共同参与所述活塞本体的导向。

2.根据权利要求1所述的一种大缸径整体锻钢活塞，其特征在于，所述油环槽下部环岸(4)椭圆长轴尺寸比所述活塞裙部(2)最大尺寸小0.03-0.15mm。

3.根据权利要求1所述的一种大缸径整体锻钢活塞，其特征在于，所述裙部环形部(3)高度大于5mm。

4.根据权利要求1所述的一种大缸径整体锻钢活塞，其特征在于，所述裙部环形部(3)横截面为长轴垂直于活塞销孔(5)方向的椭圆形。

5.据权利要求1所述的一种大缸径整体锻钢活塞，其特征在于，所述裙部环形部(3)为锻造或机械加工而成。

6.根据权利要求1所述的一种大缸径整体锻钢活塞，其特征在于，所述活塞头部(1)和所述活塞裙部(2)采用焊接、螺纹或螺栓一种或多种组合方式固定。

7.根据权利要求6所述的一种大缸径整体锻钢活塞，其特征在于，所述活塞头部(1)和所述活塞裙部(2)通过电子束或激光焊接，并在所述活塞头部(1)和所述活塞裙部(2)结合处形成竖直焊缝(6)和水平焊缝(7)。

8.根据权利要求1所述的一种大缸径整体锻钢活塞，其特征在于，所述活塞裙部(2)和所述裙部环形部(3)接触面上形成环形焊缝(8)。

9.根据权利要求6所述的一种大缸径整体锻钢活塞，其特征在于，所述活塞裙部(2)的环槽、活塞销孔(5)，外圆型面，及所述活塞头部(1)的外圆型面精加工制成。

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