活塞外轮廓曲面数控车削系统的研究
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摘 要 ： 分析 活塞 外轮 廓表 面特 点及发 展趋 势 的基础 上 ， 计 了活塞 外轮 廓 曲面数 控车 削 系统 。 介绍 了活 在 设 塞 数控 车削 系统 软硬件 的基本 组成 及 其工 作原 理 。并对 镶 圈环 活 塞 多 刀加 工 方 法和 系统 的性 能 进 行 了详 细的介 绍 。
顶 铝 裙活 塞等形 式 。上述 活塞 外轮 廓面 的新 特点对 其 加 工机 床也 提 出 了新 的要 求 ， 即不 仅 要求 机 床 具 有 良 好 的定 位精 度和 动态 跟 踪 性 能 ， 且 要有 足 够 的动静 而 态 刚度 和通 用性 能 。针 对 活 塞外 圆加 工 的新 特点 ， 我 们 开发 了 Ｐ Ｃ活 塞外 轮廓 曲面 数 控车 削 系统 （ Ｔ 以下 简 称 Ｐ Ｃ活塞数 控 车削 系统 ） Ｔ 以满 足 现代 活 塞外 轮 廓 曲
（ ｃ ａ ｏ ｉｓ ｎ ｕｏ ａｉ ｃ ｏｌ ｆ ａｉ ａ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｅ ｎ ｅＴ ｃ ｎｌｇ ，Ｃ ａ ｇｈ ０ ３ Ｈ Ｍｅｈ ｔ ｎｃ ｄＡ ｔｍ ｔ ｎＳｈ ｏ ｏ ｔ ｎ ｌ ｎｖ ｓｙ ｆ ｆ ｓ ｅ ｈ ｏ ｙ ｈ ｎ ｓａ １ ７ ，Ｃ Ｎ） ｒ ａ ｏ Ｎ ｏ ｅ ｉ Ｄ ｅ ｏ ４０
１ 活塞外轮廓面特点及发展趋势
内燃 机 、 动机 活 塞 通 常在 高温 高 压 的环 境 下 工 发 作 。为 了改善 工作 时活 塞外 轮廓 面与汽 缸壁 的接触 状 态， 活塞裙 部沿 轴线 方 向一般设 计成 中凸形状 ， 沿径 向 设 计 成变椭 圆形 式 。活塞 外轮廓 表 面的经 济加 工方 法 为车 削成形 。十多年 来 ， 随着 内燃机工 业 的迅速 发展 ， 活塞 外轮廓 面变 化 呈 如 下 特 点 和 趋 势 ： １ 活塞 的截 （） 面形状 越来越 复 杂 ， 向 收缩量 越来越 大 ， 工精 度要 径 加 求 越来 越高 。如 目前许 多活 塞横 截 面形 状不 再是 一次
面 加工 的各种 需要 。
活塞 长轴 也不 再单 出现 在横 截 面 的 ０ 方 向 ， 些 活 塞 。 某 横截 面会 设 计 成 长 轴 随 高 度 的改 变 呈 螺 纹 扭 曲 的 形 状 ；２ 活 塞 材 料 的强 度 不 断提 高 。传 统 活塞 整 体 使 （） 用铝 材 ， 了缩小发 动 机 尺 寸 ， 为 目前 重载 、 档 活 塞 将 高
１ 许 晓扬． 三孔组箱体镗孑 专 机的设计． Ｌ 机械工艺师 ，９ ７ ７ １９ （ ） ２ 李瑾 ， 姬毓群． ２～３ ｔ 车驱 动桥 桥壳镗 孑 专 机设计 方案 ． 山机 叉 Ｌ 矿
维普资讯
汽 车制 造 技 术 Ａ Ｍｕｌｇｃｏｙ ｕ ａｆｕ ＴｈＪ ｌ ｎｃｉ ｅｎｇ 。 ａｎ ｎ ｏ
活 塞 外 轮廓 曲 面数 控 车 削 系统 的研 究
刘新辉 杨舜洲 陈志华
（ 防科 技 大学机 பைடு நூலகம்工程 与 自动 化学 院 ， 国 湖南 长沙 ４０７ ） １０ ３
关键词： 活塞
非圆
微进 给
数 控
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｓ ａ ｃ ｎ ＮＣ ｒ ｉｇ Ｓ ｓ ｅ ｆ ｒＰ ｓｏ Ｓ Ｐｒｆｅ Ｔｕ ｎｎ ｙ ｔ ｍ ｏ ｉｔ ｎ’ ｏ ｉ ｌ
ＬＩ Ｘｉ ｈｕ ， ＹＡＮＧ ｈ ｎ ｈ ｕ，ＣＨ ＥＮ ｉ ｕ Ｕ ｎ ｉ Ｓ ｕ ｚｏ Ｚｈ ｈ ａ
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｎａｙ ｉ ｎ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒａ ｒ ｎ ｆｐ ｓｏ Ｓｐ ｏ ｌ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ａ ｎ ｖ ｌｎ ｍｅ ｃ ｃ ｎ— ｓ ｄ ｏ ｈｅ ａ ｌ ｓｓ ｏ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｎｄ ｔｅ ｄ ｏ ｉｔｎ’ ｒ ｆ ｅ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｏ ｅ ｕ ｒ ｏ ｉ ｉ ｔｏ ｌｄ ｓ ｓｅ ｆ ｒｔ ｒ ｉ ｇ ｐ ｓｏ ｓｐｒ ｆ ｅ ｉ ｅ ｉｎ ｄ．Ｔｈ ａ ｉ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｒ ｉｇ ｐ ｎ ｉ ｌ ｆ ｔ ｒ ｌ ｙ ｔｍ ｏ ｕ ｎ ｎ ｉｔｎ＂ ｏ ｌ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ｅ ｉ ｅ ｂ ｓｃ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ ｗｏ ｋｎ ｒ ｃｐ ｅ ｏ ｈｅ ｉ ｓ ｓｅ ｏｔ ｒ ｎ ａ ｄ ｒ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ．Ａｎｄ ｔ ｔ ｏ ｆｍａ ｈｉｉ ｉｔｎ ｗｉ ｌｉ—ｃ ｔｅ ｙ ｔ ｍｇ ｓ ｆｗａ ｅ ａ ｄ ｈ ｒ ｗａ ｅ ａ ｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈｅ ｍｅｈ ｄ ｏ ｃ ｎ ｎｇ ｐ ｓｏ ｔ ｍｕ ｔ ｈ ｕ ｔｒ ａ ｌ ａ ｈ ｒｏｍａ ｅ ｏ ｙ ｔｍ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｉ ｅａ ｌ ｓ ｗｅ ｌ ｓｔ ｅ ｐｅｆ ｒ ｎｃ ｆｓ ｓｅ ｉ ｒ ｓ ｎ ｅ ｎ ｄ ｔ ｉ． Ｋｅ ｗｏｒ ｓ：Ｐ ｓｏ ｙ ｄ ｉｔｎ；Ｎｏ ｃｒ ｕ ａ ；Ｍｉｒ ｎ ｉｃ ｌ ｒ ｃ ｏ—ｆｅ ｉ ｇ；ＣＮＣ ｅ ｄｎ
２ Ｐ Ｃ 活 塞 数 控 车 削 系 统 的 软 硬 件 结 构 Ｔ
２ １ 控 制 系统 的基本 组成及 工 作原理 ．
Ｐ Ｃ活塞 数控 车 削 系统 由工 作 母 机 、 制 系 统及 Ｔ 控 其 附 属部件 组成 。其 中控 制 系 统 的结 构 如 图 １所示 。
逐步 由铝材过渡到部分或全部采用铸铁 、 钢等材料 ； （ ） 塞 的种 类更 加多 种 多样 ： 大 小来 看 ， 小 如剪 ３活 从 有
椭 圆或 二 次椭 圆 的 形 式 ， 而是 采 用 高 次椭 圆 的 形 式 。
草机 和摩 托 车活塞 ， 中如各种 小 汽车 、 卡车 活塞 以及各 种 装 甲车 辆活 塞 ， 如 火 车 、 型 轮 船活 塞 等 ； 活 塞 大 大 从 材 料 的搭 配来看 ， 通 体 铝 活塞 、 圈环 活 塞 、 有 镶 以及 钢
顶 铝 裙活 塞等形 式 。上述 活塞 外轮 廓面 的新 特点对 其 加 工机 床也 提 出 了新 的要 求 ， 即不 仅 要求 机 床 具 有 良 好 的定 位精 度和 动态 跟 踪 性 能 ， 且 要有 足 够 的动静 而 态 刚度 和通 用性 能 。针 对 活 塞外 圆加 工 的新 特点 ， 我 们 开发 了 Ｐ Ｃ活 塞外 轮廓 曲面 数 控车 削 系统 （ Ｔ 以下 简 称 Ｐ Ｃ活塞数 控 车削 系统 ） Ｔ 以满 足 现代 活 塞外 轮 廓 曲
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１ 活塞外轮廓面特点及发展趋势
内燃 机 、 动机 活 塞 通 常在 高温 高 压 的环 境 下 工 发 作 。为 了改善 工作 时活 塞外 轮廓 面与汽 缸壁 的接触 状 态， 活塞裙 部沿 轴线 方 向一般设 计成 中凸形状 ， 沿径 向 设 计 成变椭 圆形 式 。活塞 外轮廓 表 面的经 济加 工方 法 为车 削成形 。十多年 来 ， 随着 内燃机工 业 的迅速 发展 ， 活塞 外轮廓 面变 化 呈 如 下 特 点 和 趋 势 ： １ 活塞 的截 （） 面形状 越来越 复 杂 ， 向 收缩量 越来越 大 ， 工精 度要 径 加 求 越来 越高 。如 目前许 多活 塞横 截 面形 状不 再是 一次
面 加工 的各种 需要 。
活塞 长轴 也不 再单 出现 在横 截 面 的 ０ 方 向 ， 些 活 塞 。 某 横截 面会 设 计 成 长 轴 随 高 度 的改 变 呈 螺 纹 扭 曲 的 形 状 ；２ 活 塞 材 料 的强 度 不 断提 高 。传 统 活塞 整 体 使 （） 用铝 材 ， 了缩小发 动 机 尺 寸 ， 为 目前 重载 、 档 活 塞 将 高
１ 许 晓扬． 三孔组箱体镗孑 专 机的设计． Ｌ 机械工艺师 ，９ ７ ７ １９ （ ） ２ 李瑾 ， 姬毓群． ２～３ ｔ 车驱 动桥 桥壳镗 孑 专 机设计 方案 ． 山机 叉 Ｌ 矿
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活 塞 外 轮廓 曲 面数 控 车 削 系统 的研 究
刘新辉 杨舜洲 陈志华
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关键词： 活塞
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数 控
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Ｐ Ｃ活塞 数控 车 削 系统 由工 作 母 机 、 制 系 统及 Ｔ 控 其 附 属部件 组成 。其 中控 制 系 统 的结 构 如 图 １所示 。
逐步 由铝材过渡到部分或全部采用铸铁 、 钢等材料 ； （ ） 塞 的种 类更 加多 种 多样 ： 大 小来 看 ， 小 如剪 ３活 从 有
椭 圆或 二 次椭 圆 的 形 式 ， 而是 采 用 高 次椭 圆 的 形 式 。
草机 和摩 托 车活塞 ， 中如各种 小 汽车 、 卡车 活塞 以及各 种 装 甲车 辆活 塞 ， 如 火 车 、 型 轮 船活 塞 等 ； 活 塞 大 大 从 材 料 的搭 配来看 ， 通 体 铝 活塞 、 圈环 活 塞 、 有 镶 以及 钢