活塞及活塞铜套安装方法和安装设备

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利说明书(10)申请公布号CN106425280A

(43)申请公布日2017.02.22(21)申请号CN201510470078.4(22)申请日2015.08.04(71)申请人强哲菲地址411100湖南省湘潭市霞光东路168号金侨世纪苑荟雅轩D-4A(72)发明人强哲菲(74)专利代理机构湖南兆弘专利事务所(普通合伙)代理人钟声(51)Int.CI B23P11/02

F02F3/00权利要求说明书说明书幅图(54)发明名称 活塞及活塞铜套安装方法和安装设备(57)摘要 本发明的活塞及活塞铜套安装方法和安装设备，活塞包括活塞本体和铜套，活塞本体上开设有销座孔和销座开裆，铜套设有卡台，销座孔设有卡槽，卡台与卡槽卡接、且铜套与销座孔过盈配合。方法包括S1：清洗干燥；S2：冷冻；S3：定位；S4：顶升平移；S5：顶推入孔；S6：卸装；S7：保持S3至S6循环进行。设备包括铜套夹具、铜套定位顶升部件、活塞定位部件、铜套顶推部件和机架，机架包括两块侧板和底板、中板和顶板，活塞定位部件与顶板连接，中板上设有止口盘，铜套定位顶升部件与底板连接，铜套夹具位于铜套定位顶升部件顶部，铜套顶推部件分别与两块侧板连接。具有结构独特、简单可靠、可有效消除铜套脱落产生的失效风险的优点。法律状态法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书1.一种活塞,包括活塞本体(1)和铜套(2),所述活塞本体(1)的销座上开设有相贯穿的销座孔(11),两销座孔(11)之间开设有销座开裆(12),其特征在于:所述铜套(2)的外圆设有卡台(21),所述销座孔(11)靠近销座开裆(12)端设有卡槽(111),所述铜套(2)从销座开裆(12)端套入销座孔(11)后其卡台(21)与卡槽(111)卡接、且铜套(2)外圆与销座孔(11)内壁过盈配合。

2.根据权利要求1所述的活塞,其特征在于:所述铜套(2)的内圆卡接有用于套装活塞销的卡环(22)。

3.一种活塞铜套安装方法,其特征在于,包括以下安装工具:铜套夹具(3)、铜套定位顶升部件(4)、活塞定位部件(5)和铜套顶推部件(6),

该安装方法包括以下步骤:

S1:清洗干燥:将活塞本体(1)和铜套(2)进行清洗干燥,以去除销座孔(11)、销座开裆(12)内壁以及铜套(2)外壁的尘渍;

S2:冷冻:用铜套夹具(3)夹装铜套(2)放入冷冻箱进行冷冻,使铜套(2)产生冷缩形变;

S3:定位:用活塞定位部件(5)对活塞本体(1)进行定位,将铜套(2)和铜套夹具(3)整体取出放至铜套定位顶升部件(4)上,使铜套(2)刚好位于销座开裆(12)的正下方;

S4:顶升平移:启动铜套定位顶升部件(4),将铜套(2)顶升平移至销座开裆(12)内,使铜套(2)的两端对准两侧的销座孔(11);

S5:顶推入孔:启动铜套顶推部件(6),将铜套(2)推入相应侧的销座孔(11)内,使卡台(21)与卡槽(111)卡接;

S6:卸装:待铜套(2)恢复形变与销座孔(11)过盈配合后,将活塞整体卸出;

S7:保持S3至S6循环进行,实现批量铜套(2)的安装。

4.一种用于实现如权利要求3所述活塞铜套安装方法的安装设备,其特征在于:包括铜套夹具(3)、铜套定位顶升部件(4)、活塞定位部件(5)、铜套顶推部件(6)和机架(7),所述机架(7)包括两块侧板(71)和连接于两块侧板(71)之间的底板(72)、中板(73)和顶板(74),所述活塞定位部件(5)与顶板(74)内壁连接,所述中板(73)上于活塞定位部件(5)正下方设有用于与活塞本体(1)底部套接的止口盘(8),所述铜套定位顶升部件(4)与底板(72)内壁连接、且位于止口盘(8)正下方,所述铜套夹具(3)连同铜套(2)放置于铜套定位顶升部件(4)顶部,所述铜套顶推部件(6)分设于活塞定位部件(5)两侧、且分别与两块侧板(71)连接。

5.根据权利要求4所述的安装设备,其特征在于:所述铜套夹具(3)包括支撑轴(31)、环形套(32)和环盖(33),所述支撑轴(31)与环盖(33)固接,所述环形套(32)套设于支撑轴(31)外部,所述支撑轴(31)外壁沿周向方向开设有多个安装孔(311),所述环形套(32)上开设有与安装孔(311)相通的通孔(321),所述安装孔(311)内套装有弹簧(312),所述弹簧(312)顶部设有顶珠(313),所述铜套(2)套于环形套(32)外部、且顶珠(313)与铜套(2)内部相抵。

6.根据权利要求5所述的安装设备,其特征在于:所述环盖(33)上套装有保温套(35),所述保温套(35)罩于所述铜套(2)外围。

7.根据权利要求6所述的安装设备,其特征在于:所述铜套定位顶升部件(4)包括顶升气缸(41)、电磁铁(42)、定位杆(43)和感应开关(44),所述顶升气缸(41)与底板(72)固接,所述定位杆(43)装设于顶升气缸(41)上,所述电磁铁(42)装设于定位杆(43)顶部,所述感应开关(44)装设于定位杆(43)顶部并位于电磁铁(42)上方。

8.根据权利要求7所述的安装设备,其特征在于:所述活塞定位部件(5)包括顶压气缸(51)和压盘(52),所述顶压气缸(51)与顶板(74)固接,所述压盘(52)装设于顶压气缸(51)底部,所述活塞本体(1)的止口套于止口盘(8)后、所述压盘(52)压紧于活塞本体(1)顶部。

9.根据权利要求8所述的安装设备,其特征在于:所述铜套顶推部件(6)包括顶推气缸(61)和顶推凸台(62),所述顶推气缸(61)与侧板(71)连接,所述顶推凸台(62)装设于顶推气缸(61)的端部,所述支撑轴(31)和环盖(33)于端面轴线处设有与顶推凸台(62)配合的定位孔(34)。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的安装设备,其特征在于:所述底板(72)上装设有相互联接的控制面板(9)和控制柜(10),所述控制柜(10)分别与铜套定位顶升部件(4)、活塞定位部件(5)以及铜套顶推部件(6)联接。

说明书<p>技术领域

本发明主要涉及内燃机技术领域,尤其涉及一种活塞及活塞铜套安装方法和安装设备。

背景技术

活塞是内燃机重要的零部件,工作过程中承受高温高压及反复交变的机械负荷和热负荷。随着发动机功率的不断提高,对活塞销孔的耐磨性和承载提出了更高的要求,目前国内很多柴油机活塞,都采用过盈配合在活塞销座孔内镶嵌铜套的方式来提高活塞销孔的耐磨性和承载能力,防止销座开裂造成的发动机故障。

活塞销座孔镶铜套的方法,一是采用热装法将活塞加热,待销座孔胀大,从活塞面窗销孔口往销孔内装入铜套;二是冷装法将铜套冷却,待铜套收缩后,从活塞面窗销孔口往销孔内装入铜套;从铜套及销座孔的加工和镶嵌技术看,当前活塞销座孔镶铜套是比较成熟的工艺方法,必要时还可以通过专门的检测设备可以检验铜套与活塞之间镶嵌力大小的工艺符合性。

现有活塞销座孔镶嵌铜套技术不论是热装法还是冷装法装配,很好的提高了销孔的承载能力,但内燃机连续运行过程中存在的铜套沿销孔轴向窜动的风险始终存在,铜套往缸套方向脱落,破坏缸套、缸体造成发动机报废等重大失效模式难以彻底消除。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种结构独特、简单可靠、可有效消除铜套脱落产生的失效风险的活塞及活塞铜套安装方法和安装设备。

为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:

一种活塞,包括活塞本体和铜套,所述活塞本体的销座上开设有相贯穿的销座孔,两销座孔之间开设有销座开裆,所述铜套的外圆设有卡台,所述销座孔靠近销座开裆端设有卡槽,所述铜套从销座开裆端套入销座孔后其卡台与卡槽卡接、且铜套外圆与销座孔内壁过盈配合。

作为上述技术方案的进一步改进:

所述铜套的内圆卡接有用于套装销轴的卡环。

一种活塞铜套安装方法,包括以下安装工具:铜套夹具、铜套定位顶升部件、活塞定位部件和铜套顶推部件,

该安装方法包括以下步骤:

S1:清洗干燥:将活塞本体和铜套进行清洗干燥,以去除销座孔、销座开裆内壁以及铜套外壁的尘渍;

S2:冷冻:用铜套夹具夹装铜套放入冷冻箱进行冷冻,使铜套产生冷缩形变;

S3:定位:用活塞定位部件对活塞本体进行定位,将铜套和铜套夹具整体取出放至铜套定位顶升部件上,使铜套刚好位于销座开裆的正下方;

S4:顶升平移:启动铜套定位顶升部件,将铜套顶升平移至销座开裆内,使铜套的两端对准两侧的销座孔;

S5:顶推入孔:启动铜套顶推部件,将铜套推入相应侧的销座孔内,使卡台与卡槽卡接;

S6:卸装:待铜套恢复形变与销座孔过盈配合后,将活塞整体卸出;

S7:保持S3至S6循环进行,实现批量铜套的安装。

一种用于实现如上述活塞铜套安装方法的安装设备,包括铜套夹具、铜套定位顶升部件、活塞定位部件、铜套顶推部件和机架,所述机架包括两块侧板和连接于两块侧板之间的底板、中板和顶板,所述活塞定位部件与顶板内壁连接,所述中板上于活塞定位部件正下方设有用于与活塞本体底部套接的止口盘,所述铜套定位顶升部件与底板内壁连接、且位于止口盘正下方,所述铜套夹具连同铜套放置于铜套定位顶升部件顶部,所述铜套顶推部件分设于活塞定位部件两侧、且分别与两块侧板连接。

作为上述技术方案的进一步改进:

所述铜套夹具包括支撑轴、环形套和环盖,所述支撑轴与环盖固接,所述环形套套设于支撑轴外部,所述支撑轴外壁沿周向方向开设有多个安装孔,所述环形套上开设有与安装孔相通的通孔,所述安装孔内套装有弹簧,所述弹簧顶部设有顶珠,所述铜套套于环形套外部、且顶珠与铜套内部相抵。

所述环盖上套装有保温套,所述保温套罩于所述铜套外围。

所述铜套定位顶升部件包括顶升气缸、电磁铁、定位杆和感应开关,所述顶升气缸与底板固接,所述定位杆装设于顶升气缸上,所述电磁铁装设于定位杆顶部,所述感应开关装设于定位杆顶部并位于电磁铁上方。

所述活塞定位部件包括顶压气缸和压盘,所述顶压气缸与顶板固接,所述压盘装设于顶压气缸底部,所述活塞本体的止口套于止口盘后、所述压盘压紧于活塞本体顶部。

所述铜套顶推部件包括顶推气缸和顶推凸台,所述顶推气缸与侧板连接,所述顶推凸台装设于顶推气缸的端部,所述支撑轴和环盖于端面轴线处设有与顶推凸台配合的定位孔。

所述底板上装设有相互联接的控制面板和控制柜,所述控制柜分别与铜套定位顶升部件、活塞定位部件以及铜套顶推部件联接。

与现有技术相比,本发明的优点在于:

本发明的活塞,通过卡台与卡槽的配合卡接,使得销座孔本身能缓解和抵御活塞销沿销座孔轴线对卡环及铜套的反复冲击,能强制约束铜套沿销座孔向远离销座开裆方向窜动,消除了铜套镶嵌后可能产生的失效风险;而且,该活塞铜套的结构非常独特。本发明的安装方法,简单可靠,改变了传统的冷缩式外装法,铜套的卡台式结构兼具有导向功能,能很好的适应销座孔外侧小内侧大的结构形式,消除了铜套镶嵌可能产生的镶嵌缺陷。本发明的安装设备,其结构简单,该设备使得铜套安装的每一步骤均配备有专用的工具部件,通过各部件的协同配合,使得铜套的安装更为方便精确,大大提高了安装效率和质量,可进一步适用于铜套的批量安装。

附图说明

图1是本发明活塞的结构示意图。

图2是本发明活塞铜套安装方法的流程示意图。

图3是本发明安装设备的结构示意图。

图4是本发明安装设备的俯视结构示意图(未视出顶板和活塞本体)。

图5是本发明安装设备中铜套夹具的结构示意图。

图6是本发明安装设备中铜套定位顶升部件的结构示意图。

图7是本发明安装设备中活塞定位部件的结构示意图。

图8是本发明安装设备中铜套顶推部件的结构示意图。

图中各标号表示:

1、活塞本体;11、销座孔;111、卡槽;12、销座开裆;2、铜套;21、卡台;22、卡环;3、铜套夹具;31、支撑轴;311、安装孔;312、弹簧;313、顶珠;32、环形套;321、通孔;33、环盖;34、定位孔;35、保温套;4、铜套定位顶升部件;41、顶升气缸;42、电磁铁;43、定位杆;44、感应开关;5、活塞定位部件;51、顶压气缸;52、压盘;6、铜套顶推部件;61、顶推气缸;62、顶推凸台;7、机架;71、侧板;72、底板;73、中板;74、顶板;8、止口盘;9、控制面板;10、控制柜。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示,本发明活塞的实施例,该活塞包括活塞本体1和铜套2,活塞本体1的销座上开设有相贯穿的销座孔11,两销座孔11之间开设有销座开裆12,铜套2的外圆设有卡台21,销座孔11靠近销座开裆12处设有卡槽111,铜套2从销座开裆12端套入销座孔11后其卡台21与卡槽111卡接、且铜套2外圆与销座孔11内壁过盈配合。该结构中,通过卡台21与卡槽111的配合卡接,使得销座孔11本身能缓解和抵御活塞销沿销座孔11轴线对铜套2的反复冲击,能强制约束铜套2沿销座孔11向远离销座开裆12方向窜动,消除了铜套2镶嵌可能产生的失效风险;而且,该活塞铜套的结构独特、简单可靠。

本实施例中,铜套2的内圆卡接有用于套装销轴的卡环22。该结构中,活塞销轴和卡环22配合后又能强制约束铜套2沿销座孔11轴向向销座开裆12方向窜动,进一步消除了铜套2镶嵌可能产生的失效风险。

如图2所示,本发明活塞铜套安装方法的实施例,包括以下安装工具:铜套夹具3、铜套定位顶升部件4、活塞定位部件5和铜套顶推部件6,

该安装方法包括以下步骤:

S1:清洗干燥:将活塞本体1和铜套2进行清洗干燥,以去除销座孔11、销座开裆12内壁以及铜套2外壁的尘渍;

S2:冷冻:用铜套夹具3夹装铜套2放入冷冻箱进行冷冻,使铜套2产生冷缩形变;

S3:定位:用活塞定位部件5对活塞本体1进行定位,将铜套2和铜套夹具3整体取出放至铜套定位顶升部件4上,使铜套2刚好位于销座开裆12的正下方;

S4:顶升平移:启动铜套定位顶升部件4,将铜套2顶升平移至销座开裆12内,使铜套2的两端对准两侧的销座孔11;

S5:顶推入孔:启动铜套顶推部件6,将铜套2推入相应侧的销座孔11内,使卡台21与卡槽111卡接;

S6:卸装:待铜套2恢复形变与销座孔11过盈配合后,将活塞整体卸出;

S7:保持S3至S6循环进行,实现批量铜套2的安装。

该方法采用的是冷缩式内装法,可适用于上述的活塞本体1和铜套2结构(外侧小、内侧大),即将冷冻收缩后的铜套2从活塞本体1的销座开裆12向两侧的销座孔11顶推安装铜套2,该方法改变了传统的冷缩式外装法,铜套2的卡台式结构兼具有导向功能,能很好的适应销座孔11外侧小内侧大的结构形式,消除了铜套2镶嵌可能产生的镶嵌缺陷。

图3至图8示出了本发明用于实现上述活塞铜套安装方法的安装设备的一种实施例,该设备包括铜套夹具3、铜套定位顶升部件4、活塞定位部件5、铜套顶推部件6和机架7,机架7包括两块侧板71和连接于两块侧板71之间的底板72、中板73和顶板74,活塞定位部件5与顶板74内壁连接,中板73上于活塞定位部件5正下方设有用于与活塞本体1底部套接的止口盘8,铜套定位顶升部件4与底板72内壁连接、且位于止口盘8正下方,铜套夹具3连同铜套2放置于铜套定位顶升部件4顶部,铜套顶推部件6分设于活塞定位部件5两侧、且分别与两块侧板71连接。安装时,先用铜套夹具3夹装铜套2放入冷冻箱进行冷冻,使铜套2产生冷缩形变,然后铜套2和铜套夹具3整体取出放至铜套定位顶升部件4上,同时,将活塞本体1套装于止口盘8上,再启动活塞定位部件5压紧活塞本体1,再启动铜套定位顶升部件4,将铜套2顶升平移至销座开裆12内,使铜套2的两端对准两侧的销座孔11,最后启动铜套顶推部件6,将铜套2推入相应侧的销座孔11内,使卡台21与卡槽111卡接,其结构简单,该设备使得铜套2安装的每一步骤均配备有专用的工具部件,通过各部件的协同配合,使得铜套2的安装更为方便精确,大大提高了安装效率和质量,可进一步适用于铜套2的批量安装。

本实施例中,铜套夹具3包括支撑轴31、环形套32和环盖33,支撑轴31与环盖33固接,环形套32套设于支撑轴31外部,支撑轴31外壁沿周向方向开设有多个安装孔311,环形套32上开设有与安装孔311相通的多个通孔321,安装孔311内套装有弹簧312,弹簧312顶部设有顶珠313,铜套2套于环形套32外部、且顶珠313与铜套2内部相抵。该结构中,当铜套2套于环形套32外部时,铜套2内腔对顶珠313形成挤压,弹簧312收缩,而弹簧312的反向作用力又会驱使顶珠313向外抵住铜套2,即支撑轴31、环形套32、环盖33、弹簧312和顶珠313整体形成了一种弹性支撑体,一方面在铜套2收缩和热胀过程中,均能对其形成支撑,另一方面,利于铜套2镶嵌过程中在销座孔11内正确找正。

本实施例中,环盖33上套装有保温套35,保温套35罩于铜套2外围。该保温套35能够防止冷冻后的铜套2的温度迅速升高,使得安装起来更加方便可靠,该保温套35与环盖33形成可拆卸连接,当安装铜套2时,保温套35可与环盖33脱离,其结构简单、易于实现。

本实施例中,铜套定位顶升部件4包括顶升气缸41、电磁铁42、定位杆43和感应开关44,顶升气缸41与底板72固接,定位杆43装设于顶升气缸41上,电磁铁42装设于定位杆43顶部,感应开关44装设于定位杆43顶部并位于电磁铁42上方。该结构中,定位杆43顶部设有U形定位槽,U形定位槽上装设感应开关44,而感应开关44的下部装有电磁铁42,当铜套夹具3和铜套2放置在U形定位槽上时,感应开关44下沉,此时,电磁铁42通电产生磁力对保温套35产生吸附而将整个铜套夹具3吸住,同时,启动顶升气缸41便可铜套夹具3和铜套2上升,铜套2的轴线与销座孔11轴线重合,即铜套2的顶升定