自动活塞环切割机液压异形夹头设计
2015-1-25 来源： 安庆机床有限公司 作者：林虹 叶盾 叶浩 潘恒
摘要：活塞环是发动机汽缸体内的主要摩擦副，它的质量如何直接影响到发动机的性能、工作可靠性和使用寿命。由于活塞环在气缸体内承受着高压以及因摩擦而产生的高温，工作条件极为恶劣，所以活塞环是发动机中最容易磨损的零件，一般使用寿命均不长，需要频繁更换，造成活塞环市场需求量很大。为了提髙了异形活塞环的加工效率，满足市场需求，设计制造了一种自动活塞环切割机液压异形夹头。提出了液压异形夹头的技术方案及工作原理，解决了自动活塞环切割机的自动切割、循环加工的技术问题。同时介绍了自动活寒环切割机的结构，目的是使液压异形夹头能合理的安装在活寒环切割机上使用。
1、概述
活塞环分为气环和油环两种，活塞环的作用可分为：密封气体；均匀分布气缸壁上的润滑油，并防止润滑油窜入燃烧室；导出活塞上的热量；支承活塞，防止活塞直接与气缸壁接触。活塞环工作的好坏直接影响发动机的性能、工作可能性和使用寿命。活塞环一气缸体是发动机中主要的摩擦副之一，也是工作条件最为恶劣和磨损最为严重的摩擦副，因此，活塞环的使用寿命均不长，报废率很高，市场也就需要更多的活塞环。
由于国内活塞环产能充裕，产品价格相对较低，吸引了东南亚、中东、非洲和俄罗斯等国家和地区很多企业到中国来购。此外，欧、美、日韩等国的企业利用中国廉价劳动力，将中低档次的活塞环生产转移到中国，这就给中国活塞环企业带来了前所未有的发展机遇。为此，国内企业必须加强自主研发，掌握各项技术原理，致力于新技术研究，走高端技术路线，主动推进新技术在生产上的应用。
在活塞环加工中，有种耐磨环（二道环）必须切割成两片或三片，而此环是由两“渐幵线”组成的异形环。传统的加工方法是将车床夹头磨成与异形环相同的形状，由手工停车装夹夹紧，然后幵车切割，效率极低。对此提出了一种提高异形活塞环加工效率的自动活塞环切割机液压异形夹头。“自动活塞环切割机液压异形夹头”安装在活塞环切割机床的主轴上，循环自动切割异形活塞环，凸显了自动切割、循环加工，大大提高了异形活塞环的加工效率。
2、自动活塞环切割机总体结构
自动活塞环切割机包括箱体、主轴箱与主轴、打料总成、切削总成、进料道和控制柜组成。（如图1、图2所示)。
将夹头体与主轴连接，夹头体通过夹头上沉孔和止口与主轴前端连接。进油口通过管道与切割机上的油路连接，在不停车的情况下，异型活塞环在进料道中滚向打料总成，打料总成上气缸工作，把异型活塞环打入夹头体上，油阀打开，卡爪涨紧，切削总成拖板工作，刀具切割完成加工，切削总成退后，液压油泄压，完成工件的脱料，再次循环达到自动生产的目的。
图1自动活塞环切割机结构示意图
图2 自动活塞环切割机右视图
功能夹头作为机床的重要附件，在数控机床中有着广泛的应用。随着生产制造对机床性能要求的不断提升，功能夹头在各种中高档数控机床中，也越来越多地被采用。
3、 异形夹头结构设计
“自动活塞环切割机液压异形夹头”所采用的技术方案是：它包括夹头体，夹头体的尾部设有进油环槽，进油环槽外安装密封环，密封环上开有进油口，从夹头体的头部中心到进油环槽设有油道，夹头体的头部固定安装分流块，分流块的底部与油道连通，分流块的外围设有四个卡爪，分流块内部分别安装有与各卡爪连接的活塞杆，卡爪分别通过压簧与各自的压块板连接，各压块板均与夹头体固定连接。夹头体设有沉孔和止口。
图3 自动活塞环切割机液压异形夹头示意图
4、 异形夹头工作原理
本方案利用液压各处压力相等的原理，且在夹头体上采用进油环槽、开有进油口的密封环、油道、分流块内部的活塞杆。将夹头体安装在自动活塞环切割机的主轴上，当异型活塞环套上泄压，活塞杆没有推力时，压簧工作，推回卡爪和活塞杆，完成工件的脱料。因液压各处压力相等，且环割断无需自动定心，使得异形活塞环能够顺利割断，如此循环使用，完成自动加工。因此，本方案大大提高了异形活塞环的加工效率。该结构还可以改变夹头体上油道，使油均匀的分流到四个压板块上，将活塞杆装入压板块内，在液压油增压时，推动活塞杆，使得活塞杆向内移动卡爪，压簧装入原分流块上。此夹头即变成向内夹紧的异形夹头。
5 、结语
由于活塞环是发动机中的重要零件，特别在汽车发动机上，需求量巨大，所以该异形夹头最适宜在汽车零部件的生产上应用。目前，该异形夹头已完成样机试验，取得了发明专利，并在实际生产中得到了应用。中国既是世界汽车市场的大国，也是汽车零部件市场的大国。随着汽车整机和零部件市场的发展，汽车发动机对活塞环的需求量会越来越大，也预示着液压异形夹头会有广阔的应用前景。
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