一种全钢活塞及其制作方法与流程

本发明涉及活塞制作技术领域，尤其涉及一种全钢活塞及其制作方法。

背景技术：

全钢活塞是目前活塞技术的前沿技术，常规全钢活塞采用整体铸造、锻造、焊接等方式进行制造。全钢活塞的冷却油腔设计较为复杂，现有的有多种成型方法：

1、整体锻造全钢活塞，冷却油腔采用两个半圆式钢片式密封，其钢片制造及安装都比较困难，成本较高，而且存在掉落的风险；复杂油腔难以通过加工的方式来实现。

2、铸造式密封冷却油腔因其陶瓷芯为非溶性，在封闭油腔中难以取出，需要设置工艺出芯孔，然后再把工艺孔封住。

3、焊接式密封冷却油腔：焊接卷边对油腔冷却功能减弱，焊缝热影响区的材料性能较差，焊渣难以清理。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全钢活塞，以解决全钢活塞成型困难以及全钢活塞复杂冷却油腔成型及其加工困难的技术问题。本发明的另一目的在于提供一种全钢活塞制作方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种全钢活塞，包括上钢体和下钢体，其中，所述上钢体内设置有冷却油腔上腔体，所述上钢体上设置有铆接柱，所述下钢体内设置有冷却油腔下腔体，所述下钢体上设置有通孔，

所述上钢体扣合在所述下钢体上，所述冷却油腔上腔体与所述冷却油腔下腔体对正密封形成冷却油腔，所述铆接柱与所述通孔过盈配合，所述铆接柱插入所述通孔中后铆接。

优选的，上述铆接柱与所述通孔的过盈量为0.2mm-0.5mm。

优选的，上述铆接柱在铆接之前为圆柱台。

优选的，上述铆接柱插入所述通孔中后采用局部热铆机铆接。

本发明还提供一种全钢活塞制作方法，制作上钢体和下钢体，所述上钢体内设置有冷却油腔上腔体，所述上钢体上设置有铆接柱，所述下钢体内设置有冷却油腔下腔体，所述下钢体上设置有通孔，将所述上钢体放置在零下环境中5-8个小时，将所述下钢体放置在不低于300℃的高温环境中6-10个小时，然后将所述上钢体和所述下钢体装配，所述上钢体扣合在所述下钢体上，所述冷却油腔上腔体与所述冷却油腔下腔体对正密封形成冷却油腔，所述铆接柱与所述通孔过盈配合，所述铆接柱插入所述通孔中后铆接。

优选的，上述零下环境为-15℃-25℃的低温环境。

优选的，上述不低于300℃的高温环境为500℃。

优选的，上述铆接柱铆接之前为圆柱台，其直径为d1，d1²＝rm/(p·d²)，其中，rm为全钢活塞采用的钢体材料的抗拉强度，p为活塞承受的爆发压力，d为活塞直径。

优选的，上述铆接柱与所述通孔的过盈量为0.2mm-0.5mm。

优选的，上述上钢体和所述下钢体均为锻造。

本发明提供的全钢活塞，包括上钢体和下钢体，其中，所述上钢体内设置有冷却油腔上腔体，所述上钢体上设置有铆接柱，所述下钢体内设置有冷却油腔下腔体，所述下钢体上设置有通孔，所述上钢体扣合在所述下钢体上，所述冷却油腔上腔体与所述冷却油腔下腔体对正密封形成冷却油腔，所述铆接柱与所述通孔过盈配合，所述铆接柱插入所述通孔中后铆接。

本发明提供的全钢活塞，将活塞分为上钢体、下钢体两个部分，解决全钢活塞成型困难的问题。并通过先将上钢体和下钢体过盈装配，再进行铆接连接成一体，解决全钢活塞复杂冷却油腔成型及其加工困难的问题。

本发明提供的全钢活塞，将全钢活塞分为上钢体、下钢体两个部分，首选将上钢体和下钢体采用过盈配合进行装配，再采用先进的铆接技术，将上下钢体连接成一体。该发明可以使得全钢活塞的各种复杂冷却油腔易成型、易加工，上钢体、下钢体成型简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的上钢体的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的下钢体的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的上钢体和下钢体扣合后的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的上钢体和下钢体铆接后的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的全钢活塞制作方法的流程示意图。

上图1-5中：

上钢体1、冷却油腔上腔体11、铆接柱12、铆头13、下钢体2、冷却油腔下腔体21、通孔22、中空的空间23、销孔24。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1-图5，图1为本发明实施例提供的上钢体的结构示意图；图2为本发明实施例提供的下钢体的结构示意图；图3为本发明实施例提供的上钢体和下钢体扣合后的结构示意图；图4为本发明实施例提供的上钢体和下钢体铆接后的结构示意图；图5为本发明实施例提供的全钢活塞制作方法的流程示意图。

本发明实施例提供的全钢活塞，包括上钢体1和下钢体2，其中，上钢体1内设置有冷却油腔上腔体11，上钢体1上设置有铆接柱12，下钢体2内设置有冷却油腔下腔体21，下钢体2上设置有通孔22，上钢体1扣合在下钢体2上，冷却油腔上腔体11与冷却油腔下腔体21对正密封形成冷却油腔，铆接柱12与通孔22过盈配合，铆接柱12插入通孔22中后铆接。

本发明实施例提供的全钢活塞，将活塞分为上钢体1、下钢体2两个部分，解决全钢活塞成型困难的问题。并通过先将上钢体1和下钢体2过盈装配，再进行铆接连接成一体，解决全钢活塞复杂冷却油腔成型及其加工困难的问题。

本发明实施例提供的全钢活塞，将全钢活塞分为上钢体1、下钢体2两个部分，首选将上钢体1和下钢体2采用过盈配合进行装配，再采用先进的铆接技术，将上下钢体连接成一体。该发明可以使得全钢活塞的各种复杂冷却油腔易成型、易加工，上钢体1、下钢体2成型简单。可大幅度降低全钢活塞的加工难度，尤其是冷却油腔的加工，各种复杂冷却油腔都能简单成型。

为了进一步优化上述方案，铆接柱12与通孔22的过盈量为0.2mm-0.5mm。铆接柱12在铆接之前为圆柱台。铆接柱12插入通孔22中后采用局部热铆机铆接。其中，铆接台不限于圆柱台，长方形、矩形、三角形等其他能够防止轴向转动的形状也可以。

本发明实施例还提供一种全钢活塞制作方法，制作上钢体1和下钢体2，上钢体1内设置有冷却油腔上腔体11，上钢体1上设置有铆接柱12，下钢体2内设置有冷却油腔下腔体21，下钢体2上设置有通孔22，将上钢体1放置在零下环境中5-8个小时，将下钢体2放置在不低于300℃的高温环境中6-10个小时，然后将上钢体1和下钢体2装配，上钢体1扣合在下钢体2上，冷却油腔上腔体11与冷却油腔下腔体21对正密封形成冷却油腔，铆接柱12与通孔22过盈配合，铆接柱12插入通孔22中后铆接。

具体的，零下环境为-15℃-25℃的低温环境。不低于300℃的高温环境为500℃。铆接柱12与通孔22的过盈量为0.2mm-0.5mm。上钢体1和下钢体2均为锻造。

其中，铆接柱12铆接之前为圆柱台，其直径为d1，d1²＝rm/(p·d²)，其中，rm为全钢活塞采用的钢体材料的抗拉强度，p为活塞承受的爆发压力，d为活塞直径。

具体实施时：

1、将活塞分为上钢体1和下钢体2；上钢体1设置冷却油腔上部分，可进行预锻成形后再精加工。下钢体2设置冷却油腔下部分，通过上下钢体铆接密封形成冷却油腔。

2、在上钢体1上设置一个用于铆接直径为d1，高为h的圆柱台；d1根据钢体材料的抗拉强度rm，活塞所承受的爆发压力p，活塞直径d来确定，具体公式如下：

d1²＝rm/(p·d²)

3、在下钢体2上设置一个与d1配合孔d2；d1与d2为过盈配合，其过盈量l＝0.2-0.5mm。

制作时，上钢体1和下钢体2加工到半成品后，将上钢体1置于-20℃的低温环境中5-8小时，保证上钢体1冷透，将下钢体2置于500℃高温环境中6-10小时，保证下钢体2热透。然后将冷透的上钢体1和热透的下钢体2进行装配，装配后，采用先进的局部热铆机，将上钢体1和下钢体2铆接在一起。

通过将全钢活塞分为上钢体1、下钢体2两部分结构，在上钢体1设置一个用于铆接圆柱，下钢体2设置一个用于铆接的圆孔。采用过盈配合的铆接方法，将上钢体1与下钢体2所设置的冷却油腔连接密封，形成冷却油腔。

其中，铆接柱12铆接之前为圆柱台，如图1所示，上钢体1包括活塞的头部，并且厚度占据了整个平台厚度的二分之一以上，冷却油腔上腔体11占据了冷却油腔的三分之二以上，在上钢体1的中心设置圆台柱。下钢体2包括活塞销座，具有销孔24，中间为中空的空间23供连接杆和销轴布置，下钢体2的中心设置有通孔22，该通孔22与中空的空间23连通，如图2所示。上钢体1扣合在下钢体2上，冷却油腔上腔体11与冷却油腔下腔体21对正密封形成冷却油腔，铆接柱12与通孔22过盈配合，铆接柱12插入通孔22中，圆台柱插入到通孔22中后露出一部分在中空的空间23中，如图3所示。然后用局部热铆机进行铆接，使得圆台柱露出的那一部分被敦实形成铆头13，卡在通孔22，完成铆接，如图4所示。为了增强结构连接强度，下钢体2位于通孔22周围的壁体的厚度较大，自通孔22的侧壁至冷却油腔的侧壁的部分的壁厚比自冷却油腔的侧壁至最外围的侧壁面的部分的壁厚要大。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。