CN107000028A - 用于制造活塞的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于制造活塞的方法，其中首先制造至少一个活塞坯件(1)并且之后进行精加工，其特征在于，所述活塞坯件(1)在制造期间和/或之后设有带有环绕面的区域，所述环绕面带有至少两个突出的角部和/或倒圆部，以用于夹紧所述活塞坯件(1)以进行接下来的加工。

Description

用于制造活塞的方法

本发明涉及按照独立权利要求相应前序部分的特征的一种用于制造活塞的方法以及一种据此制造的活塞。

已知，制造活塞坯件以制造活塞。所述活塞坯件通常以锻造方法、铸造方法或者类似方法制造。在活塞坯件制成之后并且应该经过进一步加工(尤其是精加工)时，要求在加工机床中将活塞固定在其位置中，由此可以借助该机床进行进一步加工。尤其是，当所述活塞坯件在机床夹紧时，可能由作用在所述活塞坯件上的夹紧压力以不利的方式造成变形。

因此，本发明的目的在于，提供一种用于活塞的制造方法，借助该方法避免开头所述缺点。此外应该提供一种相应的活塞坯件。

该目的通过权利要求1的特征来实现。

按照本发明规定，所述活塞坯件在制造期间和/或之后设有带有环绕面的区域，所述环绕面带有至少两个突出的角部和/或倒圆部，以用于夹紧所述活塞坯件以进行接下来的加工。

所述活塞坯件根据其使用目的，以适合的方法、例如锻造方法、铸造方法或者其他适用于制造活塞坯件的方法制造。这样的活塞坯件还不是可以使用的，并且为了进一步的加工、尤其是为了在外径区域中的精加工或者其他加工而必须夹紧在相应的机床中。在此为了实现本发明的目的规定，所述活塞坯件在这样的区域中，所述活塞坯件以这些区域在加工机床中夹紧、亦即位置固定以进行进一步加工，设有带有至少两个突出角部和/或倒圆部的环绕面的区域。当所述活塞坯件以铸造或者锻造方法制成时，可以想到的是，为了之后将活塞坯件夹紧在加工机床中该区域已经随着活塞坯件的制造被加工出。在铸造方法中，用于活塞坯件的铸模具有相应的几何形状。这同样适用于锻造方法和其他用于制造活塞坯件的方法。但还可以想到的是，首先以适合的方法制造不带有具有环绕夹紧面的所述区域的活塞坯件，并且在制成活塞坯件之后才以适合的方式加设该区域。例如可以将所述带有环绕夹紧面的区域作为附加构件焊接、粘接、拧接或者以其他适合的方式固定在活塞坯件上。然而在此重要的是，所述附加区域在活塞坯件上的设置和固定以这样的方法和方式实现，使得在加工中作用在活塞坯件上的力可以由所述夹紧区域承受。

补充于此，可以想到的是，所述带有环绕面的区域部分随着活塞坯件的制造而设置并且附加地补充于该部分区域，在所述活塞坯件中设置另一部分区域，由此得到用于夹紧活塞坯件以进行进一步加工的总区域。这例如对于如下情况而言具有优点，即所述附加的夹紧区域可以再利用，其方式为所述加紧区域暂时可松脱地固定在活塞坯件上。仅保留在所述活塞坯件中的区域不需要进一步加工或者需要部分加工或者完全加工，以便去除所述夹紧区域。

在本发明的进一步扩展方案中，所述至少两个突出的角部作为多角形加工到活塞坯件上。这样的多角形例如为三角形、正方形、长方形、五角形或者带有多于五个角部的多角形。所述加工机床的夹紧工具对应地构成并且适合于可松脱地容纳具有所述附加的夹紧区域的活塞坯件，所述活塞坯件通过带有环绕面的区域夹紧在在所述加紧工具中。

备选于此，按照本发明规定，所述至少两个突出的倒圆部作为椭圆形或者梅花形引入到活塞坯件中。由此提供了备选于用于将活塞坯件夹紧到加工机床的夹紧工具中的多角形的形状。

基于这些各种不同的备选方案(多角形、圆形或者还有它们的组合)，一方面可以不仅根据加工机床的夹紧工具，而且也根据实际加工过程来选择尽可能好的夹紧区域，从而该加工过程可以最优地执行。另一方面，基于所述各种各样的形状可以选择这样的形状，所述形状适合于在夹紧和加工活塞坯件之后部分或者全部保留在所述活塞坯件上并且因此保留在以后的制成的并且因此可投入使用的活塞上。此外，按照本发明规定了这样的可能性，所述带有环绕面的区域在活塞坯件的精加工之后被完全去除或者部分去除或者完全保留在所述活塞坯件(没有去除)上。关于所述活塞坯件在其加工之后的结构，特别有利的是，所述夹紧区域完全保留在所述活塞坯件上，因为由此所形成的结构(无论是通过锻造方法、铸造方法还是其他方法制造)不会再被损害，因为所述夹紧区域不是必须被去除。然而当附加的存在的夹紧区域部分或者甚至完全被去除时，可以忍受小的或甚至极小的结构损害。这样的损害是无关紧要的，当所述被去除的夹紧区域存在于活塞这样的区域中时，在所述区域中，这样的结构损害无关紧要或者只起次要的影响，或者所述区域还要经历进一步的接下来的加工。从而所述夹紧区域在带有燃烧室凹腔的活塞中以特别有利的方式设置在燃烧室凹腔边缘的区域内，其中所述夹紧区域不是构成以后的燃烧室凹腔边缘的区域，因为所述夹紧区域要被去除。当在去除所述夹紧区域之后而后存在的燃烧室凹腔边缘要经过硬化(例如借助熔合工艺或类似工艺)时，所述夹紧区域在燃烧室凹腔边缘区域中的布置还要更重要。

因此，换言之，本发明的出发点是一种活塞坯件。该活塞坯件例如以锻造方法或者铸造方法或者类似方法制造。接着需要对活塞进行进一步的加工。为了该进一步的加工规定，所述活塞坯件在这样的区域中设有环绕面，该活塞坯件借助所述区域在机床中位置固定以进行进一步的加工，所述环绕面带有至少两个突出的角部和/或倒圆部，其可以是三角形的形状、正方形的形状，长方形的形状、椭圆形的形状或者带有多于四个角部和/或倒圆部的形状。所述倒圆部相对于活塞的轴线、尤其是相对于活塞冲程轴线构成为凹形的和/或凸形的。这表示，所述面向外或者向内定向地部分地在周缘上分布构成。通常由此在活塞中成型多角形、尤其是对称的或者非对称的多角形(在横截面中观察)，以便由此提供固定区域，通过该固定区域，所述活塞在机床中位置固定以进行进一步的加工。这样的多角形也可以构成为梅花形。

区域(在其中设有按照本发明的多角形)或者仅是这样的区域，该区域由活塞坯件构成，并且该区域在活塞之后应用在内燃机中时是不需要的并且因此在精加工时被完全去除。然而该区域也可以是活塞的元件的组成部分。在这种情况下，所述区域例如为在活塞的精加工之后制造的燃烧室凹腔。所制造的燃烧室凹腔的几何形状在活塞坯件中如此成型，使得前述多角形加工在以后的燃烧室凹腔区域中。通过所述夹紧区域，所述活塞坯件位置固定在机床中以进行进一步的加工(例如锻造方法、切削加工或者钻孔方法)。在进行了所述进一步的加工步骤之后，接下来还要去除在此之前构成的多角形的区域并且给予接近加工完成的活塞坯件在该区域中的最终形状。

前述制造方法的使用不限于之后制成的活塞的燃烧室凹腔区域，而也可以设计在另一位置(例如在之后的杆之内的内部区域)以及其他区域上。

因此，提供了一种用于制造活塞的方法以及据此所制造的活塞，其中在预制的活塞坯件中设置多角形，通过该设置到活塞坯件中的多角形，活塞在机床中位置固定以进行进一步的加工。

用于构成多角形的区域可以根据在活塞中的使用位置以及根据几何形状被完全去除、部分保留或者根据几何形状甚至完全保留。

尤其有利的是，所述活塞坯件由至少两个部件构成。这刚好两个部件(例如带有活塞环区的上部，该上部可选地还带有燃烧室凹腔或者带有至少一个冷却通道；以及至少带有活塞裙的下部)或者可选地多于两个部件分开以相同的或者不同的方法(例如铸造、锻造或者其他适合的方法)以及由相同的或者不同的材料(例如钢材、铝材以及类似材料)制造，并且借助适合的接合方法不可松脱地接合成一体式的活塞坯件，该活塞坯件要经过进一步的加工(例如中间加工，以便加工接合区域，尤其是去除摩擦焊接时产生的焊珠；或者最终加工，例如为了实现所需的最终尺寸)。在此尤其有利的是，所述活塞坯件在制造期间和/或之后设有带有环绕面的区域，所述环绕面带有至少两个突出的角部和/或倒圆部，用于夹紧所述活塞坯件以进行接下来的加工，以便保证所述活塞坯件加工机床的夹紧工具中可靠的保持。非常有利的是，所述两个部件之一设有或者两个部件都设有带有环绕面的区域，所述环绕面带有至少两个突出的角部和/或倒圆部，用于夹紧所述活塞坯件，并且接下来的加工是摩擦焊接工艺，以便将所述两个部件不可松脱地接合到一起。由于在这样的摩擦焊接工艺中有非常大的力作用在所述部件上，所述力可以非常好地经由按照本发明的区域从所述加工机床的夹紧工具传递到夹紧的部件上，从而所述部件在夹紧工具中可靠地以及位置精确地保持并且避免了打滑。此外，提供了如下优点，借助所述区域，要加工的、尤其是要接合的部件在夹紧工具中位置正确的预定位置可以得以保持。这是重要的，当在连接过程之后一个部件的某些元件(例如贯通部)与另一部件相应的元件必须相对应(在位置中相符或者重合)时。这也适用于彼此对应的几何形状(例如冷却通道区域，其中所制造活塞的冷却通道由两个部件构成，并且在一个部件中的入口或者出口应该相对于另一部件定位规定的位置上)。

图1示例性地示出带有向内定向的弧形的多角形。根据图1，各个弧形彼此不同，但它们也可以构成为全部相同的，亦即构成为对称的。这同样适用于在图2中示出的多角形。在此也可以想到，向外定向的倒圆部和/或向内定向的倒圆部构造为全部相同、部分相同或者全部彼此不同的。

图3原则上示出活塞坯件的上部(活塞顶或者活塞头)，该上部用附图标记1标示。未完全示出的活塞的内部区域用附图标记2标示，用附图标记3标示冷却通道，该冷却通道可以存在但并不必须存在。在图3中示出的活塞坯件1以锻造或者铸造方法或者类似的方法制成，其中已经部分预制有燃烧室凹腔4。所述燃烧室凹腔4还未完全构造完成，而是存在优选环绕的部分区域5，所述部分区域设有例如根据图1或者图2的多角形或者其他形状。通过所述多角形区域5，所述活塞坯件1在机床中位置固定以进行其进一步的加工。在所述进一步的加工完成之后，阴影线区域5通过接下来的加工同样被去除，从而所述燃烧室凹腔4得到其最终轮廓。

图4作为备选方案示出，活塞坯件1例如与根据图3的活塞坯件1同样地构成，在其制造时带有附加的区域6(阴影线)。根据图4的阴影线区域6，如同根据图3的阴影线区域5一样，具有多角形区域，尤其是多角形的环绕的侧向区域(从上方沿着活塞冲程轴线观察)。通过所述相应构造的附加区域6，根据图4的活塞坯件1可以位置固定在机床中以进行其进一步的加工。在这完成之后，所述区域6被去除，其中，或者不设置有燃烧室凹腔4(从而形成大约平坦的活塞顶)，或者还附加地成型燃烧室凹腔4。

Claims (8)

1.一种用于制造活塞的方法，其中，首先制造活塞坯件并且而后对活塞坯件进行精加工，其特征在于，所述活塞坯件在制造期间和/或之后设有带有环绕面的区域，所述环绕面带有至少两个突出的角部和/或倒圆部，以用于夹紧所述活塞坯件以进行接下来的加工。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两个突出的角部作为多角形、尤其是作为三角形、正方形、长方形、五角形或者带有多于五个角部的多角形加工到所述活塞坯件上。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两个突出的倒圆部作为椭圆形或者梅花形加工到所述活塞坯件上。

4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述带有环绕面的区域在所述活塞坯件的精加工之后被完全去除。

5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述带有环绕面的区域在所述活塞坯件的精加工之后被部分去除。

6.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述带有环绕面的区域在所述活塞坯件的精加工之后保留在所述活塞坯件上。

7.一种活塞坯件，该活塞坯件尤其是按照根据前述权利要求中任一项所述的方法制成，其特征在于，所述活塞坯件在其制造之后具有带有环绕面的区域，该环绕面带有至少两个突出的角部和/或倒圆部，以用于夹紧所述活塞坯件以进行接下来的加工。

8.如权利要求7所述的活塞坯件，其特征在于，活塞坯件由至少两个部件构成。