[发明专利]用于制造带锥形结构的活塞销的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造活塞销的方法，具体而言，本发明涉及在一个或多个工序中制造活塞销的方法，其具有锥形内孔。本发明还包括利用该方法制成的带锥形结构的活塞销。

背景技术

往复式内燃机一般都使用在气缸中振荡运动的活塞。如图1所示，活塞12的作用是作为滑动的封塞，其紧密地配合到气缸的筒腔内。基本上，活塞在气缸内是被交替驱动的。燃料-空气混合物在活塞上方的燃烧将产生气体压力，该压力来自于被压缩且被点燃的燃烧气体。该压力沿向下的方向推动活塞。随着这一过程的发生，活塞将膨胀的燃烧气体的作用力经活塞销10传递给连杆14。活塞被连接到连杆上，进而再与曲轴16相连，由此将往复运动转换为旋转运动。

活塞销构成了往复式内燃机系统中的一个重要部件。每个活塞销都延伸穿过活塞和连杆上相互对正的开孔，以便于在连杆与活塞之间建立枢转连接关系。随着发动机曲轴的转动，各连杆的一端将绕着曲轴的轴线转动。连杆的另一端绕着活塞中的活塞销作回旋运动，因而，各个活塞可将动力经连杆传递到曲轴上。各个活塞销成为了连杆与活塞之间的枢转连接件。

由气体燃烧而施加在活塞、活塞销以及连杆上的作用力是巨大的。此外，活塞组件(上述的活塞、活塞销以及连杆)的摩擦损耗在发动机的性能中占有很大的比重。发动机的设计趋势是减小活塞组件(包括曲轴)的往复质量。因而，通过采用较轻的活塞销，可减小惯性损耗，从而可提高发动机的性能，由此就能提高发动机的效率。因此，轻量化是高效活塞销-活塞组件的一个重要特征。另外，理想的活塞销还具有其它的重要特性：耐磨性、刚性以及能承受极大作用力的高强度，其中的极大作用力来源于燃烧过程。减轻活塞销重量的一种方法是：通过形成向外锥扩的内部，来减小活塞销内径端的质量。

如图3所示，某些活塞销被制成在其中间部位附近具有中心腹板。这些活塞销被称为中心带有腹板的、双向挤压或双向成型的活塞销。其它的活塞销通过如图4所示那样在活塞销的端部形成腹板，能进一步地减重。按照这种方法，为了进一步获得减轻质量的好处，可以将腹板完全去掉。这些活塞销被通常称为无腹板的、端部腹板的、单向挤压的或单向成型的活塞销。上述的这两种活塞销制造方法还被设计成采用锥形孔腔，以便于减轻重量。目前的技术是向活塞销中机加工出内部锥形结构，或者在中心腹板型活塞销的内部中挤压成形锥形结构。此外，通过利用辅助机加工或成型工序增大内部的锥度，可将单向成型活塞销的锥度加大一定量。这些另外的工序可包括如下工艺的任意组合形式：退火、施敷润滑油、辅助成型工序。这些方法中没有一种方法能实现成本有效化，也不能优化重量的减轻。且所有这些方法都是高成本的。

如上所述，现有技术存在诸多的困难，这些困难涉及的方面是效率低、成本高、无法实现最优的减重效果。目前需要有一种成本有效化的制造方法，以便于在机器中利用一个成型过程就能制造出中心腹板或无腹板的带锥形结构的活塞销。此外，需要一种改进的且更为经济的方法，以便于在活塞销上形成内部锥形结构。

发明内容

对于目前的往复式内燃机系统，需要有一种这样的方法：其可经济地制造出轻质量和高强度的中心腹板或无腹板的带锥形结构的活塞销。

根据本发明，提供了一种用于制造冷成型的带锥形结构的中心腹板或无腹板活塞销的方法，该方法采用了高效而成本有效的处理工艺。本发明消除了单独执行或组合执行的辅助工序，这些工序例如是机加工、涂敷以及辅助成型。在本发明的另一方面中，活塞销的锥形结构以更大的角度和长度形成，从而，与现有技术相比，能进一步促进重量的减轻。

具体而言，本发明提供一种用于制造带锥形结构的活塞销的方法，其包括步骤：在任一端对中空的圆筒件执行模具挤型，以形成这样的中空圆筒件：在任一端，该中空圆筒件的内表面具有一定长度的锥形结构；将一个或多个初始冲头插入到圆筒件的一端或两端中，其中，所述初始冲头在圆筒件的内表面上以预定锐角形成锥形结构；以及将一个或多个后续冲头插入到中空圆筒件的一端或两端中，其中，所述后续冲头在中空圆筒件的内表面上以第二预定锐角形成第二锥形结构。