M419活塞加工工艺分析
M419活塞加工工艺分析
李 民 1 ，齐秀丽 2 ，晁振有 2
（1.河南科技大学，河南洛阳 471039；2.河南柴油机集团公司，河南洛阳 471003）
关键词：柴油机；活塞；加工工艺
摘 要：通过对M419活塞结构的分析，确定了其合理的工艺基准，配以专用夹具，在通用机床上完成了这种活
塞的加工生产。
中图分类号：TK426 文献标识码：A 文章编号：1001 － 4357(2003)05 － 0043 － 03
工艺与材料
《柴油机·Diesel Engine》 2003年第5期
－ 43 －
1 前 言
活塞是内燃机中的重要零件，其加工一般采用
专用机床进行，而 419 活塞由于批量小、尺寸较
大，因此其加工采用通用设备进行。本文就通用
机床上进行M419活塞生产的工艺基准和加工工序作
具体详细的分析。
2 活塞加工工艺基准分析
2.1 M419活塞结构
M419 活塞结构如图 1 所示。该活塞采用 LD8铝
铜合金材料锻造，它由顶部、头部、裙部三部分
组成。头部呈圆锥体，裙部呈椭圆，顶部为ω
形；头部有三道环槽，上面两道安装气环，下面
一道安装油环；油环底部分布着两排回油孔，油
槽下面还有一排油孔；活塞头部从上至下呈圆锥
体，裙部呈椭圆，内腔复杂，壁厚不均匀。
2.2 加工定位基准选择
M419 活塞销孔加工采用专用镗床，其他部位
加工用通用机床，配以专用工夹量具。由于活塞
内腔形状复杂、厚度不匀、径向刚性差，每道工
序都要产生夹紧变形而影响精度，因此制订工艺时
必须充分考虑活塞的结构特点和精度要求。
活塞的整个加工过程分粗、精加工两个阶段，
这对容易变形的活塞尤为重要。55# 工序（精定位的
Analysis of Process Technology for M419 Piston
LI Min, QI Xiu-li, CHAO Zhen-you
Keywords: Diesel engine; Piston; Process technology
Abstract : In this paper, elaboration is made on the processing of M419 piston on general purpose machine tools, which has
been fulfilled through the determination of reasonable technological datum on the basis of structural analysis of the piston
and with the application of special machining fixture.
收修改稿日期：2003-05-20
修整）前为粗加工，主要包括止口、外圆、顶
面及铣床工序；为避免精加工表面受损伤，主要
表面，如外圆、环槽、活塞销孔表面的精加工放
在 55# 工序后进行。
图1 M419活塞简图
2.2.1 精基准选择
由于活塞销孔轴线与裙部外圆轴线垂直且对
称、活塞环槽两侧面与裙部外圆轴线垂直等，故理
论上可以用裙部外圆作为定位基准，但生产中选用
裙部止口(Φ164+0.04)作为统一的加工定位基准，其
优点为：
a.以其作为加工裙部、头部、顶面和销孔等
主要表面的统一定位基准，有利于保证它们的相互
位置；
b.采用外圆定位时，由于活塞内腔壁厚不均，
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李民，齐秀丽，晁振有：M419 活塞加工工艺分析
夹紧外圆必然会使活塞变形。采用裙部止口定位、
轴向压紧，可减小变形，从而有力保证活塞各结
构尺寸；
c. 使用方便。当所要加工的活塞品种改变
时，只需更换止口定位原件即可。
2.2.2 粗基准的选择
由于活塞内腔表面是不加工的，而活塞零件要
求内腔表面相对外形表面保持相同壁厚，所以必须
进行粗基准的选择，否则活塞重量会产生相对其轴
线的不对称，影响工作平稳性。
加工方案最终采用以内腔为粗基准，目的是为
了保证壁厚均匀，同时用内腔底面定位，以保证
止口端面尺寸。其加工定位如图 2 。
图2 活塞粗加工基准示意图
2.2.3 精基准的修整
在 55# 工序进行。
2.2.4 其它基准使用
以销孔作为辅助基准。
3 活塞加工的主要工序分析
活塞外圆、环槽和销孔的精加工是活塞加工中
的三道主要工序。
3.1 外圆精加工
M419 活塞的横截面为椭圆曲线，纵向带有锥
度，其外圆的精加工除了要获得规定的尺寸、形
状和表面粗糙度外，还需要提高与止口的同轴度。
这一精加工工序包括：
a. 靠模车削 以活塞的下端面和止口定位，
沿轴线压紧，采用锥度靠模，由刀架上的指针控
制刀具的运动轨迹，以实现活塞锥度的加工；
b. 活塞偏心切削 为了切削出横截面为椭圆的
活塞外形，采用专用车夹具，夹具以活塞的下端面、
止口及活塞销孔定位，沿活塞轴线压紧，使活塞的旋
转中心与车床主轴的旋转中心偏移0.6 ±0.1mm，安
装好零件，车一侧椭圆，将零件回转 180°重新安
装，车另一侧椭圆，两次车削，加工活塞外圆的
椭圆度。
3.2 环槽精加工
方法如图 3，在前后刀架上分别装上两组切槽
刀，以进行半精加工和精加工，环槽的宽度和槽间距
离，决定于切槽刀的宽度和夹板的厚度。为了提高槽
宽和槽间距的精度，切槽刀和夹板的两侧面均需经过
磨削，其厚度尺寸公差应限制在0.005～0.01mm，为
了保证环槽侧面与裙部轴线垂直，切槽刀应与活塞裙
部轴线垂直，也就是要使刀架上装夹刀具的基准面与
机床主轴轴线垂直。这可在装夹刀具前用千分表找
正，使其误差不超过0.01mm。切槽刀刃口的表面粗糙
度对环槽侧面的表面粗糙度影响很大，因此要求刃口
表面粗糙度Ra 为0.2 μm，并需经过研磨。切削液采
用煤油和柴油的混合液。
图3 活塞环槽加工示意图
M419柴油机在试验过程中，其活塞裙部油槽曾
出现疲劳裂纹。为提高M419活塞裙部油槽强度，油
槽底部的加工改用滚压工艺。按要求，活塞油槽宽度
应为 3.14+0.02，表面粗糙度应为 ，须在 R1.75
处实施滚压。加工油槽时，粗、精加工一次完成，先
用一粗车刀进行粗加工，然后再用一精车刀进行粗
加工。精车刀的选用非常重要，既要保证尺寸精度，
同时又要保证表面粗糙度。采用整体切槽刀具，材料
选用高速钢，刀具前角为25°，以使排屑更顺畅。在
加工中为了保证两槽的平行度，采用反切法。车刀反
装，工件反转，这样可使工件重力和刀的切削力保持
一致，不易引起振动；此外，切屑又不易嵌在槽中，
可提高表面粗糙度质量。宽度尺寸由切槽刀保证。在
完成槽的精加工后，下一道工序就是进行滚压，此工
序在车床上进行，选用特定转速保持设定的力对槽
进行滚压。
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3.3 销孔精加工
为了保证活塞与连杆的连接状况良好和发动机
的正常运转，对活塞销孔提出了很高的技术要求，即
销孔的精度等级为IT6级，表面粗糙度Ra为0.8，圆
度为 0.005。销孔精镗工序是在金刚石镗床上进行
的，机床主轴采用静压轴承，刚性好，回转精度高，
转速达到2500转每分钟；为了保证镗杆运转的平稳，
在镗杆内加入平衡块，以达到较高的加工精度。精镗
销孔，选用活塞端面和止口及活塞销孔作为定位基
准。销孔轴线与顶面的距离尺寸，通过尺寸链的计算
加以保证。为减小夹紧变形，压住活塞的顶面来保证
加工精度。
按上述工艺试加工50 件活塞，其各项尺寸均达
到了图纸要求。活塞的主要尺寸公差示于下表。
4 结束语
通过确定合理的工艺基准、配以专用夹具以及
活塞环槽采用滚压工艺，解决了环槽底部出现疲劳
裂纹的问题。实现了在通用机床上进行 M419 活塞
的加工生产，且产品满足使用要求。
参考文献
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艺.机车车辆工艺，1998(1)：15～18
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辆工艺，1999(1)：9～13
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1998(4)：91～94
活塞外圆
尺寸公差 0.02，环槽平行度 0.01，环槽对活塞
底面平行度 0.03。活塞环槽
尺寸公差 0.05，圆跳动 0.03。
尺寸公差 0.016，圆度 0.005，直线度 0.005，垂
直度 0.05，销孔平行度在 200mm 上小于 0.05。
活塞销孔
李民，齐秀丽，晁振有：M419 活塞加工工艺分析
瓦锡兰柴油机公司推出共轨船用柴油机
瓦锡兰柴油机公司已经宣布推出两型低速船用柴油机；苏尔寿RT—flex50C型和苏尔寿RTA50C型柴油机。
瓦锡兰公司RTA50C型柴油机是根据去年11月份与日本三菱重工达成的协议联合开发的。首台新机预计将于
2004年底完工。以苏尔寿RTA50C型柴油机为基础的RT—flex50C型柴油机配备了电子控制共轨喷油和排气阀
起动系统，代替传统的机械驱动喷油泵凸轮轴，排气阀起动泵和反向伺服电机。两种机型的主要特性相同：缸
径500mm，行程2050mm，在转速为124r／min时，单缸最大持续功率为1620kW，5—8缸机在转速为99～124r／min
时，覆盖功率为5650—12960kW。RT-flex50C型柴油机的优点是在各种运行速度，即较低转速条件下无烟雾排
放。机械型RTA50C型柴油机将提供给喜欢采用传统型设计原理的船东。这两种柴油机都可以给灵便型和巴拿
马型散货船、大型成品油船，集装箱支线船和中型冷藏船提供合适的功率和转速。
瓦锡兰柴油机公司首批Wartsila 32共轨柴油机交付
瓦锡兰柴油机公司已经向丹麦欧登塞钢质船厂为A.P．莫勒公司建造的一艘新船提供了首批Wartsila
8L32共轨柴油机发电机组。该机是首批采用共轨喷油的Waltsila 32机。8L32机在转速为720r/min的功率为
3460kW。
(李积轩)
M419活塞加工工艺分析.pdf
