專利名稱：一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種摩托車氣缸套的表面形貌的處理，特別涉及一種摩 托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)是摩托車的心臟，其工作性能的好壞直接影響到摩托車整車質(zhì)量 的高低。在摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的眾多零部件當(dāng)中，有一個(gè)零件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)至關(guān) 重要，這就是氣缸套。眾所周知，氣缸套與活塞及活塞環(huán)一起構(gòu)成了發(fā)動(dòng)機(jī) 中最為重要的運(yùn)動(dòng)副，它起到密封、導(dǎo)向和承載的作用，其工作環(huán)境非常惡
劣，特別是現(xiàn)代摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速普遍高達(dá)9000r/min以上，由此造成的 高速、高溫、高壓對(duì)氣缸來(lái)說(shuō)是嚴(yán)峻的考驗(yàn)。資料表明，活塞連桿系統(tǒng)的摩 擦功耗可占到整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械損失的75%，而活塞環(huán)、活塞、缸套的摩擦功 耗又占活塞連桿系統(tǒng)的75% ，由此可見(jiàn)，改進(jìn)上述運(yùn)動(dòng)副的摩擦性能對(duì)于 提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能至關(guān)重要。當(dāng)前，減少活塞和缸套摩擦損失的著眼點(diǎn)是改 善氣缸套的表面形貌，主要措施為對(duì)氣缸套的缸孔表面進(jìn)行珩磨處理或微造 型處理，使其具有一定的紋路、凹坑等，這些微觀紋路和凹坑可以儲(chǔ)存潤(rùn)滑 油，能得到較好的動(dòng)潤(rùn)滑油膜，對(duì)減少摩擦非常有利。珩磨技術(shù)主要為機(jī)械 珩磨，是目前最普遍采用的技術(shù)，它通過(guò)油石在一定的耦合運(yùn)動(dòng)下在氣缸套 缸孔面得到交叉狀的紋路，特點(diǎn)是加工設(shè)備簡(jiǎn)單成本低，但獲得的紋路不能 根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)控，且不能加工獨(dú)立凹坑；表面微造型技術(shù)是借助激光在工 件表面造出紋路或凹坑，是近十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)制造技術(shù)，其特點(diǎn)是能 精確快捷地在摩擦副表面精細(xì)地加工出各種紋路和凹坑，是一種非常有前止，激光表面微造型之用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸套處理，其策 略是在氣缸與活塞環(huán)發(fā)生摩擦的整個(gè)工作表面均勻地加工出一定的紋路或 凹坑，其優(yōu)點(diǎn)是加工程序簡(jiǎn)單，但這樣做的不足之處是不能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工 作特點(diǎn)設(shè)置紋路與凹坑，亦即不能按需對(duì)氣缸套進(jìn)行微造型。事實(shí)上，摩托 車發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高，活塞在工作行程范圍內(nèi)與缸套的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度變 化幅度極大，特別是在上止點(diǎn)附近，工作溫度高、相對(duì)速度慢，對(duì)形成動(dòng)潤(rùn) 滑油膜十分不利，此時(shí)若采用"均勻微造型"的策略顯然不妥。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種摩托車氣缸套激光表面微造 型構(gòu)造，其目的在于根據(jù)摩托車氣缸套的工作特點(diǎn)改進(jìn)其表面微造型的形 貌，以獲得最佳的摩擦副動(dòng)態(tài)潤(rùn)滑油膜。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是提供一種摩托車氣缸 套激光表面微造型構(gòu)造，其特征在于根據(jù)摩托車氣缸套的工作特點(diǎn)，通過(guò)激 光加工，在氣缸套缸孔表面造出非均勻陣列的微觀紋路或凹坑，具體地說(shuō)在 活塞行程上止點(diǎn)附近，在氣缸套缸孔表面造出較密的紋路或凹坑，而在活塞 行程的中部則可以造出較疏的紋路或凹坑。
本實(shí)用新型由于采用非均勻陣列表面微造型加工策略，能對(duì)摩托車氣缸 套按需進(jìn)行表面微造型，因而能在較大范圍內(nèi)改善活塞環(huán)、活塞、缸套運(yùn)動(dòng) 副的摩擦特性，由此可以最大程度地減少摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損耗。

圖1是本實(shí)用新型一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造的全局分布狀 態(tài)示意圖2是本實(shí)用新型一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造的一個(gè)實(shí)施例的形貌俯視圖3是圖2所示一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造的單個(gè)造型的剖面圖。
附圖的圖面上的字母、數(shù)字說(shuō)明如下 A——活塞上止點(diǎn)線
B——活塞下止點(diǎn)線
S——活塞行程，即A線與B線的距離
H——活塞高度
C——上止點(diǎn)附近氣缸套缸孔表面
D——在S+H的范圍內(nèi)除去C區(qū)的氣缸套缸孔表面
r~—微造型凹坑的半徑
h——微造型凹坑的深度
Lh——微造型凹坑的行寬
Lp——微造型凹坑的坑距
1——活塞
2— —?dú)飧滋?br> 3——活塞環(huán)具體實(shí)施方式
圖1示出了本實(shí)用新型一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造的全局分 布狀態(tài)示意圖。圖中，活塞1相對(duì)于氣缸套2的上止點(diǎn)的位置線為A線、下 止點(diǎn)的位置線為B線，A線與B線的距離S即為活塞的行程，另外，活塞的 高度為H;由于在上止點(diǎn)附近時(shí)活塞1相對(duì)于氣缸套2的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度很小， 根據(jù)摩擦副形成潤(rùn)滑油膜的三大條件之一即運(yùn)動(dòng)副必須有一定數(shù)值的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、以及試驗(yàn)結(jié)果的實(shí)證，加上此位置正處在發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫區(qū)，因此 活塞1、活塞環(huán)3與氣缸套2在上止點(diǎn)附近較難形成良好的潤(rùn)滑油膜。為此， 本實(shí)用新型利用激光技術(shù)對(duì)上止點(diǎn)附近的區(qū)域(圖中所示為C區(qū))微造型出 較密的紋路或凹坑，以便能儲(chǔ)存更多的潤(rùn)滑油以形成良好的動(dòng)潤(rùn)滑油膜，而
在其他區(qū)域如D區(qū)則加工出相對(duì)于C區(qū)為較疏的紋路或凹坑，其中D區(qū)為
在沿著軸線方向S+H的范圍內(nèi)除去C區(qū)的氣缸套缸孔表面；就區(qū)域面積而
言，C區(qū)面積與D區(qū)面積之比的最佳比值范圍為10%~25%，就微造型的陣 列密度程度而言，C區(qū)微造型陳列密度與D區(qū)微造型陳列密度之最佳比值為
3: l至2: 1，以微造型形貌為凹坑為例，即單位面積上C區(qū)微造型凹坑的 個(gè)數(shù)與D區(qū)微造型凹坑的個(gè)數(shù)之比為3: l至2: 1;顯然，由于在C區(qū)的微
造型密度大，儲(chǔ)存的潤(rùn)滑油多，故有利在該區(qū)域形成良好動(dòng)態(tài)潤(rùn)滑油膜。
圖2給出的是本實(shí)用新型一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造的一個(gè) 實(shí)施例的形貌俯視圖，圖3是其單個(gè)造型的剖面圖。在該實(shí)施例中，微造型
的特點(diǎn)是凹坑的形狀為碗狀，采用錯(cuò)位陣列布局，即相鄰兩行的凹坑在軸向 方向亦即行寬方向呈錯(cuò)位狀態(tài)，這樣布局的優(yōu)點(diǎn)是凹坑整體布局為網(wǎng)狀陣 列，當(dāng)活塞、活塞環(huán)掃過(guò)其上面時(shí)，每個(gè)凹坑的油膜狀態(tài)因?yàn)橄鄬?duì)獨(dú)立而不 受干擾，各個(gè)坑的幾何、物理、相對(duì)運(yùn)動(dòng)等條件十分接近，故得到的動(dòng)態(tài)油
膜效果較佳。就數(shù)值而言，微造型凹坑的最佳參數(shù)范圍為r為20um 40u m， h為1 y m 20 y m， Lh為lmm 3mm， Lp為40 u m 80 u m.。
權(quán)利要求1、一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造，包括活塞[1]、氣缸套[2]和活塞環(huán)[3]，其特征在于氣缸套[2]缸孔表面采用非均勻陣列的布局進(jìn)行激光表面微造型，其中在上止點(diǎn)附近的[C]區(qū)微造型的陳列密度比[D]區(qū)微造型的陣列密度大。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造， 其特征在于[C]區(qū)面積與[D]區(qū)面積之比的比值范圍為10% 25% 。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造，其 特征在于在[C]區(qū)進(jìn)行的微造型的陳列密度與[D]區(qū)進(jìn)行的微造型的陳列密 度之比值為3: 1至2: 1。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的一種摩托車氣缸套激光表面微 造型構(gòu)造，其特征在于微造型的陳列為錯(cuò)位陣列布局。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的一種摩托車氣缸套激光表面微 造型構(gòu)造，其特征在于微造型凹坑的參數(shù)范圍為r為20ixm 40txm， h 為1 li m 2() u m， Lh為lmm 3mm， Lp為40 U m 80 " m.。
專利摘要一種摩托車氣缸套激光表面微造型構(gòu)造，包括活塞1、氣缸套2和活塞環(huán)3，其特征在于氣缸套2缸孔表面采用非均勻陣列的布局進(jìn)行激光表面微造型，其中在上止點(diǎn)附近的C區(qū)微造型的陳列密度比D區(qū)微造型的陣列密度大，C區(qū)面積與D區(qū)面積之比的最佳比值范圍為10％～25％，C區(qū)微造型陳列密度與D區(qū)微造型陳列密度之最佳比值為3∶1至2∶1，由于采用非均勻陣列表面微造型加工策略，能對(duì)摩托車氣缸套按需進(jìn)行表面微造型，因而能在較大范圍內(nèi)改善活塞環(huán)、活塞、缸套運(yùn)動(dòng)副的摩擦特性，由此可以最大程度地減少摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損耗。
文檔編號(hào)F02F1/00GK201354682SQ20082020561
公開(kāi)日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者康獻(xiàn)民, 王大承, 王天擎, 王建生 申請(qǐng)人:五邑大學(xué)