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1、 畢業(yè)設計（論文） 題 目 活塞的加工工藝及夾具設計 學 院 專業(yè)班級 學生姓名 學號 指導教師 職稱 評閱教師 職稱 201_年 _ 月 _ 日 摘要 摘要 本設計通過對活塞加工技術在國內外的發(fā)展、活塞的結構特點、工作條件和結構特征的分析，設計了一套活塞的加工工藝過程和方案，其中主要包括：活塞材料的選擇、毛坯制造方法、機械加工余量的確定、每個工序切削用量的確定。最后還設計了一套機床夾具-精鏜活塞銷孔的夾具，其中包括的內容有：定位方案、夾緊裝置的組成、對定裝置、標準件的選取、夾具體的設計以及在過程中應該注意的問題。經過分析和論證，活塞的工藝設計和夾具設計是合理的。關鍵詞：活塞，工藝，工序，機床
2、夾具，定位夾緊。I ABSTRACT Abstract Through the design of the piston machining technology development at home and abroad, the structure characteristic, working conditions and the analysis of the structure characteristics, design process and design of a piston, which mainly include: the piston material selec
3、tion, blank manufacturing method, mechanical machining allowance, each process to determine the determination of cutting conditions. Finally, has designed a set of machine tool fixture boring piston pin hole jig, which includes the following content: positioning, clamping device, fixing device, comp
4、osed of standard parts selection, fixture design and in the process should pay attention to the problem. Through the analysis and demonstration, process design and fixture design of the piston is reasonable.Keywords：Piston,technology,process,fixture,positioning and clamping.II 目錄 目 錄摘要IAbstractII1 緒
5、論11.1 本課題的研究意義11.2 活塞的加工工藝國、內外研究狀況11.3 本設計的基本內容，估計會遇見的困難和排除困難的方法22 活塞的加工工藝32.1 活塞的結構特點32.2 活塞的主要技術要求42.2.1 尺寸精度42.2.2 幾何形狀精度42.2.3 相互位置精度42.2.4 活塞的重量差52.3 精準的選擇52.3.1 定位精準的選擇52.3.2 粗基準的選擇和精基準的選擇53 活塞材料及毛坯的選擇73.1 選擇毛坯應考慮的因素73.2 活塞材料的選擇73.3 活塞毛坯的選擇83.4 擬定工藝過程83.4.1 加工工序安排83.5 活塞加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定113.6
6、確定切削用量144精鏜銷孔夾具設計174.1 加工活塞銷孔夾具的定位誤差解析174.1.1 定位方式和定位元件174.1.2 定位元件尺寸及公差計算174.1.3 定位誤差分析與計算184.2工件的夾緊裝置的設計194.2.1夾緊裝置的組成194.2.2 對定裝置224.2.3 標準件的選取224.2.4 夾具體的設計23（3） 夾具體的排屑結構23（4） 精鏜銷孔夾具工作原理23參考文獻25致 謝26 1 緒論 1 緒論1.1 本課題的研究意義活塞是內燃機重要零件之一，發(fā)動機在工作的時候，燃油燃燒所產生的氣體膨脹力使活塞運動，通過連桿的傳動，使曲軸快速旋轉?；钊诤芨叩臏囟?、很高的壓力下做長
7、時間變負荷的高速往復運動。因此對活塞的各項指標要求很高。它在工作時的狀況會影響到發(fā)動機的燃油消耗率和使用持久度的關鍵，而且還關系到發(fā)動機的排放功能。若活塞設計不合理，內燃機工作時所會讓活塞的整個溫度都非常高。并且熱量的不平均分布會讓活塞發(fā)生變形。所以，活塞的加工在發(fā)動機的設計中非常重要。1.2 活塞的加工工藝國、內外研究狀況中國活塞加工技術通過四五十年的成長，具備了較好的基礎，在經過了技術人員的不斷進步和學習外國的技術，使活塞的加工技術得到了很好的發(fā)展，活塞質量有了提高，新產品在市場中所占比例越來越大。但是，由于發(fā)動機活塞的每項技術指標每個企業(yè)的技術條件不一樣，活塞加工方法之間有一些不一樣。我
8、國的大多數工廠都是用的改裝車床或者專用機床所組成的流水線來加工活塞。目前, 我國的活塞制造企業(yè)大所屬都運用如下活塞加工工藝, 所用的技術不夠先進, 制造成本很高、環(huán)境危害大。下面是我國大部分活塞生產工廠所用的工藝過程:買鋁材料 溶解鋁材料 合金化 變質加工 精煉加工( 除氣、除渣) 毛坯鑄造 加熱融化再淬火 機械加工 美化外表 封裝存庫?；钊庸み^程是重點，所以必須使用數控機床, 再由普通的車床來進行粗加工。這是我過大部分工廠所使用的方法, 然而還是有許多私人工廠依然使用一般的機床制作活塞。這樣會使活塞的精細度不高，尺寸誤差大，制造速度慢，不合格產品多，工人的勞動時間也很長。我國現在很合理加
9、工活塞的方法如下：高溫電解鋁液用剩余熱量合金化用余熱來變質處理精練處理制造毛坯加工冒口鍛造猝火+ 時校熱處理機加工外表處理封裝存庫。在高溫下來電解鋁液、通過優(yōu)化活塞鑄造工藝改性的途徑, 利用高溫電解鋁液（1000）融合合金（680 780）鑄坯, 除去溶解鋁材料的步驟。這個工序不僅減少了溶解鋁材料需要的能量, 而且降低了鋁的燒損, 提升了鋁的使用率; 同時, 也降低了鋁材料溶解過程時的廢渣、廢氣的排放, 減少了對環(huán)境的危害, 經濟、社會效益得到了很大的提高。隨著大馬力汽車發(fā)動機高速發(fā)展，特別是重型柴油發(fā)動機的渦輪增壓，中冷器的應用，技術和大口徑的高壓縮比，低排放的規(guī)定不斷提高。如今的鋁活塞已經
10、沒有辦法讓使用要求的到滿足，現在我國已經用于活塞生產的材料有:鋁合金活塞鑄鐵活塞鑄鋼活塞鑲體活塞。在國外，除上面的幾類活塞材料以外，已經把鋁基復合材料用在了活塞上。1984年日本已經把這樣材料的活塞成功的用在了豐田內燃機上。1.3 本設計的基本內容，估計會遇見的困難和排除困難的方法1）在課題入手前，咱們應當研究一下活塞結構圖，理解所加工活塞機構持征和與它有關的工藝特性，對于活塞的各個特征，應必須細心研究。比如活塞制造外表得同軸度、粗糙度、平行度等。主要是注重每個部位本身的精度和它的彼此位置精度，活塞各孔的尺寸是這個工藝地重點，一定要搞懂它各個尺寸的含義。咱們要畫一張零件圖出來以加強我們對這個零
11、件的理解。2）活塞的加工工藝過程是該論文的核心內容，在設計過程中，咱們務必認真地選取活塞的毛坯、訂制工藝計劃、算出工藝大小與定位差距，為了負荷實際生產過程，我們必然要對加工設備、加工裝備、切削用量、單邊余量等進行合理的抉擇和計劃，它波及的規(guī)模很大，為了設計的數據合適，我們必須去圖書館和網上查看與之有關的書籍和文獻，來讓這個設計合理性和實用。3）為了零件的夾緊的迅速和定位確切，提升生產速率和減少人員的工作強度，提升工件加工精度，我們要使用專用夾具。在夾具的設計時，咱們把端面與止口作為第一定位面來加工活塞。30 2 活塞的加工工藝 2 活塞的加工工藝2.1 活塞的結構特點1）活塞上面作為燃燒室的一
12、部份，受到的壓強來自高溫氣體。零件的頭部有平、凸、凹頂等不一樣外形，一些活塞的頭部在和汽門相應的地方存在凹陷，這么做得原因是讓氣門和上止點不碰撞在設計的。 2）活塞頭部。指的是在活塞環(huán)槽上面的部分，作用是用來裝活塞環(huán)，來使氣缸能夠被封好。活塞頭部具備環(huán)槽用以安放活塞環(huán)，大多數有3根活塞環(huán)槽，在最底下這個環(huán)槽的作用是用作安放油環(huán)其余的環(huán)槽的作用是用以安放氣環(huán)。油環(huán)環(huán)槽下面的孔的作用是使氣缸內壁上剩余的潤滑油能夠順利的回到曲軸箱。一些油環(huán)槽的下面是一根很窄的槽，除了讓潤滑油回到曲軸箱的功用以外，還可以用來降低活塞整體的溫度，則叫做隔熱槽。一些活塞在裙部下面設有隔熱槽。另外一些活塞再第一個環(huán)槽的上面
13、做有隔熱槽，來降低活塞頂部朝下面?zhèn)鬏數臒崮堋?3）活塞裙部?；钊垡韵碌牟糠治覀兎Q之為活塞的裙部，對活塞的重復運動起到一個引導的功能。在室溫下，活塞裙部的軸是垂直于活塞橢圓的方向，以確保在熱狀態(tài)的活塞和氣缸之間的間隙均勻。在常溫下活塞呈上小下大的錐形。一些活塞的裙部除設置隔熱層之外，另設有膨脹槽，膨脹槽讓活塞裙部擁有了一些韌性，在溫度比較小的時候與缸壁之間的距離很小，還有在高溫度很大時在氣缸中不會拉缸。膨脹槽一定要斜著，不能與活塞的軸處于同一個平面，來防止氣缸的損毀。為了讓槽根除不至于損毀，在隔熱槽和膨脹槽的底部都一定要添加止裂孔?；钊沫h(huán)槽會導致其強度和剛度的減小，因此這個方法只能運用于小負
14、荷內燃機。為了降低活塞裙部的脹大量，一些活塞在銷孔中裝配得有“恒范鋼片”。 4）活塞銷。活塞銷座位于活塞裙上端，加工一個孔，用于安裝活塞銷。在大多數活塞銷孔內設有卡環(huán)槽，用來方便的裝配卡環(huán)，制止活塞銷運作時候的軸向運動。大多數活塞銷座上鉆有油孔，用來方便潤滑內燃機。為了減少加熱后的活塞銷座的變形，在活塞銷座的外表面有凹陷。 在活塞內部的活塞銷座與活塞頂部之間都設有加強筋，來增加活塞的強度。2.2 活塞的主要技術要求2.2.1 尺寸精度(1) 與活塞銷與銷孔的精度要求比較高，如果裝配互換的方法，然后尺寸公差銷與活塞銷孔很小，甚至比IT6級精度更高。所以我們就使用分組的選擇方式，把活塞銷和活塞銷孔
15、公差等級都放大到合理的精度加工，再按照實際的尺寸來分組選擇，這樣使工件可以有較高的精度和生產簡單。這個活塞銷孔尺寸是，粗糙度是Ra0.4。(2) 活塞裙部的配合的圓柱度要求很高，它基本上是IT7級，二轉速高的內燃機對活塞裙部的要求更加苛刻，大多為IT6級。為了降低活塞的機械加工困難，我們還是用分組選配法，把氣缸的直徑和活塞裙部直徑均增加3倍，分為三組來裝置，來完成該設計的間隔距離。(3) 環(huán)槽應確?；钊h(huán)與氣缸套的孔徑尺寸變化和自由膨脹環(huán)槽應確保和氣缸的尺寸變化和自由膨脹和收縮的活塞環(huán)。公差等級，其寬度約IT7，粗糙度ra6.3。(4) 活塞銷孔中心線到底面的距離是22.5mm，主要考慮影響發(fā)
16、動機工作時的壓縮比。(5) 活塞環(huán)槽外圓應不和汽缸相連接，精度等級取IT8，粗糙度為Ra6.3。2.2.2 幾何形狀精度(1) 銷孔圓柱度和線平面度不高于1.8um。(2) 裙部必須是橢圓，長軸應該和活塞銷孔中心線成90度。(3) 裙部外圓是錐形的，較大的一方在下面。錐度和圓柱度都必須在合理的范圍中。 2.2.3 相互位置精度 (1) 銷孔中心對裙部外圓的平行度差距會讓汽缸損壞不平均，大多數情況下，活塞的直徑比100mm小的時候是0.1mm，活塞的直徑比100mm大時候是0.15mm。本次研究的活塞的直徑為63.5mm，則銷孔中心線對裙部外圓的平行度差距是0.1mm。(2) 銷孔中線對裙部外圓
17、中線的直角誤差讓活塞在內燃機不平行，工作時回有傾斜里，加快了損壞。這個設計的活塞規(guī)定該垂直度是0.06mm。(3) 環(huán)槽的側面必須要和裙部外圓軸線成90度，側面與裙部軸線的園跳動大小是0.06毫米。2.2.4 活塞的重量差 為了使內燃機能平順工作，相同的引擎，每個活塞重量差異應該不是很大，活塞的重量1453g 。因此活塞還應按重量分組裝配。2.3 精準的選擇2.3.1 定位精準的選擇定位基準的選擇一般原則: a. 安裝面應該是表面尺寸最大的面，導向面應該是距離最長的表面，支承面應該是表面尺寸最小的表面。b. 首要確保的是位置精度，其次確保的是尺寸精度。c. 盡可能選取工件的重要面來定位。2.3
18、.2 粗基準的選擇和精基準的選擇(1) 粗基準選擇應考慮上述的一般原則，還必須考慮以下原則：a. 盡可能找非加工平面來當粗精準，若零件有較多不加工平面，那么應該選擇精度很高的非加工面來作為粗基準。b. 選取加工均勻的平面作為粗基準。c. 精基準的選取必須是加工余量很小的表面。d. 選擇的定位表面必須要平順，缺陷很少，這樣可以使定位可靠。e. 作為粗基準的表面應光滑，無澆冒口，Flash等缺陷，以讓定位可靠。(2) 依據上面選取粗基準的準則，歸納上面每個原則和思考活塞的切實情況選取加工基準如下：a. 讓活塞腔作為粗基準加工端面外圓，外圓為精基準車止口。由于粗車后的外圓面的加工余量小、準確度高、表
19、面光滑、面積很大，并且它的表面非常重要，擁有比較均勻的加工余量。b. 精加工止口要用活塞的外圓和端面作為粗基準，應為制造活塞毛坯的方法是用鋁來鑄造，它的鑄造精確度高，加工余量小而且很勻稱，讓它來作為粗基準依然可以滿足要求。（3）精基準的選擇：作為精基準，除了考慮一般原則參考精選，還應注意的問題：a. 盡量用設計基準作為定位基準，實現“基準重合”，以避免產生基準不重合誤差。b. 當一個精基準定位工件可以更容易地處理了許多的表面，應盡可能的這組精密定位的使用，實現了“基準”，以避免基準轉換誤差。c. 當精加工對加工余量的要求比較小的時候，那么就該選取需要加工面自己來做為精基準。這個加工面的位置精度
20、應該優(yōu)先考慮。d. 為了做出更準確的定位，加工余量小，可以遵循“共同參考”，反復加工的原則。e. 當選擇方案很多的時候，選擇定位準確，穩(wěn)定，夾緊可靠，可以讓夾具結構緊湊的表面作為精基準。所以按照上述的每個準則，根據實際情況對精基準的選取如下：活塞是薄壁零件，容易在荷載作用下產生變形。活塞的重要表面的定位精度要求比較高,所以要找一個統(tǒng)一定位面來定位來制造那些要求很高的面?，F今的活塞生產基本使用止口和端面來定位。止口是加工活塞的輔助基準面，對結構和功能沒有一點影響。使用止口與端面當做基準面具有如下的好處：a. 用這種定位方法可以加工裙部、頭部、頂面、銷孔等主要表面及其他次要表面。安裝一次就可以車幾
21、個面，不僅是生產效率增加，而且可以確保這些面的位置精度。b. 活塞裙部沿軸線的剛性差，運用止口和端面（或錐面和中心孔）定位沿著的活塞中心線方向夾緊。便不回產生嚴重的形變，那么就可以用多刀來切削。 3 活塞材料及毛坯的選擇 3 活塞材料及毛坯的選擇3.1 選擇毛坯應考慮的因素(1） 零件應力的要求 同樣的材料使用不一樣的毛坯生產方法，他的應力就會不一樣。這些澆鑄方法的鑄造強度依次遞減離心澆注、壓力澆注的鑄件，金屬型澆注的鑄件，砂型澆注。 (2）工件的外形和構造不很復雜而壁厚平均的毛坯能夠用金屬型鑄造。(3） 生產批量和任務 生產任務多的時候應使用高精度和高生產效率的毛坯生產方式。 (4）當場制造
22、條件和發(fā)展 通過技術經濟研究和取證。通過制造批量來觀察，這個工件的生產批量很大，應使用高精度和高生產效率的毛坯生產方式，來降低材料的使用和工人的工作量。金屬鑄造，鍛造，精密鑄造，精密鍛造方法可以考慮可以考慮使用這些方法來制造毛坯；從工件的結構方面來說，由于這些小零件的外形很復雜，并且壁厚比較厚。所以應該使用壓鑄、金屬鑄造、熔模鑄造等比較精細鑄造方式。也可以減少和沒有切削加工；通過毛坯的生產方法來觀察，銅和鋁等金屬比較適用鑄造法來得到毛坯；從鑄鋁的應力來考慮，就可以使用金屬鑄造和金屬澆鑄的方法來獲得鑄件，并且剛度逐漸減小,毛坯的質量逐漸下降。 結合上面的情況，這個工件的原料選取ZL101，毛坯采
23、用金屬鑄造地方式。采用金屬型鑄造，在重力的作用下澆注完成。使鋁合金逐漸的組織更加細化，生產效率增加，沒有粉塵，然而設備的費用卻很高，人工生產時，勞動條件不好。毛坯的Ra為10.56.3m，結晶很小，加工余量合適。適合大批量制造。3.2 活塞材料的選擇活塞的設計應當根據發(fā)動機的各項指標，使用條件和加工條件的各方面考慮，先設計出加工技術上與經濟上很合理的何塞接夠方法，再設計出相關的技術需要?；钊Y構特征選擇重點如下： 1）根據活塞單位面積效率或者表面平均壓力，設計出適當的活塞構造，確?；钊艿降臋C械負荷和熱負荷達到要求。 2為了降低活塞的慣性力和質量應該選用密度很小的材料。 3）運用導熱系數較大
24、的材料，來減低活塞頂部的溫度，使活塞能夠得打哦充分的散熱。 4）線膨脹系數應很小。來降低活塞因受熱二產生的形變，來使運行時不拉缸，啟動時不敲缸。 5）可以保持良好的高溫力學性能。 6）擁有優(yōu)秀的減小摩擦力的性能，來降低摩擦損失并擁有充足的熱穩(wěn)性和耐磨性。 7）易于鑄造或模壓，易于加工。 8）具有較好的耐腐蝕性。3.3 活塞毛坯的選擇選擇毛坯應考慮的因素：(1）工件的應力要求 同樣的原料使用不一樣的毛坯生產方式，他的應力分布會有所不同。鑄鐵的剛度，離心澆注、重力澆注的工件，金屬型澆注的鑄件，砂型澆注的鑄件順次遞減。 (2工件的構造和外形尺寸 外形不復雜、壁厚平均的材料就可以使用金屬鑄造。(3）
25、制造綱領和數量 制造綱領比較多的時候適合用生產效率很的毛坯生產方式。從制造數量來說，這個工件生產數量很大，比較適合使用生產效率很很高的毛坯生產方式，這樣可以減低材料的使用和工人的工作量。那么我們就可以使用金屬鑄造和精鍛的方式來制造毛坯；從工件的構造來說，因為這個弓是外形很復雜的小工件，并且它的壁厚比較厚。所以我們可以使用榮模鑄造和壓鑄等很精密的制造方式。并且還能降低或者不進行切削；從毛坯的生產方式來說，鋁與鑄等這類金屬適宜使用鑄造的方式來得到毛坯。綜合上面的情況來看，這個工件的材料就用鋁合金，毛坯使用金屬鑄造的方式來獲得。用金屬鑄造，在重力的作用下制造成型。對鋁合金材料可以起到細化組織的功用，
26、制造速度快，沒有灰塵，然而對設備的磨損卻很大，人工作業(yè)時，精度不夠高。鑄件外表的粗糙度Ra為12.56.3m。比較適合大批量的制造。 3.4 擬定工藝過程3.4.1 加工工序安排方案一：1、 粗車止口，端面2、 粗車外圓3、 粗鏜銷孔4、 粗車外圓環(huán)槽，頂面5、 鉆油孔6、 銑直橫槽7、 去內腔毛刺8、 精車止口9、 精車外圓10、 精車環(huán)槽及倒角11、 精鏜銷孔12、 車鎖環(huán)槽13、 精車頂面級倒角14、 精磨外圓15、 滾壓銷孔方案二：1、粗車外圓、車頂面2、粗車止口、打中心孔3、粗鉸銷孔4、車環(huán)槽及梯形槽5、車環(huán)槽環(huán)岸及其倒角6、鉆直油孔7、鉆斜孔8、銑氣門內槽9、銑氣門外槽10、精車止
27、口11、精車外圓12、精鉸銷孔13、切卡環(huán)槽14、靠磨橢圓裙部15、細鉸銷孔 （1）熱處理工序的安排：時效處理：為使剩余的應力能夠除去，相對外形尺寸較大然而都早有很復雜的工件，就必須有時效處理在粗加工前后；相對不特殊的工件只需要有一次時效處理在粗加工之后；相對硬度較低然而精度要求有高的工件來說，每個工序之后都要有一次時效處理。對于鋁合金來說在機械加工之前便要進行熱處理。工件的毛坯必須要除去冒口在加工之前，而且還要時效處理，用以除去由于冷卻不平均所產生的鑄造應力。時效處理即把活塞升溫到160220攝氏度，恒溫保持7小時左右，放在空氣中冷卻。活塞在通過時效處理之后便能使剛度提高。（2）其它輔助工序
28、的安排：制造的一個重要組成部分的檢查，檢查過程中，去毛刺，平衡，也是一種清潔程序過程。進行質檢可以保證活塞的質量，并且每一個工序結束后都要進行自檢。在制造的時候，每個工序都應該安排質檢，特別是零件沖一條生產線轉到另一條生產線上的時候。故根據以上原則，在零件加工完畢后安排一次終驗工序。在再制造的時候需要有一些去毛刺的工序。在工藝過程的最后一般安排清洗工序。表面鍍錫：將活塞的外表鍍錫可以使活塞在初期時磨合得更加好?？梢宰寖热紮C在啟動的時候不會拉缸。 3.4.2 加工工序的分析與選擇 方案一、二除了對銷孔的加工方法不同以外，其余基本相同。所以我們將比較他們的成本、技術、經濟等各方面來讓我們選擇更好的
29、工序。（1） 產品工藝方案技術特性主要指標：a. 人工的消耗：方案一更好，因為它消耗的時間較少，制造效率高，而且制造出的零件精度也高。b. 設備的使用數量比：上述兩個工序所用到的設備數量差不多一樣，只不過種類有一些差異。c. 工藝裝備系數：上述兩個方案大致一樣。d. 鋁材料的消耗：大致一樣。e. 生產是所占地面積：大致一樣。（2）加工工藝的技術特點：加工工藝的技術特點：生產的數量、毛坯制造量、生產毛坯所用鋁的質量、毛坯質量、生產毛坯成功率、生產時的能源下好率、夾具的使用率、刀具使用率、所需工人數量；制造時所用到的占地面積。相對上述的指標，兩個方案基本一致，所以就進行分析了。終上所述，這兩個方案
30、的工藝特性指標大致一樣，方案一的加工精度更高，并且粗糙度又合適還能達到要求。故相比之下，方案一要優(yōu)于方案二。3.5 活塞加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定1） 止口加工 止口的大小是59.5mm，Ra是3.2m，公差等級是0.025mm，精度等級是IT7IT8，則所選的加工方式為：先粗車止口然后精車止口。工序名稱工序間余（mm）表面粗糙度（m）經濟度工序尺寸（mm）精車止口0.1mm3.2IT7粗車止口0.5mm12.5IT12毛坯1.3mm12.52） 頂面加工頂面的尺寸是63.5，粗車之后的經濟度為IT13，Ra是12.5mm，所選加工方法為：粗車端面工序名稱工序間余量（mm）表面粗糙度R
31、a（m）經濟度工序尺寸（mm）粗車頂面0.512.5IT13毛坯0.512.53） 端面加工端面尺寸為45.5mm，粗車后Ra為12.5，經濟度為IT11，所選加工方法為粗車端面。工序名稱工序間余量（mm）表面粗糙度Ra（m）經濟度工序尺寸（mm）粗車端面0.512.5IT11毛坯0.512.54） 外圓加工外圓的尺寸為，Ra為1.6，精度等級為IT6，所選加工方法為先粗車外圓，再精車外圓，最后精磨外圓。工序名稱工序余量（mm）表面粗糙度Ra（m）經濟度工序尺寸（mm）精磨外圓0.11.6IT6精車外圓0.56.3IT7粗車外圓1.010.5IT11毛坯1.55） 銷孔加工銷孔的尺寸為15mm
32、，Ra為0.4m，進度等級IT7，所選加工方法為：先粗鏜銷孔，再精鏜銷孔，最后滾壓銷孔。工序名稱工序間余量（mm）表面粗糙度Ra（m）經濟度工序尺寸（mm）滾壓銷孔0.050.4IT7精鏜銷孔0.152.5IT8粗鏜銷孔0.55IT12毛坯1.06） 環(huán)槽加工 環(huán)槽的粗糙度Ra為6.3，精度等級為IT6，所選加工方法為先粗車環(huán)槽再精車環(huán)槽。1第一環(huán)槽的加工工序名稱工序間余量(mm)表面粗糙度Ra（um）工序公差（mm）工序尺寸(mm)精車環(huán)槽10.63 IT7粗車環(huán)槽第二次走刀2.0 12.5 IT10第一次走刀2.6 12.5 IT11毛坯4.012.560.82第二環(huán)槽的加工工序名稱工序余
33、量（mm）表面粗糙度Ra（um）工序公差（mm）工序尺寸(mm)精車環(huán)槽16.3IT7 粗車環(huán)槽第二次走刀2.012.5IT10 第一次走刀2.612.5IT11 毛坯4.060.83第三環(huán)槽的加工工序名稱工序間余量(mm)表面粗糙度Ra（um）經濟度工序尺寸(mm)精車環(huán)槽16.30.2粗車環(huán)槽第二次走刀2.012.5IT10 第一次走刀2.612.5IT11毛坯4.031.51.960.83.6 確定切削用量（1）止口的加工進行粗加工的時候，精良一次除去粗加工所有的余量，即所需切削深度為粗加工余量。算得單邊余量h=1.3/2=0.65mm查簡明機械加工工藝手冊取背吃刀量=0.6選擇車刀的刀
34、桿BXH為25X25可以選取進給量f= 0.4mm/r，取v=6m/s則車床主軸轉速為n=31.43r/s取車床主軸轉速n=30r/s則切削速度v=5.61m/s切削工時（2） 粗車外圓計算單邊余量h=1.5/2=0.75mm查簡明機械加工工藝手冊取背吃刀量=0.7取進給量F=0.4mm/r，取V=6m/s則車床主軸轉速n=29.40r/s取車床主軸轉速n=30r/s則此時切削速度v=6.04m/s(3) 粗車外圓第一、第二、第三環(huán)槽計算單邊余量h=5/2=2.5mm查簡明機械加工工藝手冊取背吃刀量=1.5取進給量F=0.4mm/r，取V=6m/s則車床主軸轉速n=31.43r/s取車床主軸轉
35、速n=30r/s則此時切削速度v=5.63m/s（4） 鉆油孔 采用快速鋼鉆頭，Z535鉆床查簡明機械加工工藝手冊F=0.080.12mm/r，因為活塞的硬度很低所以f=0.50.080.12=0.040.06，取f=0.05mm/r；取=1.5m/s；則n=r/s;取n=195r/s（5） 精車止口 查簡明機械加工工藝手冊取背吃刀量 =0.15取進給量f=0.2mm/r，取v=8m/s則車床主軸轉速n=42.75r/s取車床主軸轉速n=40r/s則此時切削速度v=7.473m/s（6） 精車外圓 查簡明機械加工工藝手冊取背吃刀量 =0.15取進給量f=0.2mm/r，取v=8m/s則車床主軸
36、轉速n=39.75r/s取車床主軸轉速n=40r/s則此時切削速度v=7.99m/s（7） 精車外圓第一、第二、第三環(huán)槽 查簡明機械加工工藝手冊取背吃刀量 =0.15取進給量f=0.2mm/r，取v=8m/s則車床主軸轉速n=44.08r/s取車床主軸轉速n=42r/s則此時切削速度v=7.49m/s 4 精鏜銷控夾具設計4精鏜銷孔夾具設計4.1 加工活塞銷孔夾具的定位誤差解析 制造鋁活塞的時候在毛坯上大都有錐形銷孔（方便拔模）。因為很多工序的夾緊力都作用在銷孔上，那么就必須對銷孔實行精鏜加工在所有的精加工之前，這樣可以讓家境里能夠平均的分布，確保重要的表面處理，可以獲得較高的精度，而不破壞銷
37、孔的位置精度。4.1.1 定位方式和定位元件 設計夾具的時候應當根據工藝步驟來選擇定位精準。不管是定位基準或者工藝基準，都必須滿足六點定位的要求。某個東西在三維空間里能運動的方向叫做自由度。在三維空間里，物體能沿著X、Y、Z軸的平移或者繞著X、Y、Z軸的旋轉，總共可以擁有六個互不干擾的運動，就是所謂的六個自由度。零件的位置確定，即是使用合適的方式來約束它，用以去除零件的這六個自由度，來使零件能準確的定位，叫做六點定位原理。依據上面的加工工藝，這個工藝步驟我們使用止口、端面和銷孔來進行定位，為使和止口能配合，我們就用止口盤來作為定位的原件。零件的端面和止口與止口做接在一起，這樣便制止的除Z軸之外
38、的5個白由度；Z軸方向的定位方式為在銷孔中插入菱形銷。零件的所有自由度被確定下來，便完成了定位。4.1.2 定位元件尺寸及公差計算 菱形銷的直徑、寬度及公差的確定先看下表中的D2，確定b1，再根據公式算出菱形銷和銷孔配合是的最小間隔，然后算出菱形銷的直徑。D36688202025253232404050b12345568BD0.5D1D2D3D4D5D5 式中菱形銷寬度（mm）； 零件上菱形銷定位孔的直徑（mm）； 定位的時候菱形銷和銷孔的最小配合間隔（mm）； 夾具上兩銷孔中心距公差（mm）； 零件上兩個孔中心距公差（mm）； 菱形銷名義尺寸（mm）；菱形銷配合為基孔制間隙配合，它的公差也可
39、按配合H/g，銷精度等級高于孔精度1級來確定。我們這個工序中夏空和菱形銷的配合是H7/f6，菱形銷的公差等級0.016mm，直徑為15mm，查GB220480，可以知道他的長度是35mm。持外活塞之后和止口做之間的配合是基孔制，止口大小也公差均要由配合來確定。4.1.3 定位誤差分析與計算（1）、 產生定位誤差的原因a. 基準不重合所產生的定位誤差工序定位基準和夾具定位基準和一樣，這兩個定位基準所產生的位置誤差回被反映到加工的位置上，這樣產生的誤差叫做基準轉換誤差。b. 間隙引起的定位誤差在利用銷、軸和定位套來進行定位的時候，定位工件和該定位面之間的間隔會使其發(fā)生定位的不準確。菱形銷和銷孔的定
40、位最大間隔是： 式中定位孔最大直徑；定位銷最小直徑；銷與孔的最小間隙；銷的公差；孔的公差； 因為菱形銷和銷孔間有間隔，工件安裝時可能會產生一些偏離，它的偏離距離是以為直徑，把銷孔中心店最為圓心的圓。如多在定位的時候永遠是以偏向銷的一邊，那么定位就會以銷的一根母線作為精準，零件定位誤差便是。在精鏜銷孔的時候活塞銷孔和凌形銷之間的配合是H7/f6，那么，=52.08+0.0552.13mm，520.02251.978mm，銷孔和菱形銷的最大間隔是52.1351.9780.152mm。c. 定位誤差和夾具的相關因素這個原因大都是因為夾具在設計和制造過程中所產生的誤差，例如：1）定位基準面與定位元件表
41、面的開關誤差。2）導向元件的位置誤差，刀具元件與定位元件，其形狀誤差由于定位誤差和差異。3）夾具安裝在機床上所產生的誤差，對定誤差使零件相對于刀具軸向或者移動方向所發(fā)生的位置差距。4）夾緊力使工件或夾具產生變形，產生位置誤差。5）定位元件相互之間所產生的位置誤差，還有導向元件、定位元件和定向元件等相互、關原件的磨損。計算上面所說的的定位誤差，大多是在大批量制造時運用調整法加工的時候，相對具體的夾具才能分析出相關的定位誤差，要尋找出每個環(huán)節(jié)所產生的誤差，再用概率法求出總的定位誤差。若使用試切發(fā)來加工，大都不會做定位誤差的分析計算了。4.2工件的夾緊裝置的設計4.2.1夾緊裝置的組成一般的夾具，是
42、典型的夾緊裝置，是由下列幾個部分組成。(1) 中心傳遞結構：中心傳遞機構是在夾具和力源質檢的傳遞結構。他將力源中的夾緊力傳送給夾具，再由夾具來完成對零件的最終加緊。大多數傳遞機構可以再傳輸力的同時，還可以變化夾緊力的大小和方向。我們設計的夾具是壓桿和拉頭的傳遞力的結構。(2) 需要夾緊的零件和夾緊機構: 夾緊元件是最后一個元素的夾緊裝置。經過夾緊機構和零件的受壓面相接觸來進行夾緊。我們這個夾具設計是依據工件的特征來設計成螺旋裝置來夾緊。3.12 夾緊力的確定(1) 夾緊力的計算夾緊力必須在確定的場合通過實驗來確定下來。通常，切削力估計，和工件支座之間的摩擦系數也類似，所以夾緊力是一個粗略的估計
43、。夾緊力在計算的時候，把夾具和零件當做一個整體系統(tǒng)，根據企鵝學歷的大小、方向和作用位置，再通過夾緊力列出靜力方程，算出理論夾緊力，然后乘上安全系數來當做實際的夾緊力。本設計中，夾緊機構選用最常用的螺旋夾緊機構。鉆活塞銷孔是夾緊零件所需要的勞動力不是很多，為了降低本錢，夾緊方式直接用手動夾緊。此時夾緊力符合要求，不會影響到定位。實際所需夾緊力的計算如下。 用螺旋夾緊的方式是常見夾緊裝置中運用最多的一種，螺旋緊結構莢緊力的計算與斜契夾緊結構的計算相似，因為螺旋可以看作是斜契繞在圓柱體上而形成。下圖的螺桿受力示意圖，這個螺桿用的是矩形螺紋。最起始的力為，作用在螺絲上的力臂是，它的力矩是T。工件對螺桿
44、的反作用力有垂直方向的反作用力W（等于加緊力）、工件對其摩擦力。這個摩擦力發(fā)生在螺絲的端面內的一個換面內，看以將其看做作用力集中在當量半徑是r的圓上面，所以摩擦力的力矩為。螺母為固定件，其對螺桿的作用力有垂直于螺旋面的作用力R及摩擦力，其合力為。該合力可分解成螺桿軸向分力和周向分力，軸向分力與工件的反作用軸向力平衡。圓周力可以被視為在螺栓中徑上，對螺絲所發(fā)生力矩。螺桿得扭矩T、和平衡。通過機械加工工藝手冊螺旋夾緊力的算式是： 螺桿受力示意圖式中: 夾緊力 （N）； 原始作用力 （N）； 力臂 （mm）；d2 螺栓中徑 （mm）； 螺紋升角（）； 螺紋處磨擦角（）； 螺紋端部與工件（或壓塊）的磨
45、擦角（）； 螺栓和零件的當量磨擦半徑 （mm）。羅紋外形選擇三角性螺栓，螺栓的大徑取d = 10mm，那么螺栓的中是d 2= 9.128mm，力臂L = 208mm，起始做用力q = 20N。剩下的尺寸大小查機械加工工藝手冊可知道，代進工公式可得到:W = 1790N。計算實際所需夾緊力是一個非常復雜的問題，一般只能大致估計。為使計算更加簡便，在夾具的設計時，可以僅思考切削是產生的力對夾緊的影響，并且假設這個系統(tǒng)是鋼性的，切削時很穩(wěn)定。在設計手冊力鏜削是沒有明確的公式，因為精鏜銷孔加工過程中，根據相應的數據處理經驗車削的切削用量，鏜削力大小估計為F =530 N。由于工件是以平面定位，夾緊力與
46、切削力垂直，則 式中： 實際所需夾緊力（N）； 切削力（N）； 夾緊元件與工件間的摩擦因數； 工件與夾緊支撐面間的摩擦因數； 為安全系數。安全系數一般可取23?；蚋鶕率接嬎?式中這是安全系數，考慮到零件的加工余量和性質不平均導致切削力的變化，1.62.1； 加工系數處理性能，粗加工1.3，精加工1； 車刀的鈍化系數，1.11.3； 斷續(xù)切銷系數，斷續(xù)切削是1.2，連續(xù)切削時1。1.611.211.92算出來的安全系數K的值是比2小的，不能達到要求，那么取K=2.5，把上面的數據代進公式中得 ： 螺旋夾緊力和實際需要的夾緊力間的關系是： 2046.5 N 式中： 原動力通過螺母施加在壓桿上的力
47、（N）； 原動力（N）； r 螺桿端部與壓桿之間的當量摩擦半徑（mm），其值視螺桿端部的結構形式而定； 螺桿端部與壓板間的摩擦角（）； 螺紋中徑之半 （mm）； 螺紋升角 （） 螺旋副的摩擦角 （）。4.2.2 對定裝置夾具的低面是夾具最重要基面，對于底面的處理更加精細，夾具上的每個定位工件相對低面來說需要很高的位置精度。為保證夾具在切削是能夠準確的運動，在夾具的最下面設計得有定向槽，安設兩個確定方向的鍵，這兩個鍵便可以將夾具體穩(wěn)定的固定在T行槽內。使用優(yōu)良配合，大多使用H7/g6。因而得知，為了確保零件在切削是能夠沿著規(guī)定的方向，上述的兩個鍵和定位元件碧璽有很高的位置精度。4.2.3 標準件
48、的選取夾具的緊固螺栓的選擇：選擇的螺栓是M8，長度為45mm,功能級數是88級，外表氧化處理，螺栓的原料為35號鋼，全螺紋螺栓，標記為：M845。選著緊固襯套的螺大小，依照國際標準來選取，螺栓的數據是M4，螺栓長度為10mm，功能級數是4.8級，原料為35號鋼，不經表面處理開槽圓柱頭螺釘，標記為M410。選著選裝手柄和壓緊螺栓，選著的直徑是10mm，長為38mm，原料為35號鋼，不經過淬火處理，也不進行外表處理的圓柱銷，標記為：10M6X38.4.2.4 夾具體的設計(1) 夾具體的毛坯結構選夾具的毛坯結構時，應該綜合考慮經濟性、標準性、構造合理性的因素。依據這個夾具的受力條件和工作情況，這個
49、夾具用鑄造的方法可以得到。（2） 夾具體外形尺寸的確定 夾具的生產一般生產的數量比較少，為了減少設計和生產的時間，并且使費用更低，那么夾具的設計大多不回做很復雜的計算。大多數情況都是參考與之相似的夾具，根據經驗來估計。在華夾具圖時，依據夾緊零件、定位元件盒其他輔助元件在整體上的位置，夾具的基本尺寸和外形便可以確定了。（3） 夾具體的排屑結構為方便除去切屑，不讓切屑聚集在定位元件上來使定位產生誤差，所以在設計夾具的時候，我們必須要一些措施。查閱機床夾具設計手冊，我們把排屑機構設計為自動排屑。（4） 精鏜銷孔夾具工作原理 如下圖所示為夾具的裝配圖。它的工作原理是：從正面將活塞裝入夾具里，活塞放置在
50、止口座上，活塞的端面和止口便能限制5個自由度，剩下一個自由度便由菱形銷來確定，將菱形銷插入銷孔后，再旋轉手柄，通過螺栓的向下移動，通過圓球吧力傳輸到壓塊上，這樣就能壓緊活塞。當活塞壓緊之后，去除菱形銷，再把夾具體移動到制定位置開始加工，當加工結束后。旋轉手柄將壓塊松開，取出工件，精鏜銷孔的任務便完成了，再用同樣的方式加工下一個活塞。1、止口座 2、活 塞 3、壓 塊 4、壓 板 5、襯 套 6、壓緊螺桿 7 、銷 8、手 柄 9 夾具體 10、菱形銷導套 11、襯 套 12、螺 釘 13、菱形銷 14、鍵 15、定位鍵 參考文獻參考文獻1 徐圣群.簡時機械加工工藝手冊.上海：上?？茖W技術出版社
51、2 徐嘉元，曾家駒.機械制造工藝學.北京：機械工業(yè)出版社3 王光斗，王春福.機床夾具設計手冊.上海：上?？茖W技術出版社4 肖繼德，陳寧平.機床夾具設計.天津：機械工業(yè)出版社5 陸劍中，家寧.金屬切削原理與刀具.沈陽：機械工業(yè)出版社6 周龍保.內燃機學.北京:機械工業(yè)出版社7 李軍.互換性測量技術基礎.華中：華中科技大學出版社8 許鋒，滿長忠.內燃機制造工藝教程.大連：大連理工大學出版社9 鄧文英，郭曉鵬.金屬工藝學.高等教育出版社10 李碩，粟新.機械制造工藝基礎.北京:國防工業(yè)出版社.11 徐灝.機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社12 談榮望.內燃機設計.北京:中國鐵道出版社13 孫曉,王艷
52、艷,王磊等.鋁合金活塞制造工藝現狀及發(fā)展方向.內燃機與動力裝置14 王茂元.機械制造技術.北京:機械工業(yè)出版社 致謝致 謝在本次畢業(yè)設計中，我得到了老師的親切關懷和精心指導，使得本設計得以順利完成，其中無不飽含著老師的汗水和心血。首先要感謝的是我的指導老師王老師，在整個過程中他給了我很大的幫助。他嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹的治學態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接
53、物與為人處世的道理。同時感謝所有任課老師四年來對我的培養(yǎng)。是你們在我有困難的時候幫我們解決困難。借此，感謝大學四年中我的班主任和任課老師們給予的教誨，你們的教誨，不僅讓我學到了書本的基礎知識，更重要的是讓我學會了如何做一名優(yōu)秀的大學生，如果沒有你們的辛勤教誨，也不會有我今天的成長。也感謝學院為我們提供了一次這樣好的機會，使自己在學習的同時也鍛煉了自己的實踐能力。為你提供優(yōu)秀的畢業(yè)論文參考資料，請您刪除以下內容，O(_)O謝謝！2 Many people have the same mixed feelings when planning a trip during Golden Week. W
54、ith heaps of time, the seven-day Chinese為你提供優(yōu)秀的畢業(yè)論文設計參考資料，請您刪除一下內容，O(_)O謝謝！National Day holiday could be the best occasion to enjoy a destination. However, it can also be the easiest way to ruin how you feel about a place and you may become more fatigued after the holiday, due to battling the large
55、crowds. During peak season, a dream about a place can turn to nightmare without careful planning, especially if you travel with children and older people. As most Chinese people will take the holiday to visit domestic tourist destinations, crowds and busy traffic are inevitable at most places. Also
56、to be expected are increasing transport and accommodation prices, with the possibility that there will be no rooms available. It is also common that youllwait in the line for one hour to get a ticket, and another two hours at the site, to only see a tiny bit of the place due to the crowds. Last year, 428 million tourists traveled in China over the week-long holiday in October. Traveling during this period is a matter that needs thorough preparation. If you are short on time to plan the upcoming Go
畢業(yè)論文-活塞的加工工藝及夾具設計.doc
