典型零件工藝設(shè)計(jì) 了解活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料及技術(shù)要求；了解活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料及技術(shù)要求； 掌握活塞加工的工藝特點(diǎn)，活塞加工工藝規(guī)程制訂；掌握活塞加工的工藝特點(diǎn)，活塞加工工藝規(guī)程制訂； 理解活塞加工的夾具設(shè)計(jì)特點(diǎn)。理解活塞加工的夾具設(shè)計(jì)特點(diǎn)。6.1 活塞的工作條件及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)6.1.1 6.1.1 活塞主要結(jié)構(gòu)活塞主要結(jié)構(gòu) 圖圖6.16.1表示一個(gè)鋁活塞。基本結(jié)構(gòu)是由活塞的頂面、環(huán)槽、油環(huán)表示一個(gè)鋁活塞?；窘Y(jié)構(gòu)是由活塞的頂面、環(huán)槽、油環(huán)槽的小孔、活塞頭部、活塞裙部、鎖環(huán)槽、活塞銷孔及止口組成槽的小孔、活塞頭部、活塞裙部、鎖環(huán)槽、活塞銷孔及止口組成 6.1.2 活塞工作過(guò)程中的受力變形 活塞在工作過(guò)程中將產(chǎn)生受力變形和熱變形?；钊诠ぷ鬟^(guò)程中將產(chǎn)生受力變形和熱變形。 6.2 活塞主要技術(shù)條件分析6.2.1 6.2.1 活塞的尺寸要求活塞的尺寸要求 活塞頭部外圓直徑公差為0.08mm。 裙部外圓一般要求公差等級(jí)IT6，對(duì)于高速內(nèi)燃機(jī)的活塞甚至要求公差等級(jí)IT5。 裙部外圓粗糙度Ra=15m。6.2.2 6.2.2 活塞銷孔的位置公差要求活塞銷孔的位置公差要求 銷孔軸心線到頂面的距離影響氣缸的壓縮比，即影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。 銷孔軸心線對(duì)裙部軸心線的垂直度影響活塞銷、銷孔和連桿的受力情況。 銷孔軸心線對(duì)裙部軸心線的對(duì)稱度誤差也會(huì)引起不均勻磨損。6.2.3 6.2.3 活塞環(huán)槽的要求活塞環(huán)槽的要求 （1）活塞環(huán)槽平面母線對(duì)裙部軸線垂直度要求。 （2）活塞環(huán)槽平面對(duì)裙部軸線圓跳動(dòng)不大于0.05mm。 （3）活塞環(huán)槽底徑對(duì)裙部軸線圓跳動(dòng)不大于0.15mm。 （4）活塞環(huán)槽上下面平面的粗糙度Ra0.63m （5）為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，同一發(fā)動(dòng)機(jī)各活塞的重量不應(yīng)相差很大。6.3 活塞的材料及毛坯制造在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和高速柴油機(jī)中，為了減少往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)部分的慣性作用，都采用了銅硅鋁合金作為活塞材料。它的化學(xué)成分是：Si4-6%；Cu5-8%；Mg0.2-0.5%；Fe1%；其余是Al。在低速、重負(fù)荷、低級(jí)燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)中，有時(shí)用鑄鐵作為活塞材料。在汽車(chē)拖拉機(jī)工業(yè)中很少用鑄鐵活塞。銅硅鋁合金比鑄鐵具有下列優(yōu)點(diǎn)：銅硅鋁合金比鑄鐵具有下列優(yōu)點(diǎn)： （1 1）導(dǎo)熱性好，使活塞頂面的溫度降低較快，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，又不至于）導(dǎo)熱性好，使活塞頂面的溫度降低較快，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，又不至于引起混合氣體自然，因而可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率；引起混合氣體自然，因而可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率； （2 2）重量輕，慣性力??；）重量輕，慣性力??； （3 3）可切削性好；）可切削性好； （4 4）可以得到精確的毛柸。）可以得到精確的毛柸。但它也有一些缺點(diǎn)但它也有一些缺點(diǎn): : （1 1）材料價(jià)格比較貴；）材料價(jià)格比較貴； （2 2）熱膨脹系數(shù)大，約為鑄鐵（機(jī)體和汽缸套的材料）的兩倍；）熱膨脹系數(shù)大，約為鑄鐵（機(jī)體和汽缸套的材料）的兩倍； （3 3）機(jī)械強(qiáng)度及耐磨性較差。）機(jī)械強(qiáng)度及耐磨性較差。但是，總的說(shuō)來(lái)，鋁合金的優(yōu)點(diǎn)超過(guò)缺點(diǎn)，所以在高速內(nèi)燃機(jī)中都用它。鋁合金毛坯采用金屬模澆鑄。毛坯的精度較高，活塞銷孔也能鑄造出，因此機(jī)械加工余量可以相應(yīng)地減少。鋁合金毛坯在機(jī)械加工前要切去澆冒口，并進(jìn)行時(shí)效處理，消除鑄造時(shí)因冷卻不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。時(shí)效處理是將活塞加熱至180200，保溫68小時(shí)后，自然冷卻?；钊?jīng)過(guò)時(shí)效處理后還能增加強(qiáng)度和硬度。6.4 鋁活塞的工藝過(guò)程及夾具分析6.4.1 6.4.1 定位基面的選擇和加工定位基面的選擇和加工活塞是一個(gè)薄壁零件，在外力作用下很容易產(chǎn)生變形?；钊饕砻娴某叽缇群臀恢镁鹊囊蠖己芨?，因此希望以一個(gè)統(tǒng)一基面定位來(lái)加工這些要求高的表面。目前生產(chǎn)活塞的工廠大多采用止口和端面作為統(tǒng)一基準(zhǔn)；在精加工時(shí)，精車(chē)外圓和精磨外圓兩工序中用止口處的錐面和頂面上的中心孔定位，其余工序都采用止口和端面定位。采用止口和端面（或錐面和中心孔）作為基面有以下優(yōu)點(diǎn)：采用止口和端面（或錐面和中心孔）作為基面有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)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它次要表面。(2)活塞裙部在半徑方向的剛性差，利用止口和端面(或錐面和中心孔)定位可以沿活塞軸向夾緊，就不致引起嚴(yán)重的變形，從而可以進(jìn)行多刀切削。當(dāng)然采用這種定位方法也有其不足之處。當(dāng)然采用這種定位方法也有其不足之處。(1)要加工一些本來(lái)不需加工的表面，而且這些表面精度要求較高，需要經(jīng)過(guò)兩次加工。(2)在活塞技術(shù)要求中，環(huán)槽等的位置精度是對(duì)裙部外圓的軸心線而言的?；钊臋C(jī)械加工工藝過(guò)程活塞的機(jī)械加工工藝過(guò)程 60.1120.1180.1240.14.75+0.04+0.01560.081060-0.17錐度0.03-0.06大端在下方橢圓長(zhǎng)軸101.6-0.06-0.113.20.4100.890-0.11920-0.228-0.005-0.0152+0.12030.5+0.14092+0.4601095.5+0.0350橢圓短軸比長(zhǎng)軸小0.08-0.13245910-0.250.48-3.56.4.2 環(huán)槽的加工在技術(shù)條件中對(duì)環(huán)槽側(cè)面的垂直度、圓跳動(dòng)，粗糙度和槽寬的尺寸精度都有較高的要求，環(huán)槽加工是活塞加工中重要工序之一。精切環(huán)槽的加工示意圖如圖6.7所示。環(huán)槽的寬度決定于切槽刀寬度；槽間的距離決定于夾板厚度。切槽刀的形狀如圖6.8所示，為了保證槽寬的尺寸精度，必須將切槽刀的寬度偏差嚴(yán)格控制在0.005mm以內(nèi)。為了保證槽間距離，切槽刀和夾板兩側(cè)面都在平面磨床上磨到粗糙度Ra0.63m，使兩側(cè)面互相平行，且?jiàn)A板的厚度偏差限制在0.01mm以內(nèi)。6.4.3 裙部外圓的精加工 對(duì)于裙部為橢圓的鋁活塞。裙部外圓的精加工可以是精車(chē)也可以是磨削。無(wú)論是精車(chē)還是磨削，要得到橢圓形的表面，都需要使工件相對(duì)于刀具有一個(gè)附加的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 6.4.4 活塞銷孔的加工 鋁活塞的毛坯一般都鑄出錐形銷孔(便于拔模)。由于銷孔是許多工序施加加緊力的部位，所以在粗車(chē)止口工序之后即對(duì)銷孔進(jìn)行粗鏜，以便在其后的工序夾緊力能較勻地分布，而不至于壓壞銷孔所在的搭子。6.4.5 6.4.5 活塞的檢驗(yàn)活塞的檢驗(yàn) 為了保證活塞達(dá)到規(guī)定的技術(shù)條件，必須在加工中及加工完為了保證活塞達(dá)到規(guī)定的技術(shù)條件，必須在加工中及加工完畢后進(jìn)行技術(shù)檢查。最后檢查的項(xiàng)目有：畢后進(jìn)行技術(shù)檢查。最后檢查的項(xiàng)目有： (1)(1)檢查外觀和表面粗糙度；檢查外觀和表面粗糙度； (2)(2)檢查活塞銷孔的尺寸及形狀偏差；檢查活塞銷孔的尺寸及形狀偏差； (3)(3)檢查裙部的橢圓度和錐度，按裙部橢圓的長(zhǎng)軸分組；檢查裙部的橢圓度和錐度，按裙部橢圓的長(zhǎng)軸分組； (4)(4)檢查環(huán)槽寬度、底徑、環(huán)槽側(cè)面的垂直度和圓跳動(dòng)；檢查環(huán)槽寬度、底徑、環(huán)槽側(cè)面的垂直度和圓跳動(dòng)； (5)(5)檢查銷孔軸心線對(duì)裙部軸心線的垂直度和對(duì)稱度，銷孔軸心線到頂面檢查銷孔軸心線對(duì)裙部軸心線的垂直度和對(duì)稱度，銷孔軸心線到頂面的距離；的距離； (6)(6)稱活塞的重量，并按重量分組。稱活塞的重量，并按重量分組。 活塞最后檢查中幾個(gè)主要技術(shù)條件的檢驗(yàn)方法活塞最后檢查中幾個(gè)主要技術(shù)條件的檢驗(yàn)方法: : 裙部直徑和橢圓度的測(cè)量裙部直徑和橢圓度的測(cè)量 銷孔軸心線與裙部軸心線的對(duì)稱度的測(cè)量銷孔軸心線與裙部軸心線的對(duì)稱度的測(cè)量 銷孔軸心線對(duì)裙部軸心線的垂直度的測(cè)量銷孔軸心線對(duì)裙部軸心線的垂直度的測(cè)量鋁活塞的機(jī)械加工工藝過(guò)程采用止口和端面作基準(zhǔn)雖然增加了加工工時(shí)采用止口和端面作基準(zhǔn)雖然增加了加工工時(shí)和設(shè)備，但它有利于保證加工質(zhì)量和設(shè)備，但它有利于保證加工質(zhì)量 。