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（2007屆） 本科生畢業(yè)設計（論文） CA6120活塞工藝設計及夾具設計 學 院、系： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及自動化 學 生 姓 名： 袁 江 班 級： 0301班 學號 26030116 指導教師姓名： 周 立 職稱 副 教 授 職稱 最終評定成績 2007年5月 目 錄 第一部分 過程管理資料 一、畢業(yè)設計（論文）課題任務書………………………………………………（3） 二、畢業(yè)設計（論文）開題報告…………………………………………………（5） 三、本科畢業(yè)設計進展情況記錄…………………………………………………（9） 四、本科畢業(yè)設計中期報告………………………………………………………（11） 五、指導教師評閱表……………………………………………………………… （12） 六、評閱教師評閱表……………………………………………………………… （13） 七、答辯及最終成績評定表………………………………………………………（14） 第二部分 設計說明書 七、畢業(yè)設計說明書……………………………………………………………（15） 八、實習日記……………………………………………………………………（51） 九、附錄一………………………………………………………………………（53） 2007 屆畢業(yè)設計（論文）課題任務書 院(系)：機械工程學院 專業(yè)：機械制造及其自動化 指導教師 周立 學生姓名 袁江 課題名稱 CA6120活塞工藝規(guī)程及夾具設計 內容及任務 內容： 在熟悉圓柱型活塞工作裝置的基礎上，對活塞工作時受力及尺寸進行簡單計算，并對加工車床選型；在所得活塞系統(tǒng)設計方案和計算資料基礎上，對活塞工作裝置工作狀態(tài)進行分析和檢算，并使用Auto CAD系統(tǒng)繪圖直觀的表達出來。 主要任務： 1 通過查閱相關文獻獲得設計基本認識，了解活塞的工作原理及基本構成； 2 會對活塞工作時各部件要求進行設計，在確定基本尺寸的情況下選取相對的加工工具； 3 精密分析各加工工序及確定重點加工工序； 4 活塞的檢驗； 5 機床的專用夾具的選取及設計。 擬達到的要求或技術指標 擬達到的基本要求： 1 獲得活塞工作裝置系統(tǒng)設計計算過程及相關資料； 2 得出活塞受力分析圖； 3 按規(guī)范編寫畢業(yè)設計論文； 4 撰寫一篇小論文。 進度安排 起止日期 工作內容 備注 2006.11~2007.1 2007.1~2007.3 2007.3~2007.5 2007.5~2007.6 調研、收集資料，熟悉課題內容，完成開題報告 活塞工作裝置系統(tǒng)分析設計和工序及相關加工設備的確定。 活塞內部典型部件的受力分析及尺寸要求，完成夾具的分析及設計。 整理資料，編寫設計說明書 主要參考資料 [1] 孫健,曾慶福.《機械制造工藝學》[M].上海: 機械工業(yè)出版社, 1982年版 [2] 哈爾濱工業(yè)大學,上海工業(yè)大學主編《機械制造工藝學》[M].上海:科學技術出版社,1680年版 [3] 顧崇衡 《機械制造工藝學》[M].陜西:科學技術出版社,1981年版 [4] 陳宏鈞. 《實用機械加工工藝手冊》[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003 [5] 東北重型機械學院,洛陽農(nóng)業(yè)機械學院,長春汽車廠工人大學 編 《機床夾具設計手冊》[M].上海:上海科學技術出版社 1979年版 [6] 陳家芳. 《實用金屬切削加工工藝手冊》[M].上海:上?？茖W技術出版社,2004.8 [7] 徐灝,蔡春源. 《機械設計手冊》[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000.6 [8] 哈爾濱工業(yè)大字 趙家齊. 《機械制造工藝學設計指導書》[M].北京:機械工業(yè)出版社,1994 [9] 孫家廣，楊長青.計算機圖形學［M］.北京：清華大學出版社，1995.26~28 [10] 何存興，張鐵華.《液壓傳動與氣壓傳動》[M].武漢：華中科技大學出版社，2000年8月 [11] 高等?？茖W校機制及液壓教學研究會液壓組編《液壓傳動課程設計指導書》1985年9月 教研室 意見 年 月 日 院(系)主管領導意見 年 月 日 湖南工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）開題報告 （本科2007屆） 學院（系） 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 題 目 CA6120活塞工藝規(guī)程及夾具設計 學生姓名 袁 江 學號 16 指導教師 周 立（老師） 2007年 3 月 25 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 一. 結合課題任務情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫1500～2000字左右的文獻綜述。 活塞作為氣缸部分的主要零件之一，是由活塞頭和滑管組成?？梢杂娩X鎂合金鑄造。也可以用優(yōu)質碳素鋼分別加工，然后燒結而成，使二者形成一個整體?；钊綁嚎s機采用的活塞基本結構形式有：筒形，級差式，組合式，柱塞式?；钊怯脕碓跉飧字袎嚎s氣體的，它的尺寸和形狀必須與氣缸緊密配合，以減少氣體的泄漏?；钊闹亓吭捷p越好，以減少活塞在做往復運動時的慣性，保證壓縮機運轉時的平穩(wěn)性。 活塞頂部在燃燒室,混合氣體在里面燃燒,它的容積大小決定著里面能夠容納多少混合氣體,也就決定了燃燒后所產(chǎn)生的壓強大小.近頂部的環(huán)槽分為氣環(huán)槽和油環(huán)槽為放置活塞環(huán)用,在氣環(huán)槽內放置的活塞環(huán)使活塞頭部與氣缸不接觸,并用以密封活塞的頂部,防止漏氣.遠離頂部的環(huán)槽鉆有油孔,它把飛濺到氣缸套內壁上的多余潤滑油刮去,并通過油孔流回,使之不致進入燃燒室,活塞的裙部在活塞的工作過程中起導向的作用,底部有精加工的止口,它是為加工活塞而設置的輔助精基面,在結構和功能上沒有作用. 在工作過程中將產(chǎn)生受力變形和熱變形,由于活塞裙部在圓周方向剛度不同,在活塞的軸線方向的彈性變比垂直于該方向的彈性變形大,使活塞裙部在受力后變成橢圓,另一方面,在高溫的工作環(huán)境下也要產(chǎn)生熱變形.銷孔軸線方向的金屬厚,熱鼓脹比垂直于該方向上的大,也將使活塞裙部變形后成為橢圓,這樣的話將必然使活塞與氣缸套的間隙,不均勻的減少乃至消失,以至產(chǎn)生強烈的摩擦甚至咬住.為了補償上述的變形,所以把活塞的裙部設計制造成橢圓開,橢圓的長軸在垂直于活塞銷孔軸心線的方向上。活塞在工作時頂部在直接和高溫氣體接觸的,而裙部是間接傳來的熱量,故而頭部的熱鼓脹量要比裙部的大,為了補償這種不均勻的變形,故把活塞頭部的外徑設計得比裙部小,同時頭部也設計成上小下大的錐形. 同時在活塞裙部的銷孔附近加工出凹坑,用來增加裙部與氣缸套內壁的間隙。 活塞位于發(fā)動機汽缸內,作往復運動,當燃燒室里的混合氣體(空氣和燃料)點燃并膨脹時,活塞受到氣體的壓力,并經(jīng)過活塞銷及連桿將壓力送給曲柄.氣體的吸入,壓縮,廢氣的排除,也都由活塞的運動來完成.因此活塞工作的主要特點是在高溫高壓下作長時間的連續(xù)變負荷往復運動.為了提高活塞的工作性能和壽命,它必須具有如下的要求: (1) 在高溫高壓下具有足夠的強度和剛度; (2) 較輕的結構重量; (3) 良好的耐磨性和耐蝕性; (4) 良好的導熱性,熱膨脹系數(shù)小; (5) 保證氣缸內部空間密封. 一．.要研究或解決的問題、擬采用的方法或技術路線： 技術條件分析 3.1活塞裙部外圓與氣缸的配合 活塞裙部外圓與氣缸要求是一種精密地配合,因而裙部外圓一般要求公差等級IT6,為減少機械加工的困難,將活塞裙部和氣缸套孔徑的制造公差均放大二倍,裝配時按裙部的尺寸分成二組對應裝配,以保證大致要求的間隙.裙部外圓的粗糙度Ra≤1.6μm . 3.2 活塞銷的要求 為了使活塞銷在工作過程中能在孔中自由轉動,銷孔的大小要求IT6級,同時為了減少機加工工作量,活塞和活塞孔的裝配也采用分組裝配法,銷孔內圓的粗糙度Ra≤0.2μm. 3.3 銷孔(活塞的)的位置公差也應有嚴格要求 銷孔軸心線到頂面的距離影響氣缸的壓縮比,也就影響發(fā)動機的效率,因此控制在900.05內. 銷孔軸心線對裙部軸心的垂直度影響活塞銷,銷孔和連桿的受力情況,過大將使活塞銷,銷孔,連桿單側受力.活塞在氣缸套中傾斜,加劇磨損,因此這一垂直度在100mm長度上公差為0.03mm. 銷孔軸心線對裙部軸心線的對稱度也會不均勻摩損,故而限制. 。 3.成果預測： 1 完成整個課題設計和任務。 2 得到本課題完整說明書。 3 得到仿真結果，對存在的問題提出改進方案。 4.時間進度計劃： 2006.11~2007.1 調研、收集資料，熟悉課題內容，完成開題報告 2007.1~2007.3 活塞工作裝置系統(tǒng)分析設計和工序及相關加工設備的確定。 2007.3~2007.5 活塞內部典型部件的受力分析及尺寸要求，完成夾具的分析及設計。 2007.5~2007.6 整理資料，編寫設計說明書 5.指導教師意見（對課題方案的可行性、深度、廣度及工作量的意見）： 該生通過查閱大量文獻資料，對課題研究背景有一定了解，立意新穎、選題正確，對課題制定了可行的研究方案，思路清晰，工作量飽滿。具有一定工程實踐價值，同意開題。 指導教師___________ 年 月 日 6.教研室意見： 教研室主任___________ 年 月 日 說明：開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，此報告應在導師指導下，由學生填寫，將作為畢業(yè)設計（論文）成績考查的重要依據(jù)，經(jīng)導師簽署意見及教研室審查后生效。 本科畢業(yè)設計（論文）進展情況記錄 畢業(yè)設計（論文）題目： CA6120活塞工藝規(guī)程及夾具設計 班級： 0301班 學號： 26030116 學生： 袁江 指導教師： 周立 時 間 任務完成情況 指導教師意見 第 周 至 第 周 指導教師簽名： 年 月 日 第 周 至 第 周 指導教師簽名： 年 月 日 第 周 至 第 周 指導教師簽名： 年 月 日 注：教師監(jiān)督學生如實記錄畢業(yè)設計（論文）過程中根據(jù)《課題任務書》擬定的進度與進展情況以及畢業(yè)設計（論文）撰寫過程中遇到的問題和困難，并簽署意見。  第 周 至 第 周 指導教師簽名： 年 月 日 第 周 至 第 周 指導教師簽名： 年 月 日 第 周 至 第 周 指導教師簽名： 年 月 日 注：教師監(jiān)督學生如實記錄畢業(yè)設計（論文）過程中根據(jù)《課題任務書》擬定的進度與進展情況以及畢業(yè)設計（論文）撰寫過程中遇到的問題和困難，并簽署意見。 本科畢業(yè)設計（論文）中期報告 填表日期： 2007年 4 月15日 院（系） 機械工程學院 班級 0301班 學生姓名 袁江 課題名稱：CA6120活塞工藝規(guī)程及夾具設計 課題主要任務： 1 通過查閱相關文獻獲得設計基本認識，了解活塞的工作原理及基本構成； 2 精密分析各加工工序及確定重點加工工序； 3 機床的專用夾具的選取及設計。 。 1、 簡述開題以來所做的具體工作和取得的進展或成果 自開題到現(xiàn)在，本人在所查閱的資料汽車活塞進行了解，掌握了設計方法和設計步驟，，并擬訂了總體方案。 2、下一步的主要研究任務，具體設想與安排 活塞內部典型部件的受力分析及尺寸要求，完成夾具的分析及設計。 3、存在的具體問題 由于在學校學理論，缺少觀察組合機床實物的機會，不能完全了解起其構造和部件的用途。所以在部分部件設計和布局方面有待修改。 4、指導教師對該生前期研究工作的評價 指導教師簽名： 日 期： 湖南工業(yè)大學2007 屆畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱表 院、系： 機械工程學院 學生姓名 袁 江 學 號 16 班 級 0301 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師姓名 周 立 課題名稱 CA6120活塞工藝規(guī)程及夾具設計 評語：（包括以下方面，①學習態(tài)度、工作量完成情況、材料的完整性和規(guī)范性；②檢索和利用文獻能力、計算機應用能力；③學術水平或設計水平、綜合運用知識能力和創(chuàng)新能力；） 該生學習態(tài)度端正，理論基礎扎實，具有一定創(chuàng)新能力。通過查閱大量資料，對課題研究背景及意義有一定了解。設計合理，工作量飽滿，研究方法正確，能熟練的運用計算機進行數(shù)學建模及其系統(tǒng)仿真，思路嚴謹、語言表達清晰、格式規(guī)范。 同意申請學士學位論文答辯。 是否同意參加答辯： 是□ 否□ 指導教師評定成績 分值： 指導教師簽字： 年 月 日 湖南工業(yè)大學2007 屆畢業(yè)設計（論文）評閱教師評閱表 院、系： 機械工程學院 學生姓名 袁 江 學 號 16 班 級 0301 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 評閱教師姓名 課 題 CA6120活塞工藝規(guī)程及夾具設計 評語：（對論文學術評語（包括選題意義；文獻利用能力；所用資料可靠性；創(chuàng)新成果及寫作規(guī)范化和邏輯性） 針對課題內容給設計者（作者）提出不少于3個問題，作為答辯時的必答題 1. 2. 3. 選題與文獻綜述（20分） 分值： 創(chuàng)新性(15分) 分值： 基礎理論和專門知識(35分) 分值： 作者寫作、表達能力(30分) 分值： 合 計 分值： 是否同意參加答辯 是□ 否□ 評閱人（簽名）： 年 月 日 湖南工業(yè)大學2007 屆畢業(yè)設計（論文）答辯及最終成績 評 定 表 院、系（公章）：機械工程學院 學生姓名 袁江 學號 16 班級 0301 答辯 日期 課題名稱 CA6120活塞工藝規(guī)程及夾具設計 指導 教師 成 績 評 定 分值 評 定 小計 教師1 教師2 教師3 教師4 教師5 課題介紹 思路清晰，語言表達準確，概念清楚，論點正確，實驗方法科學，分析歸納合理，結論嚴謹，設計（論文）有應用價值。 30 答辯 表現(xiàn) 思維敏捷,回答問題有理論根據(jù)，基本概念清楚，主要問題回答準確大、深入,知識面寬。 必 答 題 40 自 由 提 問 30 合 計 100 答 辯 評 分 分值： 答辯小組長簽名： 答辯成績a： 25％＝ 指導教師評分 分值： 指導教師評定成績b： 50％＝ 評閱教師評分 分值： 評閱教師評定成績c： 25％＝ 最終評定成績： 分數(shù)： 等級： 答辯委員會主任簽名： 年 月 日 說明：最終評定成績＝a+b+c，三個成績的百分比由各院、系自己確定，但應控制在給定標準的10％左右。 湖南工業(yè)大學 2006屆畢業(yè)設計說明書 CA6120活塞工藝規(guī)程及夾具設計 院(系)、部：機械工程學院 學生姓名： 袁 江 指導教師： 周 立（老師） 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 完成時間： 2007年6月 前 言 設計是高等工業(yè)學校教學中的一個主要組成部分,是專業(yè)學習過程是最后的一個主要的實踐性的教學環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學生獨立思考和科學工作方法重要的實踐性的過程. 設計的目的和要求在于培養(yǎng)學生綜合運用所學知識和技能去分析和解決機械工程實際問題的能力.熟練生產(chǎn)技術的工作的一般方法,培養(yǎng)學生樹立工程技術必備的全局觀點,生產(chǎn)觀點和經(jīng)濟觀點.樹立正確的設計思想和嚴肅認真的工作態(tài)度,培養(yǎng)學生調查研究,查閱技術文獻資料,手冊進行工程運籌,圖樣的繪制及編寫技術文件的獨立工作能力. 畢業(yè)設計,我們通過到衡陽建湘柴油機廠的實際調研,對設計內容有了基本的了解,并仔細觀察和了解各加工工序的加工過程,查閱了大量的資料,在老師的指導下完成了設計任務,并編寫了設計說明書. 就我個人而言，我希望通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。 由于能力有限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。 摘 要 發(fā)動機作為汽車的動力裝置，在汽車中的地位就好象人的心臟，而發(fā)動機的心臟又是活塞部分，因為發(fā)動機通過活塞壓縮氣體給發(fā)動機輸出能量。本設計針對汽車CA6120發(fā)動機活塞的生產(chǎn)技術特點和重點,綜述了制造技術及其裝備的主要問題,闡述了活塞各部件在產(chǎn)品工作過程中的影響及其作用，重點分析介紹非圓裙面加工、銷孔精鏜、工藝基準的關鍵作用,變形對加工精度的影響,檢測技術配套及活塞的工作環(huán)境和受力情況等關鍵問題的設計說明，其中重點介紹了對于精鏜刀具的選擇及其技術特點和應用范圍。還深入介紹了切削力，夾緊力，在工件加工過程中對于加工精度的影響，并且應用力學方面的知識對其進行了具體的分析和探討。及其活塞的機加工工藝流程和在加工過程中的專用夾具設計。通過設計使我們更進一步熟悉了產(chǎn)品加工設計的全過程。更重要的是對于加工工藝有了更深刻的認識。 關鍵字：活塞; 工藝; 夾具 Abstract Furthermore—we have a deeper understand engine is taken as the power plant,On processing technolopy which looks as if the heart to the human ,and the piston is the heart of engine,because the piston engine,bring output energy from engine,throngh compressed gases.Thedesign of the auto CA6120 engine piston production technologies and key characteristics,Summary of the manufacturing technology and equipment of the the main problems which expounded on the various components of the piston products of the process and role.The emphasis on non-Yuanqun surface processing,Finishing Pinhole of,crafts benchmark key role in the deformating and force of the key issues such as design specifications,highlighting the fine boring tool for the selection and technical features and applications.Also its introduce the cutting force,clamping force,machining process for machining precision.Applied Mechanics and the knowledge of their specifics analysis and discuss.The factors and The machining process and the processing of special fixture design is vital through the design. so that we are familiar with the further processing of products in the whole design process.More importantly,the processing technology for a deeper understanding Key words Piston; craft; jig 目 錄 1 對零件進行工藝分析……………………………………………………………19 1.1 活塞的作用 ………………………………………………………………19 1.2 活塞的結構特點 …………………………………………………………19 1.3 活塞的主要技術條件分析 ………………………………………………20 2 CA6120活塞工藝規(guī)程的設計……………………………………………………21 2.1 活塞的材料及毛坯的制造 ………………………………………………21 2.2 定位基面的選擇 …………………………………………………………22 2.3 制定工藝工藝路線 ………………………………………………………23 2.4 機械加工余量.工序尺寸及毛坯尺寸的確定……………………………30 2.5 重點工序的加工說明 ……………………………………………………32 2.6 確定切削用量及基本工時.(重點工序) ………………………………35 2.7 活塞的計算 ………………………………………………………………36 2.8 活塞的檢驗 ………………………………………………………………37 3 夾具的設計—鏜銷孔專用夾具 ………………………………………………41 3.1 問題的提出 ………………………………………………………………41 3.2 夾具的設計 ………………………………………………………………41 參考文獻 ……………………………………………………………………………49. 致謝 …………………………………………………………………………………50 1 對零件進行工藝分析 1.1 活塞的作用 活塞位于發(fā)動機汽缸內,作往復運動,當燃燒室里的混合氣體(空氣和燃料)點燃并膨脹時,活塞受到氣體的壓力,并經(jīng)過活塞銷及連桿將壓力送給曲柄.氣體的吸入,壓縮,廢氣的排除,也都由活塞的運動來完成.因此活塞工作的主要特點是在高溫高壓下作長時間的連續(xù)變負荷往復運動.為了提高活塞的工作性能和壽命,它必須具有如下的要求: (6) 在高溫高壓下具有足夠的強度和剛度; (7) 較輕的結構重量; (8) 良好的耐磨性和耐蝕性; (9) 良好的導熱性,熱膨脹系數(shù)小; (10) 保證氣缸內部空間密封. 這里加工的是柴油機的6120活塞. 1.2 活塞的結構特點 120活塞頂部在燃燒室,混合氣體在里面燃燒,它的容積大小決定著里面能夠容納多少混合氣體,也就決定了燃燒后所產(chǎn)生的壓強大小. 近頂部的環(huán)槽分為氣環(huán)槽和油環(huán)槽為放置活塞環(huán)用,在氣環(huán)槽內放置的活塞環(huán)使活塞頭部與氣缸不接觸,并用以密封活塞的頂部,防止漏氣.遠離頂部的環(huán)槽鉆有油孔,它把飛濺到氣缸套內壁上的多余潤滑油刮去,并通過油孔流回,使之不致進入燃燒室,活塞的裙部在活塞的工作過程中起導向的作用,底部有精加工的止口,它是為加工活塞而設置的輔助精基面,在結構和功能上沒有作用. 在工作過程中將產(chǎn)生受力變形和熱變形,由于活塞裙部在圓周方向剛度不同,在活塞的軸線方向的彈性變比垂直于該方向的彈性變形大,使活塞裙部在受力后變成橢圓,另一方面,在高溫的工作環(huán)境下也要產(chǎn)生熱變形.銷孔軸線方向的金屬厚,熱鼓脹比垂直于該方向上的大,也將使活塞裙部變形后成為橢圓,這樣的話將必然使活塞與氣缸套的間隙,不均勻的減少乃至消失,以至產(chǎn)生強烈的摩擦甚至咬住.為了補償上述的變形,所以把活塞的裙部設計制造成橢圓開,橢圓的長軸在垂直于活塞銷孔軸心線的方向上. 活塞在工作時頂部在直接和高溫氣體接觸的,而裙部是間接傳來的熱量,故而頭部的熱鼓脹量要比裙部的大,為了補償這種不均勻的變形,故把活塞頭部的外徑設計得比裙部小,同時頭部也設計成上小下大的錐形. 同時在活塞裙部的銷孔附近加工出凹坑,用來增加裙部與氣缸套內壁的間隙. 1.3 活塞的主要技術條件分析 1.3.1 活塞裙部外圓與氣缸的配合 活塞裙部外圓與氣缸要求是一種精密地配合,因而裙部外圓一般要求公差等級IT6,為減少機械加工的困難,將活塞裙部和氣缸套孔徑的制造公差均放大二倍,裝配時按裙部的尺寸分成二組對應裝配,以保證大致要求的間隙.裙部外圓的粗糙度Ra≤1.6μm . 1.3.2 活塞銷的要求 為了使活塞銷在工作過程中能在孔中自由轉動,銷孔的大小要求IT6級,同時為了減少機加工工作量,活塞和活塞孔的裝配也采用分組裝配法,銷孔內圓的粗糙度Ra≤0.2μm. 1.3.4 銷孔(活塞的)的位置公差也應有嚴格要求 銷孔軸心線到頂面的距離影響氣缸的壓縮比,也就影響發(fā)動機的效率,因此控制在900.05內. 銷孔軸心線對裙部軸心的垂直度影響活塞銷,銷孔和連桿的受力情況,過大將使活塞銷,銷孔,連桿單側受力.活塞在氣缸套中傾斜,加劇磨損,因此這一垂直度在100mm長度上公差為0.03mm. 銷孔軸心線對裙部軸心線的對稱度也會不均勻摩損,故而限制. 1.3.5 活塞重量的要求 為了保證發(fā)動機運轉平穩(wěn),在同一發(fā)動機上各活塞的重量不應相差太大,對于6120柴油機活塞,同級活塞的重量差不能超過20克,即活塞的重量差不得大于活塞名義重量的2.5%.活塞在裝配的時候應按重量進行分組. 2 6120活塞工藝規(guī)程的設計 2.1 活塞的材料及毛坯的制造 1、應考慮的因素包括： （1）、生產(chǎn)批量 （2）、零件的結構形狀和尺寸大小 （3）、零件的力學性能 （4）、工廠現(xiàn)有設備和技術水平 （5）、技術經(jīng)濟性 主要依據(jù)一般是零件在產(chǎn)品中的作用和生產(chǎn)綱領以及零件本身的結構。 2、從生產(chǎn)批量來看： 此零件屬于大批量生產(chǎn)，宜采用精度和生產(chǎn)率高的毛坯制造方法，以減少材料消耗和機械加工工作量?？煽紤]用金屬鑄造、熔模鑄造、模鍛、精鍛等方法獲得毛坯。 3、從零件的結構來看： 由于此零件屬于外形較復雜的小型零件，而且它的壁厚不算薄。故可以考慮采用壓鑄、金屬鑄造、熔模鑄造等精密鑄造方法。同時可以減少切削加工或不進行切削加工。 4、從毛坯的制造方法來看： 毛坯的制造方法應與材料的制造工藝性相適應。故鑄鐵、鑄鋼、鑄鋁和鑄銅等有色金屬材料適合用鑄造方法獲得毛坯。 5、從鑄鋁件的強度來看： 從鑄鋁件的強度來看可以考慮采用金屬型鑄造的鑄件、金屬型澆注的鑄件、砂型澆注的鑄件。且強度依次遞減,毛坯質量依次降低.故從以上可以看到該活塞毛坯可以采用金屬型鑄造。 金屬型鑄造則適用于成批大量生產(chǎn)、以鋅合金、鋁合金、鎂合金以及銅合金為主的中小型形狀復雜不進行熱處理的非鐵合金的零件。也可用于鑄鋼、鑄鐵的厚壁、簡單或中等復雜的中小鑄件。對于這些材料則金屬型鑄造（澆鑄）更為合適 6、從工廠現(xiàn)有設備和技術水平來看： 從這一方面來看，金屬型澆鑄也是可以考慮的。 7、從經(jīng)濟合理性來看： 零件最大的外輪廓尺寸小于160mm，且復雜程度屬于中等，生產(chǎn)類型屬于大量生產(chǎn)，故金屬型或壓力鑄造均適合，但在成批生產(chǎn)下金屬型鑄造比較合適。 活塞在發(fā)動機內是做高速的往復運動,為了減少其慣性的作用采用的材料為共晶鋁硅合金. 它的化學成分為:　　　共晶鋁硅合金　（％） ?。觟 11-13 ; Cu 1-2 ; Mg 0.4-1 ; Mn 0.2-0.7; Fe ≤0.8; 其余　?。羖 它比鑄鐵具有以下的優(yōu)點： (1) 導熱性好，使活塞頂面降溫快，可以提高發(fā)動機的壓縮比，下至于引起混合氣體自燃,可以提高發(fā)動機效率． (2) 重量輕，慣性力?。? (3) 切銷性能好． (4) 可以得到精確的毛坯． 由于是大批大量的生產(chǎn)３０萬件每年，為了提高毛坯的精度，鑄出活塞的銷孔及燃燒室，減少機加工余量，故而毛坯的鑄造是采用金屬模鑄造． 毛坯在機械加工前先要去澆冒口，并進行時效處理，消除鑄造時因冷卻不勻而產(chǎn)生的內應力，增加強度及硬度，時效處理是將活塞加熱到１８０－２００Ｃ，保溫６－８小時后自然冷卻． 2.2 定位其面的選擇 　　定位基準的選擇直接影響零件的加工精度和生產(chǎn)效率. 活塞是一種薄壁型零件，在外力作用的情況下是很容易產(chǎn)生變形的，而活塞主要表面的尺寸精度和位置精度的要求都很高，因此應以一個統(tǒng)一的統(tǒng)一基面定位來加工這些要求高的表面，如直接采用外圓定位的話（即設計基準）將有可以產(chǎn)生大的變形．故在這里采用活塞的止口端面來作為統(tǒng)一基準． 　　在精車外圓和精磨外圓這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．精鏜銷孔則由于精度要求很高，為避免產(chǎn)生基準不重合誤差，而采用的是設計基準做為定位基準． 　　采用止口和端面（或錐面和中心錐）作為基面有下列優(yōu)點： (1) 用這種定位方法可以加工裙部，頭部，頂面，銷孔等主要及基它次要表面，而且在有一道工序中，一次安裝就可以車削外圓，頂面，環(huán)槽,實現(xiàn)了工序的集中．既可提高生產(chǎn)率，又能保證這些表面的位置精度． (2) 活塞裙部在半徑方向的剛性差，利用止口和端面定位可以沿活塞軸向夾緊，就不至引起嚴重的變形，同時又可以進行多刀切削提高生產(chǎn)效率． 　　　當然也有一些缺點：如果加工一些本來不需要加工的表面，而且是一些精度要求級高的要經(jīng)過兩次加工的表面． 止口對裙部外圓的同軸度誤度將影響環(huán)槽的位置精度． 但總的說來，采用止口端面作為統(tǒng)一基準雖然增加了加工工時和設備，但它有利于保證加工質量，故而采用它來定位是可行的． 2.3 制定工藝路線 這是制訂機械加工工藝規(guī)程的核心。其主要內容有： 1、選擇定位基準 2、確定加工方法 3、安排加工次序 4、安排熱處理、檢驗 5、安排其它工序 機械加工工藝路線的最終確定，一般要通過一定范圍的論證，即通過對幾條工藝路線的分析與比較，從中選出一條適合本廠條件的、確保加工質量、高效和低成本的最佳工藝路線。 制訂工藝路線的出發(fā)點是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領已確定為大量生產(chǎn)和條件，故可以適當?shù)夭捎脤Ｓ脵C床配以專用夾具．除此還應考慮經(jīng)濟效果，使生產(chǎn)成本盡量下降． 一、基準的選擇 基準是機械制造中應用得十分廣泛的一個概念，是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素之間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線或面。機械產(chǎn)品從設計、制造到出廠經(jīng)常要遇到基準問題：設計時零件尺寸的標注、制造時工件的定位、檢查時尺寸的測量以及裝配時零、部件的裝配位置等都要用到基準的概念。 基準一般包括： 1、設計基準： 設計者在設計零件時，根據(jù)零件在裝配結構中的裝配關系以及零件本身結構要素之間的相互位置關系，確定標注尺寸（或角度）的起始位置。簡言之，設計圖樣上所采用的基準就是設計基準。 2、工藝基準： 零件在加工、測量和裝配過程中所采用的基準稱為工藝基準。它又可以分為： （1）、定位基準：加工時用于工件的定位的基準。它又可分為粗基準、精基準。另外還有附加基準。其中粗基準是未經(jīng)機械加工的定位基準。反之經(jīng)過機械加工的定位基準稱為精基準。而附加基準是指零件上根據(jù)零件機械加工工藝需要而專門設計的定位基準。 （2）、測量基準：在加工過程中或加工后用來測量工件的形狀、位置和尺寸誤差所采用的基準。 （3）、裝配基準：在裝配時用來確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對位置所采用的基準。 在這里主要考慮定位基準的選擇，而測量基準、裝配基準則在后面的設計中進行選擇。 3、定位基準的選擇 （1）、一般原則 1）、選最大尺寸的表面為安裝面，選最長距離的表面為導向面，選最小尺寸的表面為支承面。 2）、首先考慮保證空間位置精度，再考慮保證尺寸精度。 3）、應盡量選擇零件的主要表面為定位基準。 4）、定位基準應有利于夾緊，在加工過程中穩(wěn)定可靠。 下面根據(jù)以上一般原則分別進行粗基準和精基準的選擇。 （2）、粗基準的選擇： 粗基準的選擇除了應考慮以上的一般原則外，還必須考慮以下幾個原則： 1）、選加工余量小的、較準確的、光潔的、面積較大的毛面做粗基準。 2）、選重要表面為粗基準。 3）、選不加工的表面做粗基準。 4）、粗基準一般只能使用一次。 上述的選擇粗基準的四條原則，每一條都只能說明一個方面的問題。綜合以上各個原則并考慮零件的實際情況選擇如下： 粗基準一般都是為了加工出精基準，而在活塞零件加工中,為了提高零件的生產(chǎn)精度,在以活塞毛坯內腔為粗基準加工完外圓和端面后,在以外圓為基準加工精基準止口.因為粗車后的外圓面是加工余量小、較準確的、光潔的、面積較大的平面，而且它也是一個重要的表面，它的余量比較均勻。 （3）、精基準的選擇： 和粗基準一樣，精基準的選擇除了要考慮一般原則外，還有它自身應當注意的原則： 1）、基準重合原則：也就是選設計基準為定位基準。 2）、基準統(tǒng)一原則：也就是在零件的加工過程中，采取統(tǒng)一的基準。 3）、互為基準原則：也就是對某些位置精度要求很高的零件，通常采用互為基準、反復加工的原則。 4）、自為基準原則：也就是以加工表面本身定位，待到夾緊以后將定位元件移去，再進行加工。這樣可以使得面的加工達到很高的精度。 那么根據(jù)以上的各個原則，結合實際情況對精基準的選擇如下： 活塞是一個薄壁零件,在外力作用下很容易產(chǎn)生變形.活塞主要表面的尺寸精度和形位精度的要求都很高,因此希望以一個統(tǒng)一基面定位來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做為統(tǒng)一基準.在精加工時,除精車外圓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）作為基面有下列優(yōu)點： （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他次要表面。 （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，就不致引起嚴重的變形，從而可以進行多刀切削。 二、加工方法的確定及工序的安排 零件表面的加工方法，首先取決于加工表面的技術要求。這些技術要求還包括由于基準不重合而提高對某些表面的加工要求。根據(jù)各加工表面的技術要求，首先選擇能保證該要求的最終加工方法，然后確定各工序、工步的加工方法。 選擇加工方法應考慮每種加工方法的加工經(jīng)濟精度范圍、材料的性質及可加工性；工件的結構形狀和尺寸大小；生產(chǎn)率要求；工廠或車間的現(xiàn)有設備與技術條件。下面將從以上各個方面與以考慮并最終確定加工方法。 （一）、加工經(jīng)濟精度： 各種加工方法所能達到的加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度都是在一定的范圍內的。任何一種加工方法只要精心操作、細心調整、選擇合適的切削用量，其加工經(jīng)濟精度就可以得到提高，其加工表面粗糙度值就可以減少。但是加工經(jīng)濟精度提高得愈高，表面粗糙度值減少得愈小，則所消耗的時間與成本也會愈大。 生產(chǎn)上加工經(jīng)濟精度的高低是用其可以控制的加工誤差的大小來表示的。加工誤差小，則加工精度高；加工誤差大，則加工精度低。一般來說，加工誤差和加工成本之間成反比例關系。 可以看出：對一種加工方法來說，加工誤差小到一定程度，加工成本提高很多，加工誤差卻降低得很少；加工誤差大到一定程度以后，即使加工誤差增大很，加工成本降低得很少。 因此所謂加工經(jīng)濟精度是指在正常加工條件下所能保證的加工精度和表面粗糙度。 2.3.1 工藝路線方案一 工序號　　　　　　　　　　　內容 　　　１．　　　　　　　　　　粗車止口 　　?。玻　　　　　　　　　〈滞馇胁奂绊敳? 　　?。常　　　　　　　　　°@斜面油孔 　　　４．　　　　　　　　　　鉆環(huán)槽油孔 　　?。担　　　　　　　　　°@銷座油孔 　　?。叮　　　　　　　　　』N座油孔 　　?。罚　　　　　　　　　〈昼M銷孔 　　?。福　　　　　　　　　【囍箍诩绊斿F 　　?。梗　　　　　　　　　【屑毻猸h(huán)　光令岸倒角 　　　10. 精鏜銷孔（順鏜） 　　　11. 挖銷孔卡簧槽 　　　12. 切小槽 　　　13. 靠模車裙部 　　　14. 車凹部 　　　15.　　　　　　　　　　　車燃燒室 　　　16.　　　　　　　　　　　精車頂部及倒角 　　　17.　　　　　　　　　　　鉆Ｒ７凹坑 　　　18. 車燃燒室口Ｒ 　　　19. 銑噴油道曲線 　　　20.　　　　　　　　　　　清洗 　　　21.　　　　　　　　　　　滾壓銷孔 2.3.2 工藝路線方案二． 　工序號　　　　　　　　　　　內　　容 1. 粗車止口　 2. 粗鏜銷孔 3. 粗切外槽及頂部 4. 鉆斜面油孔 5. 鉆環(huán)槽油孔 6. 鉆銷座油孔 7. 滑銷座油孔 8. 精車止口及頂錐 9. 精切梯形槽 10. 精鏜銷孔（順鏜） 11. 挖卡簧槽 12. 切小槽 13. 靠模車裙部 14. 車凹部及去毛刺 15. 滑油池底 16. 車燃燒室 17. 精車頂部及倒角 18. 鉆Ｒ７凹坑 19. 車燃燒室口Ｒ 20. 銑噴油道曲線 21. 去毛刺銳邊 22. 清洗 23. 滾壓銷孔 2.3.3 工藝方案的比較與分析 (1)　通過比較可以發(fā)現(xiàn)在方案一中將粗鏜銷孔放在第七道工序，而在方案二中第二道工序就是粗鏜銷孔,在實際工資的生產(chǎn)中,鋁活塞的毛坯一般都是鑄出錐形銷孔(便于拔模),而銷孔是許多工序加夾緊力的部位,故應在粗鏜止口這后即對銷孔進行粗鏜,以便在以后的工序中夾緊力能較均勻的分布,而不至于壓壞銷孔所在的搭子. (2) 在方案一中,所有環(huán)槽的粗,精加工都是一次一起加工的,而在方案二中將梯形槽單獨的精加工,而環(huán)槽加工是活塞加工中重要的工序之一,它的精度要求高,而切削力又較大,故應采用方案二中的方法,來加工環(huán)槽,才能保證其精度的要求. (3) 在方案一中,加工燃燒室打算一次加工成功,用成形車刀,而燃燒室的形狀為一般球形,成形車刀是一種半圓形的,由于成形車刀有進給運動,是很難加工出球形燃燒室和保證燃燒室的容積的.故應像方案二那樣,光滑油池底,在燃燒室底部鉆一個孔后再用成形車刀加工. (4) 另外,精鏜銷孔是活塞 加工中保證精度的關鍵性的工序,在這里將著重分析一下它的工藝.由于銷孔的尺寸,形狀和位置精度以及粗糙度的要求都很高,因此要采用高精度的鏜刀和金剛鏜床,同時對精鏜銷孔工序定位基準的選擇也必須予以充分的重視. 上述的兩種方案采用的是順鏜鏜銷孔,它用止口及端面定位,消除五個自由度,剩下的轉動自由度用一根裝在尾座套筒中的菱形銷插入銷孔中來定位,從而保證精鏜的加工余量均勻,當活塞被壓緊后,再將菱形銷退出即可加工.但銷孔軸心線到頂面的距離影響氣缸的壓縮比,在零件圖中有95的要求,即設計基準是頂面,而定位基準是止口及其端面,產(chǎn)生了基準不重合的誤差,這種情況下要對工序尺寸進行換算,提高某些尺寸精度,這種就會使成本提高. 圖3.1 端面和止口定位精邇銷孔 為了使工藝基準和設計基準重合,可以用頂面代替端面作為基面,即倒鏜銷孔, 同時在零件圖中由于活塞的軸心線和銷孔的軸心線也有較高的精度要求,故倒鏜時采用外圓和頂面來定位的話,就能很好保證其精度要求.則采用外圓定位時應采用V形塊,而一般形狀下是用兩V形塊夾緊,但這里活塞是薄壁零件,這樣的夾緊方法將會產(chǎn)生變 形,故是采用一個V形塊的內部夾緊.這樣才能有利于保證加工質量,但夾具的結構復雜,同時也應適當?shù)氖┘訆A緊力. 如圖3.2所示 圖3.2 用裙部外圓和頂面定位夾具簡圖 工序的安排為,首先加工階段的劃分,劃分加工階段應將粗精加工分開,才能使變形所引起的誤差減小到最小.分析上面活塞加工的工藝過程,可分為粗精加工兩個階段.工序6以前為粗加工階段,包括對各主要表面如止口、外圓、環(huán)槽等進行的粗加工,同時將一些要求不高的又要切除的較多金屬余量的表面如油孔等加工出來.從工序7開始為精加工階段.工序7為轉折點,在此工序中對精基準進行修整,以保證以后精加工工序的定位精度.此外,為了避免精加工后的表面受到損傷,主要表面的精加工應盡量放在最后進行.如精磨裙部外圓和滾壓銷孔都放在最后加工.其次是工序的集中與分散,上述活塞的加工工藝過程屬于大量生產(chǎn),它的特點是按工序集中原則,采用了較多的高效率的專用機床和專用工夾量具,組成生產(chǎn)流水線.如在第三道工序的多刀車床,在一次安裝下同時加工出外圓、環(huán)槽和頂面;第四第五道工序在專用多軸鉆床上同時鉆六個和八個孔,大多數(shù)工序都由復合工步組成.由于工序集中減少了機床的數(shù)量,相應地操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積,由于工序集中,而且采用自動化程度較高的專用機床和工夾量具,大大提高了生產(chǎn)效率,又由于工序集中,在一次安裝中加工盡量多的表面,不公減少了輔助時間,而且有利于保證各表面的相互位置精度. 綜上所述,在方案一和方案二中的基礎上加以綜合修改后,確定的加工路線最后如下: 工序號 工序內容 設備 1. 外圓定位粗車端面及其止口 在C6120上加工 2. 止口定位粗鏜銷孔 雙頭鏜床 3. 止口定位粗切外圓.槽及頂部 多刀半自動車床C730 4. 鉆斜面油孔 Z521 5. 鉆環(huán)槽油孔 Z521 6. 鉆.滑銷座孔 轉塔鉆床 7. 精車止口及頂錐(外圓定位) 專用鉆床 8. 止口定位精切細外.光令岸.倒角 多刀自動車床 9. 止口定位切小槽及精切梯形槽 C6120車床 10. 靠模車裙部 靠模車床 11. 車凹部 普通車床 12. 車頂面及倒角 C6120 13. 外圓定位頂面為基準倒精鏜銷孔 金鋼鏜 14. 挖卡簧槽