【正文】 、圓度公差 、孔的圓柱度公差 mm。 本課題擬采用的研究手段（途徑）和可行性分析 根據(jù)活塞零件的特點(diǎn)，活塞加工不宜采用工序集中的原則，一般采用工序 分散的原則來(lái)安排加工順序，因?yàn)榛钊庸ひ话銥榇笈a(chǎn)，加工要求較高，且剛性較差，所以加工應(yīng)劃分階段，盡可能將粗、精加工分開(kāi)進(jìn)行。所以工作量大大地增加了，只有通過(guò)在實(shí)習(xí)過(guò)程中對(duì)夾具的感性認(rèn)識(shí)和夾具設(shè)計(jì)參考書(shū)以及夾具圖冊(cè)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。 2）活塞的加工工藝過(guò)程是整個(gè)設(shè)計(jì) 的重點(diǎn)內(nèi)容，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們必須嚴(yán)格地選擇毛坯、制訂工藝規(guī)程、確定加工余量、計(jì)算工藝尺寸、計(jì)算工時(shí)定額以及定位誤差的分析，為了與實(shí)際加工相吻合，我們還必須對(duì)加工設(shè)備、切削用量、加工裝備等進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)，這個(gè)階段內(nèi)容較多，涉及的范圍也比較廣，為了設(shè)計(jì)的參數(shù)合理，我們必須廣泛查閱相關(guān)的書(shū)籍，達(dá)到設(shè)計(jì)的合理性和實(shí)用性。由此按照平均每車(chē) 5 缸計(jì)算， 20xx 年柴油商用車(chē)活塞市場(chǎng)產(chǎn)銷(xiāo)量將分別達(dá)到 萬(wàn)只和 萬(wàn)只， 20xx 年將達(dá)到 萬(wàn)只和 萬(wàn)只， 20xx 年將達(dá)到 萬(wàn)只和 萬(wàn)只， 20xx 年將達(dá)到 萬(wàn)只和 萬(wàn)只。 山東濱州渤?；钊煞萦邢薰臼菄?guó)有控股的大型企業(yè)，擁有國(guó)內(nèi)活塞行業(yè)惟一的國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心和博士后工作站。 馬勒在中國(guó)的新增投資已占其全球新投資的 10%，而這個(gè)數(shù)字還有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢(shì)。 、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的“三國(guó)演義” ： 有市場(chǎng)必然會(huì)有競(jìng)爭(zhēng)。 六是重型汽車(chē)市場(chǎng)的更新?lián)Q代。隨著國(guó)家加大落實(shí)“三農(nóng)”政策力度，農(nóng)民收入不斷提升，收獲機(jī)械、拖拉機(jī)產(chǎn)品的消費(fèi)呈現(xiàn)出功率上升的趨勢(shì)。我國(guó)固定資產(chǎn)投資規(guī)模快速增長(zhǎng)，大型項(xiàng)目上馬帶動(dòng)工程用自卸車(chē)銷(xiāo)售增長(zhǎng)；同時(shí)因?yàn)槭車(chē)?guó)家治超因素影響較小，自卸車(chē)市場(chǎng)空間會(huì)有所加大。隨著我國(guó)高速公路通車(chē)?yán)锍痰目焖僭黾雍透叩燃?jí)公路的大規(guī)模建設(shè)，將有效拉動(dòng)長(zhǎng)距離運(yùn)輸車(chē)輛的快速增長(zhǎng)。毛坯在機(jī)械加工前要切去澆冒口，并進(jìn)行時(shí)效處理，以消除鑄造時(shí)因冷卻不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 活塞的加工具有典型性，對(duì)于我們機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅能夠很好地復(fù)習(xí)、運(yùn)用在四年里學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，而且還能讓我們把各科知識(shí)統(tǒng)一起來(lái)，融會(huì)貫通，更全面地了解零件加工工藝過(guò)程和夾具設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)分析和論證，活塞的工藝設(shè)計(jì)與夾具設(shè)計(jì)是可 行的。最后，進(jìn)一步選擇并設(shè)計(jì)了兩套典型的機(jī)床夾具，精鏜銷(xiāo)孔夾具設(shè)計(jì)和鉆油孔夾具設(shè)計(jì)，其中主要包括：定位方案與夾緊方案的設(shè)計(jì)，分度裝置的設(shè)計(jì)、兩套夾具的工作原理以及在夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題。因此活塞是在高溫、高壓和連續(xù)變負(fù)載下工作的。毛坯的精度較高，活塞銷(xiāo)孔也能鑄出，因此機(jī)械加工余量可以相應(yīng)地減少。 面臨的發(fā)展機(jī)遇 ： 未來(lái)三年，我國(guó)中高檔柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞市場(chǎng)存在著幾方面的發(fā)展機(jī)遇： 一是長(zhǎng)距離運(yùn)輸車(chē)輛的快速增長(zhǎng)。 二是自卸車(chē)市場(chǎng)的強(qiáng)勁增長(zhǎng)。 四是國(guó)家新農(nóng)村建設(shè)的強(qiáng)勁拉動(dòng)。進(jìn)入 20xx 年，我國(guó)全面實(shí)施國(guó) 3 排放標(biāo)準(zhǔn)，將對(duì)中重型汽車(chē)的技術(shù)提升和老舊產(chǎn)品的淘汰起到促進(jìn)作用。每年更新車(chē)輛總量約 23萬(wàn) — 25萬(wàn)輛，這是拉動(dòng)重型汽車(chē)市場(chǎng)需求上漲的重要因素。 20xx 年，馬勒在上海成立馬勒中國(guó)技術(shù)中心，這是馬勒繼在上海、南京、重慶、營(yíng)口、天津、廣州等地成立8 家零部件制造廠(chǎng)之后再次加快進(jìn)軍中國(guó)步伐的一大舉措。江濱是國(guó)內(nèi)最早從國(guó)外引進(jìn)活塞設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的企業(yè)，通過(guò) 30 多年對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收和自主創(chuàng)新，在“專(zhuān)注增壓，專(zhuān)注環(huán)保”思想的指導(dǎo)下，曾先后研制出我國(guó)第一只帶耐磨鑲?cè)钊⒌谝恢粌?nèi)冷油道活塞、第一 只石墨噴涂活塞、第一只異形銷(xiāo)孔活塞、第一只鼓形變橢圓活塞、第一只組合式活塞、第一只擺體式活塞、第一只電子束焊接活塞，其中電子束焊接、鋼頂鋁裙組合式活塞為國(guó)內(nèi)獨(dú)家生產(chǎn)。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 3 、未來(lái)三年中高檔柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞市場(chǎng)預(yù)測(cè) ： 按照整車(chē)年均增長(zhǎng) 15%的速度， 20xx 年柴油商用車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)將分別達(dá)到 萬(wàn)輛和 萬(wàn)輛， 20xx 年將達(dá)到 萬(wàn)輛和 萬(wàn)輛， 20xx 年將達(dá)到 萬(wàn)輛和 萬(wàn)輛， 20xx 年將達(dá)到 萬(wàn)輛和 萬(wàn)輛。我們采用 AutoCAD 軟件繪制零件圖，一方面增加對(duì)零件的了解認(rèn)識(shí)，另一方面增加我們對(duì) AutoCAD 軟件的熟悉。因?yàn)槲覀兾?學(xué)習(xí)過(guò)夾具的設(shè)計(jì)和計(jì)算。我們將通過(guò)對(duì)工件與夾具的認(rèn)真分析，結(jié)合一些夾具的具體設(shè)計(jì)事例，查閱相關(guān)的夾具設(shè)計(jì)資料，聯(lián)系在工廠(chǎng)看到的一些活塞加工的夾具來(lái)解決這些問(wèn)題。 在加工發(fā)動(dòng)機(jī)活塞零件的工藝過(guò)程中，我們必須保證其各部分的加工精度和與連接部件 的裝配精度，其主要技術(shù)要求如下： 1）裙部外圓要求與汽缸精密配合，尺寸公差為 6 級(jí)精度等級(jí)，表面粗糙度 。 5）為使活 塞環(huán)能隨氣缸套孔徑大小而自由地漲縮，環(huán)槽的寬度尺寸、表面粗糙度及對(duì)裙部外圓軸線(xiàn)的位置也有較高的要求。在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)，活塞在一部分工作循環(huán)壓縮氣體，而在另一部分工作循環(huán)，汽缸內(nèi)的混合氣體燃燒膨脹，活塞承受高溫氣體壓力，并把壓力通過(guò)活塞銷(xiāo)、連桿傳給曲軸。 活塞采用 ZL101 鋁銅合金材料鍛造，它由頂部、頭部、裙部三部分組成。包括頂面和環(huán)槽在內(nèi)的部分 4稱(chēng)為活塞頭部。它是專(zhuān)為加工活塞而設(shè)置的輔助基準(zhǔn)面，在結(jié)構(gòu)上和功能上沒(méi)有作用。從而使活塞裙部由于熱變成橢圓，如圖 22的虛線(xiàn)所示。橢圓度的大小隨活塞的型號(hào)不同。 此外，活塞工作時(shí)，頂面和高溫氣體直接接觸，熱量由頭部傳到裙部，頭部攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 活塞結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 7 溫度高，熱膨脹量大；裙部溫度低，熱膨脹量小。在活塞上還銑有縱向槽（ 稍斜）以增加活塞裙部的彈性（橫向槽也有類(lèi)似作用）。為了使活塞銷(xiāo)的磨損均勻，在工作溫度下，應(yīng)使活塞銷(xiāo)在活塞孔及連桿小頭襯套孔中能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，即所謂“浮動(dòng)式”活塞銷(xiāo)。 工步是在加工表面不變，加工工具不變，切削用量不變的條件下所連續(xù)完成的那一部分工序。 制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原始資料及活塞的工藝分析 產(chǎn)品的零件圖 (見(jiàn)圖紙 ) 產(chǎn)品驗(yàn)收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 活塞的技術(shù)要求已由國(guó)家科委制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各部分的尺寸公關(guān)、形狀和位置公差以及表面粗糙度均有詳細(xì)的規(guī)定，現(xiàn)采用 JB3931— 85標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明如下： (1) 活塞裙部外圓要求與氣缸很精密的配合，因此裙部外圓尺寸公差一般為IT6， 對(duì)于高速內(nèi)燃機(jī)要達(dá) IT5。 (2) 對(duì)于浮動(dòng)式活塞銷(xiāo)孔，為了使活塞在工作過(guò)程中能在孔中自由轉(zhuǎn)動(dòng)，銷(xiāo)孔尺寸公差 IT6 級(jí)以上。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 活塞的工藝規(guī)程的制訂 9 b. 銷(xiāo)孔軸心線(xiàn)對(duì)裙部軸心線(xiàn)的垂直度過(guò)影響活塞銷(xiāo)、銷(xiāo)孔及連桿的受力情況。 b. 活塞環(huán)槽平面對(duì)裙部軸線(xiàn)圓跳動(dòng) 為 。 產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類(lèi)型 生產(chǎn)綱領(lǐng)是企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的包括備品和廢品在內(nèi)的年產(chǎn)量。 （ 1+4%+1%） ＝ （萬(wàn) 件） 生產(chǎn)類(lèi)型是企業(yè)生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化程度的分類(lèi)，一般分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類(lèi)型。 (2) 鑄件廣泛采用金屬模機(jī)器造型高生產(chǎn)率毛坯制造方法，毛坯精度高，加工余量小。 (6) 必須制定詳細(xì)的工藝規(guī)程。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。 但總的來(lái)說(shuō) ,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。 (2） 零件的結(jié)構(gòu)形狀和外輪廓尺寸 形狀較簡(jiǎn)單、壁厚均勻的毛坯可采用金屬型鑄造?？煽紤]用金屬鑄造、熔模鑄造、模鍛、精鍛等方法獲得毛坯；從零件的結(jié)構(gòu)來(lái)看，由于此零件屬于外形較復(fù)雜的小型零件，而且它的壁厚不算薄。用金屬型鑄型，在重力下澆注成型。 表 31 鑄鋁 101 的成分及性能（ GB1173— 86） 合金代號(hào) 主要化學(xué)成分 /％ 鑄造方法 bσ sσ 用途 Si Cu Mg Zn MPa % 鋁硅合金 ZL101 ～ ＜ ～ ＜ J,T5 202 2 形狀復(fù)雜的砂型、金屬型和壓力鑄造零件 鑄造斜度 (1) 鑄造斜度的大小按下列原則確定：金屬的收縮阻力大時(shí)，斜度應(yīng)大；收縮量大和熔點(diǎn)高的合 金，斜度 應(yīng)大；鑄件需要拔模部分的尺寸大時(shí)，斜度應(yīng)小，反之斜度應(yīng)大。30ˊ 0176。 1176。 (2) 依照鑄造圓角計(jì)算公式算出數(shù)值后，應(yīng)選取與其接近的機(jī)械制造業(yè)常用的標(biāo)準(zhǔn)尺寸（詳見(jiàn) GB2822— 81）?？刹榈茫? (1) 外圓的加工余量為 。 基準(zhǔn)的選擇 工件裝夾時(shí)必須依據(jù)一定的基準(zhǔn)，基準(zhǔn)是用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象（工件）上幾何攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 活塞的工藝規(guī)程的制訂 13 要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線(xiàn)、面，根據(jù)基準(zhǔn)的作用不同，基準(zhǔn)一般可分為： (1) 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)： 設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)零件時(shí)，根據(jù)零件在裝配結(jié)構(gòu)中的裝配關(guān)系以及零件本身結(jié)構(gòu)要素之間的相互位置關(guān)系，確定標(biāo)注尺寸（或角度）的起始位置（即設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn)）。 b. 測(cè)量基準(zhǔn)：在加工過(guò)程中或加工后用來(lái)測(cè)量工件的形狀、位置和尺寸誤差所采用的基準(zhǔn)。 b. 首先考慮保證空間位置精度，再考慮保證尺寸精度。 c. 選擇加工余量較小的表面作為粗基準(zhǔn)。 b. 直接以活塞毛坯外圓和端面為粗基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)止口 ,由于活塞的毛坯加工是采用金屬型鑄造，其鑄造精度較高，加工余量小且余量均勻，以其作為粗基準(zhǔn)同樣可以滿(mǎn)足加工要求。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。止口是專(zhuān)門(mén)為加工活塞而設(shè)置的輔助精基面，在結(jié)構(gòu)上和功能上沒(méi)有任何作用。 b. 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。這些技術(shù)要求還包括由于基準(zhǔn)不重合而提高了對(duì)作為精基準(zhǔn)表面的技術(shù)要求。任何一種加工方法只要精心操作、細(xì)心調(diào)整、選擇合適的切削用量，其加工經(jīng)濟(jì)精度就可以得到提高，其加工表面粗糙度值就可以減少。一般來(lái)說(shuō)，加工誤差和加工成本之間成反比例關(guān)系。這種材料的工藝性能如下： a. 切削性能： ZL101 的硬度為 100HB，為易切削材料。因而對(duì)生產(chǎn)率要求就相對(duì)的比較高。 銷(xiāo)孔 的加工 銷(xiāo)孔的表面的精度要求為 IT6 以上，要求較高，粗糙度 Ra≤0. 16μm ，故考慮采用：粗鏜 —— 精鏜 — 滾壓的加工方法，這樣可以達(dá)到的精度等級(jí)為 IT6～I(xiàn)T7，粗糙度為 Ra=～ 滿(mǎn)足要求。精度等級(jí)為 IT7～ 8，粗糙度為 Ra=～ 滿(mǎn)足要求。精度等級(jí)為 IT8～ 10，粗糙度為 Ra=～ 滿(mǎn)足要求。 (2）一般情況下，先加工平面，后加工孔。 b. 熱處理工序的安排： 時(shí)效處理：為了消除殘余應(yīng)力，對(duì)于尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件，需在粗加工之前、后各安排一次時(shí)效處理；對(duì)于一般鑄件在鑄造后或粗加工后安排一次實(shí)效處理；對(duì)于精度高、鋼度低的零件，在粗車(chē)、粗磨、半精磨后需要各安排一次實(shí)效處理。 c. 其它輔助工序的安排： 檢查、檢驗(yàn)工序、去毛刺、平衡、清洗工序等也是工藝規(guī)程的重要組成部分。 在工藝過(guò)程的適當(dāng)之處安排去毛刺處理。前者是使每個(gè)工序中包括盡可能多的工步內(nèi)容，因而使總的工序數(shù)目減少，夾具的數(shù)目和工件的安裝次數(shù)也相應(yīng)的減少。而后者可使每個(gè)工序使用的設(shè)備和夾具比較簡(jiǎn)單，調(diào)整、對(duì)刀也比較簡(jiǎn)單，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求比較低。因此對(duì)于這兩個(gè)方案的分析與比較將從工藝方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性指標(biāo)、 工藝成本，技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比等各個(gè)方面進(jìn)行。 e. 金屬消耗量：基本相同。 綜合以上指標(biāo)，兩種加工工藝方案各方面特性指標(biāo)基本相似，考慮到方案一的加工精度要高于方案二，且方案一的加工精度與表面粗糙度又是適中的能夠達(dá)到技術(shù)要求。各方案直線(xiàn)交點(diǎn)的年產(chǎn)量 Nj。三種方案的全年不變費(fèi)用依次遞增，每個(gè)零件的可變費(fèi)用 V 則依次遞減。 對(duì)于每道工序有： NCVS iipi /?? ＝ NCNNV ii // ? 其中 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 活塞的工藝規(guī)程的制訂 22 viN j z id z it j z iwizici SSSSSS ?????? 故 iV jzid zitjziwizici SSSSSS ?????? /N zjzizdzizzitzii SSSSC ???? 由于兩個(gè)方案對(duì)于銷(xiāo)孔的加工工藝不同在于一個(gè)采用的是鏜削，另一個(gè)采用的是鉸削。T 247。每一工序所切除的金屬層厚度稱(chēng)為工序余攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 活塞的工藝規(guī)程的制訂 23 量。 加工余量的確定 本設(shè)計(jì)主要以《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》為依據(jù)來(lái)確定加工余量。 （ 2）端面的加工 : 端面的加工 :端面的加工采用一次性加工。 （ 5）直油孔和斜油孔的加工 :