【正文】 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(zhǔn)。 (2) 根據(jù)上述的選 擇粗基準(zhǔn)的基本原則，綜合以上各個(gè)原則并考慮活塞的實(shí)際情況選擇加工粗基準(zhǔn)如下： 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 14 a. 以活塞毛坯內(nèi)腔為粗基準(zhǔn)加工外圓和端面 ,再以外圓為基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)止口 .因?yàn)榇周嚭蟮耐鈭A面是加工余量小、較準(zhǔn)確的、光潔的、面積較大的平面，而且它也是一個(gè)重要的表面，它的余量比較均勻。 (3) 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇一般原則 : a. 選最大尺寸表面為安裝面，選最長距離的表面為導(dǎo)向面，選最小尺寸的表面為支承面。金屬型鑄造允許毛坯的最大質(zhì)量為 100kg，毛坯的最小壁厚為 ，形狀復(fù)雜程度一般，精度等級 CT 要求為 7～ 9級，毛坯的尺寸公差為 ～ ，表面粗糙度為 Ra 為 ～ ， 加工余量等級為F。30ˊ 鑄造圓角及半徑 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 12 表 33 鑄造圓角 鑄造方法 鑄造圓角計(jì)算公式 最小圓角半徑（ mm） 鋁合金 鎂合金 銅合金 鋅合金 黑色金屬 金屬 型鑄造 11~ ( )46R A B?? 1 2 2 — 2 (1) 鑄件壁部連接處的內(nèi)轉(zhuǎn)角應(yīng)有鑄造圓角。 表 32 各種鑄造方法的最小鑄造斜度 斜度位置 鑄造方法 砂型 金屬型 殼型 壓鑄 外表面 0176。 綜上所述，該活塞零件的材料選用 ZL101，該材料的成分及性能見表 3－ 1，毛坯采用金屬型鑄造。鑄鐵件的強(qiáng)度，離心澆注、壓力澆注的鑄件，金屬型澆注的鑄件，砂型澆注的鑄件依次遞減。 在高速柴油機(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。結(jié)合活塞加工 JB393185標(biāo)準(zhǔn)其工 藝過程的主要特點(diǎn)為 : (1) 工件具有互換性 ,裝配采用分組選擇裝配法?；钊粗亓糠纸M裝配。 mm。 工位：工件在機(jī)床上所占據(jù)的每一個(gè)位置上所完成的那一部分工序。 活塞銷孔內(nèi)裝活塞銷與連桿小頭孔相連接。 以內(nèi)。由于活塞裙部圓周上金屬分布不均勻，銷孔軸線方向金屬厚，熱膨脹量大；垂直于銷孔軸線發(fā)向熱膨脹量小。兩個(gè)環(huán)行的槽 2 稱為環(huán)槽，其中靠近頂點(diǎn)的二個(gè)環(huán)槽稱為氣體槽，在氣體槽中放置有彈性的活塞環(huán)，用以密封活塞頂面以上的燃燒室；離頂面最遠(yuǎn)的一個(gè)環(huán) 槽稱為油環(huán)槽，在油環(huán)槽中放置油環(huán)（或稱刮油環(huán)），它把飛濺到氣缸套內(nèi)壁上的多余的潤滑油刮去，使油從油環(huán)槽的小孔 3中流回曲軸箱。由此可見，活塞是在一個(gè) 高溫的環(huán)境中工作。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，為了活塞加工工藝的合理性、實(shí)用性以及加工精度等要求，我們在圖書館努力收集有關(guān)活塞加工實(shí)例，在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞加工的設(shè)計(jì)中作為參考，提高其工藝路線的合理性，同時(shí)結(jié)合我們在成都內(nèi)燃機(jī)廠和資陽機(jī)車廠對發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的一些認(rèn)識(shí)來提高我們設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的實(shí)用性。在夾具設(shè)計(jì)過程中，我們統(tǒng)一采用以端面和止口為主要定位面來進(jìn)行加工。未來三年，濱州渤海將憑借其上市公司、當(dāng)?shù)卣闹С忠约白陨砥放?、營銷渠道等優(yōu)勢，在中高檔 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞市場上將有不俗的表現(xiàn)，其市場占有率排名第三位，總的市場占有率達(dá)到 20%左右。 德國馬勒公司是全球最大的活塞開發(fā)制造商，目前在中國年銷售收入超過 1億元人民幣，每年有 1000 萬個(gè)活塞在中國進(jìn)行配套組裝，為通用、福特、戴 克、大眾、日產(chǎn)、豐田等諸多國內(nèi)合資品牌供貨。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 2 五是國 3 排放標(biāo)準(zhǔn)全面實(shí)施。未來一段時(shí)間里，我國載貨汽車市場的動(dòng)力水平將快速升級，高速度、大功率、自身質(zhì)量輕的重型汽車將成為 用戶的首選。鋁活塞的毛坯采用金屬模澆鑄。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 I 摘 要 本設(shè)計(jì)通過對內(nèi)燃機(jī)鋁活塞加工技術(shù)的發(fā)展、活塞的工作環(huán)境以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析，確定了活塞的加工過程及加工方案，其中主要包括：生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的確定、材料的選擇、毛坯的制造方法、機(jī)械加工余量的確定、各加工工序切削用量的確定、工序時(shí)間的計(jì)算以及工序卡片的編制。 發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的材料為鋁合金，它的導(dǎo)熱性好、重量輕、慣性力小，并具有較好的切削加工性。目前國外載貨汽車市場以 300 千瓦以上大功率車型為主，而在國內(nèi)僅有 5%的車型為 300 千瓦以上。因此，在農(nóng)機(jī)配套領(lǐng)域，多缸機(jī)逐步占據(jù)以傻大黑粗為特點(diǎn)的單缸機(jī) 市場。未來三年，我國中高檔柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞市場將上演“三國演義”， 馬勒、濱洲渤海、江濱三家企業(yè)將占據(jù)整個(gè)中高檔柴油車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞市場 85%以上的份額。公司產(chǎn)品品種達(dá) 700 多個(gè)，廣泛用于各種汽車、摩托車、船舶、空壓機(jī)、冷凍機(jī)、工程機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、軍工等，為一汽集團(tuán)、東風(fēng)集團(tuán)等大型汽車廠和發(fā)動(dòng)機(jī)廠配套。 3）為了工件定位準(zhǔn)確和夾緊的快速，提高效率和降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高零件加工精度和安裝找正方便，我們要采用專用的夾具。逐步提高定位基準(zhǔn)的精度和加工表面的精度。 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) 5 2 活塞結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 活塞的工作環(huán)境及承受的作用力 活塞在氣缸內(nèi)工作時(shí)，混合氣在燃燒室內(nèi)燃燒時(shí)產(chǎn)生的溫度超過 700攝氏度；活塞高速運(yùn)動(dòng)時(shí)其加速度達(dá)到 20xx0～ 60000m/s；四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)活塞頂部中心溫度在 250 攝氏度左右，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)則為 300 到 350 攝氏度。 圖 21 活塞簡圖 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) 6 如圖所示， 平面 1稱為活塞的頂面，它承受氣體的壓力，并受到高溫氣體的直接作用。另一方面 ,活塞頂部與高溫氣體接觸 ,熱量通過活塞頂部傳到活塞裙部 ,溫度升高產(chǎn)生熱變形。 以內(nèi)，相互位置誤差在 5176。使鑄鐵的熱膨脹系數(shù)更接近 ZL101，以便滿足零件要求。 安裝與工位 安裝：工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序。 (3) 活塞銷孔的位置公差要求如下： a. 銷孔軸心線到頂面的距離影響氣缸的壓縮比，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，對于此活塞 這一距離為 56177。 (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，重量差不得大于 名義重量的 ％ 。 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》中查得：本產(chǎn)品屬于輕型機(jī)械，且生產(chǎn)綱領(lǐng)為 萬臺(tái)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 5 萬臺(tái)，所以 此 活塞的生產(chǎn)屬于大量生產(chǎn)。 材料選擇 采用高碳合金工具鋼整體淬火的 活塞，在工作中和釬桿接觸的平面不變形，不易產(chǎn)生裂紋，而采用低碳合金鋼滲碳淬火的活塞，在工作中和釬桿接觸的平面易產(chǎn)生變形（平面凹陷）和裂紋，如果裂紋擴(kuò)大，就會(huì)產(chǎn)生斷裂使活塞報(bào)廢。 毛坯的選擇 選擇毛坯應(yīng)考慮的因素： (1） 零件力學(xué)性能的要求 相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力學(xué)性能有所不同。同時(shí)可以 減少切削加工或不進(jìn)行切削加工；從毛坯的制造方法來看，鑄鋁和鑄銅等有色金屬材料適合用鑄造方法獲得毛坯；從鑄鋁件的力學(xué)性能來看，可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(qiáng)度依次遞減 ,毛坯質(zhì)量依次降低。待加工表面的斜度數(shù)值可以大一些。20ˊ 0176。 其它表面加工余量由零件尺寸決定 (如圖 3－ 1 所示 ): 圖 31 活塞毛坯圖 毛坯的制造方法及工藝特點(diǎn) 金屬型澆注結(jié)構(gòu)緊密，能承受較大壓力，其生產(chǎn)率較高，適用于鐵碳合金、有色金屬及其合金的大批大量生產(chǎn)。 d. 工序基準(zhǔn)：在工序圖上，為了標(biāo)注本工序加工面的尺寸和位置采用的基準(zhǔn)，工序基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相重合。 e. 粗基準(zhǔn)一般只能使用一次，特別是主要的定位基準(zhǔn)，以避免產(chǎn)生較大的位置誤差。 e. 有多種方案可供選擇時(shí)，應(yīng)選擇定 位準(zhǔn)確、穩(wěn)定、加緊可靠，可使夾具結(jié)構(gòu)簡單的表面作為精基準(zhǔn)。下面將從以上幾個(gè)方 面來確定活塞的機(jī)械加工工藝路線。 生產(chǎn)上加工經(jīng)濟(jì)精度的高低是用其可以控制的加工誤差的大小來表示的。時(shí)效處理是將活 塞加熱至 180～200℃ ，保溫 6～ 8h 后，自然冷卻，活塞經(jīng)過時(shí)效處理后能增加強(qiáng)度和硬度。 直油孔的加工 直油孔表面粗糙度也為 Ra 小于等于 ，它的精度要求并不高，且孔徑也小于 20mm，故它的加工方法也可以采用鉆來實(shí) 現(xiàn)，精度也為 IT11IT12。它們的主要工作與要求如表 35： 表 35 各加工階段的加工要求 加工階段 加工要求 粗加工階段 主要是去除各加工表面的余量，并作出精基準(zhǔn)，因此這一階段關(guān)鍵問題是提高生產(chǎn)率 半 精加工階段 在半精加工階段減小粗加工中留下的誤差，使加工面達(dá)到一定的精度，為精加工作好準(zhǔn)備 精加工階段 在精加工階段，應(yīng)確保尺寸、形狀和位置精度達(dá)到圖紙規(guī)定的精度要求以及表面粗糙度要求 精密、超精密加工、光整加工階段 這是對那些要求很高的零件安排的，是為了達(dá)到零件最終的精度要求 該零件活塞對于外圓以及銷孔孔的加工質(zhì)量要求比較高，其余的加工質(zhì)量要求并不高，又毛坯采用金屬型鑄造精度比較高，加工余量小，故除了外圓加工時(shí)安排了粗車，精車，金剛石車，加工銷孔時(shí)安排了粗鏜，精鏜和滾壓三個(gè)加工階段外，其余工序均安排 粗加工、精加工兩階段完成。時(shí)效處理是將活塞加熱至 180～ 200 攝氏度，保溫 6～ 8h后，自然冷卻。 表面鍍錫： 在活塞表面鍍錫可以改善活塞初期磨合性，因?yàn)殄a的質(zhì)地軟，親油性好，可以提高冷啟動(dòng)時(shí)活塞的抗拉缸性能。 方案二： a. 工藝過程 第一道工序：粗車外圓、車頂面 第二道工序：粗車止口、打中心孔 第三道工序：粗鉸銷孔 第四道工序：車環(huán)槽及梯形槽 第五道工序：車環(huán)槽環(huán)岸及其倒角 第六道工序：鉆直油孔 第七道工序：鉆斜孔 第八道工序：銑氣門內(nèi)槽 第九道工序：銑氣門外槽 第十道工序：精車止口 第十一道工序：精車外圓 第十二道工序：精鉸 銷孔 第十三道工序：切卡環(huán)槽 第十三道工序：靠磨橢圓裙部 第十五道工序：細(xì)鉸銷孔 熱處理及其它同方案一。 （ 2） 機(jī)械加工工藝過程技術(shù)特性指標(biāo)： 機(jī)械加工工藝過程技術(shù)特性指標(biāo)包括：出廠量、毛坯數(shù)量、制造毛坯所需金屬質(zhì)量、毛坯凈重、毛坯的成品率、設(shè)備總功率、專用夾具裝備系數(shù)、量具裝備系數(shù)、刀具裝備系 數(shù)、操作工人的平均等級；鉗工修整勞動(dòng)量及其占機(jī)床工作量的比列；生產(chǎn)面積總數(shù)、總面積、平均每臺(tái)機(jī)床占用生產(chǎn)面積、平均每臺(tái)機(jī)床占用總面積。 其函數(shù)圖形為曲線，圖 32 中直線 I、 II、 III 分別表示三種加工方案。 （ 1＋ a/100） /60 式中 mzT － 單件時(shí)間 min zS － 機(jī)床工人每小時(shí)工資 元 /小時(shí) a－ 與工資有關(guān)的雜費(fèi) 元 在上面各量中取 a＝ 10 jzS ′＝ jC （ 1jP + 2jP ） 式 中 jC － 夾具成本 元 1jP － 夾具折舊率 每年 33% 2jP － 維護(hù)費(fèi)折合百分?jǐn)?shù) 取為 26% dzS ＝（ pC ＋ cwK ） 179。因?yàn)榭紤]到對于影響加工余量的個(gè)個(gè)誤差因素并不是很清楚，而且也沒有一定的測量手段和掌握必要的統(tǒng)計(jì)分析資料，所以采用分析 計(jì)算法也不適合。 （ 3）止口的加工 : 止口采用粗～精車加工，精車加工余量為 ，粗車加工余量為 。 由于加工工序相對集中，故對各加工部位的加工余量確定如下： （ 1）外圓的加工 : 外圓加工為粗～精車 ,根據(jù)其尺寸選精車加工余量為 ,粗車加工余量為 。 活塞加工余量的確定 完成某工序所需切除的材料層的厚度稱為工序余量，從毛坯到成品的整個(gè)工藝過程中所切除的材料層的厚度稱為總余量。 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 21 S nN j2N j1Cn3CCS n2V 2NC n2S n3 V 3nC n3Sn1V1N+Cn1 圖 32 工藝成本與年產(chǎn)量的關(guān)系 而單個(gè)零件（或單個(gè)工序）的工藝成本應(yīng)為 : nd CSVN?? 表 36 零件成本的組成表 全年零件成本 全年工藝成