【正文】 11～ 12，粗糙度為 Ra=～ 滿足要求 銷孔卡環(huán)槽 的加工 位置精度要求較高，而尺寸精度要求不是很高，故可在銷孔精鏜后采用車削完成。 根據(jù)活塞零件加工的實際情況，本設(shè)計擬定了兩條加工路線來進(jìn)行 比較分析： 方案一： a. 工藝過程 第 一 道工序： 粗車止口，端面 第 二 道工序： 粗車外圓 第三道工序： 粗鏜銷孔 第四道工序： 粗切外圓環(huán)槽、頂面 第五道工序： 鉆直油孔 第六道工序： 鉆斜油孔 第 七道工序： 去內(nèi)腔毛刺 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 活塞的工藝規(guī)程的制訂 18 第八道工序：精車止口，打中心孔 第九道工序：精車外圓、環(huán)槽并倒角 第十道工序：精鏜銷孔 第十一道工序：切卡環(huán)槽 第十二道工序：車橢圓裙部 第十三道工序：銑氣門內(nèi)槽 第十四道工序：銑氣門外槽 第十五道工序：滾壓銷孔 圖形見所附工藝過程卡片。 故根據(jù)以上原則，在零件加工完畢后安排一次終驗工序。前者有利于保證各加工面間的相互位置精度要求，有攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 活塞的工藝規(guī)程的制訂 19 利于采用高生產(chǎn)效率的機(jī)車，節(jié)省安裝工件的時間，減少工件的搬動次數(shù)。 d. 工藝過程的分散與集中程度：本產(chǎn)品屬于大批大量生產(chǎn)，且均采用相對集中的工藝路線，采用組合夾具、刀具和機(jī)床，基本上能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。各方案的取舍與加工零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)有密切的關(guān)系，如圖 32 所示。 在這里選擇第五個工序來進(jìn)行計算并比較，其他的也都類似的計算。加工總余量的大小取決于加工過程中各個工序所切除的金屬厚度的總和。 金剛石車裙部橢圓時長短軸之差為 0 ? 。機(jī)械 加工余量則選為 。 加工余量的確定方法 對于本設(shè)計加工余量的確定主要查表修正法。 故對于兩種不同的方案有 ： Sp1－ Sp2＝ Sz′1 ＋ Sdz′1 ＋ Sjz′1 －（ Sz′2 ＋ Sdz′2 ＋ Sjz′2 ） 其中 zS ′＝ mzT 179。由計算可知： 零件的全年工藝成本為 : 1 1 2 2n j n j nS V N C V N C? ? ? ? 2112nnj CCN VV?? ? 式中 V — 每件零件的可變費(fèi)用 元 /件； N — 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 件； Cn — 全年的不變費(fèi)用 元。 f. 占用生產(chǎn)面積數(shù)：兩個方案基本相同。 考慮到 此 活塞零件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求、以及工廠機(jī)床設(shè)備、工人技術(shù)水平等條件，本設(shè)計采用工序相對集中的原則，也就是每個工序所包含的內(nèi)容相對較多，所使用的工藝設(shè)備與裝備少，同時選擇合理的切削用量，減少了工件的搬運(yùn)、裝夾等輔助時間，它的設(shè)備數(shù)量少 ，加工過程中大量使用組合夾具、刀具和機(jī)床，生產(chǎn)效率高，廠房占地面積小，總投資少，但該加工方式對工人的技術(shù)水平要求相對較高，不利于產(chǎn)品快速更新?lián)Q代，總體考慮還是適合此活塞零件的生產(chǎn)加工的。 在工藝過程的最后一般安排清洗工序。 鋁合 金熱處理安排在機(jī)加工前，鋁活塞毛坯在機(jī)械加工前要切去冒口，并進(jìn)行時效處理，消除鑄造時因冷卻不均勻而帶來的內(nèi)應(yīng)力。 加工階段的劃分 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 活塞的工藝規(guī)程的制訂 17 按加工性質(zhì)和作用不同，工藝過程一般劃分如下加工階段：粗加工階段；半精加工階段；精加工階段；光整加工階段。 斜油孔的加工 斜油孔的表面粗糙度也為 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直接采用鉆來實現(xiàn)，精度為IT11IT12。 b. 熱處理性能：鋁活塞毛坯在機(jī)械加工前要切去澆冒口，并進(jìn)行時效處理，消除鑄造時因冷卻不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。但是加工經(jīng)濟(jì)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。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 活塞的工藝規(guī)程的制訂 15 擬定工藝路線 機(jī)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(zhì)量、高效和低成本的最佳工藝路線。 d. 為獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可遵循“互為基準(zhǔn)”、反復(fù)加工的原則。 d. 選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有澆口、冒口、飛邊等缺陷，以便定位可靠。 c. 裝配基準(zhǔn)：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(zhǔn)。 (2) 銷孔的加工余量為 。 0176。 (2) 鑄件上各面斜度的數(shù)值應(yīng)盡可能一致，以便于制造模具及造型。故可以考慮采用壓鑄、金屬鑄造、熔模鑄造等精密鑄造方法。而且耐磨性方面可以通過鑲嵌一高鎳鑄鐵環(huán)來提高其氣密性和耐磨性，增加其壽命。 活塞的材料及毛坯制造 鑄造鋁合金按化學(xué)成分可分為：鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金。其中成批生產(chǎn)又可以分為大批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和小批生產(chǎn)。 c．環(huán) 槽 寬度尺寸公差為 ～ Ra≤ m。為了減少機(jī)械加工工作量，活塞銷孔和活塞銷的裝配也采用分組裝配法，當(dāng)銷孔內(nèi)圓表面粗糙度 Ra≤0. 16。 工作行程是加工工具在加工表面 上切削一次所完成的工步部分。為了活塞的氣密性和耐磨性，增加其壽命，在氣環(huán)槽下鑲嵌一高鎳鑄鐵環(huán)。在活塞上，橢圓的長軸和短軸要控制在離圓位置 5176。 活塞在工作過程中易產(chǎn)生受力變形和熱變形 .如圖 22 所示 ,活塞的曲頂面受到汽缸內(nèi)氣體壓力的作用 ,產(chǎn)生彈性變形 .由于活塞裙部在圓周 方向剛性不同 ,在銷孔軸線方向的彈性變形量比垂直于該方向的彈性變形量大 ,使活塞裙部在受力后變成橢圓。頭部呈圓錐體，裙部呈橢圓，頂部為 ω 形；頭部有三道環(huán)槽，上面兩道安裝氣環(huán)，下面一道安裝油環(huán)；油環(huán)底部分布著兩排回油孔，油槽下面還有一排油孔；活塞頭部從上至下呈圓錐體，裙部呈橢圓，內(nèi)腔復(fù)雜，壁厚較均勻。 經(jīng)過以上對發(fā)動機(jī)活塞零件的加工工藝分析，結(jié)合平時老師的講解及書本知識，本次畢業(yè)設(shè)計將圓滿完成。 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，活塞加工不宜采用工序集中的原則，一般采用工序 分散的原則來安排加工順序，因為活塞加工一般為大批生產(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、精加工分開進(jìn)行。 2）活塞的加工工藝過程是整個設(shè)計 的重點內(nèi)容，在設(shè)計過程中，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、計算工藝尺寸、計算工時定額以及定位誤差的分析，為了與實際加工相吻合，我們還必須對加工設(shè)備、切削用量、加工裝備等進(jìn)行選擇和設(shè)計，這個階段內(nèi)容較多，涉及的范圍也比較廣，為了設(shè)計的參數(shù)合理，我們必須廣泛查閱相關(guān)的書籍，達(dá)到設(shè)計的合理性和實用性。 山東濱州渤?；钊煞萦邢薰臼菄锌毓傻拇笮推髽I(yè)，擁有國內(nèi)活塞行業(yè)惟一的國家級企業(yè)技術(shù)中心和博士后工作站。 、市場競爭的“三國演義” ： 有市場必然會有競爭。隨著國家加大落實“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。隨著我國高速公路通車?yán)锍痰目焖僭黾雍透叩燃壒返拇笠?guī)模建設(shè)，將有效拉動長距離運(yùn)輸車輛的快速增長。 活塞的加工具有典型性，對于我們機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的學(xué)生來說，通過這次畢業(yè)設(shè)計，不僅能夠很好地復(fù)習(xí)、運(yùn)用在四年里學(xué)習(xí)過的知識，而且還能讓我們把各科知識統(tǒng)一起來，融會貫通，更全面地了解零件加工工藝過程和夾具設(shè)計。最后，進(jìn)一步選擇并設(shè)計了兩套典型的機(jī)床夾具，精鏜銷孔夾具設(shè)計和鉆油孔夾具設(shè)計，其中主要包括：定位方案與夾緊方案的設(shè)計，分度裝置的設(shè)計、兩套夾具的工作原理以及在夾具設(shè)計過程中應(yīng)該注意的問題。毛坯的精度較高，活塞銷孔也能鑄出，因此機(jī)械加工余量可以相應(yīng)地減少。 二是自卸車市場的強(qiáng)勁增長。進(jìn)入 20xx 年，我國全面實施國 3 排放標(biāo)準(zhǔn)，將對中重型汽車的技術(shù)提升和老舊產(chǎn)品的淘汰起到促進(jìn)作用。 20xx 年，馬勒在上海成立馬勒中國技術(shù)中心，這是馬勒繼在上海、南京、重慶、營口、天津、廣州等地成立8 家零部件制造廠之后再次加快進(jìn)軍中國步伐的一大舉措。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 緒論 3 、未來三年中高檔柴油發(fā)動機(jī)活塞市場預(yù)測 ： 按照整車年均增長 15%的速度， 20xx 年柴油商用車產(chǎn)銷將分別達(dá)到 萬輛和 萬輛， 20xx 年將達(dá)到 萬輛和 萬輛， 20xx 年將達(dá)到 萬輛和 萬輛， 20xx 年將達(dá)到 萬輛和 萬輛。因為我們未 學(xué)習(xí)過夾具的設(shè)計和計算。 在加工發(fā)動機(jī)活塞零件的工藝過程中，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 級精度等級，表面粗糙度 。在發(fā)動機(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，并把壓力通過活塞銷、連桿傳給曲軸。包括頂面和環(huán)槽在內(nèi)的部分 4稱為活塞頭部。從而使活塞裙部由于熱變成橢圓，如圖 22的虛線所示。 此外，活塞工作時，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（論文） 2 活塞結(jié)構(gòu)特點 7 溫度高，熱膨脹量大；裙部溫度低，熱膨脹量小。為了使活塞銷的磨損均勻，在工作溫度下，應(yīng)使活塞銷在活塞孔及連桿小頭襯套孔中能自由轉(zhuǎn)動，即所謂“浮動式”活塞銷。 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 (見圖紙 ) 產(chǎn)品驗收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 活塞的技術(shù)要求已由國家科委制定了國家標(biāo)準(zhǔn)，對各部分的尺寸公關(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， 對于高速內(nèi)燃機(jī)要達(dá) IT5。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 活塞的工藝規(guī)程的制訂 9 b. 銷孔軸心線對裙部軸心線的垂直度過影響活塞銷、銷孔及連桿的受力情況。 產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型 生產(chǎn)綱領(lǐng)是企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的包括備品和廢品在內(nèi)的年產(chǎn)量。 (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。在低速、重負(fù)荷、低級燃料的發(fā)動機(jī)中，有時用鑄鐵作為活塞材料。 (2） 零件的結(jié)構(gòu)形狀和外輪廓尺寸 形狀較簡單、壁厚均勻的毛坯可采用金屬型鑄造。用金屬型鑄型，在重力下澆注成型。30ˊ 0176。 (2) 依照鑄造圓角計算公式算出數(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 GB2822— 81）。 基準(zhǔn)的選擇 工件裝夾時必須依據(jù)一定的基準(zhǔn)，基準(zhǔn)是用來確定生產(chǎn)對象（工件）上幾何攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（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、線、面，根據(jù)基準(zhǔn)的作用不同，基準(zhǔn)一般可分為： (1) 設(shè)計基準(zhǔn)： 設(shè)計者在設(shè)計零件時，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)計圖樣上所采用的基準(zhǔn)）。 b. 首先考慮保證空間位置精度，再考慮保證尺寸精度。 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)同樣可以滿足加工要求。止口是專門為加工活塞而設(shè)置的輔助精基面，在結(jié)構(gòu)上和功能上沒有任何作用。這些技術(shù)要求還包括由于基準(zhǔn)不重合而提高了對作為精基準(zhǔn)表面的技術(shù)要求。一般來說，加工誤差和加工成本之間成反比例關(guān)系。因而對生產(chǎn)率要求就相對的比較高。精度等級為 IT7～ 8，粗糙度為 Ra=～ 滿足要求。 (2）一般情況下，先加工平面，后加工孔。 c. 其它輔助工序的安排： 檢查、檢驗工序、去毛刺、平衡、清洗工序等也是工藝規(guī)程的重要組成部分。前者是使每個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。因此對于這兩個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)對比等各個方面進(jìn)行。 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。三種方案的全年不變費(fèi)用依次遞增，每個零件的可變費(fèi)用 V 則依次遞減。T 247。 加工余量的確定 本設(shè)計主要以《簡明機(jī)械加工工藝手冊》為依據(jù)來確定加工余量。 （ 5）直油孔和斜油孔的加工 :