【文章內(nèi)容簡介】 活塞零件材料的要求 活塞是在高溫、高速、高負(fù)荷的條件下工作的，對它 的設(shè)計(jì)要求有： ① 需要選用耐磨性好、熱強(qiáng)度好、熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱性好、具有良好工藝性的材料； ② 需要有合理的形狀和壁厚。使散熱良好，強(qiáng)度、剛度符合要求，盡量減輕重量，避免應(yīng)力集中； ③ 在不同的工作情況下都能保持活塞與缸套的最佳配合； ④ 保證燃燒室氣密性好，竄氣、竄油要少又不增加活塞組的摩擦損失； ⑤ 在較低的油耗條件下，保證滑動面上有足夠的潤滑油。 為滿足上述設(shè)計(jì)要求，活塞的材料除了少數(shù)采用鑄鐵外，大部分采用導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)較底的硅鋁合金 代號 ZL101。鋁活塞除了導(dǎo)熱性 能好外，還具有重量輕、易加工等特點(diǎn)。一般的鋁活塞大多采用金屬模澆鑄，這樣不僅僅可以獲得較高精度的毛坯，減少機(jī)械加工余量，同時(shí)還可以保證活塞間較小的重量差，適合批量生產(chǎn)。所以共晶鋁硅合金是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的活塞材料，故選擇鋁硅合金。 毛坯的制造方法 從生產(chǎn)批量上看，屬于大批量生產(chǎn)，宜采用精度和生產(chǎn)率都較高的毛坯制造方法，以減少材料消耗和機(jī)械加工工作量。可考慮金屬鑄造、熔模鑄造、模鍛、精鍛等方法；從零件的結(jié)構(gòu)上來看，該零件屬于外形較復(fù)雜的小型零件，可考慮采用壓鑄、金屬鑄造、熔模鑄造等精密鑄造 方法。同時(shí)可以減少切削加工或不進(jìn)行切削加工。從鑄鋁材料的強(qiáng)度來看，可采用金屬型鑄造或砂型鑄造。綜合以上分析，該活塞毛坯確定采用金屬型鑄造。 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。定位基準(zhǔn)選擇得正確、合理，畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 可以保證零件的加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。反之，就會使加工工藝過程問題百出，嚴(yán)重的還會造成零件大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無法進(jìn)行。 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)考慮兩個(gè)問題：一，是保證加工面與不加工面之間的相互位置精度要求；二，是合理分配各加工面的余量，所以一般應(yīng)遵 循下列原則。 （ 1）重要表面原則。 為保證加工表面的余量均勻，應(yīng)選擇重要表面為粗基準(zhǔn)。 （ 2）不加工表面原則。 若在設(shè)計(jì)上要求保證加工面與不加工面的相互位置精度，則應(yīng)選不加工表面為粗基準(zhǔn)。 （ 3）余量最小原則。 如果零件上每個(gè)表面都要加工，則應(yīng)該選加工余量小的表面為粗基準(zhǔn)，以避免該表面在加工時(shí)因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件報(bào)廢。 （ 4）使用一次原則。 粗基準(zhǔn)一般只在第一工序中使用一次，盡量避免重復(fù)使用。 （ 5）平整光潔原則。 作為粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡量平整光潔，有一定面積，不能有飛邊、澆口、易口或其他缺陷，以使工件定位可靠，夾緊方便。 通過對這些粗基準(zhǔn)選擇原則以及對零件的加工工藝分析的綜合考慮，得出初步選擇的粗基準(zhǔn)為活塞零件的外圓表面。 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)選擇時(shí)，應(yīng)主要考慮保證加工精度和工件裝夾方便可靠。一般應(yīng)考慮以下原則。 （ 1）基準(zhǔn)重合原則 應(yīng)盡量選擇零件上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差。 （ 2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 盡可能采用同一基準(zhǔn)定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。這樣可以減少基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，便于保證各加工表面的相互位置精度。 （ 3）自 為基準(zhǔn)原則 某些表面精加工要求加工余量小而均勻時(shí)，長選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)。 （ 4）互為基準(zhǔn)原則 對工件上兩個(gè)相互位置精度要求很高的表面進(jìn)行加工時(shí)，需要用兩個(gè)表面相互為基準(zhǔn)，進(jìn)行反復(fù)加工，以保證位置精度要求。 （ 5）所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件定位準(zhǔn)確，夾緊可靠，操作方便 定位基準(zhǔn)應(yīng)有足夠的支撐面積，表面粗糙度值較小，精度較高。 活塞是一種薄壁筒形零件，在外力的作用下很容易產(chǎn)生變形，而且其主要表面的位置精度和尺寸精度要求都比較高，所以需要用一個(gè)統(tǒng)一的基面定位來加工這些要求高的表面。針對活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ，因此采用了活塞的輔助精基準(zhǔn)止口內(nèi)孔和端面來作為統(tǒng)一的基畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 準(zhǔn)。在加工回油槽、環(huán)槽、外圓和頂面時(shí)，就是采用了這個(gè)精基準(zhǔn)定位。也符合了 “基準(zhǔn)統(tǒng)一 ”和 “工序集中 ”的原則。由于活塞毛坯的精度較高，因此在鉆、擴(kuò)銷孔時(shí)采用銷座外端作為角向定位基準(zhǔn)。如采用銷孔自定位的話，定位元件不容易布置，夾具的結(jié)構(gòu)也會變得復(fù)雜。 精鏜銷孔時(shí)是以頂面為定位基準(zhǔn)，止口的精加工也是以頂面為定位基準(zhǔn)的，這樣也減少了由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的定位誤差。 在精車和精磨外圓這兩道工序中，則采用止口的錐面和頂面的中心孔定位。 采用止口和端面（或中心孔）作為 基準(zhǔn)面有下列優(yōu)點(diǎn)： 1，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，從而可以時(shí)行多刀切削。 制定工藝路線 擬定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)：應(yīng)當(dāng)是零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮通用機(jī)床配以專用夾具，并盡量使得工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本。考慮了其主體方向后，對其切削加工順序進(jìn)行初步 安排。在這之前應(yīng)考慮到氣門搖臂切削加工工序的安排原則。 （ 1）、先粗后精 一個(gè)零件的切削加工過程總是先進(jìn)行粗加工再進(jìn)行半精加工，最后是精加工和光整加工。這有利于加工誤差和表面缺陷層的逐步消除，從而逐步提高零件的加工精度與表面質(zhì)量。 （ 2）、先主后次 零件的主要加工表面（一般是指設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面、主要工作面、裝配基面等）應(yīng)先加工，而次要表面（鍵槽、螺紋等）可在主要加工表面加工到一定精度后、最終精加工之前進(jìn)行加工。 （ 4）、先基準(zhǔn)后其他 作為精基準(zhǔn)的表面要首先加工出來。 通過對這些原則的掌握以及對零件各個(gè)加工表面和孔 位置精度、表面粗糙度要求的理解后，初步安排了加 工工藝路線一如下： 工藝路線一 1. 鑄造毛坯 2. 時(shí)效 3. 止口定位粗車外圓、環(huán)槽和倒角 4. 外圓定位粗車下端面和止口 5. 銑兩側(cè)銷座凹孔 6. 止口定位鉆活塞銷孔 7. 銑回油槽 8. 擴(kuò)活塞銷孔 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 9. 鉆銷座油孔 10. 外圓定位精車止口 11. 止口定位精車外圓和環(huán)槽 12. 精車燃燒室 13. 靠模車裙部 14. 粗銑活塞頂面 15. 外圓定位精絞銷 孔 16. 去毛刺、銳邊 17. 清洗吹凈活塞 18. 終檢 工藝路線二 1. 鑄造毛坯 2. 正火 3. 鉆活塞銷孔 4. 銑兩側(cè)銷座凹孔 5. 粗車外圓、環(huán)槽和倒角 6. 銑回油槽 7. 鉆銷座油孔 8. 擴(kuò)活塞銷孔 9. 外圓定位粗車下端面和止口 10. 外圓定位精車止口 11. 止口定位精車外圓、環(huán)槽和頂面 12. 精車燃燒室 13. 靠模車裙部 14. 粗銑活塞頂面 15. 外圓定位 磨銷孔 16. 粗絞活塞銷孔 17. 去毛刺、銳邊 18. 清洗吹凈活塞 19. 終檢 工藝方案的比較和分析 方案一是先車止口，然后以止口定位鏜銷孔，再以此為基準(zhǔn)加工活塞；方案二是先加工銷孔，再定位止口加工活塞。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，活塞的毛坯一般都是鑄造出錐形銷孔，而銷孔是許多工序夾緊力的部位，故應(yīng)在定位止口后直接粗鏜銷孔，以便在以后的工序中夾緊力能夠分布均勻。而第一種方案，更使用于活塞的大批量生產(chǎn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 活塞毛坯尺寸、加工余量、工序尺寸的確定 零件機(jī)械加工工藝路線擬定后 還需要對每一道工序進(jìn)行設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容包括：確定每一工步的加工余量，計(jì)算各工序尺寸及公差，選擇各工序所使用的機(jī)床及工藝設(shè)備，確定切削用量計(jì)算工時(shí)定額等 [8]。 活塞毛坯尺寸的確定 活塞的零件材料為鋁合金，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用的毛坯是金屬模鑄造出來的。鋁活塞的毛坯一般都鑄出錐形銷孔以便于拔模。由于銷孔是許多工序施加夾緊力的部分，所以在粗車止口工序之后即對銷孔進(jìn)行粗鏜，以便在其后的工序，夾緊力能較均勻地分布，而不至于壓壞銷孔所在的搭子。根據(jù)零件資料及加工工藝，確定活塞毛坯尺寸為： 110m m105m m ?? ，如圖 所示： 圖 活塞毛坯圖 加工余量的確定 機(jī)械加工余量對工藝過程有一定的影響，余量不夠，不能保證零件的加工質(zhì)量，余量過大，不但增加機(jī)械加工勞動量，而且增加了材料，道具，能源的消耗，從而增加了成本，所以必須合理地安排加工余量。 (1) 銷孔的加工余量 銷孔直徑 28mm，內(nèi)部粗糙度為 。查《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表 427,得鉆孔加工余量為 ，擴(kuò)孔加工余量為 ， 粗絞孔的加工余量為，總加工余量為 。 （ 2） 外圓表面的加工余量 外圓直徑 表面粗糙度為 Ra= 查《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表 425得 外圓表面粗車加工余量為 精車加工余量為 總加工余量為 ，因此粗車分 2 次走刀，第二刀去除 。 （ 3）端面的加工余量 頂面直徑 查《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表 435 得 頂面粗銑加工余量為 精銑加工余量為 頂面總加工余量為 。 （ 4）止口的 加工余量 止口直徑為 95mm 長度 10mm 查《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表 425 得 止口粗車加工余量為 精車加工余量為 總加工余量為 。 （ 5）環(huán)槽的加工余量 環(huán)槽直徑為 92mm 表面粗糙度 Ra=，查《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》，取環(huán)槽粗車加工余量為 ，精車加工余量為 ，總加工余量為。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 表 各工序余量和工序尺寸及公差 加工表面 加工方法 余量 公差等級 工序尺寸 外圓 ?? 粗車 3 － φ102 精車 f8 ?? 端面 粗銑 － 精銑 h10 ? 銷孔 φ28 ?? 鉆擴(kuò) H11 ?? 擴(kuò) H9 鉸 － φ28 ?? 止口 粗車 H11 ? 精車 H7 φ95 ? 環(huán)槽 粗車 － 精車 h10 ? 確定切削用量及工時(shí)定額 外圓表面的切削用量 由于工件是鑄造毛坯，表面粗糙度為 Ra 為 ,加工要求比較高 ,分兩次走刀，第一次粗車加工余量取 ,半精車加工余量為 [19]。 粗車： ① 選擇機(jī)床 選擇 CA6140 臥式 專用車床 ② 選擇刀具 選擇指頭焊接式外圓車刀。 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ， CA6140 的中心高為 205mm，選擇刀桿尺寸mmmmHB 2516 ??? ，刀片厚度為 。 ③ 選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，車刀后刀面最大磨損量取 1mm，車刀壽命 min60?T 。 ④ 選擇切削用量 a) 確定切削深度 ap ，由于粗加工余量僅為 ，可一 次走刀完成，故 mmap )( ??? b) 確定進(jìn)給量 f , 根據(jù)表 ，刀桿尺寸 mmmm 2516 ? ， mmap 3? ，以及工件 直徑為100~400mm時(shí) rmmf /~? 查《切削用量簡明手冊》表 ，取 f=畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 b) 確定切削 速度 v 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工 σ=630~700MPa， ap ≤， f≤，切削速度 vt=97m/min. 查 《 切削 用 量簡 明 手冊 》表 得切 削 速度 的修 正 系數(shù) 為 ktv=, krv=,knv=,kTv=,kKv= m i n/39。 mkvv vc ???????? m i n/ 0 0039。1 0 00 rD v ?????? π 查《切削用量簡明手冊》表 取 min/1600 rn ? 實(shí)際切削速度 m i n/1 0 00 0 00 rDnv oc ????? π 所以切削用量為 m i n/ in ,/160,/, 0 rvrnrmmfmma cp ???? ⑤ 基本工時(shí)的計(jì)算 mmlylL 1 1 0???? △， ，查《切削用量簡明手冊》表 ，車削時(shí)的入切量mmy ??△ ，所以 mmL ??? m i ???t [10] 精車： ① 選擇刀具 車刀形狀，刀桿尺寸和刀片厚度與粗車相同。 ② 選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和壽命