【正文】 綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程和其它相關(guān)課程的知識(shí),分析和解決機(jī)械加工問(wèn)題,進(jìn)一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)的知識(shí)。在此，要十分感謝王秋林老師對(duì)我的指導(dǎo)，從開(kāi)始的給課題，到后來(lái)的修改，找不足，再修改，再找不足等等。 前景展望目前，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性及可靠性的要求越來(lái)越嚴(yán)格，活塞已發(fā)展成為集輕質(zhì)高強(qiáng)度新材料、異型外圓復(fù)合型面、異型銷(xiāo)孔等多項(xiàng)新技術(shù)于一體的高技術(shù)含量的產(chǎn)品，以保證活塞的耐熱性、耐磨性、平穩(wěn)的導(dǎo)向性和良好的密封功能，減少發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦功損失，降低油耗、噪聲和排放。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 26126111 可知，該彈簧選用國(guó)標(biāo)件 GB/T2089—1994，彈簧半徑 D＝20mm，彈圖 7 可換鉆套Fig 7 Replaceable drill sleeve簧材料 65Mn,截面直徑 d＝2mm，有效圈數(shù) n＝，長(zhǎng)度 H＝20mm，一圈彈簧的剛度 K＝316N/mm。如圖 7 所示，可換鉆套是先把襯套用過(guò)盈配合 H7/r6 固定在鉆模板上，再采用間隙配合 H7/g6 將可換鉆套裝入襯套中，并用螺釘壓住鉆套。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 26126111 可知，該彈簧選用國(guó)標(biāo)件 GB/T2089—1994，彈簧半徑 D＝20mm，彈簧材料 65Mn,截面直徑 d＝2mm，有效圈數(shù) n＝，長(zhǎng)度 H＝20mm，一圈彈簧的剛度K＝316N/mm。12g??本設(shè)計(jì)選用的活塞中心孔最大直徑為 = + =，定maxD位銷(xiāo)直徑選定為 = ，其長(zhǎng)度選定為 = 10mm。 定位誤差的分析與計(jì)算本設(shè)計(jì)是采用孔定位，因而可能產(chǎn)生的誤差是元件的中心孔與定位軸之間的間隙引起軸向的誤差和心軸與活塞內(nèi)壁配合產(chǎn)生的徑向誤差。 （見(jiàn)銑四槽夾具體零件圖） 夾具體的排屑結(jié)構(gòu)為了便于排除切屑，不使其積聚在定位元件工作表面上而影響工件正確定位，一般在設(shè)計(jì)夾具體時(shí)，應(yīng)采取必要的措施。 夾具體外形尺寸的確定夾具制造屬單件生產(chǎn)性質(zhì)，為縮短設(shè)計(jì)和制造周期，減少設(shè)計(jì)和制造費(fèi)用，所以?shī)A具體設(shè)計(jì)，一般不作復(fù)雜的計(jì)算。與銷(xiāo)孔配合定位的菱形銷(xiāo)選取 GB2204－80 可換定位銷(xiāo)，材料 20 鋼，表面滲碳處理，深度 ～，HRC55～60。由此可見(jiàn)，為了保證工件相對(duì)切屑運(yùn)動(dòng)方向有準(zhǔn)確的方向，夾具上的第二定位基準(zhǔn)（導(dǎo)向）的定位元件必須與兩個(gè)定向鍵保持較高的位置精度。此時(shí)夾緊力的方向也符合“夾緊力的方向應(yīng)用有利于工件的準(zhǔn)確定位，不會(huì)破壞定位。通常，由于切削力本身是估算的，工件與支撐件間的摩擦因數(shù)也是近似的，因此夾緊力也是粗略估算。通過(guò)它和工件受壓面的直接接觸而完成夾緊動(dòng)作。上述定位誤差的分析計(jì)算，一般是在成批大量生產(chǎn)中用調(diào)整法加工時(shí)，需要分析，對(duì)于具體夾具的定位誤差需要具體分析，要找出各個(gè)產(chǎn)生定位誤差的環(huán)節(jié)及大小，然后按照極值法或概率法求出總的定位誤差。2）導(dǎo)向元件，對(duì)刀元件與定位元件間的位置誤差，及其形狀誤差導(dǎo)致產(chǎn)生的導(dǎo)向北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文23誤差和對(duì)刀誤差。單菱形銷(xiāo)與孔的定位情況，最大間隙為 ( 12 )maxinxgDd??????式中　　 　——定位孔最大直徑；ax　　　 ind　——定位銷(xiāo)最小直徑；　　　△——銷(xiāo)與孔的最小間隙；　　　 ——銷(xiāo)的公差；x?　　　 ——孔的公差；g由于銷(xiāo)與孔之間有間隙，工件安裝時(shí)孔中心可能偏離銷(xiāo)中心，其偏離的最大范圍是以 δ 為直徑，以銷(xiāo)中心為圓心的圓。fTfT?j（ ～ .2） T則工序時(shí)間 為 g 8gg帶入數(shù)據(jù)可得 ＝ (s)ab、工序五中端面的加工 基本時(shí)間 jT (/)jTLfni? 1123dll??帶入數(shù)據(jù)得 　　 = (s)2j其中： ——端面外徑 （mm）d 1 ——端面內(nèi)徑（mm）輔助時(shí)間 按 估算fTf?j（ ～ .） T在這里取系數(shù)為 則工序時(shí)間 為 ?帶入數(shù)據(jù)可得 ＝ (s)把將所有工序切削用量和工時(shí)定額如表 8。一般可按（～）（ ）計(jì)算；jfT?—休息時(shí)間，可按 （ ）計(jì)算；xTjf—準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間，成批生產(chǎn)時(shí)間，每加工一批之前工人要熟悉工藝文件、領(lǐng)z取毛坯、領(lǐng)取和安裝工藝裝備、調(diào)整機(jī)床等，加工終了時(shí)拆下和歸還工裝，送成品等。它是直接改變生產(chǎn)j對(duì)象的形狀、尺寸、表面質(zhì)量等消耗的時(shí)間。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文19時(shí)間定額訂的過(guò)緊，容易導(dǎo)致忽視產(chǎn)品質(zhì)量的傾向，或者會(huì)影響工人的主動(dòng)性、創(chuàng)造性和積極性。pafv車(chē)床轉(zhuǎn)速 ＝。v確定主軸轉(zhuǎn)速 　　由公式 ＝π /1000 即 π /1000＝，得nvdnn＝ r/s，根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取 n＝ r/s,此時(shí)切削速度為nV＝πdn/1000＝π＝?？紤]以上因素并查《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》確定如下：(1) 活塞外圓的車(chē)削加工：a. 已知條件：工件材料 ZL101,金屬型鑄造，時(shí)效處理， ＝202MPa。 切削用量的確定正確的選用切削用量，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高切削效率和經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的作用。同時(shí)按量具的極限尺寸選擇量?jī)x時(shí)還與被測(cè)尺寸的公差值，測(cè)量精度系數(shù)，測(cè)量工具和測(cè)量方法的極限誤差有關(guān)?！?0176?！?0176?！?0176。故此根據(jù)零件的實(shí)際情況，并依據(jù)《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》選擇如下所示： 1 YG8 普通外圓車(chē)刀。 機(jī)床的選擇 本設(shè)計(jì)所使用的機(jī)床主要是 C620 車(chē)床。m；精鏜： Ra＝～；滾壓：Ra＝～；圓柱銑刀粗銑： Ra＝～20181。e. 當(dāng)工藝基準(zhǔn)無(wú)法同設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合等情況下，確定了工序余量后，需通過(guò)工藝尺寸鏈進(jìn)行工序尺寸和公差換算。d. 填寫(xiě)工序尺寸并按“入體原則”標(biāo)注工序尺寸公差。b. 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)不重合；測(cè)量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)；零件在加工中要多次轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)時(shí)；加工一個(gè)面要保證好幾個(gè)設(shè)計(jì)尺寸時(shí)，須用尺寸鏈原理北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文15進(jìn)行分析和計(jì)算。以上對(duì)于加工余量的確定只是初步確定,還有待進(jìn)一步的檢驗(yàn)與修正。（5）直油孔和斜油孔的加工:它們的加工方法都是鉆,加工余量直接由它的孔徑來(lái)決定。05.?（2）端面的加工:端面的加工:端面的加工采用一次性加工。 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。每一工序所切除的金屬層厚度稱(chēng)為工序余量。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。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。在工藝過(guò)程的適當(dāng)之處安排去毛刺處理。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。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。(2）一般情況下，先加工平面，后加工孔。本活塞零件的生產(chǎn)類(lèi)型屬于大批大量生產(chǎn)。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。可以看出：對(duì)一種加工方法來(lái)說(shuō)，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。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(shí)間與成本也會(huì)愈大。（2）選擇加工方法應(yīng)考慮每種加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度范圍；材料的性質(zhì)及可加工性；工件的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸大小；生產(chǎn)綱領(lǐng)及批量；工廠(chǎng)現(xiàn)有設(shè)備條件等。下面將從以上幾個(gè)方面來(lái)確定活塞的機(jī)械加工工藝路線(xiàn)。目前生產(chǎn)活塞的工廠(chǎng)大多采用止口和端面做為統(tǒng)一基準(zhǔn)。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。（3）精基準(zhǔn)的選擇：和粗基準(zhǔn)一樣，精基準(zhǔn)的選擇除了要考慮一般原則外，還有它自身應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題：a. 盡量用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合” ，以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。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。 粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)的選擇(1) 粗基準(zhǔn)的選擇除了應(yīng)考慮以上的一般原則外，還必須考慮以下幾個(gè)原則：a. 盡量選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)，如果在工件上有很多不需加工的表面，則應(yīng)以其中與加工面的位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。金屬型鑄造允許毛坯的最大質(zhì)量為 110kg，毛坯的最小壁厚為 ，形狀復(fù)雜程度一般，精度等級(jí) CT 要求為 6～8 級(jí)，毛坯的尺寸公差為 ～，表面粗糙度為 Ra 為 ～，加工余量等級(jí)為 F。 [8] 確定的機(jī)械加工余量鑄鍛件的機(jī)械加工余量按 JB373585 確定，確定時(shí)，根據(jù)估算的鍛件的重量、加工精度及鍛件形狀的復(fù)雜系數(shù)，由《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》查得：金屬型鑄件的尺寸公差等級(jí)為 6～8 級(jí)。用金屬型鑄型，在重力下澆注成型。可考慮用金屬鑄造、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。 (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。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。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。(6) 必須制定詳細(xì)的工藝規(guī)程。(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。故 ＝ 6 1 （1 + 4 %+ 1 %）N北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文7 ＝　?。ㄈf(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。(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 ％。c. 銷(xiāo)孔軸心線(xiàn)在裙部軸心線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)度誤差也會(huì)引起不均勻磨損，對(duì)稱(chēng)度公差為。為了減少機(jī)械加工工作量，活塞銷(xiāo)孔和活塞銷(xiāo)的裝配也采用分組裝配法，當(dāng)銷(xiāo)孔內(nèi)圓表面粗糙度 Ra≤。為了減少機(jī)械加工的困難，將活塞裙部和氣缸套孔徑的制造公差放大三倍，裝配時(shí)將活塞按裙部尺寸分為三組，氣缸套按孔徑尺寸分成三組，對(duì)相應(yīng)的組的進(jìn)行裝配，以保證達(dá)到要求的間隙?；钊N(xiāo)孔內(nèi)裝活塞銷(xiāo)與連桿小頭孔相連接。為了減少向裙部傳導(dǎo)的熱量，在活塞（主要是高速內(nèi)燃機(jī)用活塞）上銑有橫槽，以減少向下傳熱的面積。 活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)活塞頂面用于承受高溫氣體的壓力,在活塞外圓表面上有三個(gè)環(huán)槽，離頂面最遠(yuǎn)的一個(gè)環(huán)槽是油環(huán)槽，槽內(nèi)裝有油環(huán)，將氣缸壁上多余的潤(rùn)滑油刮去，第一環(huán)為氣環(huán)槽 ，用于安裝氣環(huán)，密封燃燒工質(zhì)，第二環(huán)為扭曲環(huán)。 [1]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(guò) 890 攝氏度；活北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文5塞高速運(yùn)動(dòng)時(shí)其加速度達(dá)到 25000～70000m/s；四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)活塞頂部中心溫度在 330 攝氏度左右，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)則為 400 到 450 攝氏度。2）為了使活塞銷(xiāo)工作時(shí)能在空中自由轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞銷(xiāo)孔尺寸公差為 6 級(jí)以上精度、表面粗糙度 、圓度公差 、孔的圓柱度公差 mm。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。因?yàn)槲覀兾磳W(xué)習(xí)過(guò)夾具的設(shè)計(jì)和計(jì)算。我們采用 Solideworks 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) Solideworks 軟件的熟悉。鋁活塞的毛坯采用金屬模澆鑄。關(guān)鍵詞：活塞、工序、機(jī)床夾具、機(jī)械加工、定位夾緊、分度裝置1 緒 論 本課題的研究意義，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零件之一。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文1一 緒 論 ..............................................................................................................................................................3二 活塞結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ................................................................................................................................................4三 活塞的工藝規(guī)程的制訂 ................................