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4110柴油机活塞零件机械加工工艺及其液动夹具设计【5张CAD图/15100字】【优秀机械毕业设计论文】

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柴油机 活塞 零件 机械 加工 工艺 及其 夹具 设计 优秀 优良 毕业设计 论文
资源描述:

文档包括:
说明书一份。34页。15100字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
工序卡一套。
工艺卡一套。
计划周记进度检查表一份。
外文翻译一份。

图纸共5张,如下所示
A0-夹具体.dwg
A0-活塞镗夹具.dwg
A1-镗模支架.dwg
A3-压板支架.dwg
A4-定位心轴.dwg

  信 机 系  机械工程及自动化  专业
毕 业 设 计论 文 任 务 书
一、题目及专题:
1、 题目 4110柴油机活塞零件机械加工工艺及其液动夹具设计 
2、专题   
二、课题来源及选题依据
本课题来源于企业在生产零件,要求学生编制该零件机械加工工艺规程及加工中专用夹具设计。 
该零件为典型的箱体类零件,结构难度适中,加工需专用夹具装夹,难度和量的要求都达到毕业设计的标准,要求能利用所学专业知识,完成该零件工艺及工装的设计,并能有所创新。 

三、本设计应达到的要求:
1.绘制活塞零件图; 
2.编制该零件机械加工工艺文件(三卡); 
3.绘制夹具装配图及全套非标零件图; 
4.编写设计说明书(大于20页); 
5.专业外语翻译(大于8000~10000字符,约合汉字5000字符);

摘 要
机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课、专业基础课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习,也是一次理论联系实际的训练。因此,他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。
我这次的课题是镗销孔活塞零件专用夹具的设计,有活塞零件图、毛坯图、夹具装配图、夹具零件图各一张以及非标零件图五张,机械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡若干张。首先我们要熟悉零件,题目所给的零件是汽车活塞。了解了活塞的作用,接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。然后我们再根据定位基准先确定精基准,后确定粗基准,最后拟定活塞的工艺路线图,制定该工件的夹紧方案,画出夹具装配图。
就我个人而言,我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练,希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ,为以后的工作打下良好的基础。
由于能力有限,设计尚有很多不足之处,希望各位老师给予指导。

关键词:夹具;活塞;零件图;

Abstract
Machinofacture technology curriculum design is that we mimic all basic courses , technology basic course and major part having completed university being in progress after the specialized course. This is that we always review before the graduation practice being in progress to what be learned every thorough comprehensiveness of course,be also that a theory contacts actual training , it occupies important position therefore, in our university for four years life.
Abstract with the pin hole boring piston parts special fixture design, piston parts diagram, blank map,jig assembly drawing, fixture parts each piece and non-standard parts of figure five. Machining process with the card and the corresponding fixture designed by the procedures of the process of several card. First of all, we must familiar with the parts, subject to the parts is piston understanding of the role, followed in accordance with the nature of parts and components in the face of the map on the roughness of rough determine the size and mechanical Jiagongyuliang. According to another location and then we set the benchmark fine first base, established after the benchmark crude, piston finalizing the road map process, the enactment of the workpiece clamping programme, to draw fixture assembly.
For me personally, I hope that through the curriculum design of their future will be further engaged in the work of adaptive training, in the hope that their design can exercise their own analysis, problem solving, the ability to search information, the work laid for the future A good foundation. 
Because of limited capacity, there are a lot of design deficiencies, I hope that teachers give guidance.

Key words:fixture;piston;part drawing;

目 录
年 月 日 II
摘 要 III
Abstract IV
1绪 论 1
1.1 本课题的研究内容和意义 1
1.2 国内外的发展概况 1
1.3 本课题应达到的要求 1
2零件的分析 2
2.1 活塞的作用 2
2.2 活塞的结构组成 2
2.3 活塞的主要技术条件分析 3
3 零件的工艺规程设计 4
3.1确定零件的生产纲领 4
3.2 确定毛坯的材料和制造形式 4
3.2.1 毛坯的材料选择 4
3.2.2 毛坯的制造方法 4
3.3 定位基准的选择 4
3.3.1 粗基准的选择 5
3.3.2 精基准的选择 5
3.4 制定工艺路线 6
3.5 活塞毛坯尺寸、加工余量、工序尺寸的确定 8
3.5.1 活塞毛坯尺寸的确定 8
3.6确定切削用量及工时定额 9
3.6.5 止口的切削用量 16
4.1 机床夹具的作用及组成 18
4.2 机床夹具设计过程 18
4.3 夹具的初步设计方案 18
4.4定位方案设计 19
4.4.1 定位元件选择 19
4.4.2 定位误差的分析与计算 19
4.4.3 液压缸的设计 20
4.5夹紧方案设计 21
4.5.1 夹紧元件的选取 21
4.5.2 夹紧力的分析与计算 22
4.5.3 原动力计算 22
5 结论与展望 24
5.1 结论 24
5.2 不足之处及未来展望 24
致 谢 25
参考文献 26

课题来源
4110是无锡柴油机厂在产产品,属于典型的箱体类零件,设计内容包含工艺文件制订、刀具选择、切削用量计算等,以及夹具设计。是对机械专业学生所学专业知识的综合应用。该课题难度适中,设计量合适,能提升学生知识的应用能力。 
科学依据(包括课题的科学意义;国内外研究概况、水平和发展趋势;应用前景等)
(1)课题科学意义
柴油机的发展已经有一百多年的历史,给人类的生产、生活带来了非凡的便利,也给人类社会的发展提供了不同凡响的动力。 
柴油机的压缩比高,热效率高,其燃料消耗量比汽油机低30%~40%,加上车用柴油与车用汽油相比加工成本又低5%,随着世界各国对汽车节能的普遍重视,汽车发动机向柴油机化发展已是全球汽车工业发展的大趋势。
现代车用柴油机已具有高热效率、高功率、高扭矩和低油耗、低排放、低噪声等优良的综合性能:升功率增长超过15%,直喷式柴油机燃油耗比汽油机低20%~30%,废气排放达到欧III~欧IV标准,温室效应气体排放总体上比汽油机低45%,噪声振动也基本上达到汽油机的水平。因而商用车柴油化进程明显加快,柴油轿车获得推广使用。
(2)4110柴油机箱体的研究状况及其发展前景
七十年代初,受世界石油危机和首次出台废气排放法规的影响,柴油机省油和低HC、CO排放的特点再度受到关注,工业界开始了新一代柴油机的研究开发,旨在提高柴油机动力性并减少废气排放和噪声振动。这为柴油机在轿车上的应用提供了新的机遇。世界科学技术的同步发展,尤其是电子技术、精密加工、新材料和测试装备等高新技术的发展为实现这个机遇提供了技术可能。其后20多年,柴油机新燃烧方式、直喷燃烧系统、增压中冷、电子控制高压喷射、EGR和四气门结构等新技术均已发展到实用程度,对柴油机排气后处理技术和优质柴油的开发也取得实质性进展。
4110柴油机陆用时,配以皮带轮、联轴器、离合器作为农业排灌、发电机、电焊机、空压机、水泵、碎石机及建筑机械等动力;船用时,配上倒顺车离合器。减速齿轮箱后,可用作渔轮船动力,内河航运主机及轮船辅机。

研究内容
① 熟悉4110柴油机的发展历程;
② 熟悉4110柴油机箱体零件的结构; 
③ 掌握CAD的使用方法;
④ 根据零件使用要求,编制零件机械加工工艺规程,并形成全套工艺文件,即工艺
过程卡,机加工工艺卡,工序卡;
⑤ 分析计算该零件机械加工工艺参数,选用加工设备和工艺装备;
⑥ 设计该箱体零件加工的专用夹具,绘制夹具装配图及全套非标零件图,夹紧机构
应采用液压夹紧机构,设计液压系统回路及液压元件主要参数;分析夹具的定位
精度。

拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析
(1)实验方案
对4110柴油机箱体零件的整体的设计,计算其该零件机械加工工艺参数,选用加工设备和工艺装备并设计该零件加工的专用夹具。
(2)研究方法
① 用CAD进行二维画图,对4110柴油机箱体零件结构有个全面的了解。
研究计划及预期成果
研究计划:
20012年10月12日-20012年12月25日:按照任务书要求查阅论文相关参考资料,填写毕业设计开题报告书。
2013年1月11日-2013年3月5日:填写毕业实习报告。
2013年3月8日-2013年3月14日:按照要求修改毕业设计开题报告。
2013年3月15日-2013年3月21日:学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。
2013年3月22日-2013年4月11日:MATLAB程序设计。
2013年4月12日-2013年4月25日:GUI设计。
2013年4月26日-2013年5月21日:毕业论文撰写和修改工作。
预期成果:
达到预期的实验结论:形成全套工艺文件,选用加工设备和工艺装备,设计该箱体零件加工的专用夹具,绘制夹具装配图及全套非标零件图,夹紧机构应采用液压夹紧机构,设计液压系统回路及液压元件主要参数;分析夹具的定位精度等。
特色或创新之处
① 考虑专用夹具在使用时对精度的影响。
② 操作方面和经济方面都大大改进。


4110柴油机活塞零件机械加工工艺及其液动夹具设计









内容简介:
无锡 太湖学院 2009 届本科生毕业设计(论文)翻译 1 A In a in of of in of of so 16 12069C) to be is a in of of be to of of by a as 80C is of of of of to of of as of of to of of it is to of a on of is an is of of in a ny of of of in a is an of of in of of is in on a as a It is in in in 锡 太湖学院 2009 届本科生毕业设计(论文)翻译 2 of a is at in a of of of of of is to a by a of In a so is to at in by in of An to as 8 of an of a a a or is a a In a is to a in a is to by is to or by of at by on a is to By 980s in of of In a or of or at as it is In of in be of a of is to of a an is a by an of in a in is to in by a is an in or of At of is a 锡 太湖学院 2009 届本科生毕业设计(论文)翻译 3 in of of be of by In of in a of a of to in an In is by of a by of a in is no be so of by of an or is to a by a or by a of of a is by or by of an is to of a to a is to to is a in a of of is of a of a in At of of is at a is by a on is in is of to of a is by a of by by In of 锡 太湖学院 2009 届本科生毕业设计(论文)翻译 4 by of of is 0 in up to 5 , a of of of 0 5 in of of is in at at or no an On or is to a of is to 40C (20F) by At of is of of in to it on or of as in is an of is in by is of in is 0 in 00 50 as 500 000 of up 000 4 or , is by be on By it is to or as a or a of of of a is of a of of is to in is to in to a of of a of of to a In of by 锡 太湖学院 2009 届本科生毕业设计(论文)翻译 5 or in by at of In or is is is of on to In 950s an of a in by a in a is in an of of of is by a an of at of of of s as it to be an In of it to A in 970s, as of as a of a to A of is to an or is a a a is a in is to of is to of 无锡 太湖学院 2009 届本科生毕业设计(论文)翻译 6 柴油机的工作原理 【摘要】 在柴油机气缸内,活塞在一部分工作循环压缩气体,而在另一部分工作循环气缸内混合气体燃烧膨胀使活塞顶面承受高温(约 569C )高压(约 116 120体的作用,并把压力通过活塞销、连杆传给曲轴。可见,活塞是在高温高压下作长时间连续变负荷的往复运动,它的负荷和工作环境很恶劣。在本设计中将对活塞的加工工艺进行设计,以保证活塞长久稳定工作。现将设计中所做的工作简要介 绍如下:柴油机活塞加工工艺合理性是很重要的,通过对零件的作用及工艺方案分析,拟定毛坯的制造形式及工艺路线,通过分析、比较,采用了相对集中加工工艺方案,最终确定比较合理的机械加工工艺路线。制定工艺路线时主要考虑粗、精加工安排、加工方法选择、工序集中与分散、加工顺序等方面的要求。接着确定加工余量、工序尺寸,经过对工序特点的分析,恰当选择相应加工设备和工艺装备。接下来经过计算查表确定活塞各主要工序的切削用量并绘制工序卡片,最后设计夹具。设计夹具时,要多方面考虑,严格要求,机床夹具的好坏直接影响工件加工表面的位置精 度。所以,机床夹具设计是装备设计中的一项重要的工作,是加工过程中最活跃的因素之一。在本毕业设计中特别设计了定位准确、结构简单和使用方便的精镗销孔夹具。 关键字: 活塞;工艺路线;加工设备;切削用量;夹具 任何通过燃料在气缸中燃烧,使燃油的化学能转化为机械能,从而获得动力的引擎都成为内燃机。最常见的内燃机有四种:奥托循环式发动机,柴油机,转子发动机和煤气机。根据这四种发动机的优点,把它们应用于不同的工况。奥托循环式发动机,是根据其发明者,德国机械师尼古拉斯 奥托的名字来命名的。是飞机上很常见的一种发动 机;而柴油机是由法籍德国工程师 名的。它是一种用柴油作为燃料的先进的发动机。普遍用在电子控机械、战斗机、公共汽车、货车以及一些小车上。奥托式发动机和柴油机的工作方式都是二冲程或者四冲程。 奥托式发动机和柴油机的基本构造都是一样的。压缩燃烧室是由一个一段由缸盖另一端由活塞之间的空间所形成。活塞的 上下运动使得气缸与活塞间的空间发生大小变化,从而改变压缩空间的大小。活塞与曲轴之间通过连杆相互连接。曲轴将活塞的运动转化成旋转式的运动。多气缸式发动机的曲轴,在每一个气缸处都会多一个称为曲拐的结构部分。这样每个气缸的动力才能很好的传递给曲轴,是曲轴的转动平稳。曲轴上接有飞轮并有平衡坑。这样能够使曲轴运动的惯性最小化,达到平衡的目的。不同的发动机会有一个到二十四个等的气缸。 内燃机的燃料供给系统又油箱、油泵、和分油管以及使液体燃料雾化的机构组成。在奥托式发动机上,并不是靠化油器来进行燃油雾化的,而是利用燃油的 直接喷入,一直到现在都是如此。在大多数发动机上,燃料都是通过化油器雾化后通过压气机进入进气管道。在部分发动机的排气系统中,也会用到类似的装置来通过利用废气的能量对进气充量进行压缩。燃料平均分配给各个汽缸,而废气则通过排气门排出。进排气门的开无锡 太湖学院 2009 届本科生毕业设计(论文)翻译 7 闭都是通过凸轮轴的转动从而牵动气门弹簧作用到挺杆,在正确的时间是气门开闭。在上世纪 80 年代,缸内直喷技术开始用于内燃机领域,从很大程度上代替了传统的燃油与空气相混合的技术。在有直喷装置的发动机上,燃料会通过喷射系统在正确的时刻喷入汽缸或者进气管。这样燃料就会在汽缸里混合, 这比化油器混合更充分,污染更小。 所有的发动机上,火花塞的位置都必须适宜。比如奥托式发动机的点火系统包括低压电源,即具有变压性质的初级线圈,从而导出直流电。电流会被一个机械式的定时调节器在一秒钟内方向发生多次变化。初级线圈中电流的扰动会产生脉冲,从而会在次级线圈中产生高压电流。这个高压电流会被分电器分配到各个汽缸,件叫做火花,一个安装在汽缸顶部被叫做火花塞的零件。在火花塞末端的两极间有一个间隙,高压电流会击穿这个点火间隙,从而点燃汽缸中的混合气体。由于燃烧室的温度太高,所有的发动机都必须有相应的冷却系统。一 些飞机、汽车、和船只上的舷外发动机采用风冷。这些采用风冷的发动机都必须有很多散热片,一边有较大的散热面积,从而很好的带走汽缸的热量。除此之外的还有水冷系统,它是在发动机的汽缸中设有水套来达到冷却的目的。在汽车上,冷却液借助水泵的压力在水套中流动,带走热量。还有一些汽车是利用风冷,海上船只则是用海水作为冷却的介质。与蒸汽机和涡轮机不同,内燃机在发动时并不会产生转矩,并且扭矩的输出必须要靠曲轴的转动才行。汽车发动机的启动要靠一个与曲轴箱啮合的摩擦片,通过摩擦片的分离才能向外输出力矩。小型的发动机有时需要手动的进 行多次使离合器的松脱才能发动。有时候在大型发动机上,会有惯性启动装置,或者是借助手工输入力矩知道驱动能量能使曲轴转动。一边带动增压器工作,来增加发动机的功率。一般,惯性启动装置和爆炸性质的装置都是在飞机上采用的。普通的奥托式发动机都是四冲程,也就是说,每一个工作循环中,活塞会有四个行程,两个离缸盖最近,另外两个离缸盖距离最远。在第一个行程时,活塞远离缸盖,同时进气门打开。活塞在这个过程中的运动,使得燃料和空气进入燃烧室混合。接着的行程,就是将混合后的气体压缩到燃烧室里。当活塞上行到最高点时,燃烧室的体积达到 最小,火花塞就会点燃混合气体,燃烧产生的膨胀压力会作用在活塞上,使活塞远离缸盖,这就是第三个行程。在最后一个行程中,排气门打开,活塞的上行会对燃烧后的气体进行挤压,是废气排出燃烧室,做好下一循环的准备。发动机的效率会受到很多因素的限制,例如冷却损失以及摩擦损失。通常,发动机的效率是由其压缩比决定的。现在发动机的压缩比一般在 8间。更高的压缩比可以达到 15,效率的提高也可以通过采用辛烷值较高的燃料来实现。现在,好的发动机的效率在 20 也就是说,只有这部分能量真正用于产生机械能量。理论上, 柴油周期相比奥托循环的区别在于,它的压缩过程是等容、等压的。大多数柴油机都是采用四冲程,但却与奥托式四冲程不一样。首先,在进气时,活塞向下运动,并通过进气门将空气吸进燃烧室。其次,在压缩时,活塞将空气压缩到比先前小很多倍的体积,并在这个过程中使空气的温度达到 440 (等同于华氏820 ) 。在压缩结束的时候,蒸发的燃油被喷入汽缸,由于汽缸中的气体高温作用而立无锡 太湖学院 2009 届本科生毕业设计(论文)翻译 8 即燃烧。一些发动机上设有电子喷射辅助系统,在发动机发动直到加热完成期间进行燃油喷射。这样的压缩过程为活塞进行第三个冲程提供强大的动力。第四个冲程跟奥托式四 冲程发动机一样,都是排气过程。柴油机的效率,跟一般的奥托式发动机是受同样的因素所影响的,但是稍好于奥托式发动机。事实上,现在发动机中,基本的效率都不会超过 40。事实上,柴油机的曲轴转速的 100 750 转每分钟,这等同于奥托式发动机的 2500 5000 转每分钟。但是也有一些柴油机的转速达到了 2000 转每分钟。因为柴油机的压缩比高达 14 或者 15,这使得它们的体积较奥托式大,这个缺点正体现出柴油机的到效率和高燃油经济特性。好的设计一般采用奥托式循环或者二冲程的方式来代替四冲程的方式。因为同样体积的发动机,二冲程 的效率是四冲程的两倍。二冲程的有点在于,缩短了燃料压缩的时间,并且减少了燃料的浪费以及用半个冲程完成了四冲程发动机的一个压缩冲程。在最简单的二冲程发动机上,排气门被废气管代替了。在二冲程循环中,燃料和空气的混合气体在活塞在汽缸中下行时进入曲轴箱。紧接着,燃料开始压缩,并在活塞到达上至点是点燃。这是活塞在燃气压力的作用下下行,废弃就会从排气口由汽缸内向外排出去。上世纪 50 年代,德国机械师菲利克斯 这种发动机上,活塞和汽缸被一个在椭圆形燃烧室里旋转的三角转子所代替。混合燃料通过进 气口进入,然后分流到有转子表面与端面形成的燃烧室里。混合气体通过转子的旋转得到压缩,最后被火花塞点燃。然后,废弃就会随着转子的运动从排气口排出。循环过程中,转子的旋转一周,会出有三个冲程,而且在转子的正反两面产生压力。正因为转子发动机与柴油机相比,结构紧凑、质量轻,因而在汽车发动机中作用很大。另外,它简单的结构使得生产成本低,冷却系统质量轻,另外它的重心低,使得他的安全性得到了增加。在上世纪 70 年代初期,一条转子发动机的生产线在日本落成。很多美国的汽车制造商都很看好这个项目。但是,由于转子发动机的低燃料经济 性很高污染性,最后没能得到继续的发展。日本的汽车制造商 马自达,继续了改善转子发动机燃油经济性的设计和研发。发动机采用火花点火的改进方式,进行分层点火稀薄燃烧,帮助没有使用废气再循环和催化转换器的发动机减小排放量。它的特点在于在一个汽缸中有两个燃烧室,当冲入的混合气体过多是,备用燃烧室就会将多余的混合气体储存起来。火花塞会先点燃多余部分的混合气,在将另一部分点燃。这样最高火焰温度就会比较合适,从而很好的限制 合物的生成量以及 排放量。 无锡 太湖学院 2009 届本科生毕业设计(论文)翻译 9 编号 无锡 太湖学院 毕业设计(论文) 相关资料 题目: 4110 柴油机活塞零件机械加工工艺及其液动夹具设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号: 0923022 学生姓名: 顾昊祺 指导教师: 薛庆红 (职称: 副教授 ) (职称: ) 2013年 5月 25日 目 录 一、毕业设计(论文)开题报告 二、毕业设计(论文)外文资料翻译及原文 三、学生 “毕业论文(论文 )计划、进度、检查及落实表 ” 四、实习鉴定表 目 录 一、毕业设计(论文)开题报告 二、毕业设计(论文)外文资料翻译及原文 三、学生 “毕业论文(论文)计划、进度、检查及落实表 ” 四、实习鉴定表 无锡 太湖学院 毕业设计(论文) 开题报告 题目: 4110 柴油机活塞零件机械加工工艺及 其液动夹具设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号: 0923022 学生姓名: 顾昊祺 指导教师: 薛庆红 (职称: 副教授 ) (职称: ) 2012年 12月 7日 课题来源 4110是无锡柴油机厂在产产品,属于典型的箱体类零件,设计内容包含工艺文件制订、刀具选择、切削用量计算等,以及夹具设计。是对机械专业学生所学专业知识的综合应用。该课题难度适中,设计量合适,能提升学生知识的应用能力。 科学依据 (包括课题的科学意义;国 内外研究概况、水平和发展趋势;应用前景等) ( 1)课题科学意义 柴油机的发展已经有一百多年的历史,给人类的生产、生活带来了非凡的便利,也给人类社会的发展提供了不同凡响的动力。 柴油机的压缩比高,热效率高,其燃料消耗量比汽油机低 30%40%,加上车用柴油与车用汽油相比加工成本又低 5%,随着世界各国对汽车节能的普遍重视,汽车发动机向柴油机化发展已是全球汽车工业发展的大趋势 。 现代车用柴油机已具有高热效率、高功率、高扭矩和低油耗、低排放、低噪声等优良的综合性能: 升功率增长超过 15%,直喷式柴油机燃油耗比汽油机低 20%30%,废气排放达到欧 准,温室效应气体排放总体上比汽油机低 45%,噪声振动也基本上达到汽油机的水平。因而商用车柴油化进程明显加快,柴油轿车获得推广使用 。 ( 2) 4110 柴油机箱体 的研究状况及其发展前景 七十年代初,受世界石油危机和首次出台废气排放法规的影响,柴油机省油和低放的特点再度受到关注,工业界开始了新一代柴油机的研究开发,旨在提高柴油机动力性并减少废气排放和噪声振动。这为柴油机在轿车上的应用提供了新的机遇。世界科学技 术的同步发展,尤其是电子技术、精密加工、新材料和测试装备等高新技术的发展为实现这个机遇提供了技术可能。其后 20 多年,柴油机新燃烧方式、直喷燃烧系统、增压中冷、电子控制高压喷射、 四气门结构等新技术均已发展到实用程度,对柴油机排气后处理技术和优质柴油的开发也取得实质性进展。 4110 柴油机陆用时,配以皮带轮、联轴器、离合器作为农业排灌、发电机、电焊机、空压机、水泵、碎石机及建筑机械等动力;船用时,配上倒顺车离合器。减速齿轮箱后,可用作渔轮船动力,内河航运主机及轮船辅机。 研究内容 熟悉 4110 柴 油机 的发展历程 ; 熟 悉 4110 柴油机箱体零件 的结构 ; 掌握 的使用方法 ; 根据零件使用要求,编制零件机械加工工艺规程,并形成全套工艺文件,即工艺 过程卡,机加工工艺卡,工序卡; 分析计算该零件机械加工工艺参数,选用加工设备和工艺装备; 设计该箱体零件加工的专用夹具,绘制夹具装配图及全套非标零件图,夹紧机构 应采用液压夹紧机构,设计液压系统回路及液压元件主要参数;分析夹具的定位 精度。 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可 行性分析 ( 1)实验方案 对 4110 柴油机箱体零件 的整体的设计, 计算 其 该零件机械加工工艺参数,选用加工设备和工艺装备 并设计该零件加工的专用夹具。 ( 2)研究方法 用进行二维画图 , 对 4110 柴油机箱体零件 结构有个全面的了解 。 研究计划及预期成果 研究计划: 20012 年 10 月 12 日 12 月 25 日:按照任务书要求查阅论文相关参考资料,填写毕业设计开题报告书。 2013 年 1 月 11 日 3 月 5 日:填写毕业实习报告。 2013 年 3 月 8 日 3 月 14 日:按照要求修改毕业设计开题报告 。 2013 年 3 月 15 日 3 月 21 日:学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。 2013 年 3 月 22 日 4 月 11 日: 序设计。 2013 年 4 月 12 日 4 月 25 日: 计。 2013 年 4 月 26 日 5 月 21 日:毕业论文撰写和修改工作。 预期成果: 达到预期的实验结论: 形成全套工艺文件,选用加工设备和工艺装备 , 设计该箱体零件加工的专用夹具,绘制夹具装配图及全套非标零件图,夹紧机构应采用液压夹紧机构,设计液压系统回路及液压元件主要参数;分析夹具的定位精度等。 特色或创新之处 考虑专用夹具在使用时对精度的影响 。 操作方面和经济方面都大大改进。 已具备的条件和尚需解决的问题 实验方案思路已经非常明确,已经具备使用 力。 定位精度对夹具的影响。 指导教师意见 指导教师签名: 年 月 日 教研室(学科组、研究所)意见 教研室主任签名: 年 月 日 系意见 主管领导签名: 年 月 日 太湖学院 机械加工工序卡 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 活塞 共 7 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 金工 30 车削 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制作数 每台件数 铸件 105 110 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式车床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 工位夹具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工步名称 工艺装备 主轴转速(r/切削速度(m/进给量(背吃刀量(进给次数 工时 /动 单件 描图 1 粗车外圆 160 粗车环槽 160 51 图号 装订号 设计 (日期 ) 审核 (日期 ) 标准化 (日期 ) 会签 (日期 ) 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 顾昊祺 太湖学院 机械加工工序卡 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 活塞 共 7 页 第 2 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 金工 40 车削 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制作数 每台件数 铸件 105 110 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式车床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 工位夹具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工步名称 工艺装备 主轴转速(r/切削速度(m/进给量(背吃刀量(进给次数 工时 /动 单件 描图 1 粗车止口 320 图号 装订号 设计 (日期 ) 审 核 (日期 ) 标准化 (日期 ) 会签 (日期 ) 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 顾昊祺 太湖学院 机械加工工序卡 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 活塞 共 7 页 第 3 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 金工 60 钻 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制作数 每台件数 铸件 105 110 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式钻床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 工位夹具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工步名称 工艺装备 主轴转速(r/切削速度(m/进给量(背吃刀量(进给次数 工时 /动 单件 描图 1 钻活塞销孔 195 17 1 扩活塞销孔 270 图号 装订号 设计 (日期 ) 审核 (日期 ) 标准化 (日期 ) 会签 (日期 ) 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 顾昊祺 太湖学院 机械加工工序卡 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 活塞 共 7 页 第 4 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 金工 100 车削 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制作数 每台件 数 铸件 105 110 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式车床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 工位夹具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工步名称 工艺装备 主轴转速(r/切削速度(m/进给量(背吃刀量(进给次数 工时 /动 单件 描图 1 精车外圆 500 粗车 环槽 500 图号 装订号 设计 (日期 ) 审核 (日期 ) 标准化 (日期 ) 会签 (日期 ) 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 顾昊祺 太湖学院 机械加工工序卡 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 星轮 共 7 页 第 5 页 车间 工 序号 工序名称 材料牌号 金工 90 车削 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制作数 每台件数 铸件 105 110 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式车床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 工位夹具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工步名称 工艺装备 主轴转速(r/切削速度(m/进给量(背吃刀量(进给次数 工时 /动 单件 描图 1 精车 止口 320 图号 装订号 设计 (日期 ) 审核 (日期 ) 标准化 (日期 ) 会签 (日期 ) 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 顾昊祺 太湖学院 机械加工工序卡 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 星轮 共 7 页 第 6 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 金工 130 铣 削 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制作数 每台件数 铸件 105 110 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式钻床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 工位夹具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工步名称 工艺装备 主轴转速(r/切削速度(m/进给量(背吃刀量(进给次数 工时 /动 单件 描图 1 粗铣活塞顶面 30 1 图号 装订号 设计 (日期 ) 审核 (日期 ) 标准化 (日期 ) 会签 (日期 ) 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 顾昊祺 太湖 学院 机械加工工序卡 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 活塞 共 7 页 第 7 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 金工 140 绞 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制作数 每台件数 铸件 105 110 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式钻床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 工位夹具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工步名称 工艺装 备 主轴转速(r/切削速度(m/进给量(背吃刀量(进给次数 工时 /动 单件 描图 1 精绞活塞销孔 140 图号 装订号 设计 (日期 ) 审核 (日期 ) 标准化 (日期 ) 会签 (日期 ) 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 顾昊祺 (工厂 ) 机械加工工艺卡片 产品型号 零 (部 )件图号 共 2 页 产品名称 镗销孔夹具 零 (部 )件名称 活塞 第 1 页 材料牌号 毛坯种类 铸件 毛坯外形 尺寸 105 110 每毛坯件数 1 每台件数 1 备注 工 序 装 夹 工步 工序内容 同时加工零件数 切削用量 设备名称 工艺装备名称及编号 技 术 等 级 工时定额 背吃刀量(切削 速度m/分钟转数 进给量(夹具 刀具 量具 单件 准终 10 铸造毛坯 1 气锤 20 时效 1 式电炉 30 1 粗车外圆 1 60 式专用车床 专用夹具 焊接式外圆 车刀 2 粗车倒角 1 60 0 粗车下端面和止口 1 20 式专用车床 专用夹具 焊接式外圆 车刀 50 铣两侧销座凹孔 1 能铣床 镶齿 圆柱铣刀 60 1 钻活塞销孔 1 1 17 195 525 型立式钻床 专用夹具 麻花钻 2 扩活塞销孔 1 70 孔钻 70 铣回油槽 1 能铣床 镶齿圆柱铣 刀 80 钻 销座油孔 1 立式钻床 麻花钻 90 精车止口 1 20 式专用车床 专用夹具 焊接式外圆 车刀 100 1 精车外圆 1 00 式专用车床 专用夹具 焊接式外圆车刀 2 精车环槽 1 60 110 精车燃烧室 1 式专用车床 焊接式外圆 车刀 120 车靠模裙部 1 式专用车床 焊接式外圆 车刀 编制 (日期 ) 审核 (日期 ) 会签 (日期 ) 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 顾昊祺 薛庆红 (工厂 ) 机械加工工艺卡片 产品型号 零 (部 )件图号 共 2 页 产品名称 镗销孔夹具 零 (部 )件名称 活塞 第 2 页 材料牌号 毛坯种类 铸件 毛坯外形 尺寸 105 110 每毛坯件数 1 每台件数 1 备注 工 序 装 夹 工步 工序内容 同时加工零件数 切削用量 设备名称 工艺装备名称及编号 技 术 等 级 工时定额 背吃刀量(切削 速度m/分钟转数 进给量(夹具 刀具 量具 单件 准终 130 粗铣活塞顶面 1 2 0 6132 万能铣床 专用夹具 镶齿圆柱铣 刀 140 精绞活塞销孔 1 40 525 型立式钻床 专用夹具 绞刀 150 去毛刺,锐边 1 160 清洗吹净活塞 1 170 终检 1 编制 (日期 ) 审核 (日期 ) 会签 (日期 ) 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 顾昊祺 薛庆红 (工厂 ) 机械加工工艺卡片 产品型号 零 (部 )件图号 共 2 页 产品名称 镗销孔夹具 零 (部 )件名称 活塞 第 2 页 材料牌号 毛坯种类 铸件 毛坯外形 尺寸 105 110 每毛坯件数 1 每台件数 1 备注 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 镗销孔夹具 零件名称 活塞 共 2 页 第 1 页 材料牌号 毛坯种类 铸件 毛坯外形 尺寸 105 110 每毛坯可制 作数 1 每台件数 1 备注 工序号 工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备 工时 /终 单件 10 铸 铸造毛坯 气锤 20 热 时效 式电炉 30 车 粗车外圆、环槽和倒角 式 专用车床 焊接式外圆 车刀 0 车 粗车下端面和止口 式专用车床 焊接式外圆 车刀 0 铣 铣两侧销座凹孔 能铣床 镶齿圆柱铣 刀 60 钻,扩 钻,扩活塞销孔 立式钻床 麻花钻 扩孔钻 0 铣 铣回油槽 能铣床 镶齿圆柱铣 刀 80 钻 钻销座油孔 立式钻床 麻花钻 90 车 精车止口 式专用车床 焊接式外圆 车刀 00 车 精车外圆和环槽 式专用车床 焊接式外圆 车刀 计 (日期 ) 审核 (日期 ) 标准化 (日期 ) 会签 (日期 ) 标记 处数 更改文件号 签字 日期 顾昊祺 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 镗销孔夹具 零件名称 活塞 共 2 页 第 2 页 材料牌号 毛坯种类 铸件 毛坯 外形尺寸 105 110 每毛坯可制 作数 1 每台件数 1 备注 工序号 工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备 工时 /终 单件 110 车 精车燃烧室 式专用车床 焊接式外圆 车刀 120 车 车靠模裙部 式专用车床 焊接式外圆 车刀 130 铣 粗铣活塞顶面 能铣床 镶齿圆柱铣 刀 40 绞 精绞活塞销孔 立式钻床 绞刀 50 辅 去毛刺,锐边 160 辅 清洗吹净活塞 170 检 终检 设计 (日期 ) 审核 (日期 ) 标准化 (日期 ) 会签 (日期 ) 标记 处数 更改文件号 签字 日期 顾昊祺 周次 起止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注11月 7日 1月 20日教师下达毕业设计任务,学生初步阅读资料,完成毕业设计开题报告。按照任务书要求查阅论文相关参考资料,填写毕业设计开题报告书存在问题:对于实际操作不是很了解。改进方法:参与工作,逐渐了解,参与其中。4011年 11月 21日 写毕业设计开题报告 填写毕业设计开题报告存在问题:对课题难易程度理解不够,难点分析不足,分析能力欠缺,许多问题不是很明白。改进方法:在指导老师的帮助下,进一步消化本课题。6012年 1月 9日 2日 指导毕业实习 实习并填写实习报告 存在问题:没有实习经验改进方法:参与工作,逐渐了解11月 23日 4日 检查毕业设计准备情况 修改完善毕业设计开题报告存在问题:对课题难点分析不足,分析能力欠缺,对课题理解不深,头脑里没设计的东西的概念改进方法:在指导老师的帮助下,整改开题报告。13 2012年 2月 27日 日 查阅参考资料 查阅与设计有关的参考资料不少于10本,其中外文不少于2本 存在问题:由于工作原因,空闲时间很少,查阅资料太少。改进方法:利用一切时间,去图书馆和网上查找相关资料14 2012年 3月 5日 日 机体加工工艺方案 分析零件图,毛坯图,优选确定加工方案存在问题:缺乏实际操作经验,制定的工艺方案不合理。改进方法:多去咨询师傅了解实际生产过程,重新确立合理的工艺方案。15 2012年 3月 12日 6日 自己根据设计任务修改 确定毛坯结构尺寸,计算所需个尺寸存在问题:夹具结构设计不合理,尺寸计算有误差公式运用错误。对模具设计数据不了解改进方法:查阅多种参考资料,改进模具结构,提高计算正确率。16 2012年 3月 19日 3日 自己修改 分析毛坯图和零件图,优选夹具设计方案存在问题:缺乏生产经验,对加工顺序不了解,加工工序安排不合理。改进方法:多了解实际生产过程,重新确立合理的工艺方案17 2012年 3月 26日 0日 装配图 初步绘制零件装配图存在问题:对图速度较慢。改进方法:重新确定合理的表达视图,多加运用绘图软件,提高画图速度。存档编码:无锡太湖学院 2013 届毕业作业周次进度计划、检查落实表系别:信机系 班级:机械91 学生姓名: 顾昊祺 课题(设计)名称:4110柴油机活塞零件机械加工工艺及其液动夹具设计 开始日期:11月7日周次 起止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注18 2012年 4月 2日 日 装配图 修改零件装配图存在问题:2寸不精确。改进方法:按机械制图要求改正不正确的画法,修改尺寸。19 2012年 4月 9日 3日 完成零件图 修改零件图存在问题:2细栏填写不正确。改进方法:按机械制图要求改正不当之处。20 2012年 4月 16日 0日 说明书 修改说明说 存在问题:说明书格式不对改进方法:按学校要求修改说明书格式。21 2012年 4月 23日 7日 摘要,小结 填写摘要小结 存在问题:摘要内容不合理。改进方法:按论文定义摘要内容和小结。22 2012年 4月 30日 日 英文翻译 编写英文翻译 存在问题:英文不熟练。改进方法:借助英文翻译字典翻译。23 2012年 5月 7日 1日 论文封面 完成论文封面 存在问题:论文封面格式不对。改进方法:按照要求修改封面格式。24 2012年 5月 14日 8日 检查、指导设计说明书、摘要和小结,加入说明书,完成说明书 完成设计说明书存在问题:说明书的格式不规范,摘要不合理,关键词不恰当。改进方法:根据说明书规范要求更改,重新按要求编写摘要。25 2011年 5月 21日 5日 上交资料、答辩 整理所有资料上交指导教师,答辩 资料整理欠合理,按学院要求整理并装订,进行答辩 编号 无锡 太湖学院 毕业设计(论文) 题目 : 4110 柴油机活塞零件机械加工工艺 及其液动夹具设计 信机 系 机械工程及自动化 专业 学 号: 0923022 学生姓名: 顾昊祺 指导教师: 薛庆红 (职称: 副教授 ) (职称: ) 2013年 5月 25日 无锡太湖学院本科毕业设计 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明:所呈交的毕业设计 4110 柴油机活塞零件机械加工工艺及其液动夹具设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果,其内容除了在毕业设计中特别加以标注引用,表示致谢的内容外,本毕业设计不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级: 机械 91 学 号: 0923022 作者姓名: 2013 年 5 月 25 日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题: 、 题目 4110柴油机活塞零件机械加工工艺及其液动夹具设计 、专题 二、课题来源及选题依据 本课题来源于企业在生产零件,要求学生编制该零件机械加工工艺规程及加工中专用夹具设计。 该零件为典型的箱体类零件,结构难度适中,加工需专用夹具装夹,难度和量的要求都达到毕业设计的标准,要求能利用所学专业知识,完成该零件工艺及工装的设计,并能有所创新。 三、本设计应达到的要求: 卡); 于 20页); 于 800010000字符,约合汉字 5000字符); 、接受任务学生: 机械 91 班 姓名 顾昊祺 五、开始及完成日期: 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计指导: 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 年 月 日 要 机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课、专业基础课以及专业课后进行的 。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习,也是一次理论联系实际的训练。因此,他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。 我这次的课题是镗销孔活塞零件专用夹具的设计,有活塞零件图、毛坯图、夹具装配图、夹具零件图各一张以及非标零件图五张,机械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡若干张。首先我们要熟悉零件,题目所给的零件是汽车活塞。了解了活塞的作用,接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。然后我们再根据定位基准先确定精基准,后确定粗基准,最后 拟定活塞的工艺路线图,制定该工件的夹紧方案,画出夹具装配图。 就我个人而言,我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练,希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ,为以后的工作打下良好的基础。 由于能力有限,设计尚有很多不足之处,希望各位老师给予指导。 关键词: 夹具;活塞;零件图; is we in is we in to be of be a it in of by of of of we to is of in of in of on of to we of to me I of be in of in to of a of I 目 录 年 月 日 . 要 . . 绪 论 . 1 课题的研究内容 和 意义 . 1 内外的发展概况 . 1 课题应 达到的要求 . 1 2 零件的分析 . 2 塞的作用 . 2 塞的结构组成 . 2 塞的主要技术条件分析 . 3 3 零件的工艺规程设计 . 4 定零件的生产纲领 . 4 定毛坯的材料和制造形式 . 4 坯的材料选择 . 4 坯的制造方法 . 4 位基准的选择 . 4 基准的选择 . 5 基准的选择 . 5 定工艺路线 . 6 塞毛坯尺寸、加工余量、工序尺寸的确定 . 8 塞毛坯尺寸的确定 . 8 定切削用量及工时定额 . 9 口的切削用量 . 16 床夹具的作用及组成 . 18 床夹具设计过程 . 18 具的初步设计方案 . 18 位方案设计 . 19 位元件选择 . 19 位误差的分析与计算 . 19 压缸的设计 . 20 紧方案设计 . 21 紧元件的选取 . 21 紧力的分析与计算 . 22 动力计算 . 22 5 结论与展望 . 24 论 . 24 足之处及未来展望 . 24 致 谢 . 25 参考文献 . 26 4110 柴油机活塞零件机械加工工艺及其液动夹具设计 1 1 绪 论 课题的研究内容 和 意义 工艺工装毕业设计是在机械制造工艺学及机床夹具等课程的基础上,进行生产实习基础上进行的一个重要环节,它要求学生全面地综合运用本课程及有关选修课程的理论和实践知识,进行零件加工工艺规程设计和机床夹具设计。 工具的制造对人类的影响是极其巨大。从某种程度 上说,工具的先进水平决定着生产力的高低也是伴随着劳动工具的发展与变革。制造业是任何一个发达国家的基础工业,是一个国家综合国力的重要体现。然而在制造业中,夹具工业又是制造业的基础,得到了各个国家的高度重视。尤其在今天以知识为驱动的全球化经济浪潮中,由于激烈的市场竞争,夹具工业的内涵、深度和广度都发生着深刻变化,各种新的夹具设计、制造加工方法不断的出现,推动我们社会的不断向前发展。 内外的发展概况 夹具工业是现代工业的基础。它的技术水平在很大程度上决定了产品的质量和市场的竞争力,在如此严峻的行业背景下 ,我国的技术人员经过不断地改革和创新使得我国的模具水平有了较大的提高。大型、复杂、精密、高效和长寿命的夹具又上了新的台阶。夹具是每个机制制造方面目前普遍用的,它可以大批量生产,节省人力物资,效率相对高,操作方便,结构合理,它的成本低廉,适合广大人群所承受的能力。 通过课程设计的准备工作,进一步提高我们独立调研能力以及专业的业务素质。并通过文献查阅,现场收集资料等工作锻炼解决夹具工程技术的问题的能力;能巩固深化扩充我们的专业知识,并通过课程设计中对涉及到的问题的分析研究,提出我们自己的见解和观点;通过课程设计 ,树立良好的工作思想和细致、严谨、科学的工作态度,为将来成为一个未来的工程师奠定良好的基础。 课题应 达到的要求 这次设计使我能综合运用机械制造工艺学中的基本理论,并结合生产实习中学到的实践经验和知识,独立的分析和解决工艺问题,初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法,拟订夹具设计方案,完成夹具结构设计的能力,为未来从事的工作打下良好的基础。 由于能力有限,设计尚有很多不足之处,希望各位老师给予指导。 无锡 太湖学院学士学位论文 2 2 零件的分析 塞的作用 活塞是曲柄连杆机构 的主要零件之一,它承受交变的机械负荷和热负荷,是汽车发动机的 “心脏 ”。 活塞的第一个作用:使发动机做功。在活塞工作的压缩过程当中,燃烧室内的混合气体被火花塞点燃后爆发,膨胀爆发产生强大的压力,推动活塞沿气缸向下运动,并通过活塞销和连杆使活塞的直线往复运动变为曲柄的旋转运动,这就是发动机动力的来源。 活塞的第二个作用:密封。发动机的运转是由进气,压缩,做功,排气这四个行程不断往复来完成的。不断地循环,发动机才能连续地工作,这就要求发动机内活塞顶以上的空间要有非常好的密封效果。 塞的结构组成 一般活塞 都是圆柱形体,根据不同发动机的工作条件和要求,活塞本身的构造有各种各样,一般将活塞分为头部(环槽、环岸和绝热槽),裙部和活塞销座三个部分,如图 图 塞外形图 活塞头部是指活塞顶端和环槽部分。活塞顶端完全取决于燃烧室的要求,顶端采用平顶或接近于平顶的设计,这样有利于活塞减少与高温气体的接触面积,使得应力分布均匀。多数汽油机采用平顶活塞。但有些发动机为了混合气体形成的需要,提高燃烧效率,将爆燃减少到最小程度,需要活塞顶端具有比较复杂的形状,设有一定深度的凹坑作为燃烧室的一部分。活塞的凹槽 成为环槽,用于安装活塞环。活塞环的作用是密封,防止漏气和防止机油进入燃烧室。 活塞裙部是指活塞的下部分,它的作用是尽量保持活塞在往复运动中垂直的姿态,也就是活塞的导向部分。 为保证在正常工作条件下活塞与气缸内壁之间自上而下间隙均匀,4110 柴油机活塞零件机械加工工艺及其液动夹具设计 3 必须把活塞制成上小下大的阶梯形或者截锥形。活塞裙部的横截面应作为椭圆形,并使椭圆的长轴方向垂直于活塞销孔轴线方向。 活塞销座是活塞通过活塞销和连杆连接的支承部分,位于活塞裙部的上方。其作用是保证把作用于活塞上的力可靠地传给活塞销孔,在活塞销座上有一个油孔,用作润滑活塞销与活塞销孔 ,减少它们的摩擦。 塞的主要技术条件分析 部槽底粗糙度 28 ;销孔表面粗糙度为 销孔同轴度误差在最大实体状态时为零。 6 00度上公差为 刀痕,以便能储存润滑油,使发动机在工作中活塞与缸壁之间形 成一层油膜,从而减少活塞与缸壁的摩擦。 3 而应当限制;改善活塞的机械加工性能,在活塞的制造过程中对销孔尺寸、外圆尺寸和重量进行分组。 无锡 太湖学院学士学位论文 4 3 零件的工艺规程设计 定零件的生产纲领 产品的生产纲领就是年生产量。生产纲领及生产类型与工艺过程的关系十分密切,生产纲领不同,生产规模也不同,工艺过程的特点也相应而异。 零件的生产纲领通常按下式计算: N=1+) 式中: N 为零件的生产纲领,件 /年; Q 为产品的年产量,台 /年; n 为每台产品中该零件的数量,件 /台; 为备品率; 为废品率。 根据数据,一般企业发动机的年产量为 80000 辆,发动机为 6 缸发动机, n=6; 3%; 所以活塞的年产量为: N=1+) 件)(492000%)1(680000 查有关表格,确定活塞的生产批量为大批量生产。 定毛坯的材料和制造形式 坯的材料选择 对活塞零件材料的要求 活塞是在高温、高速、高负荷的条件下工作的,对它 的设计要求有: 需要选用耐磨性好、热强度好、热膨胀系数小、导热性好、具有良好工艺性的材料; 需要有合理的形状和壁厚。使散热良好,强度、刚度符合要求,尽量减轻重量,避免应力集中; 在不同的工作情况下都能保持活塞与缸套的最佳配合; 保证燃烧室气密性好,窜气、窜油要少又不增加活塞组的摩擦损失; 在较低的油耗条件下,保证滑动面上有足够的润滑油。 为满足上述设计要求,活塞的材料除了少数采用铸铁外,大部分采用导热系数高、热膨胀系数较底的硅铝合金 代号 活塞除了导热性 能好外,还具有重量轻、易加工等特点。一般的铝活塞大多采用金属模浇铸,这样不仅仅可以获得较高精度的毛坯,减少机械加工余量,同时还可以保证活塞间较小的重量差,适合批量生产。所以共晶铝硅合金是目前国内外应用最广泛的活塞材料,故选择铝硅合金。 坯的制造方法 从生产批量上看,属于大批量生产,宜采用精度和生产率都较高的毛坯制造方法,以减少材料消耗和机械加工工作量。可考虑金属铸造、熔模铸造、模锻、精锻等方法;从零件的结构上来看,该零件属于外形较复杂的小型零件,可考虑采用压铸、金属铸造、熔模铸造等精密铸造 方法。同时可以减少切削加工或不进行切削加工。从铸铝材料的强度来看,可采用金属型铸造或砂型铸造。综合以上分析,该活塞毛坯确定采用金属型铸造。 位基准的选择 定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择得正确、合理,4110 柴油机活塞零件机械加工工艺及其液动夹具设计 5 可以保证零件的加工质量,提高生产效率。反之,就会使加工工艺过程问题百出,严重的还会造成零件大批报废,是生产无法进行。 基准的选择 选择粗基准时,应考虑两个问题:一,是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求;二,是合理分配各加工面的余量,所以一般应遵 循下列原则。 ( 1)重要表面原则。 为保证加工表面的余量均匀,应选择重要表面为粗基准。 ( 2)不加工表面原则。 若在设计上要求保证加工面与不加工面的相互位置精度,则应选不加工表面为粗基准。 ( 3)余量最小原则。 如果零件上每个表面都要加工,则应该选加工余量小的表面为粗基准,以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面,造成工件报废。 ( 4)使用一次原则。 粗基准一般只在第一工序中使用一次,尽量避免重复使用。 ( 5)平整光洁原则。 作为粗基准的表面,应尽量平整光洁,有一定面积,不能有飞边、浇口、易口或其他缺陷,以使工件定位可靠,夹紧方便。 通过对这些粗基准选择原则以及对零件的加工工艺分析的综合考虑,得出初步选择的粗基准为活塞零件的外圆表面。 基准的选择 精基准选择时,应主要考虑保证加工精度和工件装夹方便可靠。一般应考虑以下原则。 ( 1)基准重合原则 应尽量选择零件上的设计基准作为定位基准,以避免定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。 ( 2)基准统一原则 尽可能采用同一基准定位加工零件上尽可能多的表面,这就是基准统一原则。这样可以减少基准转换,便于保证各加工表面的相互位置精度。 ( 3)自 为基准原则 某些表面精加工要求加工余量小而均匀时,长选择加工表面本身作为定位基准。 ( 4)互为基准原则 对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时,需要用两个表面相互为基准,进行反复加工,以保证位置精度要求。 ( 5)所选精基准应保证工件定位准确,夹紧可靠,操作方便 定位基准应有足够的支撑面积,表面粗糙度值较小,精度较高。 活塞是一种薄壁筒形零件,在外力的作用下很容易产生变形,而且其主要表面的位置精度和尺寸精度要求都比较高,所以需要用一个统一的基面定位来加工这些要求高的表面。针对活塞的结构特点 ,因此采用了活塞的辅助精基准止口内孔和端面来作为统一的基无锡 太湖学院学士学位论文 6 准。在加工回油槽、环槽、外圆和顶面时,就是采用了这个精基准定位。也符合了 “基准统一 ”和 “工序集中 ”的原则。由于活塞毛坯的精度较高,因此在钻、扩销孔时采用销座外端作为角向定位基准。如采用销孔自定位的话,定位元件不容易布置,夹具的结构也会变得复杂。 精镗销孔时是以顶面为定位基准,止口的精加工也是以顶面为定位基准的,这样也减少了由于基准不重合而产生的定位误差。 在精车和精磨外圆这两道工序中,则采用止口的锥面和顶面的中心孔定位。 采用止口和端面(或中心孔)作为 基准面有下列优点: 1,可以加工裙部、头部、顶面、销孔等主要表面及其他次要表面。 2,活塞裙部在半径方向的刚性差,利用止口和端面定位可以沿活塞轴向夹紧,就不致引起严重的变形,从而可以时行多刀切削。 定工艺路线 拟定工艺路线的出发点:应当是零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领和生产类型已确定为大批生产的条件下,可以考虑通用机床配以专用夹具,并尽量使得工序集中来提高生产率。除此之外应考虑经济效果,以便降低生产成本。考虑了其主体方向后,对其切削加工顺序进行初步 安排。在这之前应考虑到气门摇臂切削加工工序的安排原则。 ( 1)、先粗后精 一个零件的切削加工过程总是先进行粗加工再进行半精加工,最后是精加工和光整加工。这有利于加工误差和表面缺陷层的逐步消除,从而逐步提高零件的加工精度与表面质量。 ( 2)、先主后次 零件的主要加工表面(一般是指设计基准面、主要工作面、装配基面等)应先加工,而次要表面(键槽、螺纹等)可在主要加工表面加工到一定精度后、最终精加工之前进行加工。 ( 4)、先基准后其他 作为精基准的表面要首先加工出来。 通过对这些原则的掌握以及对零件各个加工表面和孔 位置精度、表面粗糙度要求的理解后,初步安排了加 工工艺路线一如下: 工艺路线一 1. 铸造毛坯 2. 时效 3. 止口定位粗车外圆、环槽和倒角 4. 外圆定位粗车下端面和止口 5. 铣两侧销座凹孔 6. 止口定位钻活塞销孔 7. 铣回油槽 8. 扩活塞销孔 4110 柴油机活塞零件机械加工工艺及其液动夹具设计 7 9. 钻销座油孔 10. 外圆定位精车止口 11. 止口定位精车外圆和环槽 12. 精车燃烧室 13. 靠模车裙部 14. 粗铣活塞顶面 15. 外圆定位精绞销 孔 16. 去毛刺、锐边 17. 清洗吹净活塞 18. 终检 工艺路线二 1. 铸造毛坯 2. 正火 3. 钻活塞销孔 4. 铣两侧销座凹孔 5. 粗车外圆、环槽和倒角 6. 铣回油槽 7. 钻销座油孔 8. 扩活塞销孔 9. 外圆定位粗车下端面和止口 10. 外圆定位精车止口 11. 止口定位精车外圆、环槽和顶面 12. 精车燃烧室 13. 靠模车裙部 14. 粗铣活塞顶面 15. 外圆定位 磨销孔 16. 粗绞活塞销孔 17. 去毛刺、锐边 18. 清洗吹净活塞 19. 终检 工艺方案的比较和分析 方案一是先车止口,然后以止口定位镗销孔,再以此为基准加工活塞;方案二是先加工销孔,再定位止口加工活塞。在实际生产过程中,活塞的毛坯一般都是铸造出锥形销孔,而销孔是许多工序夹紧力的部位,故应在定位止口后直接粗镗销孔,以便在以后的工序中夹紧力能够分布均匀。而第一种方案,更使用于活塞的大批量生产。 无锡 太湖学院学士学位论文 8 塞毛坯尺寸、加工余量、工序尺寸的确定 零件机械加工工艺路线拟定后 还需要对每一道工序进行设计,其主要内容包括:确定每一工步的加工余量,计算各工序尺寸及公差,选择各工序所使用的机床及工艺设备,确定切削用量计算工时定额等 8。 塞毛坯尺寸的确定 活塞的零件材料为铝合金,生产类型为大批量生产,采用的毛坯是金属模铸造出来的。铝活塞的毛坯一般都铸出锥形销孔以便于拔模。由于销孔是许多工序施加夹紧力的部分,所以在粗车止口工序之后即对销孔进行粗镗,以便在其后的工序,夹紧力能较均匀地分布,而不至于压坏销孔所在的搭子。根据零件资料及加工工艺,确定活塞毛坯尺寸为: 11 0 ,如图 示: 图 塞毛坯图 工余量的确定 机械加工余量对工艺过程有一定的影响,余量不够,不能保证零件的加工质量,余量过大,不但增加机械加工劳动量,而且增加了材料,道具,能源的消耗,从而增加了成本,所以必须合理地安排加工余量。 (1) 销孔的加工余量 销孔直径 28部粗糙度为 金属加工工艺及工装设计表 4钻孔加工余量为 孔加工余量为 加工余量为 ( 2) 外圆表面的加工余量 外圆直径 面粗糙度为 金属加工工艺及工装
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