活塞加工工艺说明书

1、辽宁工程技术大学课程设计辽宁工程技术大学机械制造技术基础课程设计题目：活塞零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计班级：姓名：指导教师：完成日期:一、设计题目活塞零件的工艺加工规程及工艺装备设计二、原始资料（1）被加工零件的零件图1张（2）生产类型：（中批或大批大量生产）三、上交材料1绘制零件图1张2毛坯图1张3编制机械加工工艺过程综合卡片1套4编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺 卡片）1套5绘制夹具装配图（A0或A1 ）1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需 绘制的零件图，一般为夹具体）。1张7编写课程设计说明书（约5000-

2、8000字）。1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1 第I2天查资料，熟悉题目阶段。2 第37天，完成零件的工艺性分析，确定毛坯的类型、制造方法和机械加工 工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。3 第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在 其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4 第门13天，完成夹具总装图的绘制。5 第1415天，零件图的绘制。6 第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7 第19天，完成图纸和说明书的输出打印。辽宁工程技术大学课程设计7五、指导教师评语成绩：指导教师日期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

3、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。我这次设计的是拨叉831003，有零件图、毛坯图、夹具装配 图、夹具零件图各一张，机械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应 那道工序的工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件，题目所给的零 件是拨叉831003。了解了拨叉的作用，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，最后拟定拨 叉的工艺路线图，

4、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。AbstractMachinofacture technology curriculum design is that we mimic all basic courses , technology basic course and major part having completed university being i

5、n progress afte r 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

6、 years life.My design is Bocha 831,003, part map, rough map, fixture assembly, a fixture parts of the map. Machi ning process with the card and the corresp on ding fixture designed by the procedures of the process of a card. First of all, we must familiar with the parts, subject to the parts is Boch

7、a 831,003. Bocha 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 mechani cal Jiagongyuliang. According to another location and then we set the benchmark fine first base, established afte

8、r the benchmark crude, Bocha finalizing the road map process, the enactment of the workpiece clamping programme, to draw fixture assembly.For me pers on ally, 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 de

9、sign 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 guidanee.目录刖B 1零件的分析1.1 活塞的功用、结构特点及工作条件错误！未定义书签。1 -2 活塞的主要加工表面及技术要求

10、32工艺规程设计32.1 活塞的毛坯材料及制造方法 32.2定位基准的选择 42.3 制定工艺路线 52.3.1 工艺路线方案一 52.3.2 工艺路线方案二 52.3.3 工艺方案的比较与分析 62.4机械加工余量及工序尺寸 63专用夹具设计 93.1 设计主旨 103.2 夹具的设计 103.2.1 定位基准的选择 103.2.2 切削力及夹紧力的计算 103.2.3 定位误差分析 113.2.4 夹具设计及操作的简要说明 1111辽宁工程技术大学课程设计4我国的汽车行业正在飞速发展，汽车的动力部分也在不断改进，活 塞是汽车动力不可 缺少 的一部分，它的工作情况会直接影响汽车的运行状态。所

11、以，如何能使活塞的生产高效率、 高质量，省成本、省时间是我们今天汽车行业的努力方向。随着汽车整车对发动机的动力性、经济性、环保性及可靠性的要求越来越严格，活塞已发展成为集轻质高强度新材料、异型外圆复合型面、异型销孔等多项新技术于一体的高技术含量的产品，以保证活塞的耐热性、耐磨性、平稳的导向性和良好的密封功能，减少发 动机的摩擦功损失，降低油耗、噪声和排放。为满足以上的功能要求，通常将活塞的外圆设计成异型外（中凸变椭圆），即垂直于活塞轴线的横剖面为椭圆或修正椭且椭圆度沿轴线方向按一定的规律变化（如图1所示），椭圆度精度达0.005mm ；活塞纵剖面的 外轮廓为高次函数的拟合曲线，轮廓精度为0.0

12、050.01mm ；为提高活塞的承载能力， 以提高发动机的升功率，通常将高负荷活塞的销孔设计成微内锥型或正应力曲面型（异型销 孔），销孔尺寸精度达IT4级，轮廓精度为0.003mm。活塞作为典型的汽车矢键零部件，在切削加工方面具有很强的工艺特点。目 前，国内活塞制造行业通常是由通用机床和结合活塞工艺特点的专用设备组成机加工生产线， 因此，专用设备就成为活塞切削加工的矢键设备，其功能和精度将直接影响最终产品的尖 键特性的质量指标。本文根据活塞加工的一个特殊工序来对其夹具的设计，使其加工过程得以顺利进行， 保 证活塞销孔的位置及精度的准确性，同 时也借 助这个夹具的设计，来提高活塞加工的效率，解

13、决活塞的定位、夹紧问题，为活塞的加工提供一个更方便的路径。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。1零件的分析1-1活塞的功用、结构特点及工作条件活塞是曲柄连杆机构中的主要零件之一，是发动机的心脏。在活塞压缩行程终了时，燃烧 室内的工作混合气被火花塞点燃后爆发，产生强大的压力，推动活塞沿气缸向下运动，并通 过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。活塞的第一个作用 就是使发动机做功。发动机做功是由进气、压缩、爆发、排气四个行程来完成的一个工作循环的。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。密封是 活

14、塞的第二个作用。发动机在点燃爆发时，温度高达2000-2500，主要靠活塞和活塞环将高温传给气缸壁， 再由气缸壁外侧水套内的循环水将热量带走。活塞的第三个作用是传热。活塞由头部（环槽、环岸和绝热槽）、裙部和顶部三部分组成。1顶部。汽车发动机大多采用平顶式活塞，这是因为与其它形式的活塞相比，具 有工作可靠、制造简单、重量最轻和受热面积最小等优点。一般选用优质铝合金。2头部。活塞环的主要功用是保证燃烧室和气缸工作腔的密封性。它的高度主要取决于必 须安装的活塞环数。3活塞裙。活塞裙是指活塞油环槽以下的部分。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，必须把活塞制成上小下大的阶梯形或截

15、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。活塞裙部内有一止口 o它由一小段内孔、倒角和端面构成。它是专为活塞加工过程 中定位而设置的辅助精基准面，在活塞工作过程中没有任何用途。4销座。销座位于活塞裙部内，且有厚筋与活塞顶相连。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。总之，活塞为薄壁零件，它是在高温高压的条件下，在气缸内做高速往复直线运动。为减小活塞在 做高速往复运动时的惯性力，一般活塞材料采用铝合金。1 -2 活塞的主要加工表面及技术要求1 环岸及环槽底对活塞裙部轴心的径向跳动

16、最大允差为01mm015mrn全部槽 底FL3.2pm.2.环槽侧面对活塞裙部轴心线垂直度不超过25 : 0.07，环槽侧面对活塞裙部轴心线 跳动不超过0.05mm，全部槽侧Ra0.4 pm。3活塞销孔 尺寸 及精度为（p（ 28 0.075 ） mm ；销孔圆柱度为0.00125mm ；表面粗糙度RaO.125 ym ；两销孔同轴度误差，在最大实体状态时为零；销孔轴心线对裙部轴心线 垂直度为100 : 0.035 ；这些参数超差会使活塞销与活塞孔配合不正常，破坏活塞、活塞销、连 杆的正确装配位置，不能保证正常的润滑，并产生不正常磨损。4裙部保留有0.2mm，深0008mm0016mm的刀痕，

17、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。5为了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 重量分别进行分组，然后按装配工艺要求进行分组装配。2 工艺规程设计2.1 活塞的毛坯材料及制造方法活塞的材料除少数采用铸铁外，大部分采用导热系数高、热 膨胀 系 数较底的 硅铝合金。为了增加其刚性、隔热性和避免环槽早期磨损，也有在其头部或裙部铸有钢护圈、铸铁圈或钢片， 这类活塞称为双金属活塞。铝活塞除了导热性能好外，还具有重量轻、易加工等特点。所以目前中小型发动机的活塞大 部分采用铝合金材料。由于铝合金和铸铁材料的不同，造 成线膨

18、胀系数不一样，亦 可能 出现广泛选用铸铁活塞的趋 势，用以取代铝活塞。一般的铝活塞大多采用金属模浇铸，这样不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。2.2 定位基准的选择由于毛坯的精度较高，所以毛坯的外表面、内圆及顶面可直接作为粗基准，如粗车外圆、环槽、顶部、裙 部及端面。由于液态模锻后 的 毛坯内孔 与外圆的 同轴 度及内孔、外圆对 内顶 面的垂直度误差均较小，因此，车削后顶部及裙部的壁厚均匀，可为以后的半精加工及精加工 留有较均匀的余量。活塞属薄壁筒形零件，径向刚度很差，而主要表面尺寸精度及个主要表面之间的位置精度要求又较高，所以在产品设计时就针对活

19、塞的结构特点，设计了专供加工时定位用的辅 助精基准一一止口内孔及端面。在回油槽、外圆、环槽、顶面等加工时，就采用了该精基准定 位。这不仅符合“基准统一”和“工序集中”原则，而且便于轴向夹紧，可采用一套夹具即可。但以此作为精基准不仅不符合“基准重合”原则，而且还为此增力a 了工序和设备。由于活 塞销孔沿活塞轴线方向位置尺寸的设计基准是顶面，所以精镇削孔时以顶面为轴向定位基准， 而 止口的精加工以 顶面为定位基准，这样可以减少因基准不重合而产生的定位误差。在钻、扩销孔时采用了以销座外端作为角向定位基面。这是因为若采用销孔自定位，定位元 件不易布置，夹具结构复杂。而由于活塞毛坯精度较高，以此作为角定

20、位可以满足加工要求。在铿、滚挤销孔 时，以销孔为角向定位基准，遵循了 “自为基准”原则，使加工余量均 匀5容易保证精度要求。辽宁工程技术大学课程设计14销孔9车锁环槽10液压销孔11精磨裙部外T617A卧式铳铿床504680四轴数控车床504690二轴数控车床504700三轴数控车床C2-115车床ZF041活塞专用铳床JL6静压镯床504700三轴数控车床液压销孔车床仿型磨床DTX40-I-G通过 式清 洗（p 91.6 0.05、（p 101.82粗镇活塞销孔3粗车顶面，外圆及环槽4精车下端面，内止口 5精车环槽、外圆面、顶 面6精车燃烧室7铳裙部圆弧8精细镇活塞12清洗吹净活塞床13终检

21、14装配前裙部分组尺寸复检2.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先钻销孔，再车定位止口，然后以此为基准加工活塞；而方案二是直接粗车止口，然后镇销孔加工活塞；从工 艺路线上分析两套方案都可行，但经比较可见，第一 套方案更具体，更适合活塞的批量生产。2.4 机械加工余量及工序尺寸1钻活塞销孔：（p22.9 omm2铳两侧销座凹坑：R1O3粗车外圆、环槽、裙部及端面夕卜圆：（p 102.4 0.1 2Z=1.2mm环槽:2.25 0.03、4.445 0.03、士 0.05、（p 90.6 0.05裙部:8.15 0.0315.2 0.03 21.83 0.0326.8

22、3 0.03端面：101 565 0.435 2Z=4.9354 粗车定位止口 ： 87.565 0.15(p95.5 oow 5铳回油槽：57.38 0-2.56扩活塞销孔(p 26.59 。2Z=3.697粗精镇活塞销孔(p28 00.01 2Z=1.418精车 止 口 85.565 0.015 (p 96.7 2Z=0.8机械加工工艺过程卡片（厂名）加工工艺卡片产品型号产品名称活塞零件名称零件图号数量材料名称材料规格mm毛料重量kg活塞4000铝合金序工序名 号称工序内容设备名 称1钻削钻活塞销孔（P 22.9钻床2铳削铳两侧销座凹坑铳床3车削粗车外圆、环槽、裙部及端面车床4车削粗车定位

23、止口车床5铳削铳回油槽铳床6车削扩活塞销孔车床7钻削钻销座油孔钻床8钳工去毛刺9镯削粗精镇活塞销孔镇床10磨削销孔内侧倒角磨床11车削车削孔锁环槽车床12车削精车止口车床13车削车外圆、环槽、环岸及倒角车床14钻削滚挤活塞销孔钻床15钳工去毛刺16磨工磨削拨叉脚两端面磨床17清洗吹净活塞18终检编制标准 化校对会签更改单 号更改标 记更改处数更改人更改日期审核批准机械加工工序卡片机械加工工序卡片产品型号 产品名称工序号02毛坯种类铸件设备名称零件名称活塞工序名称材料名称每毛坯可制件数设备型号铝合金每台件数同时加工件数工步号工步内容2铳两侧销座凹坑工艺设备80618专用机床设计（日 签字 期）3

24、专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 这里的夹具为铳工件的专用夹具，申10的刀头。3.1 设计主旨本夹具主要用来铳活塞凹坑，且 有一定的技术要求。但加工本道 工序时，采用销 孔定位。因此，主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，同时还要达到要求的 精度。3.2 夹具的设计3.2.1 定位基准的选择由零件图可知，凹坑定位基准为销孔中心，活塞圆柱表面的圆跳度为0.1mm,由于 毛坯的精度较高，所以毛坯的外表面、内圆及顶面可直接作为粗基准，立式铳床，用v 型快定位，夹紧。3.2.2切削力及夹紧力的计算切削刀具：整体铳刀，则圆周切削分力Fc=902a P

25、f -75KP其中，ap =8mm,f=5mm, K P=1,所以0. 75Fc=902 8 5-75 1 =24128.2 N mm 径向切削分力FP=530 aop4 75KP 所以FP=530 8-5 7 1=10624.6 N轴向切削分力Ft=451apf 04KP所以F(=451 8 5 4 1=6868.4 N计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数K= KiK2KsK4式中K1基本安全系数，Ki=1.5K2 -加工性质系数，KH.1K3 -刀具钝化系数，K3T1K4 -断续切削系数，KgI.1于是，K= 1.5 1.1 1.1 1.1=1.9965所以，圆周切削 分力 Fc二 Fc K=24128.2 1.9965=48172 N径向切削 分力FP=FpK=10624.6 1.9965=21212 N轴向切削分力R=FfK=6868.4 1.9965=13713 N3.2.3 定位误差分析(1 )定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为一定位 销，定位销与夹具体上相应的孔采用过赢配合且能保证零件的 公差要求，即为：定位 销 A22 f7 25 GB JB/T8014.2 - 1999(2) v型块的定位。由