汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞加工工藝及夾具設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文

1、<p>　　ISB6.7L汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞加工工藝及夾具設(shè)計(jì)</p><p>　　系 部： 機(jī)電工程系 </p><p>　　學(xué)生姓名： 朱艷 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 機(jī)電13D2班 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 131012244

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 于霜 </p><p>　　2016年 1 月 20 日</p><p><b>　　聲 明</b></p><p>　　本人所呈交的ISB6.7L汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞加工工藝及夾具設(shè)計(jì)，是我在指導(dǎo)教師、公司領(lǐng)導(dǎo)、同事的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行分析研

3、究所取得的成果。本論文不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。</p><p>　　作者簽名： </p><p>　　日期： </p><p><b>　　【摘要】</b></p><p>　　現(xiàn)在

4、敏捷制造、快速原型制造、快速模具工裝制造技術(shù)已經(jīng)成為內(nèi)燃機(jī)零件工業(yè)特別是活塞行業(yè)競(jìng)爭的焦點(diǎn)。因此，針對(duì)各種內(nèi)燃機(jī)活塞機(jī)械加工工藝過程的廣泛探索，從而縮短或簡化工藝流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)制造成本也變得越來越重要。本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文通對(duì)分析活塞加工技術(shù)的發(fā)展、活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、活塞各個(gè)工作面的加工特征及其工作環(huán)境，確定了ISB6.7L活塞的加工方案及加工過程。并對(duì)精鏜銷孔夾具定位與夾緊進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分析其工作原理，以及在夾具設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意

5、的問題。并分析論證其可行性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)活塞 加工工藝 夾具設(shè)計(jì)</p><p>　　Title The Engine Piston Processing Technology and Fixture Design Of ISB6.7L Automobile</p><p><b>　　Abstract</b>&

6、lt;/p><p>　　Now the agile manufacturing, rapid prototyping and rapid tooling die & mould manufacturing technology has become the focus of internal combustion engine parts industry, especially the piston ind

7、ustry competition.Therefore, in view of all kinds of internal combustion engine piston machining process widely, thus shortening or simplified technological process, improve product quality, reduce the production cost is

8、 also becoming more and more important.The graduation design paper through the analysi</p><p>　　Key words Engine piston processing fixture design</p><p><b>　　目 次</b></p>

9、<p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1選題的背景及意義</p><p>　　1.2本課題主要內(nèi)容</p><p>　　2 ISB6.7L活塞結(jié)構(gòu)及加工工藝分析</p><p>　　2.1 ISB6.7L活塞結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　2

10、.2 鑄造工藝</b></p><p>　　2.3 活塞加工特征分析</p><p>　　3 ISB6.7L活塞機(jī)加工工藝</p><p><b>　　3.1 毛坯選擇</b></p><p>　　3.2 定位基準(zhǔn)的選擇</p><p>　　3.3 活塞加工工藝制訂<

11、/p><p>　　4 ISB6.7L活塞的表面處理</p><p>　　4.1 活塞的清洗</p><p>　　4.2 活塞的絲網(wǎng)印刷</p><p>　　4.3 活塞的固化</p><p>　　4.4 活塞的鑄鐵圈防護(hù)</p><p>　　4.5 活塞的烘干</p>&l

12、t;p>　　5 精鏜銷孔夾具設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 活塞銷孔夾具定位及誤差分析</p><p>　　5.2 工件的夾緊裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.3 標(biāo)準(zhǔn)間的選用</p><p>　　5.4 夾具體的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.5 精鏜銷孔夾具工作原理</p><

13、;p><b>　　結(jié) 論</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p><b>　　附錄A</b></p><p><b>　　附錄B</b>

14、;</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展程度體現(xiàn)了一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的發(fā)展水平。</p><p>　　近年來我國國民經(jīng)濟(jì)增長迅速，社會(huì)購買力不斷提升，汽車工業(yè)更是呈現(xiàn)了前所未有的發(fā)展勢(shì)頭。2012年中國汽車產(chǎn)銷量突破2000萬輛，2013年更是突破了2300萬輛，當(dāng)今，中國已

15、成為世界最主要的汽車產(chǎn)銷大國之一。汽車市場(chǎng)的持續(xù)增長為汽車零部件制造業(yè)提供了廣闊的市場(chǎng)空間和難得的發(fā)展機(jī)遇。在汽車當(dāng)中，活塞相當(dāng)于汽車的“心臟”，它在運(yùn)行過程中它承受交變的機(jī)械負(fù)荷同時(shí)又承受熱負(fù)荷，是發(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件最為惡劣的零部件之一，是影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)和平均無故障使用壽命的較為薄弱的零件，同時(shí)也是最為關(guān)鍵的零部件之一。</p><p>　　隨著汽車整車對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性以及可靠性要求越來越嚴(yán)格

16、。何實(shí)現(xiàn)活塞生產(chǎn)中的高產(chǎn)量、低成本、高標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)時(shí)交付、快速響應(yīng)以及使產(chǎn)品快速占領(lǐng)市場(chǎng)等要求，已經(jīng)越來越成為現(xiàn)在制造業(yè)中企業(yè)所追求的目標(biāo)。因此，針對(duì)各種內(nèi)燃機(jī)活塞機(jī)械加工工藝過程的廣泛探索從而縮短或簡化工藝流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低制造成本尤為顯得重要。</p><p>　　1.1選題的背景及意義</p><p>　　ISB6.7L活塞是為了滿足英國康明斯DEP工廠而開發(fā)的，之前該工工廠有另外

17、一家活塞供應(yīng)商在供貨，2011年由于全球活塞需求持續(xù)增長，原供不能滿足產(chǎn)能需求，導(dǎo)致工廠B系列發(fā)動(dòng)機(jī)活塞交付困難，影響最終客戶訂單。在此背景下，馬勒南京工廠經(jīng)過康明斯全球的供應(yīng)商選點(diǎn)后緊急作為新的貨源開發(fā)此活塞。</p><p>　　南京馬勒公司成立于2000年，位于南京市浦口區(qū)泰馮路65-1號(hào)，公司致力于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制造，主要供應(yīng)大眾、神龍、cummins等，產(chǎn)品銷往全球，從最初的十幾個(gè)品種增加到現(xiàn)在的10

18、0多種活塞。年產(chǎn)值4個(gè)億。</p><p>　　公司有7條柴油機(jī)生產(chǎn)線，7條汽油機(jī)生產(chǎn)線，一條自動(dòng)化生產(chǎn)線，2條鋼活塞生產(chǎn)線，公司主要以鋁活塞為主，鋼活塞占的比重較少。</p><p>　　現(xiàn)在公司采用數(shù)控技術(shù)加工活塞，不但能夠輕易滿足活塞的技術(shù)要求；而且數(shù)控技術(shù)既可以保證批量生產(chǎn)的加工精度，又可以減少加工時(shí)間和加工成本，提高效益，是加工活塞的首選方式。</p><p&

19、gt;　　數(shù)控加工中心是一種功能較全的數(shù)控加工機(jī)床。它把車削，銑削、鏜削、鉆削等功能集中在一臺(tái)設(shè)備上，使其具有多種工藝手段。加工中心設(shè)置有刀庫，刀庫中存放著不同數(shù)量的各種刀具或檢具，在加工過程中由程序自動(dòng)選用和更換。這是它與數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床的主要區(qū)別。特別是對(duì)于必需采用工裝和專機(jī)設(shè)備來保證產(chǎn)品質(zhì)量和效率的工件，采用加工中心加工，可以省去工裝和專機(jī)。這會(huì)為新產(chǎn)品的研制和改型換代節(jié)省大量的時(shí)間和費(fèi)用，從而使企業(yè)具有較強(qiáng)的競(jìng)爭能力

20、。</p><p>　　活塞作為發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)有著決定性的作用。由于活塞加工工藝精良，對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率和效益上有很大幫助。而數(shù)控技術(shù)使得活塞的大批量高精度生產(chǎn)成為可能。利用數(shù)控加工，提高加工精度，減少加工成本和減少加工用時(shí),其意義非常重大。</p><p>　　1.2本課題主要內(nèi)容</p><p>　　活塞的加工工藝是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，在設(shè)計(jì)

21、過程中，必須嚴(yán)格地選擇毛坯、制訂工藝規(guī)程、確定加工余量，并計(jì)算工藝尺寸、分析定位誤差等。此外，為了與實(shí)際生產(chǎn)相吻合，還必須對(duì)加工設(shè)備、切削用量等進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)，此階段內(nèi)容較多，所涉及的范圍也比較廣，為了使設(shè)計(jì)更為合理，必須廣泛查閱相關(guān)書籍，是設(shè)計(jì)更為合理和使用。 </p><p>　　為使工件定位更加準(zhǔn)確，夾緊更為快速，安裝更為方便，從而提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高零件加工精度，夾具設(shè)計(jì)要采用專用夾具。在

22、夾具設(shè)計(jì)過程中，統(tǒng)一采用以端面和止口為主要定位面來進(jìn)行加工。以前未學(xué)過夾具的設(shè)計(jì)和計(jì)算。因此工作量大大地增加，只有通過在實(shí)習(xí)過程中對(duì)夾具的感性認(rèn)識(shí)和夾具設(shè)計(jì)參考書以及夾具圖冊(cè)來進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。所以，夾具的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)。 </p><p>　　2 ISB6.7L活塞結(jié)構(gòu)及加工工藝分析</p><p>　　2.1 ISB6.7L活塞結(jié)構(gòu)</p>

23、;<p>　　活塞連桿組主要有活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等零件組成?；钊闹饕饔檬桥c汽缸蓋、氣缸共同構(gòu)成燃燒室，將做功行程所承受的燃?xì)鈮毫νㄟ^活塞銷傳給連桿以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，由于活塞頂部直接與高溫燃?xì)饨佑|，燃?xì)獾淖罡邷囟瓤蛇_(dá)2500K以上，因此活塞的溫度也很高，因高溫時(shí)材料的力學(xué)性能降低，甚至發(fā)生高溫蠕變。當(dāng)頂部溫度超過640K~700K時(shí)還會(huì)產(chǎn)生熱裂現(xiàn)象。第一環(huán)

24、槽超過80K~500K時(shí)，就會(huì)造成活塞環(huán)粘結(jié)。活塞溫度高且往復(fù)變速運(yùn)動(dòng)，潤滑困難，所以極易磨損。在進(jìn)氣時(shí)活塞又接觸到冷的可燃?xì)怏w，造成溫度不均勻，產(chǎn)生的熱應(yīng)力容易使活塞變形和活塞頂表面開裂。因此要求ISB6.7L活塞具有：</p><p>　?。?）足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性；良好的導(dǎo)熱性和極小的熱膨脹性；</p><p>　?。?）很小的重量，以保持很小的慣性力；良好的潤滑性和耐磨性，以提高

25、壽命。</p><p>　　活塞由頂部、頭部和裙部三部分組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 活塞的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　活塞頂部是燃燒室的組成部分，其形狀與選用的燃燒室形式有關(guān)。</p><p>　　活塞頭部是指活塞環(huán)槽以上的部分?；钊^部主要作用有：第一，承受燃?xì)鈮毫Σ鹘o連桿；第二，與活塞環(huán)一起實(shí)現(xiàn)氣缸

26、的密封；第三，將活塞頂部吸收的熱量通過活塞環(huán)傳到氣缸壁上。在活塞頭部切有幾道環(huán)槽，用以安裝活塞環(huán)。上面的1~2道環(huán)槽用來安裝氣環(huán)，下面的一道用來安裝油環(huán)。在油環(huán)底部鉆有若干徑向小孔，以使油環(huán)汽缸壁上刮下的多余機(jī)油經(jīng)此流回油殼底?；钊h(huán)槽的磨損是影響活塞使用壽命的重要因素。發(fā)動(dòng)機(jī)中熱負(fù)荷較高，活塞的第一道環(huán)槽溫度較高，磨損嚴(yán)重。為保護(hù)加強(qiáng)活塞環(huán)槽，常在第一道環(huán)槽處鑲嵌耐熱護(hù)圈。為保護(hù)喉口不因過熱而開裂，在ISB6.7L活塞頭部鑲嵌奧氏體或

27、高錳奧氏體鑄鐵護(hù)圈。</p><p>　　活塞裙部是指活塞頭部一下的部分。其是為活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向以及承受側(cè)壓力。為改善鋁合金活塞的磨合性，在ISB6.7L鋁活塞外表面涂石墨。</p><p><b>　　2.2 鑄造工藝</b></p><p>　　2.2.1鑄造工藝的簡述</p><p>　　鑄造是將通過熔煉

28、的金屬液體澆注入鑄型內(nèi)，經(jīng)冷卻凝固獲得所需形狀和性能的零件的制作過程。鑄造是常用的制造方法，優(yōu)點(diǎn)是：制造成本低，工藝靈活性大，可以獲得復(fù)雜形狀和大型的鑄件，在機(jī)械制造中占有很大的比重。</p><p>　　鑄造是一種古老的制造方法，在我國可以追溯到6000年前。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，鑄大型鑄件的質(zhì)量直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，鑄造在機(jī)械制造業(yè)中占有重要的地位。鑄造技術(shù)的發(fā)展也很迅速，特別是19世紀(jì)末和20世紀(jì)上半葉

29、，出現(xiàn)了很多的新的鑄造方法，如低壓鑄造、陶瓷鑄造、連續(xù)鑄造等，在20世紀(jì)下半葉得到完善和實(shí)用化。</p><p>　　鑄造主要工藝過程包括：金屬熔煉、模型制造、澆注凝固和脫模清理等。鑄造用的主要材料是鑄鋼、鑄鐵、鑄造有色合金(銅、鋁、鋅、鉛等)等。</p><p>　　由于現(xiàn)今對(duì)鑄造質(zhì)量、鑄造精度、鑄造成本和鑄造自動(dòng)化等要求的提高，鑄造技術(shù)向著精密化、大型化、高質(zhì)量、自動(dòng)化和清潔化的方向發(fā)

30、展，例如我國這幾年在精密鑄造技術(shù)、連續(xù)鑄造技術(shù)、特種鑄造技術(shù)、鑄造自動(dòng)化和鑄造成型模擬技術(shù)等方面發(fā)展迅速。</p><p>　　2.2.2 ISB6.7L活塞鋁水的制備</p><p>　　在進(jìn)行活塞鑄造前，要先對(duì)采購過來的合金的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后再按照技術(shù)部門提供的作業(yè)指導(dǎo)書要求進(jìn)行合金化，先將原合金材料預(yù)熔，再將其加入工頻爐進(jìn)行熔化與合金化，使合金充分融合，制備鋁水，其步驟

31、如表2.1所示。其中ISB6.7L活塞用的合金型號(hào)為：M174+ ，其M174+的合金的主要合金的百分比如表2.2所示。</p><p>　　表2.1制備鋁水順序表</p><p>　　表2.2 M174+合金成分百分比表</p><p>　　2.2.3 ISB6.7L活塞毛坯的澆鑄</p><p>　　在澆鑄錢先清除澆包上氧化皮，檢查澆

32、包上涂料情況，決定是否需要更換澆包 ，清理滲鋁鉤粘鋁 ，檢查滲鋁液是否需要添加，鋁水溫度等 ，準(zhǔn)備鑄鐵圈，鹽芯（如有需要），注意鑄鐵圈和鹽芯型號(hào)是否是生產(chǎn)ISB6.7L活塞的。為了更好的澆鑄和澆鑄過程的順利進(jìn)行，要對(duì)保溫爐鋁水表面氧化皮進(jìn)行清除 ，澆鑄時(shí)，操作工應(yīng)注意保溫爐內(nèi)鋁水表面氧化皮情況并對(duì)其進(jìn)行清除 ，如圖2.2，左圖為需要清除氧化皮的狀態(tài)，右圖為清除氧化皮后的狀態(tài) 。清潔頻率為1小時(shí)/次。</p><p&g

33、t;　　a 清除氧化皮前 b 清除氧化皮后 </p><p>　　圖2.2保溫爐中的鋁水</p><p>　　澆鑄前鹽芯要充分預(yù)熱，鹽芯在正式澆鑄生產(chǎn)時(shí)必須在鑄造工位旁的鹽芯加熱爐中進(jìn)行再次加熱，鹽芯預(yù)熱與加熱工藝規(guī)范見文件RH920 216 9C 。夾鹽芯的鉗子上不能有油

34、污和水氣，避免在用鉗子夾取鹽芯時(shí)，鹽芯上粘上油污和水氣造成油冷通道內(nèi)產(chǎn)生氣泡。在夾取鹽芯時(shí)要注意觀察鹽芯上是否有裂痕，表面是否平整無殘缺。在上鹽芯時(shí)注意觀察鹽芯銷是否有變形，鹽芯是否好壓，如不是，要盡快通知替換工或調(diào)試工。正確的裝鹽芯如圖2.3所示。 鑲鑄鐵圈如圖2.4所示。 </p><p>　　a 取出鹽芯 b 對(duì)準(zhǔn)位置</p><p>　　c 插入鹽芯

35、 d 壓鹽芯 </p><p>　　圖2.3裝鹽芯的步驟示意圖 </p><p>　　a 拎圈 b 夾取</p><p>　　c 輕甩表面懸掛的鋁水

36、 d 上圈</p><p>　　圖2.4裝鑲?cè)Φ牟襟E示意圖</p><p>　　澆鑄時(shí)要快速、平穩(wěn)、連續(xù)。澆鑄鋁液量不可太少，以鋁液與澆道口齊平為宜，避免補(bǔ)縮不夠造成廢品。澆包緊貼澆口，鋁液充滿澆道，鋁液與澆道口平齊，鋁水澆鑄完畢，多余鋁水倒入鋁盆中，并用澆包柄輕磕鋁盆邊緣去除澆包內(nèi)氧化皮。 需要使用腳踏開關(guān)的模具，必須在模具型腔充滿鋁液，鋁液注至模具冒口部位時(shí)，澆鑄工方 能踩下腳踏

37、開關(guān)。 澆鑄過程中隨時(shí)注意鋁水溫度超出范圍報(bào)警，若指示紅燈亮，則鋁水溫度不合格，應(yīng)立 即停止?jié)茶T。 不能人為的去阻礙機(jī)械手夾活塞時(shí)的動(dòng)作，讓活塞能及時(shí)入水淬火，機(jī)械手夾持毛坯完全運(yùn)動(dòng)至鑄淬水槽正上方時(shí)才可以進(jìn)行吹氣，插過濾網(wǎng)等帶有遮擋住光柵的操作?；钊淙胨壑?，水面高度應(yīng)按照相應(yīng)規(guī)范要求控制，水槽水溫不高于60℃ 。第一只活塞生產(chǎn)出來，需檢查毛坯外觀有無缺陷（依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定）。合格后方能放行澆鑄，并將首件毛坯放入首件盒中。澆鑄過程中

38、每件活塞毛坯都要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行外觀檢驗(yàn)，不合格的廢品毛坯在面窗上噴紅漆并置于毛坯最上層流至下一工序。</p><p>　　將澆鑄好的毛坯放入倉儲(chǔ)籠內(nèi)，去除內(nèi)冷油道進(jìn)出油孔飛邊，進(jìn)入下一道工序沖洗鹽芯（即沖洗內(nèi)冷油道）。用高壓水槍對(duì)準(zhǔn)回油孔沖洗60秒，檢查內(nèi)冷。去除不合格品，鋸澆冒口，最后進(jìn)行熱處理，M174+合金如處理按照表2.3執(zhí)行。清點(diǎn)毛坯數(shù)量，收入毛坯庫。</p><p>　　表2.3活

39、塞熱處理表</p><p>　　2.3 活塞加工特征分析</p><p>　　2.3.1 活塞頂部加工特征</p><p>　　活塞頂部是燃燒室的組成部分因而制成不同的形狀，主要有平頂、凹頂、和凸頂幾種形式，部分活塞還具有氣門坑及其開口等結(jié)構(gòu)。因此，活塞頂部加工特征一般包括：燃燒室、活塞頂面、氣門坑、氣門坑開口等。</p><p>　　活塞頂

40、面與止口的平行度一般為0.015mm，其粗糙度要求一般為Ral1.6~3.2um，在加工過程中一般要經(jīng)過粗加工和精加工來完成，粗加工的加工余量一般為1mm，精加工的加工余量一般為0.4mm。從活塞頂面到活塞銷孔中心線的距離稱為壓縮高，該距離影響發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，在精加工活塞頂面時(shí)需要保證活塞的壓縮高。燃燒室多為回轉(zhuǎn)體形狀，其素線由方向、半徑不同的圓弧與直線圓滑連接而成，燃燒室精加工時(shí)需要保證燃燒室的粗糙度一般為Ra3.2um?；钊饕话?/p>

41、是鑄造而成，鑄造時(shí)一般鑄造有燃燒室凹坑，燃燒室加工同樣需要經(jīng)過粗加工和精加工兩次加工完成，燃燒室粗加工的加工余量一般為1mm，精加工的加工余量一般為0.4mm，與頂面基本相同。對(duì)于個(gè)別的活塞毛坯為平頂?shù)蔫T造件，燃燒室加工需經(jīng)過粗加工、半精加工和精加工三次加工才能完成，因此在進(jìn)行工藝分析時(shí)需要判斷是否鑄造有凹坑。而氣門坑及其開口由于余量較小一般一次加工至成品尺寸。</p><p>　　根據(jù)頂面與燃燒室的加工特征及其

42、定位方式，一般采用車削加工，而氣門坑及其開口一般采用銑削加工。</p><p>　　2.3.2 活塞頭部加工特征</p><p>　　活塞頭部主要有2-4道環(huán)槽及環(huán)槽之間的環(huán)岸、槽側(cè)油帶、第一環(huán)槽至頂部的火力岸組成。因此，其加工特征主要是鐵、鋁環(huán)槽的加工及環(huán)岸、火力岸外圓的加工，有時(shí)在環(huán)槽底部或槽側(cè)油帶部位還有通向內(nèi)腔的徑向回油孔。</p><p>　　鐵環(huán)槽為距離

43、頂部最近的環(huán)槽，承受的燃?xì)鉁囟茸罡?、沖擊力也最大?；谶@一原因，該環(huán)槽一般為兩槽，并具有一定的斜度，以便于與密封環(huán)更好地接觸，避免高壓燃?xì)獯饺共?。鐵環(huán)槽傾斜側(cè)面的加工具有波紋度要求，其基準(zhǔn)直徑、粗糙度都有一定的要求，且高鎳鑄鐵由于具有“粘性”加工特征，加工一般至少需要粗加工、精加工兩次加工完成，粗加工加工出鐵環(huán)及環(huán)槽形狀并為精加工留出0.3~0.5mm余量。鋁環(huán)槽槽側(cè)為直槽，對(duì)槽側(cè)的粗糙度、槽側(cè)與活塞中心線的垂直度、槽側(cè)的直線度以及槽

44、側(cè)的平面度等都有較高的加工要求，而且鋁環(huán)槽的加工余量比較大、容易加工變形，因此一般至少分為粗、精兩次加工來完成，粗加工加工出形狀，給精加工留下0.1~0.2mm的余量。由于加工鑄鐵環(huán)槽時(shí)產(chǎn)生較大的切削力和熱量，容易引起鋁環(huán)槽的形狀誤差和變形，因此需要把鋁環(huán)槽的加工放在鐵環(huán)槽精加工之后進(jìn)行。</p><p>　　2.3.3 活塞裙部加工特征</p><p>　　活塞裙部是自環(huán)槽部分的油環(huán)槽下

45、端面起至活塞底的部分，它用作引導(dǎo)活塞在氣缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)和承受側(cè)壓力。受活塞結(jié)構(gòu)的影響，為保證熱態(tài)下活塞裙部的圓筒形狀，以便能夠與氣缸很好地貼合，不至于被卡住或拉傷，需要將活塞裙部的徑向外形設(shè)計(jì)加工為橢圓形狀，其長軸在垂直于銷座孔中心線平面內(nèi)，短軸在銷座孔中心線平面內(nèi)，且橢圓度在不同的軸向位置是變化的；而活塞長軸軸向輪廓設(shè)計(jì)加工為上小下大、到底部再小的中凸形狀，這種外圓形狀稱為中凸變橢圓。在活塞裙部下端及內(nèi)腔部位還需要加工出止口作為后續(xù)工序的定

46、位基準(zhǔn)。</p><p>　　活塞裙部外圓粗糙度一般要求1.6~3.2um，且外圓對(duì)加工紋理有特殊要求，基于外圓特殊的形狀和表面紋理要求，需要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工三次加工才能達(dá)到技術(shù)要求，總加工余量一般在2mm左右；活塞止口粗糙度一般要求1.6~3.2um，總加工余量一般在1 mm左右，因此經(jīng)過粗、精兩次加工可以達(dá)到技術(shù)要求。</p><p>　　2.3.4 活塞銷座孔加工特征&l

47、t;/p><p>　　活塞銷座將作用在活塞頂部的氣體力經(jīng)過活塞銷傳給連桿。銷座常用加強(qiáng)筋與活塞內(nèi)壁相連，以提高強(qiáng)度。為減少銷座上側(cè)的壓力，常把銷座鑄造成一些特殊形狀，其中楔形銷座是最常見的一種形式。活塞在工作時(shí)銷座孔內(nèi)側(cè)受到活塞銷的反復(fù)沖擊，為防止活塞該處應(yīng)力集中及疲勞損壞，常將該處設(shè)計(jì)為喇叭口形狀，因其加工實(shí)現(xiàn)起來較困難，稱為異形銷孔?；钊N孔不僅本身尺寸精度與相互位置精度要求較高，而且粗糙度要求較低，一般為0.4

48、~0.8um。銷座孔內(nèi)有安放彈性卡簧的卡簧槽，為安裝方便，銷孔內(nèi)、外側(cè)常加工出較大的內(nèi)、外口倒角。基于以上加工特征，活塞銷孔加工一般需要粗、半精、精加工及超精加工三次以上加工才能達(dá)到技術(shù)要求。為防止銷孔變形，精加工一般安排在工序的最后面完成。有些活塞為增加銷孔的儲(chǔ)油作用，還加工成橢圓形狀，稱為減壓腔，有時(shí)還需要在銷座上加工油孔。</p><p>　　3 ISB6.7L活塞機(jī)加工工藝</p><

49、p><b>　　3.1 毛坯選擇</b></p><p>　　3.1.1 毛坯的發(fā)放</p><p>　　毛坯一般由鑄造車間生產(chǎn)，經(jīng)檢測(cè)合格后入庫，再由物流部按照生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)一發(fā)放毛坯進(jìn)入機(jī)加工車間進(jìn)行生產(chǎn)。</p><p>　　3.1.2 確定機(jī)械加工余量</p><p>　　鑄鍛件的機(jī)械加工余量按JB3735-8

50、5確定，加工余量的確定應(yīng)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)來確定，由《簡明機(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)。相應(yīng)的加工余量為：外圓加工余量為4.0mm， 銷孔加工余量為3.0mm。</p><p>　　3.2 定位基準(zhǔn)的選擇</p><p>　　3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇</p><p>　　粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)從以下幾方面考慮：&l

51、t;/p><p>　　（1）應(yīng)當(dāng)盡量選用不加工表面作為粗基準(zhǔn)，當(dāng)在工件上有很多不需加工的表面時(shí)，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)。 </p><p>　?。?）選擇加工余量較為均勻的表面作為粗基準(zhǔn)。</p><p>　　（3）選擇加工余量較小的表面作為粗基準(zhǔn)。</p><p>　?。?）作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)盡量平整，沒有冒口、澆口以

52、及飛邊等缺陷，以便定位可靠。</p><p>　?。?）一般粗基準(zhǔn)只能使用一次，特別是對(duì)于主要的定位基準(zhǔn)，這樣可以避免產(chǎn)生較大的位置誤差。</p><p>　　3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇</p><p>　　活塞屬于薄壁筒形零件，其徑向剛度較差，并且其主要表面的尺寸精度以及各主要表面之間的相對(duì)位置精度要求較高。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和和其技術(shù)要求，精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)主要從以下幾

53、方面考慮：</p><p>　?。?）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。</p><p>　　（2）當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以較方便地加工很多表面時(shí)，應(yīng)盡可能的采用此組精基準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”，以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差。</p><p>　　（3）當(dāng)精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)

54、，即遵循“自為基準(zhǔn)”的原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。</p><p>　　（4）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。</p><p>　?。?）有多種方案可供選擇時(shí)，應(yīng)選擇定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定、加緊可靠，可使夾具結(jié)構(gòu)簡單的表面作為精基準(zhǔn)。</p><p>　　ISB6.7L活塞生產(chǎn)采用止口和端面作為統(tǒng)一基準(zhǔn)

55、。活塞止口在結(jié)構(gòu)上和功能上沒有作用，它是為加工活塞而專門設(shè)置的輔助基準(zhǔn)面。在精加工時(shí),只有精車外圓等少數(shù)工序采用止口處的錐面和頂面上的中心孔定位,其余工序均采用止口和端面定位。</p><p>　　采用止口和端面作為定位基準(zhǔn)主要有下列優(yōu)點(diǎn)：第一，此種定位方式可以加工裙部、頭部、頂面、銷孔等主要加工表面及其他次要加工表面。并且，這種定位方式一次安裝可車削多個(gè)表面，能夠提高生產(chǎn)效率，保證活塞主要加工表面的位置精度。第

56、二，由活塞裙部在半徑方向的剛性比較差，利用此種定位方式能夠沿活塞軸向夾緊，這樣就不會(huì)引起嚴(yán)重的變形，從而可以進(jìn)行多刀切削，提高加工效率。</p><p>　　3.3 活塞加工工藝制訂</p><p>　　加工過程的最后確定,通常是通過一系列的論證，通過幾條工藝路線的分析和比較,選擇一個(gè)符合實(shí)際生產(chǎn)條件的,并且能夠確保加工質(zhì)量、提高加工效率、降低加工成本 的最佳工藝路線。</p>

57、<p>　　3.3.1 加工方法的確定</p><p>　　零件表面的加工方法,應(yīng)根據(jù)加工表面的技術(shù)要求來確定。根據(jù)加工表面的工藝要求,先選擇能保證加工表面加工要求的最終加工方法,然后根據(jù)生產(chǎn)條件來確定每個(gè)工序和每個(gè)工步的具體加工方法。</p><p>　　選擇處理方法還應(yīng)該考慮每個(gè)處理方法的加工經(jīng)濟(jì)精度范圍，每種處理方法能夠達(dá)到的精度和表面粗糙度都有一定范圍。每種加工方法只

58、要精心操作,選擇適當(dāng)?shù)那邢饔昧俊⒓庸ぞ染梢蕴岣咂浼庸そ?jīng)濟(jì)精度。但是如果經(jīng)濟(jì)精度越高、表面粗糙度值減少越小,相應(yīng)的會(huì)消耗更多的時(shí)間和加工成本。實(shí)際生產(chǎn)中的加工經(jīng)濟(jì)精度一般是指正常條件下所能夠保證的加工精度。</p><p>　　加工方法的確定還與生產(chǎn)率的要求有關(guān)。ISB6.7L活塞零件的生產(chǎn)類型屬于大批量生產(chǎn)。對(duì)生產(chǎn)率要求相對(duì)較高。</p><p>　　綜合以上幾點(diǎn)分析，結(jié)合現(xiàn)階段的工藝

59、能力和所能達(dá)到的加工經(jīng)濟(jì)精度，查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》擬訂本零件的加工工藝方法，如表3.1所示：</p><p>　　表3.1 活塞的加工方法及技術(shù)要求</p><p>　　3.3.2 活塞加工階段劃分</p><p>　　活塞加工工藝過程按階段可劃分為：粗加工階段→半精加工階段→精加工階段→光整加工階段?；钊鈭A以及銷孔是活塞的重要加工面，其加工質(zhì)量要求比較高，因此

60、外圓加工時(shí)安排了粗車，精車，金剛石車三個(gè)加工階段，銷孔加工時(shí)安排了粗鏜，精鏜和滾壓三個(gè)加工階段。而其余的加工質(zhì)量要求并不高，并且毛坯采用金屬型鑄造精度比較高，加工余量小，故其余工序均安排粗加工、精加工兩階段完成。各階段加工技術(shù)要求如表3.2所示：</p><p>　　表3.2 活塞各階段加工要求</p><p>　　3.3.3 加工工序安排及工藝規(guī)程制訂</p><p&

61、gt;　　按照加工順序的選擇原則，加工工序安排如下：</p><p>　　(1）先加工基準(zhǔn)面，再加工其它表面。</p><p>　　(2）先加工平面，后加工孔。</p><p>　　(3）先加工主要表面，后加工次要表面。</p><p>　　(4）先進(jìn)行粗加工工序，后進(jìn)行精加工工序。</p><p>　　根據(jù)活塞零件加

62、工的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)擬定了加工工藝過程卡，如附錄A表3.3所示。</p><p>　　此外，對(duì)于尺寸較大、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的鑄件，為了消除殘余應(yīng)力，需在粗加工之前、或粗加工之后進(jìn)行一次時(shí)效處理，即將活塞加熱至180～200攝氏度，然后保溫6～8小時(shí)后，自然冷卻。鋁合金熱處理一般安排在機(jī)加工前，在機(jī)械加工前要切去冒口，然后進(jìn)行時(shí)效處理，消除鑄造時(shí)因冷卻不均勻而帶來的內(nèi)應(yīng)力，增加活塞的強(qiáng)度和硬度。</p>

63、<p>　　對(duì)于同一個(gè)工件和同樣的加工內(nèi)容，有兩種不同形式的工藝規(guī)程可供選擇：一種是工序集中原則，另一種是工序分散原則。工序集中是指每個(gè)工序包括盡可能多的工步，從而使總的工序數(shù)減少，減少所需要的夾具和工件的安裝次數(shù)。而工序分散是將工步內(nèi)容分散在更多的工序中完成，這樣每道工序的工步較少，但其工藝路線長。這兩種工藝規(guī)程各有所長。工藝集中更有利于保證各加工面間的相互位置精度要求，可以采用高生產(chǎn)效率的機(jī)車，節(jié)省安裝工件的次數(shù)和時(shí)間，減

64、少工件的搬動(dòng)次數(shù)，提高生產(chǎn)效率，而工序分散的優(yōu)點(diǎn)在于能夠使每個(gè)工序的設(shè)備和夾具比較簡單，調(diào)整、對(duì)刀更為容易。</p><p>　　考慮到活塞零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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，工序相對(duì)集中的原則更適合活塞生產(chǎn)。 </p><p>　　3.3.4 加工余量的確定</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的加工余量確定方法為查表修正法，通過查閱《簡明機(jī)

65、械加工工藝手冊(cè)》，并結(jié)合實(shí)際加工情況對(duì)各加工面的加工余量確定如表3.4所示。</p><p>　　表3.4 活塞的加工方法機(jī)加工余量 </p><p>　　4 ISB6.7L活塞的表面處理</p><p><b>　　4.1 活塞的清洗</b></p><p>　　活塞從機(jī)加工下線后，上面殘留很多切削液，鋁屑，要將活塞清

66、洗干凈才能進(jìn)行下一道工序表面處理，其裝夾流程如表4.1所示，清洗流程如表4.2所示。</p><p><b>　　表4.1 裝夾流程</b></p><p><b>　　表4.2 清洗流程</b></p><p>　　4.2 活塞的絲網(wǎng)印刷</p><p>　　絲網(wǎng)印刷由五大要素構(gòu)成，即絲網(wǎng)印版、刮

67、印刮板、油墨、印刷臺(tái)以及承印物。絲網(wǎng)印刷基本原理是：利用絲網(wǎng)印版圖文部分網(wǎng)孔透油墨，非圖文部分網(wǎng)孔不透墨的基本原理進(jìn)行印刷。印刷時(shí)在絲網(wǎng)印版一端上倒入油墨，用刮印刮板在絲網(wǎng)印版上的油墨部位施加一定壓力，同時(shí)朝絲網(wǎng)印版另一端移動(dòng)。油墨在移動(dòng)中被刮板從圖文部分的網(wǎng)孔中擠壓到承印物上。由于油墨的粘性作用而使印跡固著在一定范圍之內(nèi)，印刷過程中刮板始終與絲網(wǎng)印版和承印物呈線接觸，接觸線隨刮板移動(dòng)而移動(dòng)，由于絲網(wǎng)印版與承印物之間保持一定的間隙，使得

68、印刷時(shí)的絲網(wǎng)印版通過自身的張力而產(chǎn)生對(duì)刮板的反作用力，這個(gè)反作用力稱為回彈力。由于回彈力的作用，使絲網(wǎng)印版與承印物只呈移動(dòng)式線接觸，而絲網(wǎng)印版其它部分與承印物為脫離狀態(tài)。使油墨與絲網(wǎng)發(fā)生斷裂運(yùn)動(dòng)，保證了印刷尺寸精度和避免蹭臟承印物。當(dāng)刮板刮過整個(gè)版面后抬起，同時(shí)絲網(wǎng)印版也抬起，并將油墨輕刮回初始位置。至此為一個(gè)印刷行程。</p><p><b>　　絲網(wǎng)印刷的優(yōu)點(diǎn)：</b></p>

69、;<p>　　(1) 不受承印物大小和形狀的限制</p><p>　　一般印刷,只能在平面上進(jìn)行，而絲網(wǎng)印不僅能在平面上進(jìn)行印刷還能在特殊形狀的成型物上如球面曲面上印刷，有形狀的東西都可以用絲網(wǎng)印刷來進(jìn)行。</p><p>　　(2) 版面柔軟印壓小</p><p>　　絲網(wǎng)柔軟而富有彈性。</p><p>　　(3) 墨層覆蓋

70、力強(qiáng)</p><p>　　可在全黑的紙上作純白印刷，立體感強(qiáng)。</p><p>　　(4) 適用于各種類型的油墨</p><p>　　(5) 耐旋光性能強(qiáng)</p><p>　　可使印刷品的光澤不變。(氣溫和日光均無影響)。這使得印刷一些不干膠時(shí)，不用額外覆膜等工藝。</p><p>　　(6) 印刷方式靈活多樣<

71、/p><p>　　(7)制版方便、價(jià)格便宜、技術(shù)易于掌握</p><p><b>　　(8)附著力強(qiáng)</b></p><p>　　(9)可純手工絲印，也可機(jī)印</p><p><b>　　4.3 活塞的固化</b></p><p>　　經(jīng)過絲網(wǎng)印刷后的活塞直接進(jìn)入鏈?zhǔn)焦袒癄t固化，

72、如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 鏈?zhǔn)焦袒癄t</p><p>　　4.4 活塞的鑄鐵圈防護(hù)</p><p>　　鑄鐵圈上油為了防止活塞上的鑄鐵圈或鋼片上銹，如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 給鑄鐵圈上油</p><p><b>　　4.5 活塞的烘干</b></p

73、><p>　　用固化后的余熱將活塞烘干，最后將活塞送入待檢區(qū)，由終檢部門進(jìn)行外觀、尺寸、內(nèi)冷油道、鑲?cè)Y(jié)合度的檢測(cè)，檢測(cè)合格后裝箱入庫。</p><p>　　5 精鏜銷孔夾具設(shè)計(jì)</p><p>　　銷孔是多道工序施加夾緊力的部位，為使其后的工序中夾緊力能均勻分布，在精加工之前需要對(duì)活塞銷孔進(jìn)行精鏜加工，保證活塞重要表面所需要的較高的加工精度。</p>&

74、lt;p>　　5.1 活塞銷孔夾具定位及誤差分析</p><p>　　5.1.1 活塞銷孔定位方式及定位元件</p><p>　　夾具設(shè)計(jì)時(shí)原則上一般將工藝基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，不論哪個(gè)基準(zhǔn)都應(yīng)符合六點(diǎn)定位原理。所謂六點(diǎn)定位原理就是采用合適的約束來消除工件的六個(gè)自由度，來實(shí)現(xiàn)工件的定位。</p><p>　　根據(jù)前面制定的生產(chǎn)工藝，本加工工序采用活塞止口、活塞端面

75、以及銷孔定位，為與止口相配合，采用止口盤作為定位元件。活塞之后與止口盤相接觸，限制除沿Z軸的5個(gè)自由度，然后通過銷孔實(shí)現(xiàn)沿Z軸的定位，從而，工件的六個(gè)自由度完全被限制，實(shí)現(xiàn)完全定位，其夾具圖紙如附錄所示。</p><p>　　5.1.2 定位誤差分析與計(jì)算</p><p>　　定位誤差主要有以下幾方面原因產(chǎn)生：</p><p>　　第一，基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的定位誤差。由

76、于工序基準(zhǔn)和夾具定位基準(zhǔn)不重合，兩基準(zhǔn)之間的位置誤差在加工過程中會(huì)反映到被加工表面的。</p><p>　　第二，間隙引起的定位誤差。在使用心軸、銷、定位套定位時(shí)，定位面與定位元件間的間隙可使工件定心不準(zhǔn)產(chǎn)生定位誤差。其最大間隙為</p><p>　　（1） </p><p><b>　　其中</b>

77、</p><p>　　——定位孔最大直徑；</p><p>　　——定位銷最小直徑；</p><p>　　——孔與銷之間的最小間隙；　</p><p>　　——孔的公差； </p><p><b>　　——銷的公差；</b></p><p>　　由于銷與銷孔孔之間有一

78、定間隙，工件安裝時(shí)銷孔中心可能偏離銷中心，所偏離的最大范圍是一個(gè)以為直徑，以銷的中心為圓心的圓。若定位時(shí)始終讓工件靠緊銷的一側(cè)，即以銷的一條母線為基準(zhǔn)來定位，此時(shí)工件的定位誤差僅為。</p><p>　　第三，夾具設(shè)計(jì)與制造中的誤差，如：定位元件表面與定位基準(zhǔn)面間的誤差、定位元件與對(duì)刀元件之間的誤差、定位元件與導(dǎo)向元件只見的誤差、夾具在機(jī)床上安裝誤差、夾緊力使工件或夾具產(chǎn)生變形而產(chǎn)生的位置誤差、定位元件與定位元件

79、間的位置誤差等。</p><p>　　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。如果采用試切法加工，一般就不作定位誤差的分析計(jì)算了。</p><p>　　5.2 工件的夾緊裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.2.1 夾具裝置的

80、組成</p><p>　　夾具體一般由中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)兩部分組成。</p><p>　?。?）中間遞力機(jī)構(gòu): 中間遞力機(jī)構(gòu)是一個(gè)傳力機(jī)構(gòu)，它介于夾緊元件和力源之間。其主要作用是把力源裝置的夾緊力傳遞給夾緊元件，然后由夾緊元件完成對(duì)工件的夾緊。一般遞力機(jī)構(gòu)可以在傳力過程中，改變夾緊力的大小和方向。本夾具設(shè)計(jì)采用一壓桿形式和拉頭的組合遞力機(jī)構(gòu)。</p><p>　

81、?。?）夾緊機(jī)構(gòu): 夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件。通過它和工件受壓面的直接接觸而完成夾緊動(dòng)作。本夾具的設(shè)計(jì)根據(jù)零件的特點(diǎn)采用螺旋式夾緊裝置。</p><p>　　5.2.2 夾緊力的確定</p><p>　　夾緊力確定需要準(zhǔn)確的場(chǎng)合 ，一般通過實(shí)驗(yàn)來確定。但是，由于切削力本身是估算的，支撐件與工件之間的摩擦因數(shù)也是近似值，因此夾緊力也只能粗略估算。在計(jì)算夾緊力時(shí)，先將工件和夾具看作為一

82、個(gè)剛性系統(tǒng)，以切削力的方向、大小和作用點(diǎn)處于對(duì)夾緊最不利的狀況作為工件的受力狀況，然后，根據(jù)夾緊力、切削力（工件重力和運(yùn)動(dòng)速度較大時(shí)，其重力和速度也應(yīng)考慮在內(nèi)），以及夾緊機(jī)構(gòu)的具體尺寸，列出工件的靜力方程式，求出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)，作為實(shí)際所需夾緊力。</p><p>　　本方案中，夾緊機(jī)構(gòu)采用螺旋式夾緊機(jī)構(gòu)?；钊庸r(shí)夾緊工件的強(qiáng)度也不是很大，為了節(jié)約成本，夾緊裝置的動(dòng)力裝置采用手動(dòng)夾緊。此時(shí)夾緊力的方

83、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”的原則。</p><p>　　螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是夾緊機(jī)構(gòu)中應(yīng)用比較廣泛的一種，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)可以看作一斜契繞在圓柱體上而形成。圖5.1所示為矩形螺紋螺桿受力圖。其原始動(dòng)力為，力臂為，作用力作用在螺桿上，力矩為。工件對(duì)螺桿的反作用力有垂直方向的反作用力W（等于加緊力）和摩擦力。此摩擦力作用于螺桿端面上的一環(huán)面內(nèi)，可看作是集中作用于當(dāng)量半徑為的圓周上，所以此摩擦

84、力矩為。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中螺母為固定件，螺母對(duì)螺桿的作用力為垂直于螺旋面的作用力R及摩擦力，可看作為合力為。該合力可分解成螺桿的軸向分力和沿螺桿的周向分力，其中軸向分力與工件的反作用力平衡。周向力可看作為作用在螺紋中徑上，軸向力對(duì)螺桿產(chǎn)生的力矩為。</p><p>　　圖5.1 螺桿受力示意圖</p><p>　　根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》查得螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力的計(jì)算公式為：</p&g

85、t;<p>　　（2） </p><p><b>　　其中: </b></p><p>　　— 夾緊力 （N）；</p><p>　　— 原始作用力 （N）；</p><p>　　— 作用力臂 （mm）；</p><p>　　— 螺

86、紋中徑 （mm）；</p><p>　　— 螺紋升角（rad）；</p><p>　　— 螺紋處磨擦角（rad）；</p><p>　　— 工件與螺紋端部的摩擦角（rad）；</p><p>　　— 螺紋與工件的當(dāng)量摩擦半徑（mm）。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用三角形螺紋，取螺紋公稱直徑為d = 10mm，中徑為d

87、 2= 9.132，作用力臂L = 212mm，原始作用力Q = 20N。其余尺寸由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表63-5、63-6、63-7、63-8查得，并代入工公式計(jì)算可得:W = 1780N。</p><p>　　實(shí)際生產(chǎn)狀況下所需要的夾緊力的計(jì)算是一個(gè)非常復(fù)雜的問題，故一般只作粗略估算。為簡化計(jì)算，在夾緊裝置計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)，可只考慮切削力對(duì)夾緊過程的影響，并且假定工藝系統(tǒng)是剛性系統(tǒng)，切削過程穩(wěn)定不變。</p&

88、gt;<p>　　鏜削加工的切削力在設(shè)計(jì)手冊(cè)上沒有明確的計(jì)算公式，本工序?yàn)榫M銷孔加工，根據(jù)切削加工余量并參照相關(guān)加工經(jīng)驗(yàn)，鏜削力可估算為F =520（N）。</p><p>　　工件以平面定位，切削力與夾緊力垂直，則</p><p><b>　　(3) </b></p><p><b>　　其中： &

89、lt;/b></p><p>　　— 實(shí)際所需夾緊力（牛頓）；</p><p>　　— 切削力（牛頓）；</p><p>　　— 夾緊元件與工件之間的摩擦因數(shù)；</p><p>　　—夾緊支撐面與工件之間的摩擦因數(shù)；</p><p><b>　　— 安全系數(shù)。</b></p>

90、<p>　　安全系數(shù)一般可?。?～3。一般可根據(jù)下式計(jì)算 </p><p><b>　　(4)</b></p><p>　　其中： — 一般安全系數(shù)，與工件本身性質(zhì)及加工余量不均勻等引起的切削力變化有關(guān)，一般為 1.5～2；</p><p>　　— 加工性質(zhì)系數(shù)，粗加工＝1.2，精加工＝1；</p><p>

91、;　　— 刀具鈍化系數(shù)，＝1.1～1.3；</p><p>　　— 斷續(xù)切銷系數(shù)，斷續(xù)切削是＝1.2，連續(xù)切削時(shí)＝1。</p><p>　?。?.6×1×1.2×1＝1.92</p><p>　　安全系數(shù)K的計(jì)算結(jié)果小于2，達(dá)不到安全要求，取K=2.5，將以上結(jié)果代入到公式計(jì)算可得 ： </p><p

92、>　　實(shí)際所需夾緊力與螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的源動(dòng)力與之間的關(guān)系為：</p><p>　　(5) </p><p>　?。?046.5 N (6)</p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　—

93、 原動(dòng)力通過螺母作用在壓桿上的力（N）；</p><p>　　— 原動(dòng)力（N）； </p><p>　　— 壓桿與螺桿端部的當(dāng)量摩擦半徑（mm）；</p><p>　　— 壓板與螺桿端部的摩擦角（rad）；</p><p>　　— 螺紋中徑 （mm）；</p><p>　　— 螺紋升角 （rad）； </p&

94、gt;<p>　　— 螺旋副的摩擦角（rad）。</p><p>　　5.3 標(biāo)準(zhǔn)間的選用</p><p>　　壓板連接夾具體的壓緊螺栓按GB/T5783—2000選取，其規(guī)格為直徑M8，長45mm,性能等級(jí)為8﹒8級(jí)，采用表面氧化處理，材料選用35＃鋼，全螺紋螺栓，標(biāo)記為： GB5783 M8×45。</p><p>　　固定襯套的螺釘規(guī)

95、格按 GB/T65－2000選取，其規(guī)格為直徑M4，公稱長度10mm,性能等級(jí)為4.8級(jí)，材料選用35＃鋼，開槽圓柱頭螺釘，標(biāo)記為：GB/T65　M4×10。</p><p>　　連接壓緊螺桿和轉(zhuǎn)動(dòng)手柄的銷按GB/T119.1—2000選取,其規(guī)格為公稱直徑10mm,公差為m6,公稱長度38mm材料選用35＃鋼，不經(jīng)淬火，不經(jīng)表面處理的圓柱銷，標(biāo)記為： 銷 GB/T119.1 10m6×38

96、。</p><p>　　夾具與機(jī)床定位鍵按GB2206—80選取，其規(guī)格為寬度B＝20mm，熱處理方式：HRC40～45,采偏差為h6的A型鍵，標(biāo)記為： 定位鍵 A20h6 GB2206—80。</p><p>　　與銷孔配合定位的菱形銷按GB2204－80選取，材料20#鋼，表面采用滲碳處理，深度為0.8～1.2mm，硬度HRC55～60。</p><p>

97、;　　連接菱形銷與襯套的鍵按GB/1096－1979選取，A型鍵，其規(guī)格為寬度b＝10mm,高度h＝8mm，長度L＝80mm，材料45#鋼，標(biāo)記為： 鍵 10×80 GB/T1096。</p><p>　　5.4 夾具體的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.4.1 夾具體的毛坯結(jié)構(gòu)</p><p>　　夾具體的毛坯結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的合理性、經(jīng)濟(jì)性、工藝性、以及

98、工廠的具體條件為依據(jù)綜合考慮。根據(jù)夾具工作條件和受力情況并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)條件，本夾具的毛坯采用鑄造結(jié)構(gòu)。</p><p>　　5.4.2 夾具體外形尺寸的確定</p><p>　　夾具的制造屬單件生產(chǎn)，為縮短設(shè)計(jì)制造周期，減少設(shè)計(jì)制造費(fèi)用，夾具體設(shè)計(jì)，一般不作比較復(fù)雜的計(jì)算。一般參照類似的夾具結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)通過類比法估計(jì)確定。實(shí)際繪制夾具總圖時(shí)，根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置以及其他輔

99、助機(jī)構(gòu)和裝置在總體上的配置，夾具體的外形尺寸也可以大體確定。根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-9-2 夾具體結(jié)構(gòu)尺寸的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)及表1-9-3 夾具體座耳尺寸兩表可初步擬訂夾具體的尺寸。</p><p>　　5.4.3 夾具體排屑結(jié)構(gòu)</p><p>　　為了便于排除切屑，不使其堆積在定位元件表面影響工件正確定位和加工精度，在設(shè)計(jì)夾具體時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的切屑排除機(jī)構(gòu)。參閱《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-

100、9-4，本設(shè)計(jì)采用切屑自動(dòng)排除結(jié)構(gòu)。</p><p>　　5.5 精鏜銷孔夾具工作原理</p><p>　　如圖5.2所示為精鏜銷孔夾具原理圖，其工作原理為：加工時(shí)從正面將活塞工件裝入，工件放在止口座1上，通過止口座1和壓塊3約束活塞止口和端面限制活塞的5個(gè)自由度，沿Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度由可移動(dòng)的菱形銷13來限制，菱形銷插入銷孔后，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄8，螺桿6向下移動(dòng)，然后將作用力傳遞到壓塊3，壓塊將壓

101、緊力均勻地傳遞到活塞2頂面，壓緊工件，活塞夾緊后，退出菱形銷13，然后將夾具整體平移到加工位置處開始加工，加工結(jié)束，退出刀具，反向轉(zhuǎn)動(dòng)手柄8， 松開壓塊3，取下活塞，精鏜銷孔工序加工完成，然后加工下一個(gè)工件。</p><p>　　圖5.2 精鏜銷孔夾具原理圖</p><p>　　1 止口座 2 活 塞 3 壓 塊 4 壓 板 5 襯 套 6 壓緊螺桿 7 銷 &

102、lt;/p><p>　　8 手 柄 9 夾具體 10 菱形銷 11 鍵 </p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文為ISB6.7L汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)。根據(jù)指導(dǎo)教師安排,我對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞加工工藝進(jìn)行了分析和重組及其夾具的改進(jìn)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想從整體功能設(shè)計(jì)出發(fā)，先分析設(shè)備

103、需要完成哪些功能，可能實(shí)現(xiàn)這些功能的方式，然后分析其可行性。繪裝配圖的過程是不斷查資料，邊畫、邊算、邊改的過程，查閱了各種資料，最終設(shè)計(jì)了本次方案。。</p><p>　　另外，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，通過搜集文獻(xiàn)，搜集產(chǎn)品樣本，思考可行方案，四年里所學(xué)的專業(yè)知識(shí)得到一定程度的運(yùn)用，也培養(yǎng)了我的獨(dú)立思考和研究能力，也養(yǎng)成了遇到困難積極思考和查閱資料的好習(xí)慣 。在對(duì)目前國內(nèi)活塞生產(chǎn)線的調(diào)查研究過程中，我發(fā)現(xiàn)以往的活塞工藝

104、設(shè)計(jì)中，活塞的材料選擇，定位基準(zhǔn)選定，以及工序的安排等方面都存在著一些弊端，往往造成活塞的技術(shù)要求不合格、加工工序繁瑣、廢品率高等問題。</p><p>　　此次設(shè)計(jì)我也重點(diǎn)針對(duì)以上問題做了研究，如可采用可控?zé)崤蛎浗Y(jié)構(gòu)活塞設(shè)計(jì)來減小裙部的熱膨脹量，減小活塞與氣缸之間的間隙，降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪音；采用止口和端面作為統(tǒng)一基準(zhǔn)。在精加工過程,除精車外圓等少數(shù)工序用止口錐面和中心孔定位外,其余工序均采用止口和端面定位，以此減小

105、由于基準(zhǔn)不統(tǒng)一帶來的加工誤差；盡量將簡化加工工序，縮短每道工序時(shí)間，采取工序集中的原則，減少由于多次裝夾帶來的加工誤差，提高產(chǎn)品合格率。</p><p>　　目前，制造活塞的材料有很多，但各有其缺點(diǎn)，同時(shí)活塞的結(jié)構(gòu)和加工工藝也還需要進(jìn)一步改進(jìn)，活塞的生產(chǎn)具有較為寬廣的市場(chǎng)空間。</p><p>　　從短期發(fā)展來看,鋁合金仍是活塞生產(chǎn)的主導(dǎo)材料,但從長期發(fā)展來看,隨著新型復(fù)合材料制備技術(shù)的成

106、熟及生產(chǎn)成本的不斷降低,新材料活塞應(yīng)用前景日益廣闊，在活塞生產(chǎn)領(lǐng)域，誰能夠不斷的更新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和改進(jìn)機(jī)械加工工藝，誰就能主導(dǎo)活塞生產(chǎn)市場(chǎng)。</p><p>　　由于能力所限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師、同學(xué)們批評(píng)指正！</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　四年的大學(xué)生涯，在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束也要接近尾聲了，

107、四年的大學(xué)生活有成功的喜悅也有失敗的沮喪，但是我沒有氣餒。在這座城市里，我有懵懂到成熟，在不久的將來，我將離開學(xué)校，加入到自己的工作中，在未知的道路上，需要的是勇氣和毅力。人生的目標(biāo)是一個(gè)沒有終點(diǎn)的夢(mèng)，跑步也是一種成長。</p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是在李金熱老師悉心指導(dǎo)下完成。設(shè)計(jì)期間，老師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度深深影響著我。在四年的學(xué)習(xí)中，老師的諄諄教導(dǎo)更是教會(huì)了學(xué)生許多知識(shí)，使學(xué)生掌握了本專業(yè)應(yīng)有

108、的知識(shí)和技能，在此，向老師表示最誠摯的謝意！在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，還有許多老師給與了指導(dǎo)，周圍同學(xué)也給予了很大幫助，在此一并表示感謝！</p><p>　　雖然以前參加過一些學(xué)科競(jìng)賽，做過一些設(shè)計(jì)，但在加工工藝以及車床夾具方面以前從未接觸，沒有相關(guān)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此在設(shè)計(jì)初期，對(duì)設(shè)計(jì)課題感到無從下手，最后還是在李金熱老師的指導(dǎo)幫助下一步一步把設(shè)計(jì)課題完成的。在設(shè)計(jì)中，李金熱老師對(duì)我不懂得地方耐心解答，一次又一次的幫我審

109、查修改。李金熱老師務(wù)實(shí)的學(xué)習(xí)作風(fēng)、一絲不茍的治學(xué)精神、扎實(shí)淵博的專業(yè)知識(shí)都給我留下了深刻的印象，是我學(xué)習(xí)的榜樣！</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我查閱了很多相關(guān)資料和書籍，并將理論與實(shí)踐相結(jié)合。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到自己實(shí)踐方面的能力還不是很好，還有待鍛煉。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們走向工作之前的實(shí)踐演練，相信通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我的實(shí)踐能力會(huì)有所提高。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，也就意

110、味著大學(xué)四年的學(xué)習(xí)和生活即將結(jié)束，在此，我要感謝我的父母，感謝他們支持我完成學(xué)業(yè)。在南京理工學(xué)院的四年我學(xué)到了很多，也成長了很多，在此向我的母校道一聲“感謝”，同時(shí)，也向我的老師和同學(xué)們道一聲“感謝”，并向他們致以最美好的祝福！</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 侯家駒，韓德恩.汽車制造工藝學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，199

111、1.</p><p>　　[2] 孫志成. 汽車構(gòu)造實(shí)訓(xùn)[J].合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2006.</p><p>　　[3] 王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)[J].天津：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.</p><p>　　[4] 孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008. 第1、2卷.</p><p>　　[5] HUANG Bai-