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

1、WORD格式ISB6.7L 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞加工工專業(yè)資料整理WORD格式藝及夾具設(shè)計(jì)系部：機(jī)電工程系學(xué)生XX：朱艷專業(yè)班級(jí)：機(jī)電 13D2 班學(xué)號(hào)：131012244指導(dǎo)教師：于霜2016年1月20日專業(yè)資料整理WORD格式聲明本人所呈交的 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。作者簽名：日期：專業(yè)資料整理WORD格式【摘要】現(xiàn)在敏捷制造、 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

2、工業(yè)特別是活塞行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)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(jiǎn)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)該注意的問題。并分析論證其可行性。關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)活塞加工工藝夾具設(shè)計(jì)TitleThe Engine Piston Processing Technology and FixtureDesign Of ISB6

3、.7L AutomobileAbstractNow the agile manufacturing, rapid prototyping and rapid tooling die &mould manufacturingtechnologyhasbecomethefocusofinternalcombustionenginepartsindustry,especiallythepistonindustrycompetition.Therefore,inview of allkinds of internalcombustionenginepistonmachiningprocessw

4、idely,thusshorteningorsimplifiedtechnological process, improve product quality, reduce the productioncostisalsobecoming more and more important.Thegraduationdesign paperthroughtheanalysisof thepistonprocessingtechnologydevelopment, thestructurecharacteristicsofpiston,pistoneach working faceprocessin

5、gcharacteristics and its working environment, determine the processingscheme and processing process of ISB6.7L piston.And the fine boring andpinhole positioningandclampingjigdesign,analyzesitsworkingprinciple, and the problems should be noticed in the process of fixture專業(yè)資料整理WORD格式 鍵入文字 專業(yè)資料整理WORD格式

6、design.And analyzed its feasibility.Key wordsEngine piston processing fixture design專業(yè)資料整理WORD格式 鍵入文字 專業(yè)資料整理WORD格式目次1 緒論 .1.1選題的背景及意義 .1.2本課題主要內(nèi)容 .2 ISB6.7L活塞結(jié)構(gòu)及加工工藝分析.2.1 ISB6.7L活塞結(jié)構(gòu) .2.2鑄造工藝. .2.3活塞加工特征分析 . .3 ISB6.7L活塞機(jī)加工工藝 .3.1毛坯選擇. .3.2定位基準(zhǔn)的選擇 . .3.3活塞加工工藝制訂 . .4 ISB6.7L活塞的表面處理 .4.1活塞的清洗 . .4.2

7、活塞的絲網(wǎng)印刷 . .4.3活塞的固化 . .4.4活塞的鑄鐵圈防護(hù) . .4.5活塞的烘干 . .5 精鏜銷孔夾具設(shè)計(jì) .5.1活塞銷孔夾具定位及誤差分析 . .5.2工件的夾緊裝置的設(shè)計(jì) . .5.3標(biāo)準(zhǔn)間的選用 . .5.4夾具體的設(shè)計(jì) . .5.5精鏜銷孔夾具工作原理 . .結(jié)論 .致謝 .參 考 文 獻(xiàn) .附錄 A .附錄 B .專業(yè)資料整理WORD格式 鍵入文字 專業(yè)資料整理WORD格式1 緒論制造業(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。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

8、量突破 2000 萬輛， 2013 年更是突破了 2300 萬輛，當(dāng)今，中國已成為世界最主要的汽車產(chǎn)銷大國之一 1 。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。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 2 。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)

9、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(jiǎn)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。1.1 選題的背景及意義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XX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。XX馬勒公司成立于2000年，位于XX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

10、球，從最初的十幾個(gè)品種增加到現(xiàn)在的100多種活塞。年產(chǎn)值 4個(gè)億。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。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。數(shù)控加工中心是一種功能較全的數(shù)控加工機(jī)床3 。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)專業(yè)資料整理WORD格式置有刀庫，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

11、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(zhēng)能力?；钊鳛榘l(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。1.2 本課題主要內(nèi)容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)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

12、析定位誤差等 4 。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X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。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)。專業(yè)資料整理WORD格式2 ISB6

13、.7L 活塞結(jié)構(gòu)及加工工藝分析2.1 ISB6.7L活塞結(jié)構(gòu)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。活塞的主要作用是與汽缸蓋、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)。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 640K700K時(shí)還會(huì)產(chǎn)生熱裂現(xiàn)象。第一環(huán)槽超過 80K500K時(shí)，就會(huì)造成活塞環(huán)粘結(jié)?；钊麥囟雀咔彝鶑?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

14、和活塞頂表面開裂。因此要求 ISB6.7L 活塞具有：（1）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；（2）很小的重量，以保持很小的慣性力；良好的潤滑性和耐磨性，以提高壽命?；钊身敳?、頭部和裙部三部分組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。圖 2.1 活塞的基本結(jié)構(gòu)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)?；钊^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12道環(huán)專業(yè)資料整理WORD格式槽用來安裝氣環(huán)，下面的一道

15、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高錳奧氏體鑄鐵護(hù)圈?；钊共渴侵富钊^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。2.2 鑄造工藝2.2.1鑄造工藝的簡(jiǎn)述鑄造是將通過熔煉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

16、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。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，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。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。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

17、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)展，例如我國這幾年在精密鑄造技術(shù)、連續(xù)鑄造技專業(yè)資料整理WORD格式術(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5 。專業(yè)資料整理WORD格式2.2.2ISB6.7L 活塞鋁水的制備專業(yè)資料整理WORD格式在進(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，其步驟如表 2.1 所示。其中 ISB6.7L 活塞用的合金型號(hào)為：其 M174+ 的合金的主要合金的百分比如表

18、2.2 所示。M174+，專業(yè)資料整理WORD格式序號(hào)過程描述必須值要求備注/程序（ 1）配料比例（ 2）新材料（純鋁）20-60%1）內(nèi)部回爐料和 / 或20-50%不要使用工頻爐重熔帶濾網(wǎng)的澆道（ 3）其它合金（ 4）鋁屑條 30%使用單獨(dú)的爐子熔化鋁屑條專業(yè)資料整理WORD格式每個(gè)工廠配料成（ 5）分狀況穩(wěn)定± 10%配料材料比例必須指定并恒定（ 1）合金錠2）（ 2）狀態(tài)干凈干凈且干燥（ 3）儲(chǔ)存干燥保存（ 1）磷銅的過加熱3）（ 2）溫度800-840 磷銅的過加熱對(duì)磷的活化是必要的（基于對(duì)初晶硅的細(xì)化）（ 3）保溫時(shí)間 30min不超過 8 小時(shí)（ 1）合金溫度（ 2）廢

19、活塞等或鋁屑760-820 過加熱后的鋁液溫度取決于車間實(shí)際4）條熔化的鋁液需要（ 3）滲鋁液高溫度導(dǎo)致高氧化、高氫含量、高能耗（ 1）熔化均勻化（ 2）方法均勻的攪拌工頻爐可產(chǎn)生一個(gè)可接受的均勻攪拌因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)5）（ 3）工頻爐頻率500-1000Hz50 或 60Hz 也可接受（ 4）通過葉輪、 多孔轉(zhuǎn)氬氣子等攪拌（ 5）氬氣純度100.00%至少 Argon 4.0（ 1）材料放行（ 2）分析方法光譜分析6）光譜試樣 - 車削深 1mm初步車削（ 3）度 0.5mm完成車削表 2.1制備鋁水順序表專業(yè)資料整理WORD格式表 2.2 M174+ 合金成分百分比表材料組分合金的質(zhì)量百分比Cu

20、3.0 -5.0Mg0.5 -1.2Si11.0 -13.0 Ni1.0 -3.0Femax.0.7Timax.0.2Zrmax.0.2Vmax.0.18Mnmax.0.3Znmax.0.3Crmax.0.05Pbmax.0.05Snmax.0.05Camax.0.01NaPSrsonstigemax.0.05zusammenmax.0.15AlRest專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)資料整理WORD格式2.2.3ISB6.7L 活塞毛坯的澆鑄在澆鑄錢先清除澆包上氧化皮，檢查澆包上涂料情況，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

21、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。a 清除氧化皮前b清除氧化皮后圖 2.2 保溫爐中的鋁水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)X見文件RH920 216 9C 。夾鹽芯的鉗子上不能有油污和水氣，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

22、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。專業(yè)資料整理WORD格式a取出鹽芯b對(duì)準(zhǔn)位置專業(yè)資料整理WORD格式c插入鹽芯d壓鹽芯圖 2.3 裝鹽芯的步驟示意圖a 拎圈b夾取c 輕甩表面懸掛的鋁水d上圈圖 2.4 裝鑲?cè)Φ牟襟E示意圖澆鑄時(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

23、，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開關(guān) 6 。 澆鑄過程中隨時(shí)注意鋁水溫度超出X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)X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。澆鑄過程中每件活塞毛坯專業(yè)資料整理WORD格式都要按標(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

24、漆并置于毛坯最上層流至下一工序。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。表 2.3活塞熱處理表合金M174+存放時(shí)間澆鑄結(jié)束后至少12h 至少 24h（冷卻鑲?cè)Γ┻^程時(shí)效溫度230 ± 5保溫時(shí)間7 ± 0.2 h冷卻方式在靜止上網(wǎng)空氣中爐型箱式爐備注毛坯取出后的冷卻：鑄淬標(biāo)準(zhǔn)值100-140HB2.3 活塞加工特征分析2.3.1 活塞頂部加工特征活塞頂部是燃燒室的組成部

25、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)7 。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。活塞頂面與止口的平行度一般為0.015mm，其粗糙度要求一般為Ral1.63.2um，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。

26、活塞毛坯一般是鑄造而成，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專業(yè)資料整理WORD格式工才能完成，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。根據(jù)頂面與燃燒室的加工特征及其定位方式，一般采用車削加工，而氣門坑及其開口一般采用銑削加工。2.3.2 活塞頭部加工特征活塞頭部主要有 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

27、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。鐵環(huán)槽為距離頂部最近的環(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 0.30.5mm 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)的直線度以及槽側(cè)的平面度等都有較高的

28、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0.10.2mm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。2.3.3 活塞裙部加工特征活塞裙部是自環(huán)槽部分的油環(huán)槽下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

29、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)工序的定位基準(zhǔn)8 ?；钊共客鈭A粗糙度一般要求1.63.2um，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)專業(yè)資料整理WORD格式到技術(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1.63.2um，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。2.3.4 活塞銷座孔加工特征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

30、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?；钊诠ぷ鲿r(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0.40.8um。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

31、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。專業(yè)資料整理WORD格式3 ISB6.7L 活塞機(jī)加工工藝3.1 毛坯選擇3.1.1 毛坯的發(fā)放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)。3.1.2 確定機(jī)械加工余量鑄鍛件的機(jī)械加工余量按3735-85 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(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68 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。3.2 定位基準(zhǔn)的選擇3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)選擇

32、應(yīng)從以下幾方面考慮：（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)。（2）選擇加工余量較為均勻的表面作為粗基準(zhǔn)。（3）選擇加工余量較小的表面作為粗基準(zhǔn)。（4）作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)盡量平整，沒有冒口、澆口以及飛邊等缺陷，以便定位可靠。（5）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。3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇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)的選擇專業(yè)資料整理WORD格式應(yīng)主要從以

33、下幾方面考慮：（1）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。（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。（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)，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。（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。（5）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(jiǎn)單的表面作為精基準(zhǔn)。ISB6.7L 活塞生產(chǎn)采用止口和

34、端面作為統(tǒng)一基準(zhǔn)?；钊箍谠诮Y(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。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。3.3 活塞加工工藝制訂加工過程的最后確定 , 通

35、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9 。3.3.1 加工方法的確定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 10 。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X圍， 每種處理方法能夠達(dá)專業(yè)資料整理WORD格式到的精度和表面粗糙度都有一定X圍。每種加工方法只要精心操作, 選擇適當(dāng)?shù)那邢饔昧?、加工精度均可以提高其加工?jīng)濟(jì)精度。但是如果經(jīng)濟(jì)精

36、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。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。綜合以上幾點(diǎn)分析，結(jié)合現(xiàn)階段的工藝能力和所能達(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：表 3.1 活塞的加工方法及技術(shù)要求加工方法技術(shù)要求端面的加工精度要求為IT8 級(jí)，可采用一次車削完成，這樣能夠達(dá)到的端面加工精度為 IT8 10，粗糙度為Ra=6.3 1.6 m，滿足其加工技術(shù)要求。其裙部外圓的精度要求為IT6 I

37、T5 ，表面粗糙度值要求為Ra0. 63。外圓面加工活塞外圓的加工可選用：粗車精車金剛石車橢圓，這樣所能達(dá)到的粗糙度為 Ra=0.8 0.2 m，符合其加工技術(shù)要求止口表面是為了精基準(zhǔn)而加工的，其粗糙度要求較低，一般為止口加工Ra1. 25m，其精度要求一般為IT7 ，故可采用粗車精車的加工方法,這樣能達(dá)到的精度等級(jí)為IT8 ，粗糙度 Ra=3.2 0.8 ，符合其加工技術(shù)要求。銷孔是活塞的重要加工面，其精度要求為 IT6 以上，粗糙度為銷孔加工Ra0. 16m，要求較高，故一般采用粗鏜精鏜滾壓的加工方法，這樣IT6 IT7 ，粗糙度值為Ra=0.4 0.05 m，符合其加能夠達(dá)到的精度等級(jí)為

38、工技術(shù)要求。環(huán)槽的位置精度要求較高，但其精度要求較低，可采用粗車精車兩環(huán)槽加工個(gè)加工階段完成。 所能達(dá)到的精度等級(jí)為IT7 8，粗糙度為 Ra=6.3 1.6m，符合其加工技術(shù)要求?？ōh(huán)槽的尺寸精度要求較低，位置精度要求相對(duì)較高，故可在銷孔精鏜銷孔卡環(huán)槽后采用一次車削完成。達(dá)到的精度等級(jí)為IT8 10，粗糙度為Ra=6.3 的加工3.2 m，符合其加工技術(shù)要求。斜油孔的精度要求并不高其表面粗糙度為Ra 12.5 m，孔徑小于斜油孔的加工20mm，故其加工方法直接采用鉆孔來實(shí)現(xiàn)，精度為IT11-IT12，符合其加工技術(shù)要求。專業(yè)資料整理WORD格式環(huán)槽位置精度要求較高，尺寸精度要求相對(duì)較低，可采

39、用粗車精車兩環(huán)槽加工道工序完成，能夠達(dá)到的精度等級(jí)為IT7 IT8 ，粗糙度Ra=6.3 1.6 m，符合其加工技術(shù)要求。專業(yè)資料整理WORD格式3.3.2 活塞加工階段劃分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：表 3.2活塞各階段加工要求加工階段

40、加工要求去除各加工表面的余量，作出精基準(zhǔn)，此階段主要加工要求是提高生粗加工階段產(chǎn)率減小粗加工中留下的誤差，使加工面達(dá)到一定的精度，為下一步精加半精加工階段工作好準(zhǔn)備精加工階段確保零件的尺寸、形狀和位置精度達(dá)到所規(guī)定的精度要求3.3.3加工工序安排及工藝規(guī)程制訂按照加工順序的選擇原則，加工工序安排如下：(1 ）先加工基準(zhǔn)面，再加工其它表面。(2 ）先加工平面，后加工孔。(3 ）先加工主要表面，后加工次要表面。(4 ）先進(jìn)行粗加工工序，后進(jìn)行精加工工序。根據(jù)活塞零件加工的實(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。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，

41、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 180200 攝氏度，然后保溫 68 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11 。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)專業(yè)資料整理WORD格式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(jiǎn)單，調(diào)整、對(duì)刀更為容易?？紤]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)。3.3.4 加工余量的確定本設(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(jiǎn)明機(jī)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。表 3.4活塞的加工方法機(jī)加工余量加工面加工方法加工余量外圓粗車精車加工粗車 3.7m