活塞零件機(jī)械加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)【粗鏜銷孔定位夾具】

活塞零件機(jī)械加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)【粗鏜銷孔定位夾具】,粗鏜銷孔定位夾具,活塞零件機(jī)械加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)【粗鏜銷孔定位夾具】,活塞,零件,機(jī)械,加工,工藝,及其,夾具,設(shè)計(jì),粗鏜銷孔,定位 機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱活塞零件名稱活塞共8頁第1頁車間工序號工序名稱材 料 牌 號1粗銑上平面ZG300毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)每 臺 件 數(shù)鑄造設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時(shí)加工件數(shù)銑床X5032夾具編號夾具名稱切削液工位器具編號工位器具名稱工序工時(shí) (分)準(zhǔn)終單件4.51782.07工步號工 步 內(nèi) 容工 藝 裝 備主軸轉(zhuǎn)速切削速度進(jìn)給量切削深度進(jìn)給次數(shù)工步工時(shí)r/minm/minmm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1以底面為基準(zhǔn)，較平工件，粗銑上平面 游標(biāo)卡尺，銑刀盤0000此定位和夾緊限制工件的上下和左右移動(dòng)的四個(gè)自由度500602.01710.521.26粗銑上平面1-2mm，表面見光即可 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱活塞零件名稱活塞共8頁第2頁車間工序號工序名稱材 料 牌 號2粗銑下平面ZG300毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)每 臺 件 數(shù)鑄造設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時(shí)加工件數(shù)銑床X5032夾具編號夾具名稱切削液工位器具編號工位器具名稱工序工時(shí) (分)準(zhǔn)終單件1.4568.7工步號工 步 內(nèi) 容工 藝 裝 備主軸轉(zhuǎn)速切削速度進(jìn)給量切削深度進(jìn)給次數(shù)工步工時(shí)r/minm/minmm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1以粗銑好的上平面為基準(zhǔn)，粗銑下平面 游標(biāo)卡尺、銑刀盤00002450601.01.011.452.27 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱活塞零件名稱活塞共8頁第5頁車間工序號工序名稱材 料 牌 號5粗鏜ZG300毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)每 臺 件 數(shù)鑄造設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時(shí)加工件數(shù)鏜床T61131夾具編號夾具名稱切削液鏜孔夾具工位器具編號工位器具名稱工序工時(shí) (分)準(zhǔn)終單件2.5672.62工步號工 步 內(nèi) 容工 藝 裝 備主軸轉(zhuǎn)速切削速度進(jìn)給量切削深度進(jìn)給次數(shù)工步工時(shí)r/minm/minmm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1以下平面為基準(zhǔn)，鏜孔夾具定位，粗鏜52孔留余量2mm 鏜孔夾具，鏜刀500500.271.010.21.32以下平面為基準(zhǔn)，鏜孔夾具定位，粗鏜52鏜孔夾具，鏜刀500500.271.010.21.34 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱活塞零件名稱活塞共8頁第6頁車間工序號工序名稱材 料 牌 號6精鏜ZG300毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)每 臺 件 數(shù)鑄造設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時(shí)加工件數(shù)鏜床T6113夾具編號夾具名稱切削液鏜孔夾具工位器具編號工位器具名稱工序工時(shí) (分)準(zhǔn)終單件2.5162.73工步號工 步 內(nèi) 容工 藝 裝 備主軸轉(zhuǎn)速切削速度進(jìn)給量切削深度進(jìn)給次數(shù)工步工時(shí)r/minm/minmm/rmm機(jī)動(dòng)輔助1以下平面為基準(zhǔn)，鏜孔夾具定位，精鏜孔47J7到位，滿足公差要求鏜孔夾具，鏜刀560500.150.223.52.32鏜孔夾具，鏜刀500500.120.223.52.27 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）5機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱活塞零件名稱活塞共1頁第1頁材 料 牌 號ZG300毛 坯 種 類鑄鋼毛坯外形尺寸145x175每毛坯件數(shù)每 臺 件 數(shù)備 注 工 序 號工 名序 稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段設(shè) 備工 藝 裝 備備注1鑄造鑄造，清理2熱處理退火處理3粗銑粗銑下平面，粗銑上平面X5032游標(biāo)卡尺、銑刀盤4粗銑粗銑74兩側(cè)端面X5032游標(biāo)卡尺、銑刀盤5半精銑半精銑下平面和半精銑上平面X5032游標(biāo)卡尺、銑刀盤6半精銑半精銑兩側(cè)74端面，保證尺寸122到位X5032游標(biāo)卡尺、銑刀盤7粗鏜粗鏜孔52和47T6113內(nèi)徑千分尺、游標(biāo)卡尺，鏜刀10精鏜精鏜孔52和47，保證達(dá)到孔位J7的公差T6113內(nèi)徑千分尺、游標(biāo)卡尺，鏜刀11鉆鉆上平面的4個(gè)M5的底孔4.2深12，攻3個(gè)M5孔深10X5032或Z30504.2鉆頭、M5絲攻12鉆鉆74面上3個(gè)M5的底孔4.2深12，攻攻3個(gè)M5孔深10X5032或Z30504.2鉆頭、M5絲攻13去毛刺去各部分銳邊毛刺鉗工臺平板銼14終檢終檢檢驗(yàn)臺上 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽 字 日 期標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽 字 日 期1設(shè)計(jì)類 型：畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 畢業(yè)論文題 目：活塞零件工藝規(guī)程與工裝設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：專 業(yè)：時(shí) 間：第一章 序 論活塞是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的“心臟”，承受交變的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，是發(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件最惡劣的關(guān)鍵零部件之一。隨著汽車整車對發(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?；钊鳛榈湫偷钠囮P(guān)鍵零部件，在切削加工方面具有很強(qiáng)的工藝特點(diǎn)。由于活塞特有的機(jī)加工工藝特點(diǎn)，單靠一般的通用機(jī)床難以滿足活塞的高精度要求。目前，國內(nèi)活塞制造行業(yè)通常是由通用機(jī)床和結(jié)合活塞工藝特點(diǎn)的專用設(shè)備組成機(jī)加工生產(chǎn)線，因此，專用設(shè)備就成為活塞切削加工的關(guān)鍵設(shè)備，其功能和精度將直接影響最終產(chǎn)品的關(guān)鍵特性的質(zhì)量指標(biāo)。 為滿足以上的功能要求，通常將活塞的外圓設(shè)計(jì)成異型外圓(中凸變橢圓)，即垂直于活塞軸線的橫剖面為橢圓或修正橢圓，且橢圓度沿軸線方向按一定的規(guī)律變化(如圖1所示)，橢圓度精度達(dá)0.005mm；活塞縱剖面的外輪廓為高次函數(shù)的擬合曲線，輪廓精度為0.0050.01mm；為提高活塞的承載能力，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率，通常將高負(fù)荷活塞的銷孔設(shè)計(jì)成微內(nèi)錐型或正應(yīng)力曲面型(異型銷孔),銷孔尺寸精度達(dá)IT4級，輪廓精度為0.003mm。 活塞中凸變橢圓的加工方法有立體靠模仿形加工和采用數(shù)控高頻直線刀架的無靠模加工兩種形式。仿形加工的優(yōu)點(diǎn)是仿形車床成本相對較低，設(shè)備投資較少，缺點(diǎn)是靠模制作精度要求高，一般的橢圓磨床難以達(dá)到這種要求，需專門的數(shù)控高精度活塞靠模磨床來完成，這種形式適用于大批量生產(chǎn)；數(shù)控高頻直線刀架加工技術(shù)是國際上新興的非圓加工技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是加工功能強(qiáng)大，無需靠模，設(shè)備柔性較強(qiáng)，適合于多品種生產(chǎn)，缺點(diǎn)是目前該類設(shè)備造價(jià)較高，設(shè)備投資大且在控制系統(tǒng)和直線刀架的壽命方面仍須進(jìn)一步改進(jìn)。 多年來，我國機(jī)床行業(yè)在活塞專機(jī)開發(fā)研制方面做了大量工作，但隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和活塞產(chǎn)品技術(shù)的迅速發(fā)展，我國機(jī)床行業(yè)仍需在活塞先進(jìn)制造技術(shù)及裝備方面加大研究開發(fā)力度，以適應(yīng)我國活塞制造業(yè)的發(fā)展。 近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長和社會購買力的持續(xù)提高，我國汽車工業(yè)呈現(xiàn)了前所未有的快速發(fā)展勢頭。世界制造業(yè)向中國的轉(zhuǎn)移為汽車零部件制造業(yè)提供了廣闊的市場空間和難得的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也要求汽車零部件制造業(yè)通過技術(shù)改造和技術(shù)進(jìn)步盡快完成產(chǎn)業(yè)升級，以滿足OEM市場對零部件高品質(zhì)、低成本、100%交付能力的配套要求。 在汽車零部件切削加工技術(shù)方面，應(yīng)從零件的關(guān)鍵特性和工藝特點(diǎn)入手，找出關(guān)鍵技術(shù)加以突破，然后整合各單項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，形成產(chǎn)品的先進(jìn)制造技術(shù)。 以國內(nèi)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞加工為例，在20世紀(jì)90年代，分別在活塞異型外圓、異型銷孔的加工技術(shù)方面取得了重大突破，極大地帶動(dòng)了活塞制造業(yè)整體制造技術(shù)水平的提高。 活塞外圓的加工由20世紀(jì)70年代的磨削加工、80年代的立體靠模仿形加工到90年代的數(shù)控?zé)o靠模加工技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，使得生產(chǎn)效率和加工精度均達(dá)到新的水平，生產(chǎn)效率由立體靠模仿形加工時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速800r/min提高到數(shù)控?zé)o靠模加工的2000r/min，由于數(shù)控加工排除了傳統(tǒng)的立體靠模仿形加工時(shí)仿形失真的因素，加工精度也大幅度提高。由于這種加工技術(shù)的突破性進(jìn)展，使得90年代以來開發(fā)設(shè)計(jì)的轎車均采用了異型外圓復(fù)合型面的低摩擦式活塞?；钊愋弯N孔微增量加工技術(shù) 機(jī)械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法，是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要機(jī)械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時(shí)須保證其合理性、科學(xué)性、完善性。 第二章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1 零件的分析 2.1.1零件的作用 柴油機(jī)活塞安裝于汽缸與活塞桿之間, 活塞環(huán)是一種具有較大向外擴(kuò)張變形的金屬彈性環(huán)，它被裝配到剖面與其相應(yīng)的環(huán)形槽內(nèi)。往復(fù)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的活塞環(huán)，依靠氣體或液體的壓力差，在環(huán)外圓面和氣缸以及環(huán)和環(huán)槽的一個(gè)側(cè)面之間形成密封?；钊h(huán)作用包括密封、調(diào)節(jié)機(jī)油（控油）、導(dǎo)熱（傳熱）、導(dǎo)向（支承）四個(gè)作用。 密封：指密封燃?xì)?，不讓燃燒室的氣體漏到曲軸箱，把氣體的泄漏量控制在最低限度，提高熱效率。漏氣不僅會使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力下降，而且會使機(jī)油變質(zhì)，這是氣環(huán)的主要任務(wù)； 調(diào)節(jié)機(jī)油（控油）：把氣缸壁上多余的潤滑油刮下，同時(shí)又使缸壁上布有薄薄的油膜，保證氣缸和活塞及環(huán)的正常潤滑。在現(xiàn)代高速發(fā)動(dòng)機(jī)上，特別重視活塞環(huán)控制油膜的作用；導(dǎo)熱：通過活塞環(huán)將活塞的熱量傳導(dǎo)給缸套，即起冷卻作用。據(jù)可靠資料認(rèn)為，活塞頂所受的的熱量中有7080%是通過活塞環(huán)傳給缸壁而散掉的；支承：活塞環(huán)將活塞保持在氣缸中，防止活塞與氣缸壁直接接觸，保證活塞平順運(yùn)動(dòng)，降低摩擦阻力，而且防止活塞敲缸。2.1.2零件的工藝分析1） 由零件圖得知，零件材料為鋁合金。該材料具有較高的強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性及減震性，適用于承受較大應(yīng)力、要求耐磨的零件。2） 該零件的主要加工面為外圓面，52的孔。3） 外圓面的表面粗糙度為Ra1.6;孔內(nèi)表面的表面粗糙度為Ra0.4。 4） 參考文獻(xiàn)1中有關(guān)面和孔加工的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。2.2確定毛坯，畫毛坯-零件圖根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。又由題目已知零件的生產(chǎn)綱為6000件/年。通過計(jì)算，該零件質(zhì)量約為3125克。由參考文獻(xiàn)5表1-4、表1-3可知，其生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。毛坯的鑄造方法選用金屬型澆注造型。又由于零件的52的孔、內(nèi)腔等的孔都需要鑄出，故還應(yīng)安放型芯。此外，為消除由于鑄造而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效。參考文獻(xiàn)1表3.3-6，該種鑄件的尺寸公差等級CT為810級，加工余量等級為G級。故取尺寸公差等級CT為10級，鑄件的加工余量為G級。參考文獻(xiàn)1表2.3-5，用查表法確定各表面的總余量如表2-1所示。表2-1 各加工表面總余量加工表面基本尺寸（mm）加工余量等級加工余量數(shù)（mm）說明A面B面E面F面P面Q面I面J面M面N面52孔161134122.4122.4122.4122.4712125.512252GGGGGGGGGGF225.85.87.87.822442.5單側(cè)加工（取下行數(shù)）雙側(cè)加工（取下行數(shù)）雙側(cè)加工（取上行數(shù)）雙側(cè)加工（取上行數(shù)）單側(cè)加工（取下行數(shù)）單側(cè)加工（取下行數(shù)）單側(cè)加工（取上行數(shù)）單側(cè)加工（取上行數(shù)）雙側(cè)加工（取上行數(shù)）雙側(cè)加工（取上行數(shù)）雙側(cè)加工（取上行數(shù)）參考文獻(xiàn)1表2.3-9可得鑄件主要尺寸的公差，如表2-2所示。 表2-2 主要毛坯尺寸及公差主要尺寸面零件尺寸總余量毛坯尺寸公差CTA面輪廓尺寸B面輪廓尺寸E面輪廓尺寸F右面輪廓尺寸P面輪廓尺寸Q面輪廓尺寸I面輪廓尺寸J面輪廓尺寸M面輪廓尺寸N面輪廓尺寸52孔161134122.4122.4122.4122.4712122.5122.5522411.611.615.615.622442.5165138134134138138914126.5126.54788101010101010101082.3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.3.1定位基準(zhǔn)的選擇1）精基準(zhǔn)的選擇：由零件圖可知本零件的重要加工表面為134的外圓，它即是裝配基準(zhǔn)，又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，用它作為精加工基準(zhǔn)，能使加工遵循“基準(zhǔn)重合”并能很好的保證各尺寸的加工精度，因此其余各面和孔的加工也盡量用它定位，這樣使工藝路線遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。此外，C面的面積較大且精度較高，定位比較穩(wěn)定，加緊方案也比較簡單、可靠，操作方便。2）粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點(diǎn)要求，選擇活塞的重要加工表面（134的孔）的毛坯孔與零件的A、C面作為粗基準(zhǔn)：第一，在保證各加工面均有加工余量的前提下，使重要加工孔的加工余量盡量均勻；第二，裝入零件內(nèi)的零件（如齒輪、軸套等）與零件有適當(dāng)?shù)拈g隙；此外還應(yīng)該保證定位準(zhǔn)確、加緊可靠，操作簡單易行。最先進(jìn)行機(jī)械加工的表面是精基準(zhǔn)A、C面和134的外圓表面和52的孔，這時(shí)可用以下定位加緊方案： 方案：對于134的活塞外圓表面的加工，可以直接選用三爪自定心開盤，由于活塞的材料我鋁合金，所以需加墊片防止加緊過程中損壞活塞外圓表面?；钊撞颗c三爪卡盤緊緊接觸，所以限制5個(gè)自由度。對于本方案的實(shí)施，雖然在理論上可以保證零件加工的尺寸精度要求，但是操作和設(shè)計(jì)都存在一定的難度，關(guān)于夾緊方案的實(shí)施是可行的，設(shè)計(jì)和操作都有很強(qiáng)的可行性、適用性。綜上所述，對于134的活塞的外圓表面的工方案，此方案合適。2.3.2制定工藝路線 根據(jù)各加工表面要求和各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，定各表面的加工方法如下： 止口：粗車精車；52孔：粗鏜精鏜金剛鏜；A面：粗銑精銑；B面：粗車精車；E、F、G面粗車精車。根據(jù)先面后孔、先主要加工表面后次要加工表面和先粗加工后精加工的原則，將止口、52孔的粗加工放在前面，精加工放在后面。 修改后的工藝路線如下所示：序號工 序 內(nèi) 容102030405060708090100110120130140150160170180190200210220230金屬型澆注銑澆冒口時(shí)效處理粗車止口，尺寸至124.7，深度7 粗車中心孔，尺寸至121.2，深度12粗鏜銷孔，尺寸至51.2mm鉆4個(gè)4的回油小孔通孔，按圖樣尺寸粗銑頭部表面，留余量0.4粗銑頭部內(nèi)圓表面，留余量0.4精銑頭部表面，尺寸達(dá)圖精銑頭部內(nèi)圓表面，尺寸達(dá)圖粗車外圓表面，尺寸至134.8粗車環(huán)槽（350.2），留余量0.4精車止口，尺寸達(dá)圖精車中心孔，尺寸達(dá)圖精車環(huán)槽，尺寸達(dá)圖精車環(huán)槽兩側(cè)面，尺寸達(dá)圖精車底面，尺寸達(dá)圖倒角130精車外圓，尺寸達(dá)圖精鏜銷孔，尺寸至51.8mm金剛鏜銷孔，尺寸達(dá)圖車鎖環(huán)槽槽寬mm底徑mm尺寸105.150.05mm銑R205圓弧，最高處高度13銑P面，深度5.85mm翻轉(zhuǎn)銑Q面，深度5.85mm锪孔口，尺寸220粗銑銷孔兩端面位置22.52，深度10，由R52圓弧組成精磨外圓，按圖樣長、短軸方向磨橢圓頭部邊緣倒角0.545清洗活塞成品重量為3125克，以3125克為基準(zhǔn)質(zhì)量每隔10克為1組分組、打印2.2.3選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜采用通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床。其生產(chǎn)類型為以通用機(jī)床加專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成。 粗銑P、Q面，考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問題，采用臥銑，選用X60W（參考文獻(xiàn)1表3.1-73）。選用R5.85凸半圓銑刀的C類可轉(zhuǎn)位面銑刀（參考文獻(xiàn)1表4.4-40）、專用夾具和游標(biāo)卡尺（分度值為0.01）。 精銑P、Q面，由于在精加工過程中定位基準(zhǔn)沒有變化，所以仍采用龍門銑床X60W（參考文獻(xiàn)1表3.1-73）。選用R5.85凸半圓銑刀的C類可轉(zhuǎn)位面銑刀（參考文獻(xiàn)1表4.4-40）、專用夾具和游標(biāo)卡尺（分度值為0.01）。 粗精車外圓面，考慮到零件的特殊結(jié)構(gòu)，所以采用仿形靠模車床，（參考文獻(xiàn)3表4.2-1），選用YG8車刀、專用夾具和游標(biāo)卡尺（分度值為0.01）。 粗、精鏜52的孔，選用臥式銑鏜床T616（參考文獻(xiàn)3表4.2-19），工藝裝備為鏜刀、專用夾具和游標(biāo)卡尺（分度值為0.01）。 3-M12的螺紋、12-M10的螺紋、M8的螺紋、M6的螺紋和8-M14的螺紋孔選用搖臂鉆床，采用機(jī)用絲錐（參考文獻(xiàn)1表4.6-3絲錐夾頭、專用家具和羅紋塞規(guī)。2.3.4 加工工序設(shè)計(jì)1） 工序10粗車止口及工序100精鏜銷孔工序 查文獻(xiàn)1表2.3-59平面加工余量，得精加工余量0.4mm。已知A面的總余量為2mm。故粗加工余量=2-0.4=1.6。參考文獻(xiàn)1表2.4-73，取粗車的每齒進(jìn)給量為0.4mm/z，取精車的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.1mm/r粗車走刀1次，=1.6；精銑走刀4次，=4mm。參考文獻(xiàn)1表3.1-74，取粗車的主軸轉(zhuǎn)速為400r/min，取精銑的主軸轉(zhuǎn)速為630 r/min。又前面已經(jīng)選定銑刀直徑D為11.7mm，故相應(yīng)的切削速度為：V粗=152.6m/min ; V精=246.7m/min校核機(jī)床功率（一般只是校核粗加工工序）： 參考文獻(xiàn)1表2.4-96，的切削功率為： =167.9*取Z=10個(gè)齒，將它們帶入式中，得： =又由文獻(xiàn)1表3.1-73得機(jī)床功率為7.5kw，若取效率為0.85，則7.5*0.85=6.375kw故機(jī)床的功率足夠。 2） 工序100的精鏜52銷孔。 對于各孔的加工用量的選擇可以參考以下例子：已知加工材料AL，工藝要求孔徑D=52，孔深L=122.3，通孔，8級精度，用乳化液冷卻。機(jī)床臥式銑鏜床T616試求（1）刀具；（2）切削用量；1. 選擇鏜刀選擇YG8鏜刀，其直徑 =8mm。鏜刀幾何形狀為（表1及表2）：雙錐修磨橫刀，=30，2=118，=12，=55，b=2mm,l=4mm.2. 選擇切削用量1） 決定進(jìn)給量f2） (1) 按加工要求決定進(jìn)給量：根據(jù)表5當(dāng)加工要求為8級精度，=8mm時(shí)，f=0.050.12mm/r。 由于l/d=8/8=1，故不需要乘孔深修正系數(shù)，則=8mm =0.050.12mm/r。 （2）按鏜刀頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量：根據(jù)表7，當(dāng)灰鑄鐵HB=168213，=8mm，鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量f=0.1mm/r。 (3) 按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量：根據(jù)表8，當(dāng)灰鑄鐵HB 210， 17.5mm,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為9800N，進(jìn)給量為1.5mm/r。從以上三個(gè)進(jìn)給量比較可以看出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為f=0.050.12mm/r。根據(jù)機(jī)床T616的說明書，選擇f=0.1mm/r。機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度也可根據(jù)初步確定的進(jìn)給量查出軸向力再進(jìn)行比較來學(xué)驗(yàn)。 由表16可查出鉆孔時(shí)的軸向力，當(dāng)f=0.1mm/r， 17.5mm時(shí)，軸向力。軸向力的修正系數(shù)均為1.0，故。根據(jù)T616銑鏜床說明書，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度允許的最大軸向力為，由于，故f=0.1mm/r可用。3） 決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度由表9，=15mm時(shí)，鉆頭后刀面最大磨損量為0.50.8，故可取為0.6，耐用度T=3600s。 3） 工序20粗鏜、工序100精鏜和工序100金剛鏜52的孔工序 查文獻(xiàn)2表3.2-10，得粗鏜孔后的直徑為49mm，精鏜孔后的直徑為51.8，故孔的精加工余量為1mm（直徑方向）。 粗鏜孔、精鏜孔和金剛鏜鏜孔的工序余量和工序尺寸及公差列表于表2-4。 表2-4 鏜孔余量和工序尺寸及公差加工表面加工方法余量精度等級工序尺寸及公差525252粗鏜孔精鏜孔金剛鏜孔221H12H8H74951.852 因粗、精和金剛鏜孔時(shí)都是以底面及V型塊定位，故相對與52的孔的同軸度0.1直接由夾具保證，本工序中均系基準(zhǔn)重合，所以不需要做尺寸鏈計(jì)算，就可以保證零件的加工精度。2.3.5 時(shí)間定額計(jì)算 根據(jù)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體要求，只需要計(jì)算其中任意一道工序工時(shí)即可。. 下面計(jì)算工序140的時(shí)間定額。（1） 機(jī)動(dòng)時(shí)間。參考文獻(xiàn)1表2.5-7，得鏜孔的計(jì)算公式為： ，鉆通孔是=0鏜52的孔:53.5l=53.5mm,取。將以上數(shù)據(jù)及已選定的f 及n帶入公式，得 min 鉆8-13的孔： +1.5=5.4 將以上數(shù)據(jù)及已選定的f 及n帶入公式，得 參考文獻(xiàn)1表2.5-7，得絞孔的計(jì)算公式為： 絞盲孔時(shí)=0鉸4-12H8的孔： +1.5=1.56mm 將以上數(shù)據(jù)及已選定的f 及n帶入公式，得 絞8-13.15的孔： +1.5=1.56mm 將以上數(shù)據(jù)及已選定的f 及n帶入公式，得 總機(jī)動(dòng)時(shí)間也就是基本時(shí)間為：（2）輔助時(shí)間 參考文獻(xiàn)12.5-41確定如表2-5所示。 表2-5 輔助時(shí)間操作內(nèi)容每次需用時(shí)間鏜52的銷孔操作次數(shù)時(shí)間主軸變速變換進(jìn)給量升降鉆桿裝卸套筒刀具卡尺測量塞規(guī)測量0.0250.0250.0150.060.10.2514140.0250.060.060.060.4開停車主軸運(yùn)轉(zhuǎn)清除銑屑0.0150.020.04裝卸工件時(shí)間參考文獻(xiàn)1表2.5-42取1.5 min。所以 輔助時(shí)間為：（3）作業(yè)時(shí)間 （4）布置工作地時(shí)間為。參考文獻(xiàn)5取=3。則： =5.865*3=0.176min(5)休息與生理需要時(shí)間。參考文獻(xiàn)5取=3。則： =5.865*3=0.176min2.3.6填寫機(jī)械加工工藝過程卡和機(jī)械加工工序卡（見附件）第三章 夾具的設(shè)計(jì) 夾具是機(jī)械制造廠里使用的一種工藝裝備，分為機(jī)床夾具、焊接夾具、裝配夾具和檢驗(yàn)夾具等，本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)工藝家具。 各種金屬切削機(jī)床上用于裝夾工件的工藝裝備，成為機(jī)床夾具，例如車床上使用的三爪自定心卡盤、銑床上使用的平口虎鉗等。 3.1機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用及優(yōu)點(diǎn) 對工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為了保證加工要求，首先要使工件相對于刀具及機(jī)床有正確的位置，并使這個(gè)位置在加工過程中不因?yàn)橥饬Φ挠绊懚儎?dòng)。為此，在進(jìn)行機(jī)械加工前，先要將工件裝夾好。 工件的裝夾方法有兩種，一種是工件直接裝夾在機(jī)床的工作臺或花盤上；另一種是工件裝夾在夾具上。我們畢業(yè)設(shè)計(jì)所用到的裝夾方法是第二種方式，第二種方式適合于大批量的生產(chǎn)中，并且生產(chǎn)效率很高，容易保證零件的尺寸和位置精度。用夾具裝夾工件的優(yōu)點(diǎn)：（1） 能穩(wěn)定的保證工件的加工精度 用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對于刀具及機(jī)床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。（2） 能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率， 使用機(jī)床夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要畫線找正，可以顯著的減少輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；可使用多件、多工位裝夾的夾具，并可采用高效加緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。（3）能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍。3.2對專用夾具的基本設(shè)計(jì)要求保證工件的加工精度。專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。提高生產(chǎn)效率。專用夾具的復(fù)雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選用不同復(fù)雜程度的快速高效夾緊裝置，以縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。工藝性好。專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修。專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時(shí)，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或修配結(jié)構(gòu)，例如適當(dāng)?shù)恼{(diào)整間隙、可修磨的墊片等。使用性好。專用夾具的操作應(yīng)簡便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。經(jīng)濟(jì)性好。除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。3.3專用夾具的設(shè)計(jì)步驟1.明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集設(shè)計(jì)資料。（1）分析研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設(shè)計(jì)任務(wù)書，了解工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)、本工序的加工要求和加工條件；（2）收集有關(guān)資料，如機(jī)床的技術(shù)參數(shù)，夾具零部件的國家標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和廠訂標(biāo)準(zhǔn)，各類夾具設(shè)計(jì)手冊、夾具圖冊等，還可收集一些同類夾具的設(shè)計(jì)圖樣，并了解本廠制造夾具的生產(chǎn)條件。2.擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具草圖。（1）確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置；（2）確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置；（3）確定其他裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式，如導(dǎo)向、對刀裝置，分度裝置及夾具在機(jī)床上的連接裝置；（4）確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式及夾具在機(jī)床上的安裝方式；3. 繪制夾具總裝配圖。夾具裝配圖應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)繪制，比例盡量采用1：1。主視圖按夾具面對操作者的方向繪制?？倛D應(yīng)把夾具的工作原理、各種裝置的結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系表達(dá)清楚。夾具總圖的繪制次序如下：(1)用雙點(diǎn)劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個(gè)視圖的合適位置上，在總圖中工件可看做透明體，不遮擋后面的線條；(2)依次繪出定位裝置、夾緊裝置、其他裝置及夾具體；（3）標(biāo)注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求；（4）編制夾具明細(xì)表及標(biāo)題欄。4.繪制夾具零件圖繪制夾具零件圖。對夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件均應(yīng)繪制零件圖，零件圖視圖的選擇應(yīng)盡可能與零件在裝配圖上的工作位置相一致。（1）夾具裝配圖上技術(shù)要求的制訂（2）夾具裝配圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差（3）夾具最大輪廓尺寸；5.確定影響工件加工精度的尺寸和公差的原因（1）影響工件定位精度的有關(guān)尺寸和公差，例如定位元件與工件的配合尺寸和配合代號。各定位元件之間的位置尺寸和公差等；（2）影響刀具導(dǎo)向精度或?qū)Φ毒鹊挠嘘P(guān)尺寸和公差，例如導(dǎo)向元件與刀具之間的配合尺寸和配合代號，各導(dǎo)向元件之間、導(dǎo)向元件與定位元件之間的位置尺寸和公差，或者對刀用塞尺的尺寸，對刀塊工作表面到定位表面之間的位置尺寸和公差；（3）影響夾具安裝精度的有關(guān)尺寸和公差，例如夾具與機(jī)床工作臺或主軸的連接尺寸及配合處的尺寸和配合代號，夾具安裝基面與定位表面之間的位置尺寸和公差；（4）其他影響工件加工精度的尺寸和公差，主要指夾具內(nèi)部各繪成元件之間的配合尺寸和配合代號，例如定位與夾具體之間、導(dǎo)向元件與襯套之間、襯套與夾具體之間的配合等。6.夾具裝配圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求如下:（1）各定位元件的定位表面之間的相互位置精度要求；（2）定位元件的定位表面與夾具安裝基面之間的相互位置精度要求；（3）定位元件的定位表面與導(dǎo)向元件工作表面之間的相互位置精度要求；（4）各導(dǎo)向元件的工作表面之間的相互位置精度要求；（5）定位元件的定們表面或?qū)蛟ぷ鞅砻媾c夾具找正基面之間的位置精度要求；（6）與保證夾具裝配精度有關(guān)的或與檢驗(yàn)方法有關(guān)的特殊技術(shù)要求。夾具裝配圖上公差與配合的確定。對于直接影響工件加工精度的夾具肥差，例如夾具裝配圖上應(yīng)標(biāo)注的第（2）、（3）、(4)三類尺寸，其公差取Tj=（1/21/5）TG，其中TG為與Tj相對應(yīng)的工件尺寸公差或位置公差。當(dāng)工件精度要求低，批量大時(shí)，Tj取小值，以便延長夾具的使用壽命，又不增加夾具制造的難度；反之取大值。當(dāng)工件的加工尺寸為未注公差時(shí)，夾具上相應(yīng)的位置公差值按IT7IT11選取；當(dāng)工件上的位置要求為未注公差時(shí)，夾具上相應(yīng)的位置公差值按IT7IT9選?。还ぜ系慕嵌葹槲醋⒐顣r(shí)，夾具上相應(yīng)的角度公差值標(biāo)為310。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)工序20的粗鏜銷孔定位夾具。車床用鏜夾具主要用于加工零件上直徑較小的銷孔，是最重要的夾具之一。車加工切削用量較小，且為連續(xù)切削，故切削力較大，沖擊和振動(dòng)也較嚴(yán)重，因此設(shè)計(jì)此夾具時(shí)，應(yīng)該注意工件的裝夾剛性和夾具在工作臺上的安裝平穩(wěn)性。3.4確定夾具設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案一此方案采用一面一孔加一個(gè)支撐釘定位，用A面定位限制3個(gè)自由度，一個(gè)圓柱銷限制2個(gè)自由度，再加上一個(gè)支撐釘限制一個(gè)自由度，所以是屬于完全定位，加緊方式如圖所示： 設(shè)計(jì)方案二此方案同樣采用三面定位，用A面定位限制3個(gè)自由度，A面上圓弧面定位限制1個(gè)自由度，半圓定位套限制2個(gè)自由度。屬于完全定位。 通過兩種方案的比較可知，第二種方案比較簡單且比較容易實(shí)施，所以采用第二種方案。關(guān)于鏜夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮以下幾點(diǎn)： 1. 定位鍵 為了確定夾具與機(jī)床工作臺的相對位置，在夾具體的底面上應(yīng)該設(shè)置定位鍵。用與地面圓弧相配合的脊固定活塞在夾具體底面縱向槽的兩端，通過定位鍵與車床三爪卡盤的槽配合，確定了夾具在機(jī)床上的位置。兩定位鍵的距離越大，定向精度越高。除了定位之外，定位鍵還能承受部分切削扭矩，減輕夾具固定螺栓的負(fù)荷，增加夾具的穩(wěn)定性。 2. 對刀元件 對刀元件是用來確定刀具與夾具的相對位置的元件，由于本夾具是用來鏜單一孔，所以選用圓形對刀塊。對刀時(shí)，鏜刀不能與對刀塊的工作表面直接接觸，以免損壞切削刃或造成對刀塊過早磨損，而應(yīng)通過塞尺來校準(zhǔn)它們之間的相對位置。在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注塞尺的尺寸和公差。 3. 夾具體的設(shè)計(jì) 由于鏜削時(shí)的切削力和振動(dòng)較大，因此，鏜床夾具的夾具體不僅要有足夠的剛度和強(qiáng)度，其高度和寬度之比也應(yīng)恰當(dāng)，以降低夾具的重心使工件的加工表面盡量靠近工作臺面，提高加工時(shí)的穩(wěn)定性?？偨Y(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是柴油機(jī)活塞。柴油機(jī)活塞安裝于汽缸與活塞桿之間, 活塞環(huán)是一種具有較大向外擴(kuò)張變形的金屬彈性環(huán)，它被裝配到剖面與其相應(yīng)的環(huán)形槽內(nèi)。往復(fù)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的活塞環(huán)，依靠氣體或液體的壓力差，在環(huán)外圓面和氣缸以及環(huán)和環(huán)槽的一個(gè)側(cè)面之間形成密封?；钊h(huán)作用包括密封、調(diào)節(jié)機(jī)油（控油）、導(dǎo)熱（傳熱）、導(dǎo)向（支承）四個(gè)作用。 密封：指密封燃?xì)猓蛔屓紵业臍怏w漏到曲軸箱，把氣體的泄漏量控制在最低限度，提高熱效率。漏氣不僅會使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力下降，而且會使機(jī)油變質(zhì)，這是氣環(huán)的主要任務(wù)； 調(diào)節(jié)機(jī)油（控油）：把氣缸壁上多余的潤滑油刮下，同時(shí)又使缸壁上布有薄薄的油膜，保證氣缸和活塞及環(huán)的正常潤滑。在現(xiàn)代高速發(fā)動(dòng)機(jī)上，特別重視活塞環(huán)控制油膜的作用；導(dǎo)熱：通過活塞環(huán)將活塞的熱量傳導(dǎo)給缸套，即起冷卻作用。據(jù)可靠資料認(rèn)為，活塞頂所受的的熱量中有7080%是通過活塞環(huán)傳給缸壁而散掉的；支承：活塞環(huán)將活塞保持在氣缸中，防止活塞與氣缸壁直接接觸，保證活塞平順運(yùn)動(dòng)，降低摩擦阻力，而且防止活塞敲缸。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是我到目前為止所做題目中最難的一個(gè)，也是最為復(fù)雜的一個(gè)，它綜合考察了我這三年所學(xué)的知識。記得大一時(shí)學(xué)習(xí)金屬工藝學(xué)，時(shí)常聽同學(xué)說學(xué)這個(gè)真沒什么意思，一點(diǎn)用處都沒有，那時(shí)自己也對這門課也不怎么趕興趣，所以也沒怎么花時(shí)間去學(xué)習(xí)，可是到接觸到專業(yè)課時(shí)我才發(fā)現(xiàn)它的重要性，又一次感覺到書到用時(shí)方恨少。記得課程設(shè)計(jì)那次我對老師說“到現(xiàn)在我才發(fā)現(xiàn)自己有太多太多地方不懂”，老師笑著對我說“現(xiàn)在認(rèn)識到還不算晚，那你就通過畢業(yè)設(shè)計(jì)好好把書看看，這是一次很好的復(fù)習(xí)的機(jī)會”。當(dāng)時(shí)我沒有太多的感覺，到現(xiàn)在我才真正知道，做一份完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)不是一件容易的事，做出一份優(yōu)秀的畢業(yè)設(shè)計(jì)更是難上加難。從我拿到畢業(yè)課題到現(xiàn)在書寫畢業(yè)說明書，時(shí)間已經(jīng)過了好幾個(gè)月了，可是我總覺得不是很好。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是畫零件圖、毛坯圖、工藝與工序的安排和夾具的設(shè)計(jì)。通過這些內(nèi)容讓我更好的復(fù)習(xí)了幾乎三年中所學(xué)的東西，從大一的金屬工藝學(xué)和工程力學(xué)到大二的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、夾具的設(shè)計(jì)以及現(xiàn)在所學(xué)的數(shù)控都是為現(xiàn)在服務(wù)的，更是為我們以后踏上工作崗位服務(wù)的。這次設(shè)計(jì)不光考察了我們所學(xué)的專業(yè)知識，同時(shí)也在考驗(yàn)著我們的毅力和自制能力，記得剛拿到課題那時(shí)，我?guī)缀跏敲牧耍环矫嬉s設(shè)計(jì)的進(jìn)度同時(shí)也的準(zhǔn)備自學(xué)考試的復(fù)習(xí)，差不多每天晚上都要忙到夜深，有時(shí)甚至要通宵畫圖?，F(xiàn)在想想，感覺還是挺高興的，同時(shí)更能體會到老師的良苦用心，一方面為了我們能放心的去找工作，另一方面給我們心理和身體減輕壓力和痛苦，因?yàn)槎熳屛覀兏杏X太冷，幾乎沒心情去做畢業(yè)設(shè)計(jì)。 讓我更難忘的是關(guān)于工藝和工序的安排，它讓我進(jìn)一步了解到理論知識和社會實(shí)際工作中的差別。記得第一次把工藝過程拿給老師看的時(shí)候，我信心十足，可等到老師看過之后我才知道它的太多的不足，當(dāng)時(shí)我也清醒的認(rèn)識到自己確實(shí)沒有好好的理解書上的內(nèi)容。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我又學(xué)會了很多。 四 參考文獻(xiàn)1.魏康民，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，重慶大學(xué)出版社，2004.8.2.肖繼德 陳寧平，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社， 2000.5.3.徐茂功 桂定一，公差配合與技術(shù)測量，機(jī)械工業(yè)出版社，2000.8.4.戴曙，金屬切削機(jī)床，機(jī)械工業(yè)出版社，1993.5.5.李宜民，簡明手冊，機(jī)械工業(yè)出版社，1993.6.6.秦寶榮，機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，中國建材工業(yè)出版社，1998.3.7. 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會，金屬切削手冊，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1982.5 翻譯系部： 專 業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號： (用外文寫)外文出處： Department of Chemistry and the James Franck Institute 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導(dǎo)教師評語：譯文基本能翻譯表達(dá)出原文的內(nèi)容，條理較為分明，語句基本通順，總體譯文質(zhì)量尚可，但少數(shù)專業(yè)術(shù)語翻譯不夠準(zhǔn)確，一些語句比較生硬。 簽名： 年 月 日注：請將該封面與附件裝訂成冊。附件1：外文資料翻譯譯文優(yōu)化活塞行動(dòng)改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)性能(奧托循環(huán)或優(yōu)化熱引擎或最優(yōu)控制)MICHAEL MOZURKEWICH和 R. S. BERRY伊利諾伊州，芝加哥大學(xué)化學(xué)系和，詹姆斯法朗克研究所，由R.斯蒂芬莓果， 1980年12月29日摘要 利用有限時(shí)間熱力學(xué)方法發(fā)現(xiàn)奧托循環(huán)的優(yōu)先時(shí)間路徑及摩擦和熱滲漏。 最優(yōu)性由工作的最大化定義每個(gè)周期; 系統(tǒng)被控制在一個(gè)固定的空間內(nèi)，因此便能獲得最大動(dòng)力。 結(jié)果是每一個(gè)近正弦的發(fā)動(dòng)機(jī)改善了大約10%的效率(第二定律效率)。有限時(shí)間熱力學(xué)是引伸常規(guī)熱力學(xué)相關(guān)原則上橫跨主題的整個(gè)間距，從最抽象的水平到廣泛的應(yīng)用。 方法是根據(jù)廣義熱力學(xué)的創(chuàng)立(1)為包含時(shí)間或?qū)υ谙拗浦械臈l件估計(jì)在系統(tǒng)之內(nèi)(2)和在產(chǎn)生對應(yīng)于那些廣義潛力的極值的最佳路徑的計(jì)算。迄今為止，有限時(shí)間熱力學(xué)的工作集中于較為理想化的模型(2-7)和存在性定理(2)，且全部集中在抽象方面。這項(xiàng)工作是希望作為一個(gè)步驟連接在實(shí)用的有限時(shí)間熱力學(xué)方面涌現(xiàn)了的抽象熱力學(xué)概念，工程學(xué)方面的課題，一臺實(shí)用機(jī)器的設(shè)計(jì)的原則。在這個(gè)報(bào)告中，我們用接近理想的奧多周期來研究內(nèi)燃機(jī)模型，但由于頻率限制使得在實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)中是以二主要損失的形式存在。 我們通過“控制”時(shí)間改善活塞運(yùn)動(dòng)來優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。 結(jié)果，沒有進(jìn)行一項(xiàng)詳細(xì)的工程學(xué)研究，我們能夠通過受活塞的時(shí)間路徑的影響和優(yōu)化活塞行動(dòng)獲得效率的改善來估計(jì)了解是怎么損失的。模 型我們的模型是基于標(biāo)準(zhǔn)的四沖程奧托循環(huán)。這包括進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、作功沖程和排氣沖程。 我們在這里簡要地描述這個(gè)模型和發(fā)現(xiàn)優(yōu)化活塞行動(dòng)的使用方法及基本特點(diǎn)。 在別處將給一個(gè)詳細(xì)的介紹。我們假設(shè)，壓縮比、空燃比、燃油消耗率和時(shí)間全部是固定的。這些制約因素有兩個(gè)目的。首先，他們利用減少優(yōu)化問題來找到活塞運(yùn)動(dòng)。 并且，他們保證在這分析沒考慮的性能準(zhǔn)則與那些是為一個(gè)實(shí)用的發(fā)動(dòng)機(jī)做比較的。 放松這些限制中的任一個(gè)可能進(jìn)一步改善性能。我們采取的損失是熱滲漏和摩擦。 這兩個(gè)是依靠效率來影響系統(tǒng)的時(shí)間反應(yīng)。 熱泄漏假設(shè)是圓筒的瞬間表面和與在工作流體和墻壁之間的溫差比例(即，牛頓熱耗)。 由于這個(gè)溫度區(qū)別最大是在作功沖程，熱滲漏是只包含在這個(gè)沖程中。摩擦力與活塞速度成正比，對應(yīng)于潤滑良好的金屬表面；因此，摩擦損失也直接與速度正方形有關(guān)。 這些損失在所有沖程中是不同樣的。高壓在作功沖程使它的摩擦系數(shù)高于在其他沖程。 進(jìn)氣沖程得益于。我們優(yōu)選的作用是確定每循環(huán)的最大功率。 由于燃料消費(fèi)和周期是固定的，這也與最大化效率和平均功率是等效的。在尋找優(yōu)選的活塞行程時(shí)，我們首先分離了有能量和無能量的沖程。 非特指，但確定的時(shí)間t是指作功沖程中無能量沖程剩下的時(shí)間。 循環(huán)的兩個(gè)部分優(yōu)選以一個(gè)限制時(shí)間和然后結(jié)合找到每循環(huán)的總工作量。 時(shí)間t的作功沖程后來變化了，并且這個(gè)過程會被重覆，直到凈工作量達(dá)到最大值。采取一個(gè)簡單形式來描述無能量沖程的最佳活塞運(yùn)動(dòng)。在每個(gè)沖程的大多數(shù)時(shí)間，由于摩擦損失與速度的二次方成比例，最宜的運(yùn)動(dòng)取決于速度常數(shù)。 在沖程的末期，活塞以允許的最大效率加速并且減速。 由于摩擦損失在進(jìn)氣沖程較高，與其他兩個(gè)相比，這個(gè)最佳的解決辦法是把更多的時(shí)間分配到這個(gè)沖程?；钊俣扰c作用時(shí)間的關(guān)系顯示在圖1中。由于熱泄漏的出現(xiàn)，作功沖程更難優(yōu)選。問題是通過使用最優(yōu)控制理論的變化技術(shù)解決的 (8)。利用實(shí)際情況的非線性的微分方程產(chǎn)生活塞的運(yùn)動(dòng)方程式。 這些都是實(shí)際數(shù)值。整個(gè)循環(huán)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果顯示在圖1上。圖1 活塞速度與作用時(shí)間的關(guān)系，從作功沖程開始。最大允許的加速度是2 x 104 m/sec2?；钊袆?dòng)的不對稱的形狀在作功沖程中的摩擦和熱泄漏損失之間交替出現(xiàn)。在沖程初氣體是熱的，能產(chǎn)生高效率，并且散熱率高。在作功沖程中得益于活塞速度高。這個(gè)沖程被選出，氣體冷卻率和熱泄漏相對于摩擦損失減少。 結(jié)果，當(dāng)作功沖程進(jìn)行時(shí)，最佳路徑的移動(dòng)速度更低。解決的辦法在加速度和上首先獲得了極大的加速度然后迅速減速。后者情況以“收費(fèi)公路”解決方案在其他環(huán)境下產(chǎn)生一個(gè)交叉結(jié)果 (9)。在這些速度之間以最高效率進(jìn)行加速和減速，使系統(tǒng)盡量的在它的最佳的向前和向后速度操作下盡可能延長。 這樣，系統(tǒng)花費(fèi)同樣多時(shí)間盡可能沿它的最佳路徑移動(dòng)。結(jié) 果計(jì)算的參量從參考10中獲取，在給定的摩擦系數(shù)下，通過參考10中的變量調(diào)整摩擦損失的大小。 那些參量在表1中給出。一些典型的情況下的計(jì)算結(jié)果見表2，但在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)近正弦運(yùn)動(dòng)下，他們與常規(guī)奧托循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)相比有同一壓縮比。為了優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)使第一列的常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)最大值，活塞加速度被限制在5 x 10 m3/sec2內(nèi)，使得有效利用率 (有用功與可逆功的比率，也稱第二定律效率)稍微提高。 如果發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞允許有4個(gè)時(shí)間的加速度，有效率將增加9%；如果加速度是不受強(qiáng)制的，有效率比以前將增加11%。表1 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)*發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)：壓縮比=8在最小容積的活塞位置=1厘米位移= 7 cm汽缸直徑(b) = 7.98 cm汽缸容量(v) = 400 cm3周期(t) = 33.3毫秒/3600轉(zhuǎn)每分鐘熱力學(xué)參量：壓縮沖程 作功沖程最初的溫度 333K 2795K摩爾氣體 0.0144 0.0157恒定熱容量容量 2.5R 3.35R汽缸壁溫度(T) = 600 K可逆循環(huán)的動(dòng)能 (WR)= 435.7 J可逆的能力(WR/I)= 13.1千瓦損失條件：摩擦系數(shù)(a) = 12.9 kg/sec熱泄漏系數(shù)(K)= 1305 千克/ (度/sec3)每循環(huán)的時(shí)間損耗和摩擦損失的能量= 50 J表2 結(jié)果(所有能量單位用焦耳)t，在作功沖程上所用的時(shí)間；WP在作功沖程完成的工作量；WT，每循環(huán)的凈工作量；WF，摩擦損失的能量；WQ，工作中的熱泄漏損失的能量；Q，熱泄漏；TF，作功沖程結(jié)束時(shí)的溫度；，有效利用率。這些改善是顯而易見的，但不是最有利的。如果傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的總損失是保持大約固定的常數(shù)，但是減少高于80%的熱耗和低于60%的摩擦損失，有效利用率獲得提高，到達(dá)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)有效利用率的17%以上。當(dāng)潤滑油流過發(fā)動(dòng)機(jī)的最高溫度附近時(shí)，在這個(gè)分析過程中的改善的主要來源是熱耗的減少。 這就是為什么在較大的摩擦力下改善發(fā)動(dòng)機(jī)的熱泄漏和降低摩擦損失比發(fā)動(dòng)機(jī)使用更好的絕緣材料要好，。最后，在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)為優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)和為它的傳統(tǒng)對應(yīng)部分，它是指導(dǎo)研究活塞運(yùn)動(dòng)的最佳路徑的方法?；钊奈恢煤妥饔脮r(shí)間的關(guān)系顯示在圖2上在結(jié)束時(shí)，強(qiáng)調(diào)在這工作中說明了一個(gè)熱力學(xué)的系統(tǒng)非傳統(tǒng)的優(yōu)化被方法。而不是控制熱效率、熱容量、傳熱、摩擦系數(shù)、冷卻水溫度，或者熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的其他通常參量，我們控制了發(fā)動(dòng)機(jī)容量時(shí)間路徑。圖2 在作功、排氣、進(jìn)氣和壓縮沖程中優(yōu)化的()和傳統(tǒng)的()活塞運(yùn)動(dòng)比較；最佳路徑的最大加速度被限制在2 x 104 m3/sec2參考文獻(xiàn)： 1、王遂雙等主編汽車電子控制系統(tǒng)的原理與維修北京：北京理工大學(xué)出版社1998 2、弈其文主編上海帕薩特B5轎車故障診斷手冊遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社2003 3、楊怡主編汽車電子控制技術(shù)北京：機(jī)械工業(yè)出版社1999附件2：外文原文Engine performance improved by optimized piston motion(Otto cycle/optimized heat engines/optimal control)MICHAEL MOZURKEWICH AND R. S. BERRYDepartment of Chemistry and the James Franck Institute,The University of Chicago, Chicago, Illinois 60637Contributed by R. Stephen Berry, December 29, 1980ABSTRACT The methods of finite-time thermodynamics are used to find the optimal time path of an Otto cycle with friction and heat leakage. Optimality is defined by maximization of the work per cycle; the system is constrained to operate at a fixed frequency,so the maximum power-is obtained. The result is an improvement of about 10% in the effectiveness (second-law efficiency) of a conventional near-sinusoidal engine.Finite-time thermodynamics is an extension ofconventional thermodynamics relevant in principle across the entire span of the subject, from the most abstract level to the most applied. The approach is based on the construction of generalized thermodynamic potentials (1) for processes containing time or rate conditions among the constraints on the system (2) and on the determination of optimal paths that yield the extrema corresponding to those generalized potentials.Heretofore, work on finite-time thermodynamics has concentrated on ratheridealized models (2-7) and on existence theorems (2), all on the abstract side of the subject. This work is intended as a step connecting the abstract thermodynamic concepts that have emerged in finite-time thermodynamics with the practical, engineering side of the subject, the design principles of a real machine.In this report, we treat a model of the internal combustion engine closely related to the ideal Otto cycle but with rate constraints in the form ofthe two major losses found in real engines. We optimize the engine by controlling the time dependence of the volume-that is, the piston motion. As a result, without undertaking a detailed engineering study, we are able to understand how the losses are affected by the time path of the piston and to estimate the improvement in efficiency obtainable by optimizing the piston motion.THE MODELOur model is based on the standard four-stroke Otto cycle. This consists of an intake stroke, a compression stroke, a power stroke, and an exhaust stroke. Here we briefly describe the basic features of this model and the method used to find the optimal piston motion. A detailed presentation will be given elsewhere.We assume that the compression ratio, fuel-to-air ratio, fuel consumption, and period of the cycle all are fixed. These constraints serve two purposes. First, they reduce the optimization problem to finding the piston motion. Also,they guarantee that the performance criteria not considered in this analysis are comparable to those for a real engine. Relaxing any of these constraints can only improve the performance further.We take the losses to be heat leakage and friction. Both of these are rate dependent and thus affect the time response of the system. The heat leak is assumed to be proportional to the instantaneoussurface of the cylinder and to the temperature difference between the working fluid and the walls (i.e., Newtonian heat loss). Because this temperature difference is large only on the power stroke, heat loss is included only on this stroke. The friction force is taken to be proportional to the piston velocity, corresponding to well-lubricated metal-on-metal sliding;thus, the frictional losses are directly related, to the square ofthe velocity. These losses are not the same for all strokes. The high pressures in the power stroke make its friction coefficient higher than in the other strokes. The intake stroke has a contribution due to viscous flow through the valve.The function we have optimized is the maximum work per cycle. Because both fuel consumption and cycle time are fixed, this also is equivalent to maximizing both efficiency and the average power.In finding the optimal piston motion, we first separated the power and nonpower strokes. An unspecified but fixed time t was allotted to the power stroke with the remainder of the cycle time given to the nonpower strokes. Both portions of the cycle were optimized with this time constraint and were then combined to find the total work per cycle. The duration t of the power stroke was then varied and the process was repeated until the net work was a maximum.The optimal piston motion for the nonpower strokes takes a simple form. Because of the quadratic velocity dependence of the friction losses, the optimum motion holds the velocity constant during most of each stroke. At the ends of the stroke, the piston accelerates and decelerates at the maximum allowed rate. Because the friction losses are higher on the intake stroke, the optimal solution allots more time to this stroke than to the other two. The piston velocity as a function of time is shown in Fig.1.The power stroke was more difficult to optimize because ofthe presence of the heat leak. The problem was solved by using the variational technique of optimal control theory (8). The formalism yields the equation of motion of the piston as a fourthorder set of nonlinear differential equations. These were solved numerically. The resulting motion is shown in Fig. 1 for the entire cycle.The asymmetric shape of the piston motion on the power stroke arises from the trade-off between friction and heat leak losses. At the beginning of the stroke the gases are hot, capable of yielding high efficiency, and the rate of heat loss is high. It is therefore advantageous to make the velocity high on this part of the stroke. As work is extracted, the gases cool and the rate of heat leakage diminishes relative to frictional losses. Consequently the optimal path moves to lower velocities as the power stroke proceeds.The solutions were obtained first with unlimited acceleration and then with limits on acceleration and deceleration. The latter situation yields a result familiar in other contexts under the name of turnpike solution (9). The system tries to operate as long as possible at its optimal forward and backward velocities, by accelerating and decelerating between these velocities at the maximum rates. In this way, the system spends as much time as possible moving along its best or turnpike path.RESULTSParameters for the computations were taken from ref. 10 or, in the case of the friction coefficient, adjusted to give frictional losses of the magnitude cited in ref. 10. Those parameters are given in Table 1. The results of the calculations of some typical cases are given in Table 2, where they are compared with the conventional Otto cycle engine having the same compression ratio but a standard near-sinusoidal motion. The effectiveness (the ratio of the work done to the reversible work, also called the second-law efficiency) is slightly higher for the optimized engine whose piston-acceleration is limited to 5 x 103 m/sec2 ，the maximum of the conventional engine of the first row. If the piston is allowed to have 4 times the acceleration of the conventional engine, the effectiveness increases 9%; if the acceleration is unconstrained, the improvement in effectiveness goes up to 11%.These values are typical, not the most favorable. If the total losses of the conventional engine are held approximately constant but shifted to correspond to about 80% larger heat loss and about 60% smaller friction loss, the gain in effectiveness goes up, reaching more than 17% above the effectiveness of the corresponding conventional engine.The principal source of the improvement in use of energy in this analysis is in the reduction of heat losses when the working fluid is near its maximum temperature. This is why the improvement is greater for engines with large heat leaks and low friction than for engines with relatively better insulation but higher friction.Finally, it is instructive to examine the path of the piston in time, for the optimized engine and for its conventional counterpart. The position of the piston as a function of time is shown for these two cases in Fig. 2.In closing, emphasize the unconventional approach to optimizing a thermodynamic system illustrated by this work. Instead of controlling heat rates, heat capacities, conductances, friction coefficients, reservoir temperatures, or other usual parameters of thermodynamic engines, we have controlled the time path of the engine volume.References: 1, double, such as editor-in-chief Wang. Automotive electronic control systems and maintenance of the principle. Beijing: Beijing Institute of Technology Press. 1998 2, Yi-Qi-wen, editor-in-chief. Shanghai Passat B5 sedans manual fault diagnosis. Liaoning: Liaoning Science and Technology Press. 2003 3,yangyi, editor. Automotive electronic control technology. Beijing: Mechanical Industry Press. 1999