汽車活塞加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)【銑頂部16槽+鏜孔】【含CAD圖紙+PDF圖】

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上交初稿（包括圖紙、說(shuō)明書、外文資料），老師審閱初稿，提出修見(jiàn)。第八學(xué)期 第9周（2016年4月30日前） 交終稿（上交所有資料的紙質(zhì)和電子版）第八學(xué)期 第10周(2016年5月8日前) 答辯主要參考文獻(xiàn)1吳拓 編著，現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，化學(xué)工業(yè)出版社2009.12聞邦椿 主編，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社2010.13蔣建強(qiáng)、張義平 主編，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，北京師范大學(xué)出版社2009.84楊雪寶 主編，機(jī)械制造裝備與設(shè)計(jì)，西北大學(xué)出版社2008.55王凡 宋建新 主編，實(shí)用機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社 2008.56田培棠 石曉輝 米林 主編，夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)，國(guó)防工業(yè)出版社 2011.17趙桂范 楊娜 主編，汽車制造工藝，北京大學(xué)出版社2008.6指導(dǎo)教師簽名教研室審核意見(jiàn)二級(jí)學(xué)院審核意見(jiàn)任務(wù)接受人（簽名）年 月 日負(fù)責(zé)人： 年 月 日負(fù)責(zé)人： 年 月 日年 月 日備注：1、本任務(wù)書一式三份，由指導(dǎo)教師填寫相關(guān)欄目，經(jīng)二級(jí)學(xué)院審核同意后，二級(jí)學(xué)院、指導(dǎo)教師和學(xué)生各執(zhí)一份。2、本任務(wù)書須裝入學(xué)生的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）檔案袋存檔。 廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題 目：汽車活塞加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)院 別：機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名： 蔡贊強(qiáng) 學(xué) 號(hào)： 2012020643202 指導(dǎo)教師： 李俊武 年 月 日- 16 -本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告二級(jí)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)機(jī)制122姓名蔡贊強(qiáng)學(xué)號(hào)2012020643202聯(lián)系方式13751764123題目 汽車活塞加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)一、 選題背景活塞是曲柄連桿機(jī)構(gòu)的重要零件煤氣主要功用是承受燃燒氣體壓力和慣性力，并將燃燒氣體壓力通過(guò)活塞銷傳給連桿，推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)對(duì)外作功。此外，活塞又是燃燒室的組成部分?；钊莾?nèi)燃機(jī)中工作條件最嚴(yán)酷的零件。作用于活塞上的氣體壓力和慣性力都是周期變化的，燃燒瞬時(shí)作用于活塞上的氣體壓力很高，如增壓內(nèi)燃機(jī)的最高燃燒壓力可達(dá)1416MPa。而且活塞還要承受在連桿傾斜位置時(shí)側(cè)壓力的周期性沖擊作用，在氣體壓力、往復(fù)慣性力和側(cè)壓力的共同作用下，可能引起活塞變形，活塞銷座開裂，活塞側(cè)部磨損等。由此可見(jiàn)，活塞應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且質(zhì)量要輕。活塞頂部直接與高溫燃?xì)饨佑|，活塞頂部的溫度很高，各部的溫差很大，柴油機(jī)活塞頂部常布置有凹坑狀燃燒室，使頂部實(shí)際受熱面積加大，熱負(fù)荷更加嚴(yán)重。高溫必然會(huì)引起活塞材料的強(qiáng)度下降，活塞的熱膨脹量增加，破壞活塞與氣缸壁的正常間隙。另外，由于冷熱不均勻所產(chǎn)生的熱應(yīng)力容易使活塞頂部出現(xiàn)疲勞熱裂現(xiàn)象。所以要求活塞應(yīng)有足夠的耐熱性和良好的導(dǎo)熱性，小的線膨脹系數(shù)。同時(shí)在結(jié)構(gòu)上采取適當(dāng)?shù)拇胧?，防止過(guò)大的熱變形?；钊\(yùn)動(dòng)速度和工作溫度高，潤(rùn)滑條件差，因此摩擦損失大，磨損嚴(yán)重。要求應(yīng)具良好的減摩性或采取特殊的表面處理。由于于柴油的物理化學(xué)特性，所以柴油機(jī)的構(gòu)造是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。而活塞就是這個(gè)系統(tǒng)中一個(gè)很關(guān)鍵的部位，對(duì)整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)起著決定性影響，在某種意義來(lái)說(shuō)它是柴油機(jī)里面的“心臟”。而活塞則是柴油機(jī)機(jī)里“心臟中的心臟”。活塞位于發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi),作往復(fù)運(yùn)動(dòng),當(dāng)燃燒室里的混合氣體(空氣和燃料)點(diǎn)燃并膨脹時(shí),活塞受到氣體的壓力,并經(jīng)過(guò)活塞銷及連桿將壓力傳送給曲柄。氣體的吸入,壓縮,廢氣的排除,也都由活塞的運(yùn)動(dòng)來(lái)完成.因此活塞工作的主要特點(diǎn)是在高溫高壓下作長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)變負(fù)荷往復(fù)運(yùn)動(dòng)。本課題就是研究活塞這個(gè)汽車當(dāng)中的一個(gè)重要零件的加工。改革開放以來(lái)，隨著中國(guó)與世界的接軌，中國(guó)不斷的引進(jìn)了西方先進(jìn)的加工技術(shù)，而且隨著世界科技的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床，加工中心，柔性制造單元，柔性制造系統(tǒng)等一系列高端設(shè)備得以廣泛的運(yùn)用，使得我國(guó)的加工精度和加工方法也發(fā)生了革命性的改變。產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，產(chǎn)品需求的多樣化，是制造業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)。夾具方面人們也從過(guò)去傳統(tǒng)的夾具的裝夾，定位，刀具的引導(dǎo)定位為夾具的裝夾和定位，隨著數(shù)字化加工設(shè)備的擴(kuò)大化，已經(jīng)將夾具的引導(dǎo)刀具功能完全替代，給今后的夾具的快速裝夾與定位提出了更高的要求。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)保性及可靠性的要求越來(lái)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。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(jí)，輪廓精度為0.003mm。 二、課題設(shè)計(jì)2.1課題的內(nèi)容學(xué)習(xí)研究制定汽車活塞零件工藝規(guī)程和夾具設(shè)計(jì)，制定零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程作為生產(chǎn)的指導(dǎo)性技術(shù)文件，使工件能按照零件圖的技術(shù)要求加工。通過(guò)仔細(xì)了解零件結(jié)構(gòu)，認(rèn)真分析零件圖,培養(yǎng)我們獨(dú)立識(shí)圖能力,增強(qiáng)我們對(duì)零件圖的認(rèn)識(shí)和了解,通過(guò)對(duì)零件圖的繪制,不僅能增強(qiáng)我們的繪圖能力和運(yùn)用Auto CAD等軟件的能力。制訂工藝規(guī)程、確定加工余量、工藝尺寸計(jì)算、工時(shí)定額計(jì)算、定位誤差分析等。在整個(gè)設(shè)計(jì)中也是非常重要的,通過(guò)這些設(shè)計(jì),不僅讓我們更為全面地了解零件的加工過(guò)程、加工尺寸的確定,而且讓我們知道工藝路線和加工余量的確定,必須與工廠實(shí)際的機(jī)床相適應(yīng)。活塞作為典型的汽車關(guān)鍵零部件，在切削加工方面具有很強(qiáng)的工藝特點(diǎn)。目前，國(guó)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)。本文根據(jù)活塞加工的特殊工序來(lái)對(duì)其夾具的設(shè)計(jì)，使其加工過(guò)程得以順利進(jìn)行，保證活塞銷孔的位置及精度的準(zhǔn)確性，同時(shí)也借助這個(gè)夾具的設(shè)計(jì)，來(lái)提高活塞加工的效率，解決活塞的定位、夾緊問(wèn)題，為活塞的加工提供一個(gè)更方便的路徑。2.2課題的目的隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的騰飛，市場(chǎng)不斷國(guó)際化全球化，各行各業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。企業(yè)要想在殘酷的競(jìng)爭(zhēng)中生存下來(lái)謀求發(fā)展，就要想方設(shè)法提高競(jìng)爭(zhēng)力?？s短新產(chǎn)品的研發(fā)和開發(fā)時(shí)間，提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低研發(fā)成本，進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，只有這樣，才能滿足市場(chǎng)不斷變化的需求。在現(xiàn)代企業(yè)的機(jī)械生產(chǎn)中，如何保證零件加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，是企業(yè)不斷追求的目標(biāo)。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，對(duì)機(jī)械零件的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性提出了更高的要求，而良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性很大程度取決于機(jī)械加工工藝的制定。汽車活塞零件是機(jī)械產(chǎn)品中最常見(jiàn)的一種零件，其生產(chǎn)工藝比較特殊，改造后的汽車活塞零件可達(dá)到較高的精度，同時(shí)夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便快捷，能重復(fù)使用，降低了成本。汽車活塞的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)為本課題的研究?jī)?nèi)容，對(duì)此研究查閱的大量的資料，首先明白機(jī)械加工工藝過(guò)程就是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的物理機(jī)械性質(zhì)成為具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。為了能具體確切的說(shuō)明過(guò)程，使工件能按照零件圖的技術(shù)要求加工出來(lái)，就得制定復(fù)雜的機(jī)械加工工藝規(guī)程來(lái)作為生產(chǎn)的指導(dǎo)性技術(shù)文件，學(xué)習(xí)研究制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的意義與作用就是本課題研究目的。2.3課題的意義 活塞頂部有燃燒室,混合氣體在里面進(jìn)行燃燒,它的容積大小就決定著里面能夠容納混合氣體多少,也就決定了燃燒后所產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小。 近頂部的環(huán)槽分為氣環(huán)槽和油環(huán)槽，為放置活塞環(huán)用,在氣環(huán)槽內(nèi)放置的活塞環(huán)使活塞頭部與氣缸不接觸,并用以密封活塞的頂部,防止漏氣。遠(yuǎn)離頂部的環(huán)槽鉆有油孔,它把飛濺到氣缸套內(nèi)壁上的多余潤(rùn)滑油刮去,并通過(guò)油孔流回,使之不致進(jìn)入燃燒室?；钊娜共吭诨钊墓ぷ鬟^(guò)程中起導(dǎo)向的作用,底部有精加工的止口,它是為加工活塞而設(shè)置的輔助精基面,在結(jié)構(gòu)和功能上沒(méi)有起到直接的作用。 由于燃料燃燒會(huì)產(chǎn)生很大壓力，所以在工作過(guò)程中活塞將產(chǎn)生受力變形和熱變形,由于活塞裙部在圓周方向剛度不同,在活塞的軸線方向的彈性變形比垂直于該方向的彈性變形大,使活塞裙部在受力后變成橢圓,另一方面,在高溫的工作環(huán)境下也要產(chǎn)生熱變形。銷孔軸線方向的金屬層比較厚,熱鼓脹比垂直于該方向上的大,也將使活塞裙部變形后成為橢圓,這樣的話將必然使活塞與氣缸套的間隙不均勻的減少甚至消失,以至產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦甚至咬住。為了補(bǔ)償上述的變形,所以把活塞的裙部設(shè)計(jì)制造成橢圓形,橢圓的長(zhǎng)軸在垂直于活塞銷孔軸心線的方向上。 此外，活塞在工作時(shí)頂部是直接和高溫氣體接觸的,而裙部是間接傳來(lái)的熱量,故而頭部的熱鼓脹量要比裙部的大,為了補(bǔ)償這種不均勻的變形,故把活塞頭部的外徑設(shè)計(jì)得比裙部小,同時(shí)頭部也設(shè)計(jì)成上小下大的錐形。 同時(shí)在活塞裙部的銷孔附近加工出凹坑,用來(lái)增加裙部與氣缸套內(nèi)壁的間隙?；钊闹饕夹g(shù)條件分析活塞裙部外圓與氣缸的配合 活塞裙部外圓與氣缸要求是一種精密地配合,因而裙部外圓一般要求公差等級(jí)IT6,為減少機(jī)械加工的困難,將活塞裙部和氣缸套孔徑的制造公差均放大二倍,裝配時(shí)按裙部的尺寸分成二組對(duì)應(yīng)裝配,以保證大致要求的間隙。要求裙部外圓的粗糙度Ra1.6m ?；钊N的要求為了使活塞銷在工作過(guò)程中能在孔中自由轉(zhuǎn)動(dòng),銷孔的公差等級(jí)大小要求IT6級(jí),同時(shí)為了減少機(jī)加工工作量,活塞和活塞孔的裝配也采用分組裝配法,要求銷孔內(nèi)圓的粗糙度Ra0.2m。銷孔(活塞的)的位置公差的要求銷孔(活塞的)的位置公差也應(yīng)有嚴(yán)格要求，銷孔軸心線到頂面的距離影響氣缸的壓縮比,也就影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的效率銷孔軸心線對(duì)裙部軸心的垂直度影響著活塞銷,銷孔和連桿的受力情況過(guò)大將使活塞銷、銷孔、連桿單側(cè)受力。活塞在氣缸套中傾斜,加劇磨損,因此這里垂直度在100mm長(zhǎng)度上公差為0.03mm。銷孔軸心線對(duì)裙部軸心線的對(duì)稱度誤差也會(huì)引起不均勻摩損,故而應(yīng)該限制?；钊亓康囊鬄榱吮ＷC發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),在同一發(fā)動(dòng)機(jī)上各活塞的重量不應(yīng)相差太大,對(duì)于活塞,同級(jí)活塞的重量差不能超過(guò)20克,即活塞的重量差不得大于活塞名義重量的2.5%.活塞在裝配的時(shí)候應(yīng)按重量進(jìn)行分組.零件的加工工藝編制，在機(jī)械加工中占有非常重要的地位，零件工藝編制得合不合理，這直接關(guān)系到零件最終能否達(dá)到質(zhì)量要求；夾具設(shè)計(jì)也是不可缺少的一部分，它關(guān)系到能否提高其加工效率的問(wèn)題。因此這兩者在機(jī)械加工行業(yè)中是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。機(jī)械加工工藝過(guò)程是指用機(jī)械加工方法改變毛坯的形狀，尺寸，相對(duì)位置和性質(zhì)使其成為零件的全過(guò)程。機(jī)械加工工藝過(guò)程的基本單位是工序，工序又由安裝，工位，工步及走刀組成。規(guī)定產(chǎn)品或零件制造過(guò)程和操作方法的工藝文件，稱為工藝規(guī)程。機(jī)械加工工藝規(guī)程的主要作用如下：1. 機(jī)械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的主要依據(jù)，根據(jù)它來(lái)組織原料和毛坯的供應(yīng)，進(jìn)行機(jī)床調(diào)整，專用工藝裝備的設(shè)計(jì)與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，調(diào)配勞動(dòng)力，以及進(jìn)行生產(chǎn)成本核算等。2. 機(jī)械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)，進(jìn)行計(jì)劃調(diào)度的依據(jù)，有了它就可以指定進(jìn)度計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和低消耗。3. 機(jī)械加工工藝規(guī)程是新建工廠的基本技術(shù)文件，根據(jù)它和生產(chǎn)綱領(lǐng)，才能確定所需機(jī)床的種類和數(shù)量，工廠的面積，機(jī)床的平面布置，各部門的安排。 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和機(jī)械加工工序卡片是兩個(gè)主要的工藝文件，對(duì)于檢驗(yàn)工序還有檢驗(yàn)工序卡片，自動(dòng)，半自動(dòng)機(jī)床完成的工序，還有機(jī)床調(diào)整卡片。機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片是說(shuō)明零件加工工藝過(guò)程的工藝文件。機(jī)械加工工序卡片是每個(gè)工序制定時(shí)，用于直接指導(dǎo)生產(chǎn)，用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。汽車活塞零件是一種常用零件，研究汽車活塞零件的加工工藝和夾具生產(chǎn)技術(shù)，可以改進(jìn)汽車活塞零件的生產(chǎn)方法，提高工廠的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高零件精度，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有重要意義。2.4 文獻(xiàn)綜述機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在完成了大學(xué)的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的綜合運(yùn)用，使我對(duì)專業(yè)知識(shí)、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測(cè)和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對(duì)夾具的設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求。從1949年以來(lái)，我國(guó)機(jī)械工業(yè)有了很大的發(fā)展，已經(jīng)成為工業(yè)中產(chǎn)品門類比較齊全、具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)部門之一，其機(jī)械加工和夾具也有很大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我們這方面的水平還存在著階段性的差距，主要表現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和水平不夠高，加工工藝過(guò)程不合理，夾具應(yīng)用也比較少，使其加工工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，加工出來(lái)的產(chǎn)品也不理想。夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過(guò)程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾，夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對(duì)夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具作為機(jī)床的一部分，成為機(jī)械加工緊。人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到中不可缺少的工藝裝備。國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬(wàn)套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔34年就要更新5080左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為1020左右。特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來(lái)愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢(shì)，必然對(duì)機(jī)床夾具提出更高的要求。特別像后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。在今后的發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精高效模塊組合通用經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。（1）特種加工 它是指一些物理的、化學(xué)的加工方法，如電火花加工、電解加工、超聲波加工、激光加工、離子束加工等。特種加工方法的主要對(duì)象是難加工材料的加工，如金剛石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可達(dá)分子級(jí)加工單位或原子級(jí)加工單位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段。特種加工與傳統(tǒng)加工相結(jié)合的復(fù)合加工有較大的發(fā)展前途。（2）快速成形 利用離散、堆積成形概念，可將一個(gè)三維實(shí)體分解為若干二維實(shí)體制造出來(lái)，再經(jīng)堆積而構(gòu)成三維實(shí)體。（3）精密工程 它包括精密加工的超精密加工技術(shù)、微細(xì)加工和超微細(xì)加工技術(shù)、微型機(jī)械和納米技術(shù)等方面。當(dāng)前，以納米技術(shù)為代表的超精密加工技術(shù)和以微細(xì)加工為手段的微型機(jī)械技術(shù)有重要意義，它們代表了這一時(shí)期精密工程的方向。（4）傳統(tǒng)加工工藝的改造和革新 這一方面的技術(shù)潛力很大，如高速切削、超高速切削、強(qiáng)力磨削、超硬材料磨具的出現(xiàn)都對(duì)加工理論的發(fā)展、加工質(zhì)量和效率的提高有重要意義。另一方面，舊設(shè)備的改造和挖潛，如普通機(jī)床改造成數(shù)控機(jī)床等，對(duì)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展和提高是不容忽視的。三、課題研究現(xiàn)狀3.1國(guó)外研究現(xiàn)狀汽車面世以來(lái)。發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了兩次變革，現(xiàn)在正醞釀著第三次革命。第一革命發(fā)生在20世紀(jì)初，美國(guó)FORD汽車公司發(fā)明了大量生產(chǎn)流水線。其主要方式是由組合機(jī)床和專用機(jī)床組成的自動(dòng)生產(chǎn)線TL，也稱傳統(tǒng)自動(dòng)線，最大優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高和價(jià)格低，最大缺點(diǎn)是柔性差，我國(guó)汽車行業(yè)從誕生起至上世紀(jì) 90年代一直沿用TL，一汽和東風(fēng)的載貨車發(fā)動(dòng)機(jī)廠都是如此。目前我國(guó)轎車行業(yè)大多不采用TL，但國(guó)外大量生產(chǎn)穩(wěn)定產(chǎn)品的生產(chǎn)線中，TL仍是最佳選擇。上世紀(jì)90年代出現(xiàn)了高轉(zhuǎn)速、高快移速度、高加速度、快速換刀的高速加工中心，由其組成的高速柔性生產(chǎn)線FTL是發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)的第二次革命，其突出特點(diǎn)是一定程度上克服了高柔性和低效率的矛盾，缺點(diǎn)是投資大，效率受局限，目前是轎車的熱點(diǎn)生產(chǎn)線，商用車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠也有局部采用，并采用有簡(jiǎn)單柔性的數(shù)控專用（可交換多軸頭和夾具）機(jī)床組成的TL。為進(jìn)一步提高高速柔性生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，F(xiàn)TL的最新發(fā)展的敏捷高速柔性生產(chǎn)線AFTL，其目標(biāo)是對(duì)變化的市場(chǎng)需求快速作出反應(yīng)。滿足汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多品種，大中批量、高效率、低成本生產(chǎn)的需要，符合”精益生產(chǎn)“原則。其主要特點(diǎn)：由通用高速加工中心和專用，組合機(jī)床組成的混合型柔性生產(chǎn)線 （HSMC+SPM/TM），按照工序流程排列設(shè)備并由自動(dòng)輸送裝置連接，全部生產(chǎn)線上機(jī)床，輸送和工件識(shí)別均在一個(gè)控制系統(tǒng)中；采用敏捷夾具（柔性?shī)A具可控、可調(diào)），采用智能刀具為特定工件加工設(shè)計(jì)的一系列專用高速刀具。這種生產(chǎn)線的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，同時(shí)又具有相當(dāng)?shù)娜嵝?，能夠適應(yīng)大批量生產(chǎn)和變型產(chǎn)品生產(chǎn)，投資較小。缺點(diǎn)是柔性受局限，不能加工不可預(yù)見(jiàn)的任意品種的零件。目前，混合型柔性生產(chǎn)線在國(guó)外應(yīng)用廣泛，國(guó)內(nèi)一些發(fā)動(dòng)機(jī)廠家通過(guò)引進(jìn)國(guó)外設(shè)備，同時(shí)增加部分國(guó)產(chǎn)設(shè)備組成生產(chǎn)線的應(yīng)用較多?，F(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)正醞釀著第三次革命。發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)越來(lái)越快，新品開發(fā)周期越來(lái)越短（從30個(gè)月縮短到13個(gè)月），車型數(shù)量多，生產(chǎn)批量不確定。目前的柔性生產(chǎn)線價(jià)格昂貴、投資風(fēng)險(xiǎn)大，同時(shí)產(chǎn)能過(guò)剩矛盾越來(lái)越突出，尤其在我國(guó)更加突出。近年來(lái)，人們一直在探討解決多樣性與經(jīng)濟(jì)性日益突出的矛盾，以滿足變品種、變批量的需要，且兼顧高柔性、高效率、低投資的要求和市場(chǎng)快速反應(yīng)的能力。同時(shí)，也在探討通過(guò)制造系統(tǒng)的革命來(lái)解決產(chǎn)能過(guò)剩的矛盾。美國(guó)提出了可重構(gòu)制造RMS，原理是通過(guò)對(duì)制造系統(tǒng)中機(jī)床配置的調(diào)整和機(jī)床功能模塊的增減，迅速構(gòu)成適應(yīng)新品生產(chǎn)和生產(chǎn)批量變化。為此，研制克由標(biāo)準(zhǔn)化模塊組成的可重構(gòu)機(jī)床RMT。RMS的結(jié)構(gòu)和布置可按需要在用戶現(xiàn)場(chǎng)快速重組。RMS的應(yīng)用基礎(chǔ)之一是柔性?shī)A具。美國(guó)GM公司已經(jīng)開發(fā)出柔性?shī)A具系統(tǒng)，可以快速（在15min內(nèi)把一種夾具變成第一種夾具配置）更換以生產(chǎn)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體或缸蓋。日本MAZAK公司開發(fā)出市場(chǎng)響應(yīng)型自獨(dú)立制造系統(tǒng)MSM，其實(shí)質(zhì)是”單臺(tái)套件生產(chǎn)“。目前該項(xiàng)目是國(guó)際上熱門話題，我國(guó)已列入科技發(fā)展規(guī)劃。RMS和MSM投入發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際使用雖為時(shí)尚早，但卻是未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)制造的方向。目前，J.-Y. Jung以及Ferreira等人在進(jìn)行CAPP方面的研究中對(duì)設(shè)備規(guī)劃有詳細(xì)論述。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)（CAFD）就夾具方面也做了一些工作；Chou YC Chandru V等人提出的自動(dòng)夾具定位和夾緊的一種方法；de meter EC提出的利用機(jī)械杠桿原理進(jìn)行定位和夾緊位置選擇的一種算法。目前，關(guān)于工件夾具的自動(dòng)化配置方面的工作，自動(dòng)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)AFCD中很少提及。Cai等提出了一種指導(dǎo)夾具設(shè)計(jì)的方法，此方案是縮小由于工件表面與夾具安裝誤差所帶來(lái)的定位誤差。Hockenberger4與Demter提出的模式是在工件加工期間工件的靜態(tài)分析，這種方法是一種定性分析并且是在抓緊或夾緊物體的最壞的情況下的偏差，這種情況是由于干涉扭矩。3.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀幾十年來(lái)，我國(guó)汽車制造技術(shù)及裝備經(jīng)歷了曲折過(guò)程。上世紀(jì)70年代，為裝備第二汽車制造廠（生產(chǎn)載貨車）組織了130多個(gè)機(jī)床生產(chǎn)科研單位研發(fā)了117條自動(dòng)線和1004種5500臺(tái)高效專用設(shè)備，汽車制造國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到96。上世紀(jì)80年代，我們汽車工業(yè)重點(diǎn)轉(zhuǎn)入轎車，國(guó)內(nèi)機(jī)床工業(yè)很不適應(yīng)，產(chǎn)品及制造技術(shù)和裝備多數(shù)為國(guó)外引進(jìn)。2005年以來(lái)，我國(guó)汽車行業(yè)每年投資超過(guò)1000億元RMB，2007年總產(chǎn)量達(dá)888.24萬(wàn)輛，生產(chǎn)能力超過(guò)1000萬(wàn)輛。動(dòng)力總成制造工廠中大部分為機(jī)械加工設(shè)備，主要精加工設(shè)備為歐美及日本等國(guó)產(chǎn)品，齒輪加工設(shè)備國(guó)產(chǎn)機(jī)床占了大半江山，沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)，北京機(jī)電院、北京第三機(jī)床廠等已經(jīng)為一些汽車廠提供了立式加工中心生產(chǎn)線，東風(fēng)汽車有限公司的設(shè)備制造廠也為東風(fēng)本部，東風(fēng)康明斯、東風(fēng)本田、神龍汽車公司及其他國(guó)內(nèi)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及總成廠提供了大量的專用機(jī)床生產(chǎn)線，中小型加工中心。目前數(shù)千臺(tái)國(guó)產(chǎn)數(shù)控車床在汽車行業(yè)應(yīng)用并獲好評(píng)，大連機(jī)床集團(tuán)并購(gòu)INGERSOLL公司后，近幾年為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工廠提供了上百臺(tái)高速加工中心組成的自動(dòng)線，這些汽車廠家與機(jī)床廠家聯(lián)手開發(fā)制造工藝及裝備，其生產(chǎn)線的工藝技術(shù)及裝備部分接近同期世界先進(jìn)水平。但大部分機(jī)械加工設(shè)備的刀具（高精度的磨具）及數(shù)控元器件依賴進(jìn)口。 總體來(lái)說(shuō)，我國(guó)機(jī)械加工設(shè)備與世界先進(jìn)水平還有不少差距，主要表現(xiàn)在以下方面。（1）硬件：主要是數(shù)控機(jī)床無(wú)法滿足汽車對(duì)精度、精度保持性、可靠性、壽命的需要。（2）軟件：缺乏將工藝系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、信息系統(tǒng)集成為制造單元或流水生產(chǎn)線的技術(shù)。（3）自主創(chuàng)新：我們基本沒(méi)有制造技術(shù)自主創(chuàng)新體系，在現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)，高速加工技術(shù)中，由高級(jí)復(fù)合化機(jī)床組成的制造單元等方面差距很大，對(duì)現(xiàn)代汽車制造裝備特別強(qiáng)調(diào)。解決方案“方面差距更大。 我國(guó)于80 年代末開始對(duì)組合夾具元件的設(shè)計(jì)與管理進(jìn)行了研究和開發(fā),在總結(jié)和吸取我國(guó)應(yīng)用和發(fā)展槽系夾具經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械加工特征及夾具的發(fā)展趨勢(shì),研制了新一代孔系組合夾具系統(tǒng)。此系統(tǒng)發(fā)揮了槽系平移可調(diào)性和孔的旋轉(zhuǎn)可調(diào)性的優(yōu)勢(shì),可直接組裝獲得任何直線尺寸和角度尺寸。此系統(tǒng)把大中小三個(gè)系列的元件有機(jī)融為一體,可在一塊多夾具基礎(chǔ)板上,既能組裝單個(gè)大工件夾具,又能組裝多個(gè)中小零件夾具,有利于裝夾具基礎(chǔ)板長(zhǎng)期固定在機(jī)床工作臺(tái)上,此系統(tǒng)還設(shè)有孔系和槽系過(guò)渡元件,便于實(shí)現(xiàn)孔、槽系夾具元件混合使用。北京工商大學(xué)麻建東和劉璇開發(fā)的組合夾具元件庫(kù),元件庫(kù)模塊的核心程序用ObjectARX SDK2. 02工具包開發(fā),界面程序用AU TOCAD 提供的對(duì)話框控制語(yǔ)言DCL (Dialog Cont rol Language) 語(yǔ)言開發(fā),在VC + + 6. 0 下編譯和聯(lián)接,生成的ARX 可執(zhí)行程序在AU TOCADR14 下直接加載運(yùn)行。元件庫(kù)可為使用者提供7 類組合夾具元件三維圖形的瀏覽以及交互設(shè)計(jì)功能,并生成三維組合夾具構(gòu)形圖,在CAD 環(huán)境中可進(jìn)行修改或刪除山東工業(yè)大學(xué)的徐志剛在“廣義映射原理”的指導(dǎo)下,開發(fā)了支持“top - down”風(fēng)范的夾具設(shè)計(jì)軟件自動(dòng)化系統(tǒng)。吳玉光博士在這個(gè)領(lǐng)域取得了較大的突破。提出孔系基礎(chǔ)板組合夾具設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方法。該方法利用汽車活塞機(jī)構(gòu)原理自動(dòng)確定由直線和圓弧組成定位邊界的零件的全部候選定位方案。并提出定位銷可見(jiàn)概念和定位銷轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)的概念,進(jìn)行定位方案的裝卸方便性分析。進(jìn)一步提出瞬心三角形和同向邊的概念,對(duì)工件進(jìn)行可夾緊性分析,確定工件邊界的可夾緊范圍。其理論水平在國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)開拓了新的局面。四、課題設(shè)計(jì)方案4.1設(shè)計(jì)方案選型與分析 工藝路線方案一工序號(hào)內(nèi) 容1粗車止口2粗外切槽及頂部3鉆斜面油孔4鉆環(huán)槽油孔5鉆銷座油孔6滑銷座油孔7粗鏜銷孔8精車止口及頂錐9精切細(xì)外環(huán)岸及倒角10精鏜銷孔（順鏜）11挖銷孔卡簧12切小槽13靠模車裙部14車凹部15車燃燒室16精車頂部及導(dǎo)角17鉆R7凹坑18車燃燒室口19銑噴油道曲線20清洗21滾壓工藝路線方案二工序號(hào) 內(nèi) 容1粗車止口2粗鏜銷孔3粗切外槽及頂部4鉆斜面油孔5鉆環(huán)槽油孔6鉆銷座油孔7滑銷座油孔8精車止口及頂錐9精切梯形槽10精鏜銷孔（順鏜）11挖卡簧槽12切小槽13靠模車裙部14車凹部及去毛刺15滑油池底16車燃燒室17精車頂部及倒角18鉆R7凹坑19車燃燒室口20銑噴油道曲線21去毛刺銳邊22清洗23滾壓銷孔 汽車活塞主要零件車、銑、鉆等工序使用的專用夾具，此類夾具的特點(diǎn)是針對(duì)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)率高。夾具設(shè)計(jì)最關(guān)鍵是要求對(duì)工件定位正確，且滿足定位精度要求。為了解決此問(wèn)題，首先得了解影響定位精度的因素。然后采取措施解決具體的問(wèn)題。如定位基準(zhǔn)與定位元件的配合狀況和影響定位精度，那么可以提高夾具的制造精度，減小配合間隙就能提高夾具在機(jī)床上的定位精度。4.2方案的確定(1)通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)在方案一中，將粗鏜銷孔放在第七道工序，而在方案二中第二道工序就是粗鏜銷孔,在實(shí)際工廠的生產(chǎn)中,活塞的毛坯一般都是鑄造出錐形銷孔(便于拔模),而銷孔是許多工序加夾緊力的部位,故應(yīng)在粗鏜止口之后即對(duì)銷孔進(jìn)行粗鏜,以便在以后的工序中夾緊力能較均勻的分布,而不至于壓壞銷孔所在的搭子。(2) 在方案一中,所有環(huán)槽的粗、精加工都是一次一起加工的,而在方案二中將梯形槽單獨(dú)的精加工,而環(huán)槽加工是活塞加工中重要的工序之一,它的精度要求高,而切削力又較大,故應(yīng)采用方案二中的方法,來(lái)加工環(huán)槽,才能保證其精度的要求。(3) 在方案一中,加工燃燒室打算一次加工成功,用成形車刀。而燃燒室的形狀為一般球形,成形車刀是一種半圓形的,由于成形車刀有進(jìn)給運(yùn)動(dòng),是很難加工出球形燃燒室和保證燃燒室的容積的。故應(yīng)按照方案二那樣,光滑油池底,在燃燒室底部鉆一個(gè)孔后再用成形車刀加工。(4) 另外,精鏜銷孔是活塞加工中保證精度的關(guān)鍵性的工序,在這里將著重分析一下它的工藝。由于銷孔的尺寸、形狀和位置精度以及粗糙度的要求都很高,因此要采用高精度的鏜刀和金剛鏜床,同時(shí)對(duì)精鏜銷孔工序定位基準(zhǔn)的選擇也必須予以充分的重視。上述的兩種方案采用的是順鏜鏜銷孔,它用止口及端面來(lái)定位,消除了五個(gè)自由度。.但銷孔軸心線到頂面的距離影響氣缸的壓縮比,在零件圖中有109.550.5的要求,即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是頂面,而定位基準(zhǔn)是止口及其端面,產(chǎn)生了基準(zhǔn)不重合的誤差。這種情況下要對(duì)工序尺寸進(jìn)行換算,提高某些尺寸精度,這種就會(huì)使成本提高。為了使工藝基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合,可以用頂面代替端面作為基面,即倒鏜銷孔,。同時(shí)在零件圖中由于活塞的軸心線和銷孔的軸心線也有較高的精度要求,故倒鏜時(shí)采用外圓和頂面來(lái)定位的話,就能很好保證其精度要求。則采用外圓定位時(shí)應(yīng)采用V形塊,而一般形狀下是用兩V形塊夾緊,但這里活塞是薄壁零件,這樣的夾緊方法將會(huì)產(chǎn)生變形,故是采用一個(gè)V形塊的內(nèi)部夾緊。這樣才能有利于保證加工質(zhì)量,但夾具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,同時(shí)也應(yīng)適當(dāng)?shù)氖┘訆A緊力。工序的安排為：先加工階段的劃分,劃分加工階段應(yīng)將粗精加工分開,才能使變形所引起的誤差減小到最小。分析上面活塞加工的工藝過(guò)程,可分為粗、精加工兩個(gè)階段。工序6以前為粗加工階段,包括對(duì)各主要表面如止口、外圓、環(huán)槽等進(jìn)行的粗加工,同時(shí)將一些要求不高的又要切除的較多金屬余量的表面如油孔等加工出來(lái)。從工序7開始為精加工階段。工序7為轉(zhuǎn)折點(diǎn),在此工序中對(duì)精基準(zhǔn)進(jìn)行修整,以保證以后精加工工序的定位精度。此外,為了避免精加工后的表面受到損傷,主要表面的精加工應(yīng)盡量放在最后進(jìn)行。如精磨裙部外圓和滾壓銷孔都放在最后加工。其次是工序的集中與分散,上述活塞的加工工藝過(guò)程屬于大量生產(chǎn),它的特點(diǎn)是按工序集中原則,采用了較多的高效率的專用機(jī)床和專用工夾量具,組成生產(chǎn)流水線。如在第三道工序的多刀車床,在一次安裝下同時(shí)加工出外圓、環(huán)槽和頂面;第四第五道工序在專用多軸鉆床上同時(shí)鉆六個(gè)和八個(gè)孔,大多數(shù)工序都由復(fù)合工步組成。由于工序集中減少了機(jī)床的數(shù)量,相應(yīng)地操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積,由于工序集中,而且采用自動(dòng)化程度較高的專用機(jī)床和工夾量具,大大提高了生產(chǎn)效率,又由于工序集中,在一次安裝中加工盡量多的表面,不但減少了輔助時(shí)間,而且有利于保證各表面的相互位置精度。綜上所述,在方案一和方案二中的基礎(chǔ)上加以綜合修改后,確定的加工路線最后如下:工序號(hào)工 序 內(nèi) 容設(shè) 備1外圓定位粗車端面及其止口在C620-1上加工2止口定位粗鏜銷孔雙頭鏜床3止口定位粗切外圓、槽及頂部多刀半自動(dòng)車床C7304鉆斜面油孔Z5125鉆環(huán)槽油孔Z5126鉆、滑銷座孔轉(zhuǎn)塔鉆床7精車止口及頂錐（外圓定位）專用立鏜8止口定位精切細(xì)外環(huán)岸、倒角多刀自動(dòng)車床9止口定位切小槽及精切梯形槽C620車床10靠模車裙部靠模車床11車凹部普通車床12車頂面及倒角C62013外圓定位 以頂面為基準(zhǔn)倒鏜（精）銷孔金剛鏜14挖卡環(huán)槽車床15滑油池底Z53516車燃燒室C62017鉆R7凹坑Z53518車燃燒室口車床19銑頂部R16槽 VMC85020去毛刺、銳邊手鉆、砂紙21清洗22滾壓銷孔鉆臂鉆床本課題是汽車活塞加工工藝及其夾具的設(shè)計(jì)，因此本課題設(shè)計(jì)重點(diǎn)是機(jī)械加工工藝規(guī)程和夾具的設(shè)計(jì)、定位等問(wèn)題。首先，確定零件的毛坯及毛坯圖的繪制。 其次，選擇加工方法、制定工藝路線及工藝卡片；它一般包括：1.根據(jù)零件的類別和技術(shù)要求，對(duì)每個(gè)加工面選擇合理的加工方法。2.安排加工順序：（1）工件的精基準(zhǔn)表面應(yīng)先進(jìn)行加工；（2）先加工主要表面再加工次要表面；（3）先粗加工后精加工；（4）先加工平面，后加工內(nèi)孔。3.工藝的檢驗(yàn)項(xiàng)目及檢驗(yàn)方法、切削用量、時(shí)間定額等。4.填寫加工工藝卡片。另外，夾具是保證零件加工精度的重要工具。夾具設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括：1.明確設(shè)計(jì)要求，收集和研究有關(guān)資料：了解零件作用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求；充分研究并了解工藝規(guī)程，及某一工序的加工要求。分析夾具設(shè)計(jì)任務(wù)書上選用的定位基準(zhǔn)和工序尺寸。2.確定夾具的結(jié)構(gòu)方案：（1）確定定位方案，選擇定位元件，計(jì)算定位誤差。（2）確定對(duì)刀或?qū)蚍绞剑x擇對(duì)刀塊或?qū)蛟?。?）確定夾緊方案，選擇夾緊機(jī)構(gòu)。（4）確定夾具體的形式和夾具的總體結(jié)構(gòu)等等。3.繪制夾具零件的裝配圖及夾具零件圖。4.3方案的特點(diǎn)及創(chuàng)新通過(guò)進(jìn)行本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，全面系統(tǒng)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)方法和研究方法的基本訓(xùn)練。要求學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的研究。學(xué)生能獨(dú)立進(jìn)行資料的收集、加工與整理，能綜合運(yùn)用科學(xué)的理論、知識(shí)和技能，鍛煉獨(dú)立解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力，圖紙繪制規(guī)范，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，編寫符合要求的設(shè)計(jì)說(shuō)明書并答辯，從而使學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，并掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法。創(chuàng)新之處：CAD/CAE/CAM的實(shí)施使設(shè)計(jì)人員不用在復(fù)雜用手工畫圖，能將更多的精力用于其他創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)制造效率大大提高。五、預(yù)期結(jié)果(1)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作量要求：不少于15000字；(2)圖紙（幅面和張數(shù)）：A0圖紙2張（折合），工藝卡片1份(3)其他要求：參考文獻(xiàn)不少于15篇（其中外文文獻(xiàn)不少于3篇），外文文獻(xiàn)翻譯漢字3000字以上六、設(shè)計(jì)主要步驟摘 要第1章 緒論第2章 加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用2.1.2 零件的工藝分析2.2 汽車活塞加工的主要問(wèn)題和工藝過(guò)程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施2.2.1 孔和平面的加工順序2.2.2 孔系加工方案選擇2.3 汽車活塞加工定位基準(zhǔn)的選擇2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇2.3.2 精基準(zhǔn)的選擇2.4 汽車活塞加工主要工序安排2.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定2.6確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間）第3章 銑夾具設(shè)計(jì)3.1 研究原始質(zhì)料3.2 定位、夾緊方案的選擇3.3切削力及夾緊力的計(jì)算3.4 誤差分析與計(jì)算3.5 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)3.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明第4章 鏜夾具設(shè)計(jì)總 結(jié)參考文獻(xiàn)致 謝七、進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)任務(wù)名稱開始時(shí)間結(jié)束時(shí)間1選題2查閱中、外文獻(xiàn)資料，外文資料翻譯，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案3開題4進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)5中期檢查6上交畢業(yè)設(shè)計(jì)正稿打印版及電子材料，畢業(yè)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)說(shuō)明書光盤，完成畢業(yè)答辯ppt7畢業(yè)答辯八、參考文獻(xiàn)1孫麗媛，機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)，北京：冶金工業(yè)出版社，2002。2 東北重型機(jī)械學(xué)院等，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979。3劉守勇等，機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1994.74王啟平，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)M.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1988.5林文煥.陳本通，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)M.北京:國(guó)防工業(yè)出版社，1987.6徐發(fā)仁，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)M.重慶:重慶大學(xué)出版社，1996.77王昆等，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M.武漢:高等教育出版社，19958邱宣懷，機(jī)械設(shè)計(jì)M.第四版.北京:高等教育出版社，19979柯明揚(yáng)，機(jī)械制造工藝學(xué)M.北京:北京航天航空大學(xué)出版社，199510 孟少龍，機(jī)械加工工藝手冊(cè)第1卷，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991。11金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)修訂組，金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979。12 Haffman E G. Jig and Fixture Design.America, VNR Co.,1980.13 Boyes W E. Jigs and Fixture .America,SME,1982.指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日教研室審核意見(jiàn)： 教研室主任簽名： 年 月 日備注：本開題報(bào)告須裝入學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）檔案袋存檔。I 廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目：汽車活塞加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì) 系 別 ： 專 業(yè) ： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號(hào)： 起 迄 日 期 : 設(shè) 計(jì) (論 文 )地 點(diǎn) : 指 導(dǎo) 教 師 : 專 業(yè) 教 研 室 負(fù) 責(zé) 人 : 日期: 2015 年 月 日 II 摘 要 本文是在汽車活塞的圖樣分析后進(jìn)行汽車活塞的機(jī)械加工工藝路線的設(shè)計(jì)，同 時(shí)按照其中的加工工序的要求設(shè)計(jì)夾具。 汽車活塞的主要加工內(nèi)容是表面和孔。其加工路線長(zhǎng)，加工時(shí)間多，加工成本 高，零件的加工精度要求也高。按照機(jī)械加工工藝要求，遵循先面后孔的原則，并 將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞?zhǔn)選擇以底 面作為粗基準(zhǔn)，以底面與工藝孔作為精基準(zhǔn)，確定了其加工的工藝路線和加工中所 需要的各種工藝參數(shù)。 在零件的夾具設(shè)計(jì)中，主要是根據(jù)零件加工工序要求，分析應(yīng)限的自由度數(shù)， 進(jìn)而根據(jù)零件的表面特征選定定位元件，再分析所選定位元件能否限定應(yīng)限自由度。 確定了定位元件后還需要選擇夾緊元件，最后就是確定專用夾具的結(jié)構(gòu)形式。 關(guān)鍵詞:汽車活塞；加工工藝；工序；專用夾具 III Abstract This is the case in the headstock pattern analysis cabinet after machining process route design, while manufacturing processes in accordance with one of the requirements of the design fixture. The main spindle box casing surface and hole machining content. Processing route, processing time, higher processing costs, machining accuracy requirements are also higher. In accordance with the machining process requirements, and follow the principles of the first surface after hole, and the hole with a flat-screen processing is clearly divided into roughing and finishing stages to ensure accuracy. Reference selection to the bottom as a crude benchmark, the bottom two technical hole as a fine basis, determine the route of its processing technology and processing needs of the various process parameters. In the parts fixture design, parts processing operations requirements, analysis should be limited to the number of degrees of freedom, and then selected according to the parts of the surface characteristics of the positioning element, and then analysis whether the selected positioning element should be limited degrees of freedom. Positioning element also need to choose the clamping element, the final step is to determine the structure of the special fixture. Key words: Headstock; processing; process; special fixtures 1 目 錄 摘 要 .II ABSTRACT .III 目 錄 .1 1 緒論 .1 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 .1 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 .2 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 .3 2 汽車活塞的圖樣分析 .4 2.1 汽車活塞的作用 .4 2.2 汽車活塞的圖樣分析 .7 2.3 工藝分析 .7 3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) .9 3.1 確定毛坯的制造形式 .9 3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 .10 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 .11 3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 .12 3.3 擬定工藝路線 .13 3.3.1 劃分加工階段 .13 3.3.2 安排加工順序 .14 3.3.3 擬定加工工藝路線 .15 工藝路線方案二 .17 2.3.3 工藝方案的比較與分析 .17 3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 .19 2.4.1 止口的加工余量 .19 2.4.2 端面及頂面的加工余量 .19 2.4.3 銷孔的加工余量 .19 2.4.4 外圓的加工余量 .20 3.5 切削用量及工時(shí)定額的確定 .20 4 粗鏜銷孔夾具設(shè)計(jì) .33 4.1 研究原始質(zhì)料 .33 4.2 定位、夾緊方案的選擇 .33 4.3 切削力及夾緊力的計(jì)算.33 2 4.4 誤差分析與計(jì)算 .34 4.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 .35 5 銑頂部 R16 槽夾具設(shè)計(jì).36 5.1 研究原始質(zhì)料.36 5.2 定位基準(zhǔn)的選擇.36 5.3 切削力及夾緊力的計(jì)算.36 5.4 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì).37 5.5 誤差分析與計(jì)算.38 5.6 夾緊裝置的選用.39 5.7 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明.40 6 結(jié)論與展望.41 5.1 結(jié)論.41 5.2 不足之處及未來(lái)展望.41 致謝.43 參考文獻(xiàn).44 1 1 緒論 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 工裝工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)專業(yè)課知識(shí)的一次鞏固，是在進(jìn)行社會(huì)實(shí)踐之 前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。機(jī)床夾具 已成為機(jī)械加工中的重要裝備。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措 施之一。 機(jī)械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的主要依據(jù)。根據(jù)它來(lái)組織原材料和毛坯的供 應(yīng)，進(jìn)行機(jī)床調(diào)整，專用工藝裝備的設(shè)計(jì)與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，調(diào)配勞動(dòng)力， 以及進(jìn)行生產(chǎn)成本核算等。 機(jī)械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)、進(jìn)行計(jì)劃調(diào)度的依據(jù)。有了它就可以制定生產(chǎn) 產(chǎn)品的進(jìn)度計(jì)劃和相應(yīng)的調(diào)度計(jì)劃，并能做到各工序科學(xué)地銜接，使生產(chǎn)均衡、順利， 實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低消耗。 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和機(jī)械加工工序卡片，是兩個(gè)主要的工藝文件。機(jī)械加工 工藝過(guò)程卡片，是說(shuō)明零件加工工藝過(guò)程的工藝文件。在單件、小批量生產(chǎn)中，以機(jī) 械加工工藝過(guò)程卡片指導(dǎo)生產(chǎn)，過(guò)程卡的各個(gè)項(xiàng)目編制較為詳細(xì)。機(jī)械加工工序卡片 是為每個(gè)工序詳細(xì)制定的，用于直接指導(dǎo)工人進(jìn)行生產(chǎn)，多用于大批量生產(chǎn)的零件和 成批生產(chǎn)中的重要零件。 在機(jī)械行業(yè)中，如何去保證工件的高精度、加工的成本等實(shí)質(zhì)性問(wèn)題，一直是從 事于機(jī)械行業(yè)人員研究的問(wèn)題，其中在設(shè)計(jì)夾具的時(shí)候就要考慮以上問(wèn)題，高效的夾 具是工件高精度的保證，如何讓夾具更高效、更經(jīng)濟(jì)，這是行業(yè)人急需要解決的。 2 隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的不斷提高，各種高科技技術(shù)逐漸滲透到各個(gè)行業(yè)，如何 利用這些高科技為人類服務(wù)，如何充分利用這些高科技在機(jī)械行業(yè)中，這還需要機(jī)械 行業(yè)人員不斷的努力，開拓創(chuàng)新。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，和社會(huì)市場(chǎng)需要，夾具的設(shè)計(jì)在逐步的超向柔性制造系統(tǒng) 方向發(fā)展。迄今為止,夾具仍是機(jī)電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具之一,刀具本身已 高度標(biāo)準(zhǔn)化,用戶只需要按品種、規(guī)格選用采購(gòu)。而模具和夾具則和產(chǎn)品息息相關(guān),產(chǎn) 品一有變化就需重新制作,通常是屬于專用性質(zhì)的工具,模具已發(fā)展成為獨(dú)立的行業(yè);夾 具在國(guó)內(nèi)外也正在逐漸形成一個(gè)依附于機(jī)床業(yè)或獨(dú)立的小行業(yè)。 組合夾具不僅具有標(biāo) 準(zhǔn)化、模塊化、組合化等當(dāng)代先進(jìn)設(shè)計(jì)思想,又符合節(jié)約資源的原則,更適合綠色制造 的環(huán)境保護(hù)原理。所以是今后夾具技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向單位 。 機(jī)床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱為 “輔助工具” 。輔助工具有時(shí)也廣義地包括在機(jī)床夾具的范圍內(nèi)。按照機(jī)床夾具的應(yīng)用 范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調(diào)整式夾具等。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)自己所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行一次綜合運(yùn)用，也是對(duì)四年的學(xué) 習(xí)深度的一個(gè)檢驗(yàn)。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分挖掘自己分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的潛力。 并希望通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)能養(yǎng)成一種嚴(yán)謹(jǐn)，認(rèn)真的態(tài)度，為以后參加工作打下一個(gè)良好的 基礎(chǔ)。 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 工裝的全稱是工藝裝備，工裝是指加工機(jī)床外而需保證零件加工質(zhì)量的工藝裝備， 是制造過(guò)程中所用的各種工具的總稱。它是各企業(yè)內(nèi)除生產(chǎn)設(shè)備和工具外的為配合生 產(chǎn)設(shè)備和人完成工藝制作要求的部分，大多工裝都是針對(duì)各自產(chǎn)品特點(diǎn)的。機(jī)械加工 過(guò)程中用來(lái)固定和定位要加工的零件或毛坯件的裝置，即工裝的主要作用有：固定， 3 定位，防止變形。 夾具屬于工裝，工裝包含夾具，屬于從屬關(guān)系。不僅僅是焊裝用，在機(jī)加工方面 也有用，許多時(shí)候，需要裝配幾個(gè)部件并保證其定位準(zhǔn)確的時(shí)候就需要。設(shè)計(jì)工裝夾 具要緊扣產(chǎn)品，因?yàn)楣ぱb夾具是專門為某些產(chǎn)品特定的，要保證生產(chǎn)時(shí)無(wú)干涉現(xiàn)象、 定位準(zhǔn)確、操作工操作便捷等。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是用于工件裝夾的工具。 夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段主要表現(xiàn)在夾具與人的 結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過(guò)程加速和趨于完善；第 二階段，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生變化，它主要用于工件的定 位和夾緊。人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到，夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)床性能的提高有著密切 的關(guān)系，所以對(duì)夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具作為機(jī)床 的一部分，成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備。 由于現(xiàn)代加工的高速發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)的夾具提出了較高要求，如快速、高效、安全 等。要想達(dá)到這樣的生產(chǎn)要求，就必須計(jì)算加工工序零件在加工過(guò)程中由于切削力、 重力、慣性力等所產(chǎn)生的切削力及切削力矩，按照夾具設(shè)計(jì)中所確定的夾緊方式進(jìn)行 夾緊力的計(jì)算，為了減小夾具的具體尺寸，就需要增大夾具的定位區(qū)間，增大由夾緊 力而產(chǎn)生的摩擦力矩、正壓力及由此而產(chǎn)生的摩擦力，以達(dá)到夾具小巧而精用的目的。 同時(shí)為了減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工件裝夾效率，還需要對(duì)夾具的夾緊機(jī)構(gòu)的行程 進(jìn)行設(shè)計(jì)，以期以最短的夾緊行程，達(dá)到最佳的夾緊效果。 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 通過(guò)實(shí)際調(diào)研和采集相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、閱讀相關(guān)資料相結(jié)合，對(duì)汽車活塞的基本 結(jié)構(gòu)及作用有個(gè)大致的了解，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)對(duì)金屬切削加工、金屬切削機(jī)床、機(jī) 械設(shè)計(jì)與理論等相關(guān)知識(shí)充分掌握后，分析汽車活塞的加工工藝，確定汽車活塞各加 4 工表面的加工方法，進(jìn)而形成汽車活塞的機(jī)械加工工藝路線。并能根據(jù)汽車活塞的加 工工序要求，分析汽車活塞的定位方式、金屬切削加工過(guò)程中的機(jī)床工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)、工 件夾緊等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)理論知識(shí)，完成工件的有效定位 及夾緊，從而使整個(gè)汽車活塞的加工工藝路線經(jīng)濟(jì)，工件定位方案合理，來(lái)達(dá)到產(chǎn)品 的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。 針對(duì)實(shí)際使用過(guò)程中存在的金屬加工工藝文件編制、工件夾緊及工藝參數(shù)確定及 計(jì)算問(wèn)題，綜合所學(xué)的機(jī)械理論設(shè)計(jì)與方法、機(jī)械加工工藝文件編制及實(shí)施等方面的 知識(shí)，設(shè)計(jì)出一套適合于實(shí)際的汽車活塞加工工藝路線，從而實(shí)現(xiàn)適合于現(xiàn)代加工制 造業(yè)、夾緊裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。為提高鉆床夾具在機(jī)床上安裝的穩(wěn)固性，減輕其斷續(xù)切 削可能引起的振動(dòng)，夾具體不僅要有足夠的剛度和強(qiáng)度，其高度和寬度比也應(yīng)恰當(dāng)， 一般有 H/B11.25，以降低夾具重心，使工件加工表面盡量靠近工作臺(tái)面。 2 汽車活塞的圖樣分析 2.1 汽車活塞的作用 汽車活塞,如圖 2.1 及圖 2.2 所示，其主要作用是：活塞位于發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi),作往復(fù)運(yùn)動(dòng),當(dāng) 燃燒室里的混合氣體(空氣和燃料)點(diǎn)燃并膨脹時(shí),活塞受到氣體的壓力,并經(jīng)過(guò)活塞銷及連桿將壓 力傳送給曲柄。氣體的吸入,壓縮,廢氣的排除,也都由活塞的運(yùn)動(dòng)來(lái)完成.因此活塞工作的主要特 點(diǎn)是在高溫高壓下作長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)變負(fù)荷往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因而汽車活塞是主傳動(dòng)系中的關(guān)鍵零件。 5 因此，汽車活塞的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器或部件的精度、性能和壽命。 6 圖 2.1 汽車活塞 7 2.2 汽車活塞的圖樣分析 在編制汽車活塞機(jī)械加工工藝規(guī)程之前，首先應(yīng)研究汽車活塞的工作圖樣和產(chǎn)品 裝備圖樣，熟悉該產(chǎn)品的用途、性能及工作條件，明確該汽車活塞在產(chǎn)品中的位置和 作用；了解并研究各項(xiàng)技術(shù)條件制定的依據(jù)，找出其主要技術(shù)要求和技術(shù)關(guān)鍵，以便 在擬定工藝規(guī)程時(shí)采用適當(dāng)?shù)拇胧┘右员ＷC。 汽車活塞的材料為硅鋁合金，硅鋁合金生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能 良好。傳動(dòng)汽車活塞需要加工表面以及加工表面的位置要求。現(xiàn)分析如下： 1）該零件為機(jī)床汽車活塞，主要加工部位為平面和孔系，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求 又高，加工時(shí)應(yīng)注意選擇定位基準(zhǔn)及夾緊力。 2）材料硅鋁合金。 3）鑄件人工時(shí)效處理。 2.3 工藝分析 工藝分析的目的主要有兩個(gè)： 一是審查零件的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及熱處 理等的技術(shù)要求是否合理，是否便于加工與裝配； 二是通過(guò)工藝分析，對(duì)零件的工藝要求有進(jìn)一步的了解，以便制定出合理的工藝 規(guī)程。 鑄件必須進(jìn)行時(shí)效處理，以消除應(yīng)力。有條件時(shí)應(yīng)在露天存放一年以上再加工。 為了保證加工精度應(yīng)使定位基準(zhǔn)統(tǒng)一，該零件主要定位基準(zhǔn)，集中在底面和頂 面上。 8 鏜孔時(shí)，在可能的條件下盡量采用“支承鏜削”方法，以增加鏜桿的剛性，提 高加工精度。對(duì)直徑較小的孔、應(yīng)采用鉆、擴(kuò)、鉸加工方法。 為保證在同一軸上各孔的同軸度，可采用在已加工孔上，安裝導(dǎo)向套再加工其他 孔的方法。 為提高孔的加工精度，應(yīng)將粗鏜、半精鏜和精鏜分開進(jìn)行。 鑄造時(shí)一般 50mm 以下孔不鑄出。 孔的尺寸精度檢驗(yàn)，使用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑百分表進(jìn)行測(cè)量。軸內(nèi)孔之間距離 的測(cè)量可以通過(guò)孔與孔之間壁厚進(jìn)行間接測(cè)量。 同一軸線上各孔的同軸度，可采用檢驗(yàn)心軸進(jìn)行檢驗(yàn)。 各軸孔的軸線之間的平行度，以及軸孔的軸線與基準(zhǔn)面的平行度，均應(yīng)通過(guò)檢 驗(yàn)心軸進(jìn)行測(cè)量。 汽車活塞作為主傳動(dòng)系的支承零件，各傳動(dòng)軸間要求一定的位置精度，因此，加 工此汽車活塞的主要任務(wù)是保證各孔系間的相互位置精度。在此汽車活塞的加工中保 證各孔正確位置是靠 T68 坐標(biāo)鏜床手動(dòng)控制坐標(biāo)來(lái)完成的，為更好地保證加工質(zhì)量， 單件小批量生產(chǎn)也可采用組合夾具、專用鏜模進(jìn)行加工，批量較大時(shí)，應(yīng)采用專用鏜 模進(jìn)行加工。 根據(jù)汽車活塞零件圖可知，其主要加工面是進(jìn)行導(dǎo)軌面的加工、表面加工、孔加 工、鉆孔、攻絲，孔的精度要求高。該零件年生產(chǎn)屬小批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)加工零件所需 要的專用夾具是為了提高勞動(dòng)效率、降低成本。 9 3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1 確定毛坯的制造形式 毛坯的選擇不僅影響毛坯的制造工藝及費(fèi)用、零件生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，而且也與零 件的機(jī)械加工工藝和質(zhì)量密切相關(guān)。故正確選擇毛坯具有重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。 毛坯選擇時(shí)，應(yīng)全面考慮以下因素： 1）零件的材料及機(jī)械性能要求； 2）零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸； 3）生產(chǎn)類型，它在很大程度上決定采用毛坯制造方法的經(jīng)濟(jì)性； 4）現(xiàn)有生產(chǎn)條件； 5）充分考慮利用新工藝、新材料、新技術(shù)的可能性。 長(zhǎng)期使用經(jīng)驗(yàn)證明，由于灰口鑄鐵有一系列的技術(shù)上（如耐磨性好，有一定程度 10 的吸震能力、良好的鑄造性能等）和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)，通常汽車活塞材料采用灰口鑄鐵。 最常用的是硅鋁合金400，當(dāng)載荷較大時(shí)，采用 HT300540 高強(qiáng)鑄鐵。 汽車活塞的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件。當(dāng)零件尺寸和重量很大無(wú)法采 用整體鑄件（受鑄造能力的限制）時(shí)，可以采用焊接結(jié)構(gòu)件，它是由多塊金屬經(jīng)粗加 工后用焊接的方法連成一整體毛坯。焊接結(jié)構(gòu)有鑄焊、鑄煅焊、煅焊等。采 用焊接結(jié)構(gòu)可以用小的鑄造設(shè)備制造出大型毛坯，解決鑄造生產(chǎn)能力不足的問(wèn)題。焊 前對(duì)各種組合件進(jìn)行粗加工，可以部分地減輕大型機(jī)床的負(fù)荷。 毛坯未進(jìn)入機(jī)械加工車間之前，為不消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，對(duì)毛坯應(yīng)進(jìn)行人工實(shí)效 處理，對(duì)某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進(jìn)行時(shí)效處理。 毛坯鑄造時(shí)，應(yīng)防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn)。特別是主要 加工面要求更高。重要的汽車活塞毛坯還應(yīng)該達(dá)到規(guī)定的化學(xué)成分和機(jī)械性能要求。 該零件為汽車活塞類，且外型尺寸較大，材料為硅鋁合金，零件的形狀較復(fù)雜， 因此不能用鍛造，只能用鑄件，采用砂型鑄造毛坯，如圖 3.1 汽車活塞毛坯圖所示。 采用小批量造型生產(chǎn)。根據(jù)零件主要的加工表面的粗糙度查參考文獻(xiàn)機(jī)械制造工藝 簡(jiǎn)明手冊(cè)確定各表面加工余量。 毛坯鑄造時(shí)，應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生。為了減少毛坯制造時(shí)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，應(yīng) 使汽車活塞壁厚盡量均勻，汽車活塞澆鑄后應(yīng)安排時(shí)效或退火工序。 該汽車活塞的材料是硅鋁合金，單件小批生產(chǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以毛坯采用鑄 件。為了提高汽車活塞加工精度的穩(wěn)定性，采用時(shí)效處理以消除內(nèi)應(yīng)力。 3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。定位基準(zhǔn)選擇正確、合理， 11 可以保證零件的加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。否則，就會(huì)使加工工藝過(guò)程問(wèn)題百出，使生 產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行。 汽車活塞定位基準(zhǔn)的選擇，直接關(guān)系到汽車活塞上各個(gè)平面與平面之間、孔與平 面之間、孔與孔之間的尺寸精度和位置精度要求是否能夠保證。在選擇基準(zhǔn)時(shí)，首先 要遵守“基準(zhǔn)統(tǒng)一”和“基準(zhǔn)重合”的原則，同時(shí)必須考慮生產(chǎn)批量的大小、生產(chǎn)設(shè) 備、特別是夾具的選用等因素。 該汽車活塞的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均，剛性不好，而加工精度要求又高，故汽車活 塞重要加工表面都要?jiǎng)澐执帧⒕庸蓚€(gè)階段，這樣可以避免粗加工造成的內(nèi)應(yīng)力、 切削力、夾緊力和切削熱對(duì)加工精度的影響，有利于保證汽車活塞的加工精度。 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的位置符合圖 樣要求，并特別注意要盡快獲得精基面。具體選擇時(shí)應(yīng)考慮下列原則： 重要表面原則 為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應(yīng)選擇該表面為粗基準(zhǔn)。 不加工表面原則 為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般應(yīng)選擇不加工面為粗基準(zhǔn)。 余量最小原則 如果零件上每個(gè)表面都要加工，則應(yīng)選擇其中加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)，以 避免該表面在加工時(shí)因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件廢品。 使用一次原則 因?yàn)榇只鶞?zhǔn)本身都是未經(jīng)機(jī)械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重復(fù)使用 12 將產(chǎn)生較大的誤差。 平整光潔原則 以便工件定位可靠、夾緊方便。 根據(jù)生產(chǎn)類型不同，實(shí)現(xiàn)以主軸孔為粗基準(zhǔn)的工件安裝方式也不一樣。大批大量 生產(chǎn)時(shí)，由于毛坯精度高，可以直接用汽車活塞上的重要孔在專用夾具上定位，工件 安裝迅速，生產(chǎn)率高。在單件、小批及中批生產(chǎn)時(shí)，一般毛坯精度較低，按上述辦法 選擇粗基準(zhǔn)，往往會(huì)造成汽車活塞外形偏斜，甚至局部加工余量不夠，因此通常采用 劃線找正的辦法進(jìn)行第一道的工序加工，即以主軸孔及中心線為粗基準(zhǔn)對(duì)毛坯進(jìn)行劃 線和檢查，必要時(shí)予以糾正，糾正后孔的余量應(yīng)足夠，但不應(yīng)定均勻。 該汽車活塞為單件小批量生產(chǎn)，在單件小批量生產(chǎn)時(shí)，由于毛坯精度低，所以以 劃線找正法安裝。劃線時(shí)先找正主軸孔中心，然后以主軸孔為基準(zhǔn)找出其他需加工平 面的位置。加工該汽車活塞時(shí)，按所劃的線找正安裝工件，則體現(xiàn)的是以主軸孔作為 粗基準(zhǔn)。 3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)時(shí)，主要考慮保證加工精度和工件裝夾方便可靠。一般應(yīng)考慮以下原 則： 1) 基準(zhǔn)重合原則 即選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn) 不重合誤差。 2) 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 應(yīng)采用同一組基準(zhǔn)定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 13 3) 自為基準(zhǔn)原則 某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，稱 為自為基準(zhǔn)原則。 4) 互為基準(zhǔn)原則 5) 便于裝夾原則 所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件安裝可靠，夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操作方便。 為了保證汽車活塞零件孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的相互位置和距離尺 寸精度，汽車活塞類零件精基準(zhǔn)選擇常用兩種原則：基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、基準(zhǔn)重合原則。 小批生產(chǎn)時(shí)一般采用基準(zhǔn)重合原則，即以裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，避免了基準(zhǔn)不重合 誤差，有利于提高汽車活塞上各表面間的相互位置精度。大批生產(chǎn)時(shí)常采用基準(zhǔn)統(tǒng)一 原則，即一面兩孔定位，可避免由于基準(zhǔn)變換而帶來(lái)的累積誤差。 該零件以三面定位，汽車活塞上的裝配基準(zhǔn)為平面，而它們又是汽車活塞上其他 要素的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，因此以這些裝配基準(zhǔn)平面作為定位基準(zhǔn)，避免了基準(zhǔn)不重合誤差， 有利于提高汽車活塞各主要表面的相互位置精度。有零件圖可知：D 面、W 面為精基 準(zhǔn)。 3.3 擬定工藝路線 3.3.1 劃分加工階段 零件的技術(shù)要求較高時(shí)，零件在進(jìn)行加工時(shí)都應(yīng)劃分加工階段，按工序性質(zhì)不同， 可劃分如下幾個(gè)階段： 粗加工階段 此階段的主要任務(wù)是提高生產(chǎn)率，切除零件被加工面上的大部分余量，使毛坯形 14 狀和尺寸接近與成品，所能達(dá)到的加工精度和表面質(zhì)量都比較低。 半精加工階段 此階段要減少主要表面粗加工中留下的誤差，使加工面達(dá)到一定的精度并留有一 定的加工余量，并完成次要表面的加工（鉆、攻絲、銑鍵槽等） ，為精加工做好準(zhǔn)備。 精加工階段 切除少量加工余量，保證各主要表面達(dá)到圖紙要求，所得精度與表面質(zhì)量都比較 高。所以此階段主要目的是全面保證加工質(zhì)量。 光整加工階段 此階段主要針對(duì)要進(jìn)一步提高尺寸精度、降低粗糙度（IT6 級(jí)以上）的表面。一 般不用于提高形狀、位置精度。 根據(jù)加工階段劃分的要求及零件的批量，該汽車活塞的加工劃分為 3 個(gè)階段：粗 加工階段（粗銑各個(gè)平面、孔端面及各主軸孔粗鏜） 、半精加工階段（半精鏜各主軸孔， 完成各次要孔等）和精加工階段（磨各平面、精鏜各主軸孔） 。 3.3.2 安排加工順序 復(fù)雜工件的機(jī)械加工工藝路線中要經(jīng)過(guò)切削加工、熱處理和輔助工序，如何將這 些工序安排在一個(gè)合理的加工順序中，生產(chǎn)中已總結(jié)出一些指導(dǎo)性的原則，先述如下。 切屑加工工序順序的安排原則 1）先粗后精 各表面加工順序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的順序進(jìn)行，目的是 逐步提高零件加工表面的精度和表面質(zhì)量。 15 2）先主后次 零件的主要加工表面（一般是指設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面、主要工作面、裝配基面等）應(yīng)先加 工，而次要表面（鍵槽、螺孔等）可在主要表面加工到一定精度之后、最終精度加工 之前進(jìn)行加工。 3）先面后孔原則 對(duì)于汽車活塞類、支架類、機(jī)體類等零件，平面輪廓尺寸較大，用平面定位比較 穩(wěn)定可靠，故應(yīng)先加工平面，后加工孔。這樣，不僅使后續(xù)的加工有一個(gè)穩(wěn)定可靠的 平面作為定位基準(zhǔn)面，而且在平整的表面上加工孔，加工變得容易一些，也有利于提 高孔的加工精度。 4）先基準(zhǔn)后其他 作為精基準(zhǔn)的表面要首先加工出來(lái)。 該汽車活塞的加工和裝配大多以平面為基準(zhǔn)，按照加工順序安排的原則，采用先 面后孔的加工順序。先加工平面，可以為加工精度較高的支承孔提供穩(wěn)定可靠的精基 準(zhǔn)，有利于提高加工精度。另外，先加工平面可以將鑄件不平表面切除，可減少鉆孔 時(shí)鉆頭引偏和刀具崩刃等現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)刀和調(diào)整也較為方便。加工孔系時(shí)應(yīng)遵循先 主后次的原則，即先加工主要平面或孔系，這也符合切削加工順序的安排原則。 根據(jù)各面各孔的精度要求，加工順序如下： 平面的加工：查零件制造工藝與裝備表 3-9 平面加工方法可知，通過(guò)粗銑 精銑的加工順序可以滿足要求。 銷軸孔的加工：查機(jī)械制造工藝與裝備表 3-8 可知，通過(guò)粗鏜半精鏜 精鏜的加工順序可以滿足要求；其余各孔：通過(guò)鉆擴(kuò)鉸的加工順序可以滿足要求。 16 3.3.3 擬定加工工藝路線 擬定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)：應(yīng)當(dāng)使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要 求能得到合理的保證。還要考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本。 綜合以上加工階段和加工順序的分析，可以初步得出汽車活塞的加工藝路線。 初擬汽車活塞加工工藝路線方案一如表 3-1 所示。 表 3-1 工藝路線方案一 工序號(hào) 內(nèi) 容 1 粗車止口 2 粗外切槽及頂部 3 鉆斜面油孔 4 鉆環(huán)槽油孔 5 鉆銷座油孔 6 滑銷座油孔 7 粗鏜銷孔 8 精車止口及頂錐 9 精切細(xì)外環(huán)岸及倒角 10 精鏜銷孔（順鏜） 11 挖銷孔卡簧 12 切小槽 13 靠模車裙部 14 車凹部 15 車燃燒室 16 精車頂部及導(dǎo)角 17 鉆 R7 凹坑 18 車燃燒室口 19 銑噴油道曲線 20 清洗 21 滾壓 17 工藝路線方案二 2.3.3 工藝方案的比較與分析 (1)通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)在方案一中，將粗鏜銷孔放在第七道工序，而在方案二中第二道工序 就是粗鏜銷孔,在實(shí)際工廠的生產(chǎn)中,活塞的毛坯一般都是鑄造出錐形銷孔(便于拔模),而銷孔是許 多工序加夾緊力的部位,故應(yīng)在粗鏜止口之后即對(duì)銷孔進(jìn)行粗鏜,以便在以后的工序中夾緊力能較 均勻的分布,而不至于壓壞銷孔所在的搭子。 (2) 在方案一中,所有環(huán)槽的粗、精加工都是一次一起加工的,而在方案二中將梯形槽單獨(dú)的 精加工,而環(huán)槽加工是活塞加工中重要的工序之一,它的精度要求高,而切削力又較大,故應(yīng)采用方 案二中的方法,來(lái)加工環(huán)槽,才能保證其精度的要求。 (3) 在方案一中,加工燃燒室打算一次加工成功,用成形車刀。而燃燒室的形狀為一般球形, 成形車刀是一種半圓形的,由于成形車刀有進(jìn)給運(yùn)動(dòng),是很難加工出球形燃燒室和保證燃燒室的容 積的。故應(yīng)按照方案二那樣,光滑油池底,在燃燒室底部鉆一個(gè)孔后再用成形車刀加工。 工序號(hào) 內(nèi) 容 1 粗車止口 2 粗鏜銷孔 3 粗切外槽及頂部 4 鉆斜面油孔 5 鉆環(huán)槽油孔 6 鉆銷座油孔 7 滑銷座油孔 8 精車止口及頂錐 9 精切梯形槽 10 精鏜銷孔（順鏜） 11 挖卡簧槽 12 切小槽 13 靠模車裙部 14 車凹部及去毛刺 15 滑油池底 16 車燃燒室 17 精車頂部及倒角 18 鉆 R7 凹坑 19 車燃燒室口 20 銑噴油道曲線 21 去毛刺銳邊 22 清洗 23 滾壓銷孔 18 (4) 另外,精鏜銷孔是活塞加工中保證精度的關(guān)鍵性的工序,在這里將著重分析一下它的工藝。 由于銷孔的尺寸、形狀和位置精度以及粗糙度的要求都很高,因此要采用高精度的鏜刀和金剛鏜床,同 時(shí)對(duì)精鏜銷孔工序定位基準(zhǔn)的選擇也必須予以充分的重視。 上述的兩種方案采用的是順鏜鏜銷孔,它用止口及端面來(lái)定位,消除了五個(gè)自由度。剩下的轉(zhuǎn) 動(dòng)自由度用一根裝在尾座套筒中的菱形銷插入銷孔中來(lái)定位,從而保證精鏜的加工余量均勻,當(dāng)活 塞被壓緊后,再將菱形銷退出即可加工.但銷孔軸心線到頂面的距離影響氣缸的壓縮比,在零件圖中 有 109.550.5 的要求,即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是頂面,而定位基準(zhǔn)是止口及其端面,產(chǎn)生了基準(zhǔn)不重合的誤差。 這種情況下要對(duì)工序尺寸進(jìn)行換算,提高某些尺寸精度,這種就會(huì)使成本提高。為了使工藝基準(zhǔn)和 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合,可以用頂面代替端面作為基面,即倒鏜銷孔,。同時(shí)在零件圖中由于活塞的軸心線和 銷孔的軸心線也有較高的精度要求,故倒鏜時(shí)采用外圓和頂面來(lái)定位的話,就能很好保證其精度要 求。則采用外圓定位時(shí)應(yīng)采用 V 形塊,而一般形狀下是用兩 V 形塊夾緊,但這里活塞是薄壁零件,這 樣的夾緊方法將會(huì)產(chǎn)生變形,故是采用一個(gè) V 形塊的內(nèi)部夾緊。這樣才能有利于保證加工質(zhì)量,但 夾具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,同時(shí)也應(yīng)適當(dāng)?shù)氖┘訆A緊力。 工序的安排為：先加工階段的劃分,劃分加工階段應(yīng)將粗精加工分開,才能使變形所引起的誤 差減小到最小。分析上面活塞加工的工藝過(guò)程,可分為粗、精加工兩個(gè)階段。工序 6 以前為粗加工 階段,包括對(duì)各主要表面如止口、外圓、環(huán)槽等進(jìn)行的粗加工,同時(shí)將一些要求不高的又要切除的 較多金屬余量的表面如油孔等加工出來(lái)。從工序 7 開始為精加工階段。工序 7 為轉(zhuǎn)折點(diǎn),在此工序 中對(duì)精基準(zhǔn)進(jìn)行修整,以保證以后精加工工序的定位精度。此外,為了避免精加工后的表面受到損 傷,主要表面的精加工應(yīng)盡量放在最后進(jìn)行。如精磨裙部外圓和滾壓銷孔都放在最后加工。其次是 工序的集中與分散,上述活塞的加工工藝過(guò)程屬于大量生產(chǎn),它的特點(diǎn)是按工序集中原則,采用了較 多的高效率的專用機(jī)床和專用工夾量具,組成生產(chǎn)流水線。如在第三道工序的多刀車床,在一次安 裝下同時(shí)加工出外圓、環(huán)槽和頂面;第四第五道工序在專用多軸鉆床上同時(shí)鉆六個(gè)和八個(gè)孔,大多 數(shù)工序都由復(fù)合工步組成。由于工序集中減少了機(jī)床的數(shù)量,相應(yīng)地操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積,由于 工序集中,而且采用自動(dòng)化程度較高的專用機(jī)床和工夾量具,大大提高了生產(chǎn)效率,又由于工序集中,在 一次安裝中加工盡量多的表面,不但減少了輔助時(shí)間,而且有利于保證各表面的相互位置精度。 綜上所述,在方案一和方案二中的基礎(chǔ)上加以綜合修改后,確定的加工路線最后如下: 工序號(hào) 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 1 外圓定位粗車端面及其止口 在 C620-1 上加工 2 止口定位粗鏜銷孔 雙頭鏜床 3 止口定位粗切外圓、槽及頂部 多刀半自動(dòng)車床 C730 4 鉆斜面油孔 Z512 5 鉆環(huán)槽油孔 Z512 6 鉆、滑銷座孔 轉(zhuǎn)塔鉆床 7 精車止口及頂錐（外圓定位） 專用立鏜 8 止口定位精切細(xì)外環(huán)岸、倒角 多刀自動(dòng)車床 9 止口定位切小槽及精切梯形槽 C620 車床 10 靠模車裙部 靠模車床 11 車凹部 普通車床 12 車頂面及倒角 C620 19 13 外圓定位 以頂面為基準(zhǔn)倒鏜（精）銷孔 金剛鏜 14 挖卡環(huán)槽 車床 15 滑油池底 Z535 16 車燃燒室 C620 17 鉆 R7 凹坑 Z535 18 車燃燒室口 車床 19 銑頂部 R16 槽 VMC850 20 去毛刺、銳邊 手鉆、砂紙 21 清洗 22 滾壓銷孔 鉆臂鉆床 3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 汽車活塞體的材料是硅鋁合金，批量生產(chǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以毛坯采用鑄件。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸 與毛坯尺寸如下： 2.4.1 止口的加工余量 總余量為:3mm 粗車余量為:2.6mm 精車余量為:0.4mm 2.4.2 端面及頂面的加工余量 端面的總余量為： 4mm 粗車余量為：3.8mm 精車余量為： 0.2mm 頂面的總余量為： 5mm 粗車的加工余量為： 3.5mm 半粗車的加工余量為： 1.37mm 精車的加工余量為： 0.13mm 2.4.3 銷孔的加工余量 滾壓的加工余量: 0.15mm 精鏜的加工余量為: 0.30 mm 粗鏜的加工余量為: 3.55 mm 20 則總的加工余量為: 4 mm 2.4.4 外圓的加工余量 毛坯的總加工余量為:3 mm 精車之后細(xì)車加工余量為: 0.25 mm 粗車之后精車的加工余量為: 0.6 mm 粗車的加工余量為: 2.15 mm 3.5 切削用量及工時(shí)定額的確定 受論文篇幅所限，只選取部分工序及加工內(nèi)容進(jìn)行工藝計(jì)算，還請(qǐng)諒解。 工 序 40 粗車止口 由于零件整體加工為外圓端面，故所有軸頸可以一次車削加工，所有軸頸加工余量相同。說(shuō)明所 有軸頸的加工余量。 （參考機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.3-9） ， 確定工序尺寸及余量： 具體工序尺寸見(jiàn)表 3。 已知工件材料： 20CrMnTi，有外皮，機(jī)床 CA6140 普通車床，工件用卡盤固定。 所選刀具為 YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) 表 1.1，由于 CA6140 機(jī) 床的中心高為 200 （表 1.30） ，故選刀桿尺寸 = ，刀片厚度為 。mHBm2516m5.4 選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角 = ，后角 = ，主偏角 = ，副0V0vK09 偏角 = ，刃傾角 = ，刀尖圓弧半徑 = 。vK01s0sr8. .確定切削深度 pa 由于單邊余量為 ，可在一次走刀內(nèi)完成m2 .確定進(jìn)給量 f 根據(jù)切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)可知：表 1.4 21 刀桿尺寸為 ， ，工件直徑 400 之間時(shí)，m1625pam410 進(jìn)給量 =0.51.0fr 按 CA6140 機(jī)床進(jìn)給量（表 4.29）在機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)可知： =0.7fr 確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表 130，CA6140 機(jī)床 進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力 =3530 。maxFN 根據(jù)表 1.21，當(dāng)強(qiáng)度在 174207 時(shí)， ， ， = 時(shí)，徑HBSpam4f75.0rK045 向進(jìn)給力： =950 。R 切削時(shí) 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.292） ，故實(shí)際進(jìn)給力為：fFroFfKsFfkrFfK =950 =1111.5 （1-2）f17.N 由于切削時(shí)進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選 = 可用。frm7.0 .選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為 ，車刀壽命 =5.1T 。min60 .確定切削速度 0V 切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接有表中查出。 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.11，當(dāng) 硬質(zhì)合金刀加工硬度 200219 的鑄件，6YGHBS ， ，切削速度 = 。pam4fr75.0Vmin3 切削速度的修正系數(shù)為 =1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見(jiàn)表 1.28） ，故：tvKvsvKTvKv = tVv=63 （1-3 ）00.184.920.1 min = = =120 （1-4）nDc1127480ir 22 根據(jù) CA6140 車床說(shuō)明書選擇 =1250nmir 這時(shí)實(shí)際切削速度 為：cV = = （1-5 ）c10cDn01257min .校驗(yàn)機(jī)床功率 切削時(shí)的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計(jì)算。 由切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.25， = ， ， ，HBS160245pa3frm75.0 切削速度 時(shí)，min50V =CPKW7.1 切削功率的修正系數(shù) =0.73， =0.9，故實(shí)際切削時(shí)間的功率為：krcPcr0 =1.7 =1.2 （1-6）C3. 根據(jù)表 1.30，當(dāng) = 時(shí)，機(jī)床主軸允許功率為 = ， ，故所選切nmi125r EPKW9.5CEP 削用量可在 C6201 機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為： =3.75 ， = ， = = ， =pafr7.0ni125rsr08.Vmin0 工序 5 粗鏜粗鏜銷孔切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)榇昼M。已知加工材料為硅鋁合金鑄鐵，鑄件；機(jī)床為 T740 型臥式鏜床， 工件裝在組合夾具中。 刀具：硬質(zhì)合金金剛鏜鏜刀。 確定背吃刀量 ：pa )(5.2單 邊 余 量bZm 確定進(jìn)給量 f： 23 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.3-14，可查得 f=0.31.0mm/r。 按 T740 機(jī)床進(jìn)給量，選擇 f=0.74mm/r。 確定切削速度 v： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.3-14，可查得 =4080m/min,選擇cv 。min/65vc min/01.85610min/10rrdvnws 按 T740 機(jī)床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實(shí)際切削速度 v：i/2 in/2.710nvw 工額定時(shí)的計(jì)算 ：jT min39.01274.0521ifnlwj 式中： ， =3mm， =5mm，ml501l2l =0.74mm/r， ， =1。f i/0r 3.6.2 工序 5 粗切外圓,環(huán)槽及頂部 所選刀具為 YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車槽刀。根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 1.1，由于 CA6140 機(jī) 床的中心高為 200 （表 1.30） ，故選刀桿尺寸 = ，刀片厚度為 。mHBm2516m5.4 選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角 = ，后角 = ，主偏角 = ，副偏0V0vK09 角 = ，刃傾角 = ，刀尖圓弧半徑 = 。vK01s0sr8. .確定切削深度 pa 由于單邊余量為 ，可在一次走刀內(nèi)完成，故5.2 = = p.m251 .確定進(jìn)給量 f 根據(jù)切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)可知：表 1.4 24 刀桿尺寸為 ， ，工件直徑 400 之間時(shí)，m1625pam410 進(jìn)給量 =0.51.0fr 按 CA6140 機(jī)床進(jìn)給量（表 4.29）在機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)可知： =0.7f 確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表 130，CA6140 機(jī)床 進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力 =3530 。maxFN 根據(jù)表 1.21，當(dāng)強(qiáng)度在 174207 時(shí)， ， ， = 時(shí)，徑HBSpam4f75.0rK045 向進(jìn)給力： =950 。R 切削時(shí) 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.292） ，故實(shí)際進(jìn)給力f roFfKsFfkrFfK 為： =950 =1111.5 由于切削時(shí)f17.N 進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選 = 可用。frm7.0 .選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為 ，車刀壽命 =m5.1T 。min60 .確定切削速度 0V 切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接有表中查出。 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.11，當(dāng) 硬質(zhì)合金刀加工硬度 200219 的鑄件，15YTHBS ， ，切削速度 = 。pa4frm75. Vmin63 切削速度的修正系數(shù)為 =1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見(jiàn)表 1.28） ，tvKvsvKTvKv 故： = tv=63 （3-12）0V0.184.920.1 in48 = = =120 （3-13）nDc127mir 根據(jù) CA6140 車床說(shuō)明書選擇 =1250ir 這時(shí)實(shí)際切削速度 為：cV = = （3-14）1cDn01257min .校驗(yàn)機(jī)床功率 25 切削時(shí)的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計(jì)算。 由切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)表 1.25， = ， ， ，HBS160245pam3fr75.0 切削速度 時(shí)，min50V =CPkw7.1 切削功率的修正系數(shù) =0.73， =0.9，故實(shí)際切削時(shí)間的功率為：rcPcrK0 =1.7 =1.2 3. 根據(jù)表 1.30，當(dāng) = 時(shí)，機(jī)床主軸允許功率為 = ， ，故所選切削ni125EPkw9.5CEP 用量可在 CA6140 機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為： =1.25 ， = ， = = ， =pamfr7.0nmi125rsr08.Vmin0 .計(jì)算基本工時(shí) flt = =m7.0125i4 工序 16 精鏜銷孔切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)榫M。已知加工材料為硅鋁合金鑄鐵，鑄件；機(jī)床為 T740 型臥式鏜床， 工件裝在組合夾具中。 刀具：硬質(zhì)合金金剛鏜鏜刀。 1、確定背吃刀量 ：pa m9.0 2、確定進(jìn)給量 f： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.3-14，可查得 f=0.20.8mm/r。 按 T740 機(jī)床進(jìn)給量，選擇 f=0.52mm/r。 3、確定切削速度 v： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.3-14，可查得 =60100m/min,選擇cv 26 =85m/min。cv min/41.298510rdvnwcs 按 T740 機(jī)床的轉(zhuǎn)速，選擇 =250r/min，所以實(shí)際切削速度 v： in/63.92105nvw 4、工額定時(shí)的計(jì)算 ：jT min45.0125.021ifnlwj 式中： =50mm， =3mm， =5mm，l1l2l =0.74mm/r， =250r/min， =1。 f i 工序 22 銑頂部 R16 槽 （1）粗銑頂部 R16 槽 加工條件： 工件材料： 硅鋁合金，鑄造。 機(jī)床：VMC850 銑床。 查機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 30-34 選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒數(shù)15YTmD0 ，此為粗齒銑刀。8Z 因其單邊余量：Z=2mm。 所以銑削深度 ： 。pam2 27 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 2.4-75，取 。fa Zmaf/10. 取銑削速度 ：參照機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 30-34，取 。V sv2 由式 3-1 得機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n1014.36210dV 按照機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 3.1-74 可以查得機(jī)床與之接近的轉(zhuǎn)速為 。30/minr 實(shí)際銑削速度 ：v smdn/73.16014.30 進(jìn)給量 ： 。 fZaff /8. 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： 。 m in/28.4svf 銑削寬度 ：根據(jù) 機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 表 2.4-81，取 。 ma60 被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知 。l 60lm 刀具切入長(zhǎng)度 ：1 (3.2)210.5()(13lDa2.60m 刀具切出長(zhǎng)度 ：取 。2lm 走刀次數(shù)為 1 （2）精銑頂部 R16 槽 加工條件： 工件材料： 硅鋁合金，鑄造。 機(jī)床：VMC850 銑床。 查機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 30-34 選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）： ，齒數(shù) 12，此為細(xì)齒銑刀。15YT 28 精銑該平面的單邊余量：Z=1mm 。 銑削深度 ： 。pam0.1 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 3031，取 。f Zmaf/08. 銑削速度 ：參照機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 3031，取 。v sv32. 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ，由式（3.1）有：n100.3261/in14Vrd 按照機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 3.1-74 可以查得機(jī)床與之接近的轉(zhuǎn)速為 。75/minr 實(shí)際銑削速度 ：v smdn/4.061754.30 進(jìn)給量 ，由式（ 2.3）有： 。fV sZnavff /25.612. 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： 。mf in/35/2.sf 被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知 。l ml0 刀具切入長(zhǎng)度 ：精銑時(shí) 。1Dl1 刀具切出長(zhǎng)度 ：取 。2l 走刀次數(shù)為 1 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)： =249/(37.53)=2.21min。1t 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 2.5-45 可查得銑削的輔助時(shí)間 。41.0ft 精銑寬度為 20mm 的下平臺(tái) 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)切削工時(shí)： =249/(37.53)=2.21min。2t 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表 2.5-45 可查得銑削的輔助時(shí)間 。41.02ft 粗精銑寬度為 30mm 的下平臺(tái)的總工時(shí)： 2121fftt min42.510. 29 工序 7 鉆斜面孔切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)殂@孔。已知加工材料為硅鋁合金鑄鐵，鑄件；機(jī)床為 Z525 型搖臂鉆床， 工件裝在組合夾具中。由于內(nèi)孔直徑較小，查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)可知毛 坯上不預(yù)留孔，為實(shí)心件。 刀具：高速鋼麻花鉆 1、確定背吃刀量 ：pa m6 2、確定進(jìn)給量 f： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.2-13，可查得 f=0.32mm/r。 3、確定切削速度 v： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.2-13，可查得 =2434m/min，選擇cv =30m/min。cv min/40.152310rdvnwcs 按 Z525 機(jī)床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實(shí)際切削速度 v：in/4r in/89.10vw 4、工額定時(shí)的計(jì)算 ：jT min29.01432.0521ifnlwj 式中： =30mm， 取 =5mm， =14mm 取 =2mm，l 21rctgKdl 1l2l2l =0.32mm/r， =400r/min， =1。f i 工序 8 鉆環(huán)油槽孔，保證尺寸公差要求切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)殂@孔。已知加工材料為硅鋁合金鑄鐵，鑄件；機(jī)床為 Z525 型搖臂鉆床， 30 工件裝在組合夾具中。由于內(nèi)孔直徑較小，查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)可知毛 坯上不預(yù)留孔，為實(shí)心件。 刀具：高速鋼麻花鉆 1、確定背吃刀量 ：pa m7 2、確定進(jìn)給量 f： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.2-13，可查得 f=0.32mm/r。 3、確定切削速度 v： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.2-13，可查得 =2434m/min，選擇cv =30m/min。cv min/40.15301rdvnwcs 按 Z525 機(jī)床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實(shí)際切削速度 v：min/4r in/89.210vw 4、工額定時(shí)的計(jì)算 ：jT min29.01432.0521 ifnlwj 式中： =30mm， 取 =5mm， =14mm 取 =2mm，l 21rctgKdl 1l2l2l =0.32mm/r， =400r/min， =1。f i 工序 9 鉆滑銷座油孔，保證尺寸公差要求切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)殂@滑銷座油孔。已知加工材料為硅鋁合金鑄鐵，鑄件；機(jī)床為 Z525 型 搖臂鉆床，工件裝在組合夾具中。 31 刀具：高速鋼鉆頭 1、確定背吃刀量 ：pa m8 2、確定進(jìn)給量 f： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.2-32，可查得 f=1.01.2mm/r。按 Z525 機(jī)床進(jìn)給量，選擇 f=1.0mm/r。 3、確定切削速度 v： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.2-34，可查得 =2030m/min,選擇cv =25m/min。cv min/04.321510rdvnwcs 按 Z525 機(jī)床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實(shí)際切削速度 v：in/3r in/53.2410vw 4、工額定時(shí)的計(jì)算 ：jT min1.035.121ifnlwj 式中： =30mm， 取 =3mm， =14mm 取 =3mm，l 1rctgKdDl l2l2l =1.0mm/r， =315r/min， =1。f i 工序 8 鉆環(huán)油槽孔，保證尺寸公差要求切削用量及基本時(shí)間的確定 已知加工材料為硅鋁合金鑄鐵，鑄件；機(jī)床為鉆床，工件裝在組合夾具中。 刀具：高速鋼鉆頭 1、確定背吃刀量 ：pa 32 map4.3 2、確定進(jìn)給量 f： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.2-43，可查得 f=0.150.25mm/r。按 Z525 機(jī)床進(jìn)給量，選擇 f=0.16mm/r。 3、確定切削速度 v： 根據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)第 2 版，表 3.2-43，可查得 =815m/min,選擇cv 。min/10vc min/38.1275010rdvwcs 按 Z525 機(jī)床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實(shí)際切削速度 v：in/2rn in/27.101vw 4、工額定時(shí)的計(jì)算 ：jT min31.2016.321ifnlwj 式中： =30mm， 取 =3mm， =13mm，l 1rctgKdDl l2l =0.16mm/r， =200r/min， =1。f i 33 4 粗鏜銷孔夾具設(shè)計(jì) 4.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來(lái)加工粗鏜銷孔，加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足兩孔軸線間 公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降 低勞動(dòng)強(qiáng)度。 4.2 定位、夾緊方案的選擇 由零件圖可知：在對(duì)鏜孔粗鏜銷孔行加工前，底平面進(jìn)行了粗、精銑加工，底面孔進(jìn)行了加 工。因此，定位、夾緊方案有： 粗鏜銷孔為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，采用一面一銷的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu) 上簡(jiǎn)單易操作。一面即底平面。 4.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 鏜刀材料： （硬質(zhì)合金鏜刀）5YT 刀具的幾何參數(shù)： 60粗K9精10s80 由參考文獻(xiàn)5查表 可得：321 圓周切削分力公式： 0.75.14CpcPFafvK 式中 0.4pam./fr rpsopkKK 查5表 得： 查5表 取 421()736nmb1250.6b.75n 由表 可得參數(shù)： 694.0pk 0.opspK1rp 即： 7.8()CFN 同理：徑向切削分力公式 ： 0.9750.3238PpcPFafv 式中參數(shù)： .0p