【溫馨提示】====【1】設(shè)計包含CAD圖紙 和 DOC文檔，均可以在線預(yù)覽，所見即所得，，dwg后綴的文件為CAD圖，超高清，可編輯，無任何水印，，充值下載得到【資源目錄】里展示的所有文件======【2】若題目上備注三維，則表示文件里包含三維源文件，由于三維組成零件數(shù)量較多，為保證預(yù)覽的簡潔性，店家將三維文件夾進(jìn)行了打包。三維預(yù)覽圖，均為店主電腦打開軟件進(jìn)行截圖的，保證能夠打開，下載后解壓即可。======【3】特價促銷，，拼團(tuán)購買，，均有不同程度的打折優(yōu)惠，，詳情可咨詢QQ：1304139763 或者 414951605======【4】 題目最后的備注【GJ系列】為店主整理分類的代號，與課題內(nèi)容無關(guān)，請忽視
青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書
通過識別功能的自動分割表面一代注塑模具
K Chung1 ，K Lee2 *和T Kim3
1R&D的研發(fā)團(tuán)隊， INUS科技，韓國
2School的機(jī)械航空工程系，漢城國立大學(xué)，韓國
3Department的數(shù)字內(nèi)容，世宗大學(xué)，韓國
摘要
本文提出了一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的識別算法通道功能使用概念多面孔環(huán)。該多面孔環(huán)是一個概念是循環(huán)形成幾個連接面孔和充當(dāng)入口或出口的通道。因此一個通道功能由兩個多面孔環(huán)相應(yīng)的入口和出口所確定認(rèn)識到。至創(chuàng)造的型芯和腔的注塑模具的部分通道的功能，無論是入口或出口的每個通道必須涵蓋的面，這面構(gòu)成分型面。該算法，本文提出了檢查連接兩個多面孔環(huán)承認(rèn)通道特征。在一個零件上通道特征的數(shù)量是通過Euler方程計算的，并且驗(yàn)證程序一直在運(yùn)行直到驗(yàn)證通道特征等于這個數(shù)字。為了找到某一零件所有多面洞環(huán)，該提出的方法考慮了所有的組合連接的面。凸邊使用用來判斷多面洞環(huán)的正確性。利用本文所提出的算法，通道特征會被有效地識別出來。提出的方法被很多實(shí)例所驗(yàn)證。
關(guān)鍵詞：通道特征，特征識別，多面洞環(huán)，注塑模具
一、引言
注塑成型是生產(chǎn)熱塑性聚合物部分最普遍的進(jìn)程。在這過程中，熱塑性聚合物注入腔所形成的型芯和腔。這模具腔的形狀確定的塑料零件。
一般注塑模具的構(gòu)造如圖1所示。
圖1展現(xiàn)了一個簡化的注塑模具和顯示板，型芯和腔。除了上面展示的那些，實(shí)際注塑模具有許多標(biāo)準(zhǔn)件，噴射器，流動和冷卻系統(tǒng)。從歷史上看，模具設(shè)計師使用二維計算機(jī)輔助設(shè)計（ CAD ）系統(tǒng)在二維圖紙畫出一個模具。然而，最近企圖注塑模具的設(shè)計使用三維CAD系統(tǒng)在個人電腦上廣泛使用。
利用三維CAD系統(tǒng)進(jìn)行模具設(shè)計，許多設(shè)計任務(wù)可以自動或便利。 特別是，分型面可以自動生成或至少更方便[ 1 - 4 ] 。 分型面是用來切斷外部塊內(nèi)附部分被塑造成兩塊，即型芯和腔。當(dāng)這部分有通道，無論其入口或出口都必須被表面所覆蓋。即使零件表面通過延長零件到外面而非常容易產(chǎn)生，對于復(fù)雜零件來說驗(yàn)證所有的通道特征和用恰當(dāng)表面覆蓋它們是有錯誤傾向的任務(wù)。在本文中，提出了通過多面分析通道特征的算法。如圖2所示。
二、背景和動機(jī)
圖1 鑄造模型的基本配置
在注塑模具設(shè)計系統(tǒng)，是基于三維CAD系統(tǒng)，設(shè)計過程開始于零件的三維CAD模型。型芯區(qū)塊分為型芯的腔。這個過程如圖3所示。型芯和腔的生成如圖4所示。
首先，設(shè)計師設(shè)計一個能包含零件模型的立方塊，在圖 5中表示 。這個矩形塊被稱為型芯區(qū)塊，這將最終成為型芯的腔。其次，分型面， 而分裂的型芯區(qū)塊的型芯和空腔，會產(chǎn)生沿外邊界部分模型如圖6a所示。在分型面，如果要求，也可以產(chǎn)生的一端通道特征如圖 6b所示。
圖2 貫穿多面的通道特征
圖3 制作型芯和空腔的流程
型芯塊通過零件和模型的表面被分離出型芯和空腔。型芯在型芯塊的較低部分，空腔在上部。型芯和空腔的制造過程如圖7所示。
如圖6b所顯示的，分型面應(yīng)產(chǎn)生的一端每個通道功能分裂型芯區(qū)塊完全變成兩件，即型芯和腔。范例中所示，對于一個簡單的通道特征，在分型面的通道特征是很容易產(chǎn)生。但是在復(fù)雜通道特征形成多個面的例子中如圖8所示，識別環(huán)路包圍的兩端通道特征和表面是非常困難和費(fèi)時的任務(wù)。
圖9顯示零件表面帶有通行特征的一個零件模型。以及圖 10 顯示通過覆蓋通道特征所形成的表面。如圖10所示 ， 這些表面分離通過區(qū)域包括許多復(fù)雜的面。
圖4，具有一個通道特征的典型零件上表面和下表面
圖5 型芯快
圖6 產(chǎn)生分型面
圖7 型芯和空腔的形成
圖8 聽力裝置外殼的簡化圖
大多數(shù)通過注塑成型的塑料零件在很多面孔上具有通道特征。 這使自動識別通道特征和創(chuàng)建零件表面變得困難。在本文中，一種檢測通道特征的方法在自動生成零件表面的基礎(chǔ)上被提出來。
2.1相關(guān)工作
自基普里亞努在CAD系統(tǒng)在他的博士論文[ 5 ]指出形狀分類的必要性， 特征識別中實(shí)體模型一直是熱門研究課題。到現(xiàn)在為止，從CAD數(shù)據(jù)提取加工特征一直是主要研究議題，而且特征識別技術(shù)已被衍生提取加工功能，如孔，
插槽和口袋特征[ 6 ] 。有四種不同的特征識別的方法：
（a）在圖形模式匹配的方法[ 7 ] ，
（b）凸包分解方法[ 8 ， 9 ] ，
（c）基于細(xì)胞的分解方法[ 10 ] ，
（d）在暗示為基礎(chǔ)的推理方法[ 11 ] 。
Joshi和 Chang所發(fā)現(xiàn)的圖形模式匹配方法在特征識別領(lǐng)域已被證明是最流行的。這種的做法，在一個零件的B -Rep數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的被映射到一個節(jié)點(diǎn)代表面孔
其分支機(jī)構(gòu)代表邊緣的圖上。該圖被稱為面對鄰接圖（ FAG ） 。然后，一個子圖同構(gòu)是用來搜索匹配的子圖功能模板。然而，在具有交叉功能的例子中，子圖部分的變形，這使特征識別是不可能的。
Woo[9]提出了凸包分解方法.這種方法確認(rèn)特征之間的布爾運(yùn)算的一部分模型和凸包周邊零件模型。布爾部分之間的運(yùn)作模式和凸包是采用遞歸。當(dāng)輸出布爾操作是空的，行動是終止。不幸地是， 分解過程不一定收斂。為克服這一問題，Kim提出了交替之卷分區(qū)（ ASVP ） 分解[ 9 ] ，其中確認(rèn)功能比較
零件模型面臨的凸包的面。
圖9 構(gòu)成分型面的通道特征所形成表面
圖10 覆蓋通道特征的表面
Sakurai 和 Chin ［?。保啊。萏岢隽嘶诩?xì)胞分解方法， 這種方法確認(rèn)
特征分解三角洲量到最低限度細(xì)胞，然后將這些細(xì)胞結(jié)合。三角洲量同股票和零件模型是不同的。
使用這種方法，由分解三角洲量所產(chǎn)生的細(xì)胞數(shù)量很大。因此，大量的組合必須識別相結(jié)合的細(xì)胞的特征。
Vandenbrande [ 11 ]提出了暗示推理的方法。這種做法，提出了是為了識別交叉特征，這是圖形模式匹配的方法主要問題。 這種技術(shù)識別特征源于傳統(tǒng)的軌跡特征。例如，一個插槽提示生成，當(dāng)一對平面平行相交時， 對應(yīng)于槽壁。有了這樣的提示， 該算法識別槽特征通過搜索槽壁之間的縫隙。
正如所建議的上述情況，研究加工特征識別目前正在積極進(jìn)行。一些研究也已完成對特別與模具有關(guān)特征識別，例如削弱特征[ 13 ] 。然而，就目前作者所知，沒有識別分型面產(chǎn)生的通道特征數(shù)據(jù)的研究。
三、概述
一個通道特征由一對孔環(huán)和連接孔環(huán)的面組成的，從而通道特征識別是一個尋找配對孔環(huán)的程序。由于通道特征可以通過幾個連接的面孔，孔環(huán)附著的連接面應(yīng)該首先被識別出來。
當(dāng)一個洞環(huán)被發(fā)現(xiàn)，其配對孔環(huán)會被搜查。如果這對孔環(huán)滿足構(gòu)成一個通道條件，它將被記為一個通道特征。
3.1定義
由于通道特征通過的連接面是被識別的目標(biāo)特征，一個特別孔環(huán)，稱為多面孔環(huán)，形成多個面，在本文中定義如下：
對于任何一對連接的面，兩面所有共享的邊緣被消除，擴(kuò)展面生成。如果內(nèi)部環(huán)的擴(kuò)展面邊緣存在，這些內(nèi)部環(huán)被定義為多面孔環(huán)。
一個說明多面孔環(huán)的例子如圖11所示。
圖11 多面孔環(huán)的一個例子
3.2基本概念
一個通道特征由兩個孔環(huán)組成包括多面孔環(huán)和與其相連的面。這些面被稱為內(nèi)面。因此，尋找通行特征的過程，可以在概念上 簡化尋找兩個相連接孔環(huán)。詳細(xì)過程的解釋請看第4節(jié)。
四、算法
在本節(jié)中提出的算法將詳細(xì)說明解釋 。識別簡單的通道特征詳細(xì)的算法將首先被解釋，然后識別多連接面孔環(huán)所采用的辦法將被敘述。一個通道特征被簡單定義如果其入口和出口位于在單一的面。最后，多面孔環(huán)組成通道必要的條件以及找到結(jié)合的連接面方法，將加以解釋。
4.1通過特征識別算法
如前所述，一個通道特征由兩個孔環(huán)通過連接面互相結(jié)合組成。
將使用下面的例子描述通道特征識別詳細(xì)的程序。
在圖12中顯示的樣本零件擁有一個通道特征，每個對象定義如下：
圖12 應(yīng)用簡單通道特征的例子
a=樣本的上表面
b=連接上下表面的面
c=樣本的下表面
e1=a、b面共有的邊
e2=b、c面共有的邊
L1=a面上的孔環(huán)
L2=b面上的孔環(huán)
在這個樣本零件中，由環(huán)組成通道特征是L1和L2 ，和面，如b面 ，連接這些環(huán)。一般來說，面（面b）組成一個擁有相鄰面（a面和c面）共同邊的通道特征，而且這些邊在相鄰面（a面和c面）上形成了孔環(huán)。也就是說，b面是組成通道特征的面并命名為側(cè)面。a面和c面分別被命名為入口面和出口面。尋找通道特征的程序如下：
1 ．在一個面內(nèi)搜索孔環(huán)（通道入口面） 。
2 ．搜索組成孔環(huán)的邊，在第1步中搜索。
3 ．搜索分享的邊緣面（側(cè)面），在第2步中搜索。
4 ．如果在第3步中所尋找面（側(cè)面）的邊緣形成了一個孔環(huán)內(nèi)另一面（出口面），這孔環(huán)和在第1步中的孔環(huán)形成一個通道特征。
上面對算法的解釋是在一個單獨(dú)的面上識別通道特征。
為了在多個面上識別通道特征，就必須用到多面孔環(huán)的概念。
4.2多連接面孔環(huán)的識別
如前所述，一個多面孔環(huán)形成一個通過消除連接面共同邊緣形成擴(kuò)展的面。在多個連接面識別孔環(huán)需要三個步驟：
（a）消除連接面共有的邊
（b ）用余下的邊建造環(huán)
（c ）驗(yàn)證內(nèi)部環(huán)。
識別多面孔環(huán)的程序描述如下。用于多面孔環(huán)的樣本零件如圖13，灰色面的連接面在調(diào)查中。灰色面共享邊e1和e2 。如果兩面共享邊被刪除并且兩面被認(rèn)為是一個面對如圖 13b所示，兩個環(huán)形成，即L1和L2 。環(huán)L1對應(yīng)內(nèi)環(huán)和環(huán)L2對應(yīng)于外環(huán)。因此，在這個例子中多面孔是環(huán)L1。同樣，內(nèi)部環(huán)形成多個隨意連接面被定義為多面孔環(huán)如果當(dāng)連接面共享邊被消除后內(nèi)環(huán)存在。一旦多面孔環(huán)被驗(yàn)證，先前已描述的尋找簡單通道的程序就能用來識別多面中的通道特征。
4.3．多面孔環(huán)形成通道的必要條件
多面孔環(huán)形成通道特征有兩個必需條件。首先，組成多面孔環(huán)所有的邊必須是凸的。例如，對于零件如圖 14 說明，在面F1中環(huán)L1是一個孔環(huán)，但組成的邊孔環(huán)L1并不是通道特征，因?yàn)樗鼈兪前?。這可能是一個自然的結(jié)論考慮到多面孔環(huán)的邊成為無論是入口或出口的通道，唯有凸邊可以形成入口或出口。因此，一個程序來判斷凸邊是必要的。Kyprianou對邊的分類如圖15 [ 14 ]所示 。邊通過兩個面共享邊所組成的夾角分類，例如， 如果測量內(nèi)部角度小于180 ，邊是凸的。同樣，如果大于180 ，邊是凹的。如果兩面連接順利如圖中c或d ，邊通過實(shí)際的曲率來分類[ 14 ] 。通過判斷邊的凹凸，組成多面孔環(huán)的凹面或順利凹邊緣在程序識別通道特征中被排除。
圖13 識別通道特征的例子
圖14 不能構(gòu)成通道特征的孔環(huán)
圖15 Kyprianou角的分類
即使所有的邊滿足第一條件，有的情況下，通道特征因?yàn)榻M成模型的多面孔環(huán)和其他面的關(guān)系而不能組成。在這里，第二條件下發(fā)揮作用。該多面孔環(huán)可以被看作是一個邊的集合，將約束后來的分型面的相應(yīng)通道特征。由于表面生成臨別不得重疊的面的一部分，其多面孔環(huán)內(nèi)部重疊區(qū)域表面必須考慮排除。 一個多面孔環(huán)滿足這樣的條件如圖16，圖17所顯示多面孔環(huán)違反條件。換言之，多面孔環(huán)L2生成的零件表面如圖16b所示， 這是從復(fù)合面衍化出來如圖16a，組成零件的面沒有任何重疊的。
圖16 可用多面孔環(huán)舉例
圖17 不可用多面孔環(huán)舉例
在復(fù)合面是一組連接的面孔，其中多面孔環(huán)被搜查。但是， 多面孔環(huán)L2生成的零件表面如圖17b，這是在復(fù)合面尋找圖17a，重疊的部分面孔。 因此，圖17這種情況必須在尋找通道特征中排除考慮。不可用的多面體環(huán)具有詳細(xì)條件如下。讀者可能會問為什么考慮這樣奇怪的例子。所有可能的多面孔環(huán)必須考慮，因?yàn)樗鼈兪怯蓮?fù)合連接的面自動生成的。
共邊的面組成了多面孔環(huán)和不參加的復(fù)合過程的是側(cè)面。如果邊的起點(diǎn)和終點(diǎn)
被多面孔環(huán)中兩個側(cè)面共有，這條邊可以和多面孔環(huán)的其他邊組成環(huán)。使用此環(huán)生成的分型面應(yīng)該是側(cè)面中的一個，這使分型面的重疊零件表面。
圖18b代表18a零件二維布局圖。面F1、F2、F3和F4對應(yīng)復(fù)合面，面S1、S2、S3、S4、S5對應(yīng)側(cè)面。多面孔環(huán)的邊界邊用粗線表示。 圖18b所示邊a一條是側(cè)面所共有的邊，a的起點(diǎn)和終點(diǎn)都在多面孔環(huán)上。因此，邊a 形成一個回路連同其他邊S5，也屬于多面孔環(huán)。由這一回路產(chǎn)生成的分型面因?yàn)镾5的存在也屬于多面孔環(huán)。因此，分型面重疊S5。通過這種方式，識別多面孔環(huán)屈服無效分型面，可避免調(diào)查多面孔環(huán)與側(cè)面共有邊的終點(diǎn)的關(guān)系。
4.4找到所有連接面組合的程序
為了在一個零件中尋找多面孔環(huán)，驗(yàn)證并復(fù)合連接面是需要。有二種方法可用于生成一組連接面。
第一種方法涉及到通過判斷面組中面的連接性選取一組用來復(fù)合的面。然而，這一做法，當(dāng)總數(shù)是很大的隨意生成的組合面數(shù)量增加了可能性。
在此
X=結(jié)合的數(shù)量
n=面的總數(shù)
r=將要復(fù)合的面的數(shù)量
例如，如果面的總數(shù)是200 ， 當(dāng)四個面被復(fù)合時待定面組合數(shù)量是64 684 950
因此，這種做法在一組連接面復(fù)合時是低效的。
圖8 Planar組成面展示
第二種方法涉及產(chǎn)生通過已經(jīng)驗(yàn)證過設(shè)定一個可行的面組的連接面面組。 在此方法中，已記錄的面組中各成員面都存儲在堆棧。然后，它搜索能連接最新登記面的面。如果沒有面連接到最新記錄面，那么最后記錄的面將被從堆棧中移除和繼續(xù)搜索與移除面下面的記錄面。這種方法可以有效地縮短生成僅僅通過結(jié)合面找面組時間，而第一辦法搜尋所有可能的組合和檢查連接性。
所產(chǎn)生用來復(fù)合的面組被用于尋找模型中的多面孔環(huán)。
五、執(zhí)行
5.1程序結(jié)構(gòu)
提出算法的基本概念如下。到現(xiàn)在被搜索到的通道特征等于一個模型中通道特征的數(shù)量，用于復(fù)合的面增加到表2.用Euler方程得到通道特征的總數(shù)。每一步，通過搜索相連接的多面孔環(huán)，多面孔環(huán)和通道特征被找到并識別。因此，執(zhí)行程序有四個子程序，即找到通道特征總數(shù)的路徑 ， 尋找所有組合面的結(jié)合，識別多面孔環(huán)和通道特征。這個項目是在Windows NT上用Unigraphics V15.0 API開發(fā)的。
5.2運(yùn)行時間分析
本文中提出的算法搜索擁有越來越多的結(jié)合面通道特征。因此，模型中識別通道特征運(yùn)行時間由連接面最大數(shù)量確定。因此，運(yùn)行時間可由最大復(fù)合面數(shù)表示。
如前所述，產(chǎn)生用于復(fù)合的面組程序涉及到多面與一面和再次進(jìn)行搜尋面與已搜查面，直至連接面組所有成員等于給定連接的面數(shù)。如果在一個零件中的面數(shù)是n，平均連接面的數(shù)量是m,用于復(fù)合的面數(shù)是r，那么隨意組合的面組是數(shù)列n ￠mr?1:
X ≈O(n ￠mr?1)
一般而言，一個零件中平均連接面數(shù)到遠(yuǎn)小于面的總數(shù)。
圖8所示這個零件，總面數(shù)是286平均連接面數(shù)是5 。在這種情況下，預(yù)計用于復(fù)合的面數(shù)在表1中顯示 。
六、舉例
6.1樣本部分
樣本零件如圖19a條有很多凹臺面， 孔和通道特征邊界的孔環(huán)形成一個面。圖19b顯示6個通道特征識別。
圖19 擁有環(huán)槽和通孔的典型零件
6.2 L形部分
圖20a顯示的樣本零件中是L形，有一個通過特征組成孔環(huán)形成多面加上樣本特征通道。在這種情況下，形成多面孔環(huán)的面數(shù)是4 。被識別的通道特征如圖20b。
圖20 L型零件
6.3套管的手機(jī)
圖21a顯示樣本零件是一個手機(jī)封面并擁有14個通道特征。識別的通道特征如圖21b。
圖21 典型手機(jī)表面
6.4 小型組成封面
樣本零件如圖 22a的是一個小型部分封面 ，并擁有多面通道特征。這部分有15個通道特征。識別的通道特征如圖22b。 上述4例的運(yùn)行時間在表2中列出。
圖22 聽力裝置表面
七、結(jié)論
本文提出了一種算法，使用多面孔環(huán)概念自動識別通道特征。分型面的自動產(chǎn)生是用三維CAD系統(tǒng)設(shè)計模具最自然的目標(biāo)任務(wù)。當(dāng)零件的邊界產(chǎn)生之后分型面很容易生成。但是，如果被制造零件具有通道特征，其入口和出口應(yīng)該被分型面覆蓋。有時，當(dāng)零件有一個復(fù)雜的形狀時驗(yàn)證所有通道特征是一個乏味和容易出錯的任務(wù)。在本文該算法通過自動識別多面的通道特征縮短設(shè)計時間。
本文中該算法提出了識別通道特征，增加可復(fù)合面數(shù)量。因此，識別通道特征時間受多面孔環(huán)形成通道特征的面的最大數(shù)量影響。隨著復(fù)合面的增多，選擇用于復(fù)合面的時間也因?yàn)槊娼M數(shù)量的增加隨之增加。因此，該算法生成復(fù)合的面組需要首先通過排除不實(shí)際的情況。此外，基于通道特征自動生成分型面算法需要開發(fā)。分型面位于入口和出口的通道時生成分型面會更加困難。當(dāng)通道的側(cè)面有一個凸曲率這種情況就會發(fā)生。
21
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班級 機(jī)械051 姓名 湯啟峰 下發(fā)日期 2009-3-10
題目
180C柴油機(jī)活塞加工工藝規(guī)程及工裝設(shè)計
專題
柴油機(jī)活塞工藝規(guī)程及鏜夾具設(shè)計
主
要
內(nèi)
容
及
要
求
設(shè)計內(nèi)容：首先仔細(xì)分析所加工零件的主要表面、技術(shù)要求、生產(chǎn)綱領(lǐng)，制定一套以上的本零件的加工工藝規(guī)程，認(rèn)真分析各規(guī)程的優(yōu)缺點(diǎn)，從中選擇最優(yōu)的，根據(jù)這一規(guī)程，繪制出各個主要工序的工序卡片，設(shè)計主要工序的機(jī)床夾具，分析計算定位誤差，設(shè)計機(jī)床夾具的主要零件。
要求：根據(jù)給定的180C活塞零件圖，制定出符合加工要求的工藝規(guī)程，并對所制定的各種規(guī)程進(jìn)行可得性和優(yōu)化性比較，從中選出最好的工藝設(shè)計，設(shè)計其中重要工序的工藝裝備，要求的圖紙量折合為零號圖后不少于三張，設(shè)計說明書不少于二萬字。
主要技術(shù)參數(shù)
主要數(shù)據(jù)：
180C柴油機(jī)活塞為組合式活塞，活塞頭材料為42CrMoA，活塞裙的材料為鑄造鋁；規(guī)定活塞為中小批量生產(chǎn)；銷孔精度為H6；重量為12240±20g。
進(jìn)
度
及
完
成
日
期
3月16日至3月27日（2周）:工廠實(shí)習(xí),熟悉了解柴油機(jī)基本結(jié)構(gòu)及其加工工藝。同時熟悉AUTOCAD或UG等設(shè)計軟件的使用方法。
3月27日至4月6日（2周）: 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求查閱資料，完成外文翻譯工作。
4月6日至4月12日（1周）：工藝方案設(shè)計的擬定及技術(shù)分析、可行性分析，確定出最佳方案。
4月 13日至4 月 26日（2周）：編制工藝卡片，計算主要工序的切削用量和基本時間，設(shè)計其中某一重要工序的夾具。
4月 27日至5 月 31日（4周）：繪制主要零件圖及活塞裝配圖和夾具總裝圖。
6月 1日至6 月14日（2周）：編寫畢業(yè)設(shè)計說明書。
6月15日至6月21日（1周）: 修改、整理資料,打印資料。
6月22日至6月23日（2天）: 答辯。
教學(xué)院長簽字
日 期
教研室主任簽字
日 期
指導(dǎo)教師簽字
日 期
摘 要
在柴油機(jī)氣缸內(nèi)，活塞在一部分工作循環(huán)壓縮氣體，而在另一部分工作循環(huán)氣缸內(nèi)混合氣體燃燒膨脹使活塞頂面承受高溫（約569°C）高壓（約116～120Kgf/cm2）氣體的作用，并把壓力通過活塞銷、連桿傳給曲軸?？梢?，活塞是在高溫高壓下作長時間連續(xù)變負(fù)荷的往復(fù)運(yùn)動，它的負(fù)荷和工作環(huán)境很惡劣。在本設(shè)計中將對活塞的加工工藝進(jìn)行設(shè)計，以保證活塞長久穩(wěn)定工作?，F(xiàn)將設(shè)計中所做的工作簡要介紹如下：
180C柴油機(jī)活塞加工工藝合理性是很重要的，通過對零件的作用及工藝方案分析，擬定毛坯的制造形式及工藝路線，通過分析、比較，采用了相對集中加工工藝方案，最終確定比較合理的機(jī)械加工工藝路線。制定工藝路線時主要考慮粗、精加工安排、加工方法選擇、工序集中與分散、加工順序等方面的要求。接著確定加工余量、工序尺寸，經(jīng)過對工序特點(diǎn)的分析，恰當(dāng)選擇相應(yīng)加工設(shè)備和工藝裝備。接下來經(jīng)過計算查表確定活塞各主要工序的切削用量并繪制工序卡片，最后設(shè)計夾具。設(shè)計夾具時，要多方面考慮，嚴(yán)格要求，機(jī)床夾具的好壞直接影響工件加工表面的位置精度。所以，機(jī)床夾具設(shè)計是裝備設(shè)計中的一項重要的工作，是加工過程中最活躍的因素之一。在本畢業(yè)設(shè)計中特別設(shè)計了定位準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡單和使用方便的精鏜銷孔夾具。
關(guān)鍵字：活塞；工藝路線；加工設(shè)備；切削用量；夾具
Abstract
In diesel engine cylinder, the piston part of the cycle in the compressed gases, and in another part of the work cycle of the combustion gas mixture within the cylinder so the piston top surface expansion high pressure (about 116 ~ 120Kgf/cm2)°under high temperature (about 569°C) gas role, and the pressure through the piston pin, connecting rod to the crankshaft. Can be seen that the piston is a long time under high temperature and high pressure in continuous reciprocating motion of the load, its load and working conditions were appalling. During the design process of the piston will be designed to ensure long-term stability of the work piston. The design of the work done by a brief introduction as follows:
Diesel Engine Piston 180C reasonable processing technology is important, the role of parts and technology program analysis, preparation of rough form and process manufacturing line, through the analysis, comparison, use of the relative concentration of processing programs, and ultimately more reasonable to determine the mechanical line processing. The development process of rough line the main consideration, finishing arrangements, choice of processing methods, centralized and decentralized processes, such as processing the order requirements. Then determine the allowance, process size, after the analysis of the characteristics of the process, select the appropriate processing equipment and technical equipment. Calculated look-up table to determine the next major piston cutting process and the mapping of processes card, the design of the final fixture. Fixture design, it is necessary to take various aspects into account, the strict requirements of the fixture a direct impact on the surface of the workpiece processing position accuracy. Therefore, the machine tool design fixture design is an important task is the processing of one of the most active. During the graduation project in a specially designed positioning accuracy, simple structure and easy-to-use precision pin hole boring jig.
Keywords: Piston; Technology; processing equipment; cutting; Fixture
目錄
摘要……………………………………………………………………Ⅰ
Abstract………………………………………………………………Ⅱ
目錄………………………………………………………………………Ⅲ
第1章 序論………………………………………………………… 1
1.1?180 C柴油機(jī)活塞的由來 ……………………………………………………1
1.2 機(jī)械加工工藝規(guī)程………………………………………………………………7
第2章 180C柴油機(jī)活塞零件圖的分析 ………………………………8
2.1 活塞的功用……………………………………………………………………8
2.2 活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求 …………………………………………………8
2.3 180C活塞的工作情況 …………………………………………………………9
2.4 180C組合活塞結(jié)構(gòu) ……………………………………………………………10
第3章 活塞加工工藝制定 …………………………………………12
3.1 計算生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類型 …………………………………………………12
3.2 審查零件圖圖樣工藝性 ……………………………………………………12
3.3 選擇毛坯 ………………………………………………………………………12
3.4 工藝過程設(shè)計 ………………………………………………………………13
3.5 確定加工余量及毛坯尺寸、設(shè)計毛坯圖 …………………………………25
3.6 部分重要工序設(shè)計 ……………………………………………………………29
3.7 確定切削用量及基本用時 …………………………………………………33
第4章 夾具設(shè)計……………………………………………………50
4.1 機(jī)床夾具概述 ………………………………………………………………50
4.2 機(jī)床專用夾具設(shè)計的基本要求 ……………………………………………50
4.3 活塞夾具的設(shè)計思路 …………………………………………………………51
4.4 活塞裙精鏜銷孔夾具設(shè)計 ……………………………………………………51
結(jié)論…………………………………………………………………56
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………57
致謝…………………………………………………………………58
附件 1…………………………………………………………59
附件 2…………………………………………………………81
青島理工大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計實(shí)習(xí)報告
題目 180C柴油機(jī)活塞加工工藝規(guī)程及工裝設(shè)計
學(xué)生姓名： 湯啟峰
學(xué)生學(xué)號： 200506024
指導(dǎo)教師： 趙 娟
機(jī)械工程 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 051 班
2009年6月15日
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班級 機(jī)械051 姓名 湯啟峰 下發(fā)日期 2009-3-10
題目
180C柴油機(jī)活塞加工工藝設(shè)計
專題
180C柴油機(jī)活塞加工工藝設(shè)計
主
要
內(nèi)
容
及
要
求
設(shè)計內(nèi)容：首先仔細(xì)分析所加工零件的主要表面、技術(shù)要求、生產(chǎn)綱領(lǐng)，制定一套以上的本零件的加工工藝規(guī)程，認(rèn)真分析各規(guī)程的優(yōu)缺點(diǎn)，從中選擇最優(yōu)的，根據(jù)這一規(guī)程，繪制出各個主要工序的工序卡片，設(shè)計主要工序的機(jī)床夾具，分析計算定位誤差，設(shè)計機(jī)床夾具的主要零件。
要求：根據(jù)給定的180C活塞零件圖，制定出符合加工要求的工藝規(guī)程，并對所制定的各種規(guī)程進(jìn)行可得性和優(yōu)化性比較，從中選出最好的工藝設(shè)計，設(shè)計其中重要工序的工藝裝備，要求的圖紙量折合為零號圖后不少于三張，設(shè)計說明書不少于二萬字。
主要技術(shù)參數(shù)
主要數(shù)據(jù)：
180C柴油機(jī)活塞為組合式活塞，活塞頭材料為42CrMoA，活塞裙的材料為鑄造鋁；規(guī)定活塞為中小批量生產(chǎn)；銷孔精度為H6；重量為12240±20g。
進(jìn)
度
及
完
成
日
期
3月16日至3月27日（2周）:工廠實(shí)習(xí),熟悉了解柴油機(jī)基本結(jié)構(gòu)及其加工工藝。同時熟悉AUTOCAD或UG等設(shè)計軟件的使用方法。
3月27日至4月6日（2周）: 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求查閱資料，完成外文翻譯工作。
4月6日至4月12日（1周）：工藝方案設(shè)計的擬定及技術(shù)分析、可行性分析，確定出最佳方案。
4月 13日至4 月 26日（2周）：編制工藝卡片，計算主要工序的切削用量和基本時間，設(shè)計其中某一重要工序的夾具。
4月 27日至5 月 31日（4周）：繪制主要零件圖及活塞裝配圖和夾具總裝圖。
6月 1日至6 月14日（2周）：編寫畢業(yè)設(shè)計說明書。
6月15日至6月21日（1周）: 修改、整理資料,打印資料。
6月22日至6月23日（2天）: 答辯。
教學(xué)院長簽字
日 期
教研室主任簽字
日 期
指導(dǎo)教師簽字
日 期
青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書
摘 要
在柴油機(jī)氣缸內(nèi)，活塞在一部分工作循環(huán)壓縮氣體，而在另一部分工作循環(huán)氣缸內(nèi)混合氣體燃燒膨脹使活塞頂面承受高溫（約569°C）高壓（約116～120Kgf/cm2）氣體的作用，并把壓力通過活塞銷、連桿傳給曲軸?？梢姡钊窃诟邷馗邏合伦鏖L時間連續(xù)變負(fù)荷的往復(fù)運(yùn)動，它的負(fù)荷和工作環(huán)境很惡劣。在本設(shè)計中將對活塞的加工工藝進(jìn)行設(shè)計，以保證活塞長久穩(wěn)定工作?，F(xiàn)將設(shè)計中所做的工作簡要介紹如下：
180C柴油機(jī)活塞加工工藝合理性是很重要的，通過對零件的作用及工藝方案分析，擬定毛坯的制造形式及工藝路線，通過分析、比較，采用了相對集中加工工藝方案，最終確定比較合理的機(jī)械加工工藝路線。制定工藝路線時主要考慮粗、精加工安排、加工方法選擇、工序集中與分散、加工順序等方面的要求。接著確定加工余量、工序尺寸，經(jīng)過對工序特點(diǎn)的分析，恰當(dāng)選擇相應(yīng)加工設(shè)備和工藝裝備。接下來經(jīng)過計算查表確定活塞各主要工序的切削用量并繪制工序卡片，最后設(shè)計夾具。設(shè)計夾具時，要多方面考慮，嚴(yán)格要求，機(jī)床夾具的好壞直接影響工件加工表面的位置精度。所以，機(jī)床夾具設(shè)計是裝備設(shè)計中的一項重要的工作，是加工過程中最活躍的因素之一。在本畢業(yè)設(shè)計中特別設(shè)計了定位準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡單和使用方便的精鏜銷孔夾具。
關(guān)鍵字：活塞；工藝路線；加工設(shè)備；切削用量；夾具
Abstract
In diesel engine cylinder, the piston part of the cycle in the compressed gases, and in another part of the work cycle of the combustion gas mixture within the cylinder so the piston top surface expansion high pressure (about 116 ~ 120Kgf/cm2)°under high temperature (about 569°C) gas role, and the pressure through the piston pin, connecting rod to the crankshaft. Can be seen that the piston is a long time under high temperature and high pressure in continuous reciprocating motion of the load, its load and working conditions were appalling. During the design process of the piston will be designed to ensure long-term stability of the work piston. The design of the work done by a brief introduction as follows:
Diesel Engine Piston 180C reasonable processing technology is important, the role of parts and technology program analysis, preparation of rough form and process manufacturing line, through the analysis, comparison, use of the relative concentration of processing programs, and ultimately more reasonable to determine the mechanical line processing. The development process of rough line the main consideration, finishing arrangements, choice of processing methods, centralized and decentralized processes, such as processing the order requirements. Then determine the allowance, process size, after the analysis of the characteristics of the process, select the appropriate processing equipment and technical equipment. Calculated look-up table to determine the next major piston cutting process and the mapping of processes card, the design of the final fixture. Fixture design, it is necessary to take various aspects into account, the strict requirements of the fixture a direct impact on the surface of the workpiece processing position accuracy. Therefore, the machine tool design fixture design is an important task is the processing of one of the most active. During the graduation project in a specially designed positioning accuracy, simple structure and easy-to-use precision pin hole boring jig.
Keywords: Piston; Technology; processing equipment; cutting; Fixture
目錄
摘要……………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract………………………………………………………………………Ⅱ
目錄……………………………………………………………………………Ⅲ
第1章 序論………………………………………………………………… 1
1.1?180 C柴油機(jī)活塞的由來 ………………………………………………………………1
1.2 機(jī)械加工工藝規(guī)程………………………………………………………………………7
第2章 180C柴油機(jī)活塞零件圖的分析 ……………………………………8
2.1 活塞的功用………………………………………………………………………………8
2.2 活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求 …………………………………………………………8
2.3 180C活塞的工作情況 …………………………………………………………………9
2.4 180C組合活塞結(jié)構(gòu) ……………………………………………………………………10
第3章 活塞加工工藝制定 …………………………………………………12
3.1 計算生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類型 …………………………………………………………12
3.2 審查零件圖圖樣工藝性 ………………………………………………………………12
3.3 選擇毛坯 ………………………………………………………………………………12
3.4 工藝過程設(shè)計 …………………………………………………………………………13
3.5 確定加工余量及毛坯尺寸、設(shè)計毛坯圖 ……………………………………………25
3.6 部分重要工序設(shè)計 ……………………………………………………………………29
3.7 確定切削用量及基本用時 ……………………………………………………………33
第4章 夾具設(shè)計……………………………………………………………50
4.1 機(jī)床夾具概述 …………………………………………………………………………50
4.2 機(jī)床專用夾具設(shè)計的基本要求 ………………………………………………………50
4.3 活塞夾具的設(shè)計思路 …………………………………………………………………51
4.4 活塞裙精鏜銷孔夾具設(shè)計 ……………………………………………………………51
結(jié)論…………………………………………………………………………56
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………57
致謝…………………………………………………………………………58
附件 1………………………………………………………………………59
附件 2………………………………………………………………………81
58
第1章 序論
1.1?180C柴油機(jī)活塞的由來 ?? ?
180C柴油機(jī)是四方機(jī)車廠與奧地利AVL公司合作開發(fā)的。下面就四方機(jī)車廠和AVL公司的發(fā)展歷史做一下介紹，從他們的發(fā)展過程中，我們能看到柴油機(jī)行業(yè)的一些趨勢以及中國柴油機(jī)的發(fā)展歷程。
（1）四方機(jī)車廠的光輝歷史
四方廠在1958年9月22日試制成的東風(fēng)型內(nèi)燃動車的基礎(chǔ)上，于1959年4月10日制成了國產(chǎn)第一臺液力傳動內(nèi)燃機(jī)車--衛(wèi)星型客運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車。機(jī)車裝用2臺仿西德的12V175Z型柴油機(jī)，裝車功率2×1000馬力，最高速度140km/h。
? ?上述早期試制內(nèi)燃機(jī)車的特征：一是機(jī)車或柴油機(jī)基本是仿制國外的產(chǎn)品：二是直流電力傳動匹配二沖程中速柴油機(jī)和四沖 程高速柴油機(jī)；三是液力傳動匹配高速四沖程柴油機(jī)；四是設(shè)計技術(shù)水平較低，可靠性較差。
? ? 早期內(nèi)燃機(jī)車的試制及爾后各工廠、研究所進(jìn)行的大量試驗(yàn)研究和設(shè)計改進(jìn)工作，為國產(chǎn)第一代內(nèi)燃機(jī)車的設(shè)計和生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，也為我國鐵路內(nèi)燃化拉開了序幕。
? ? 1964年，四方廠對衛(wèi)星型機(jī)車作了大量試驗(yàn)改進(jìn)后，定型為東方紅1型內(nèi)燃機(jī)車，1966年投入批量生產(chǎn)。機(jī)車裝用2臺經(jīng)改進(jìn)仿制的12V175Z型四沖程高速柴油機(jī)，采用改進(jìn)后多循環(huán)圓液力傳動箱，柴油機(jī)裝車功率為2×1050馬力（后改為2×910馬力），最高速度調(diào)真120km/h。到1972年停產(chǎn)，共生產(chǎn)了160臺。該機(jī)車是我國內(nèi)燃化初期的主型干線客運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車，為客運(yùn)內(nèi)燃化做出了重大貢獻(xiàn)。
? ???1969年，四方廠制造了6臺4500馬力等級的東方紅4型貨運(yùn)液力傳動內(nèi)燃機(jī)車。機(jī)車裝用2臺16V200ZL型柴油機(jī)，最高速度100km/h。
? ? 1970年,四方廠開始生產(chǎn)援助坦-贊鐵路和越南等國的裝用12V180ZJ型柴油機(jī)的1000馬力的DFH1、3、4、5、型和2000馬力的DFH2型液力傳動內(nèi)燃機(jī)車，總數(shù)達(dá)163臺。這是最早走出國門的國產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)車。
? ? 1971年，在DFH2型機(jī)車基礎(chǔ)上，四方廠制成2700馬力的雙機(jī)組東方紅3型液力傳動客運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車。機(jī)車裝用2臺12V180ZJ型柴油機(jī)，最高速度120km/h。到1988年停產(chǎn)，共生產(chǎn)了268臺，是第二代內(nèi)燃機(jī)車中主型客運(yùn)機(jī)車之一。
? ??1977-1984年，四方廠為云南米軌鐵路制造了102臺1100馬力東方紅21型液力傳動內(nèi)燃機(jī)車。是米軌鐵路實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃化。
? ? 1984年，四方廠制成了1650馬力新的東風(fēng)5型電力傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車。機(jī)車裝用8240ZJ型柴油機(jī)，最高速度80km/h。這是對唐山廠1976年-1981年生產(chǎn)的老東風(fēng)5型機(jī)車改進(jìn)型。到1998年，東風(fēng)5型機(jī)車共生產(chǎn)了727臺，除了中小編組站調(diào)車作業(yè)的主型機(jī)車。1984年，戚野堰產(chǎn)開發(fā)出單機(jī)組機(jī)車功率最大的東風(fēng)8型貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車。機(jī)車裝用16V280ZJ型柴油機(jī)，裝車功率4500馬力，在用交直流電力傳動。最高速度100km/h。到1988年末，有141臺東風(fēng)8型機(jī)車在大坡度線路上運(yùn)用。這是我國最早批量生產(chǎn)的重載貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車。
? ? 到1998年末，國家鐵路過產(chǎn)地二代內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)用總數(shù)達(dá)7925臺，占機(jī)車總保量的52.4%，占內(nèi)燃機(jī)車總保有量的79.2%。
? ? 屬于第二代內(nèi)燃機(jī)車的，還有不少工礦鐵路用內(nèi)燃機(jī)車。中車公司為工礦鐵路提供的機(jī)車，由國家鐵路用的東方紅5、東風(fēng)5、東風(fēng)7、和東風(fēng)4型的內(nèi)燃機(jī)車；還有專門為工礦鐵路設(shè)計的東方紅5B、東方紅5C、東方紅6、東方紅7、東方紅7B、GK3、GK3B型等液力傳動內(nèi)燃機(jī)車，有東風(fēng)5B、東風(fēng)5C、GKD1、GKD5、GKD01、GKD02和GKD03型的交直流電力傳動內(nèi)燃機(jī)車。它們?yōu)楣さV鐵路的現(xiàn)代化改造作出了貢獻(xiàn)。
? ? 1999年9月8日，在中車公司組織領(lǐng)導(dǎo)下，由四方廠、株洲電力機(jī)車研究所和大連所合作，制成了國產(chǎn)第一臺交流傳動內(nèi)燃機(jī)車-捷力型（NJ1型）調(diào)車機(jī)車。機(jī)車裝用8240ZJC型柴油機(jī)，裝車功率1800馬力；采用架控式交流傳動、IPM牽引逆變器和多微機(jī)控制系統(tǒng)；具有彩色顯示、故障診斷、保護(hù)、記錄及數(shù)據(jù)傳輸功能。
? ? 捷力型交流傳動內(nèi)燃機(jī)車的研制成功，進(jìn)一步縮小了國產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)車與世界先進(jìn)水平差距，為研制和開發(fā)大功率交流傳動內(nèi)燃機(jī)車積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，開辟了繼續(xù)前進(jìn)的道路，也為21世紀(jì)進(jìn)一步開發(fā)第四代內(nèi)燃機(jī)車奠定了良好的基礎(chǔ)。
3.6國產(chǎn)內(nèi)燃動車（組）的發(fā)展（1958-1999）
? ? 早在1958年我國開始發(fā)展內(nèi)燃機(jī)車的同時，四方廠就設(shè)計、制成了我國第一列內(nèi)燃動車--東風(fēng)型雙層摩托列車。改動車組由2輛動車和4輛雙層客車組成。每節(jié)動車上裝用1臺B2-300型高速柴油機(jī)，動車組總功率為600馬力；采用液力傳動；最高速度為120km/h。東風(fēng)型內(nèi)燃機(jī)車組的制成，開創(chuàng)了我國鐵路客運(yùn)內(nèi)燃化的新時代，也為進(jìn)一步開發(fā)衛(wèi)星型和東方系列液力傳動內(nèi)燃機(jī)車打下了基礎(chǔ)。
? ?進(jìn)入20世紀(jì)90年代，由于各種運(yùn)輸方式的激烈競爭，我國內(nèi)燃動車開始迅速發(fā)展，并取得了良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。
? ? 1994年和1995年，四方廠制成天安1和天安2型液力傳動單節(jié)公務(wù)內(nèi)燃機(jī)動車；1997年唐山機(jī)車車輛廠（以下簡稱唐山廠）制成電力傳動單節(jié)公務(wù)內(nèi)燃動車。
? ? 1999年2月，四方廠制成了M+4M+M編組的液力傳動單層內(nèi)燃動車組。每節(jié)動車裝用美國Caterpillar3508B型柴油機(jī)；動車組總功率為2×1360馬力，席位568個，最高速度120km/h。同時四方廠又獲得了斯里蘭卡15列6輛編組的內(nèi)燃動車出口訂貨合同。
? ? 內(nèi)燃動車組的發(fā)展，不僅提高了鐵路在國內(nèi)運(yùn)輸市場的競爭能力，還提高了在國際市場上的競爭能力，也為21世紀(jì)初葉我國鐵路客運(yùn)提供了新的運(yùn)輸工具。
（2）李斯特內(nèi)燃機(jī)及測試設(shè)備公司
李斯特內(nèi)燃機(jī)及測試設(shè)備公司(AVL List GmbH)是一家在世界汽車、發(fā)動機(jī)行業(yè)擁有極高知名度和良好聲譽(yù)的高科技公司。李斯特公司成立于1948年，當(dāng)時只是一個簡陋的設(shè)計工作間，今天她已發(fā)展成為一個集發(fā)動機(jī)科研、開發(fā)、設(shè)計、咨詢、以及發(fā)動機(jī)測試設(shè)備生產(chǎn)的跨國高科技集團(tuán)，3,100名員工。其總部位于風(fēng)景如畫的奧地利格拉茨市，45個子公司及分支機(jī)構(gòu)遍布世界各地，是目前世界上最大的、獨(dú)立的、私有的專業(yè)公司。也是全球規(guī)模最大的從事內(nèi)燃機(jī)設(shè)計開發(fā)、動力總成研究分析以及有關(guān)測試系統(tǒng)和設(shè)備開發(fā)制造的私有公司。全世界所有的發(fā)動機(jī)制造商都在AVL的客戶名單里，特別是內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域。
在中國汽車“江湖”，特別是發(fā)動機(jī)及內(nèi)燃機(jī)“江湖”，AVL（李斯特內(nèi)燃機(jī)及測試設(shè)備公司）絕對稱得上“武林高手”，而且是來自奧地利的洋“武林高手”。據(jù)了解，AVL是唯一一家?guī)椭脩魪漠a(chǎn)品設(shè)計一直到投產(chǎn)，而且是唯一一家全部自己提供測試設(shè)備并百分之百由自己生產(chǎn)的公司。
目前，幾乎你所聽說過的國內(nèi)、國外汽車生產(chǎn)廠家都是AVL公司的合作伙伴。其中，AVL的兩大核心業(yè)務(wù)——內(nèi)燃機(jī)開發(fā)設(shè)計和測試設(shè)備均占中國市場70%以上的份額；AVL在中國已擁有200多家中國用戶，與一汽錫柴、濰柴、上柴、大柴等許多發(fā)動機(jī)及汽車廠家都有合作。
李斯特公司和中國的友誼源遠(yuǎn)流長。公司創(chuàng)始人老李斯特教授在1926年到1932年的6年時間里，一直到在上海同濟(jì)大學(xué)任教。
在過去的幾十年里，公司創(chuàng)始人老李斯特教授及AVL公司始終把為中國培養(yǎng)一流的科技人材、支持中國發(fā)動機(jī)事業(yè)的獨(dú)立快速發(fā)展放在第一位。為此，他們向同濟(jì)大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)等科研教育單位捐贈了技術(shù)及設(shè)備；設(shè)立了獎學(xué)金，資助中國優(yōu)秀學(xué)生，開展學(xué)術(shù)互訪活動；為中國的汽車、火車、船用及工業(yè)用發(fā)動機(jī)進(jìn)行開發(fā)設(shè)計、改型優(yōu)化，并邀請中方技術(shù)人員參與相關(guān)的重要技術(shù)工作，在實(shí)踐中培養(yǎng)中國發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的人材，扶植中國發(fā)動機(jī)行業(yè)的獨(dú)立發(fā)展。
老李斯特教授及AVL公司的傾心努力，得到了中國發(fā)動機(jī)行業(yè)的稱贊。至今，中國的發(fā)動機(jī)行業(yè)一直把AVL公司親切地稱為"李斯特研究所"，言意之中即認(rèn)為AVL公司是一個科研開發(fā)、人材培訓(xùn)的理想基地。另外，為中國政府部門提供咨詢及支持，也是李斯特公司一直不懈努力的一部分：1987年，李斯特公司曾協(xié)助機(jī)械部制定了《中國內(nèi)燃機(jī)發(fā)展系列型譜》；協(xié)助國家機(jī)械局制定《中國柴油機(jī)煙度排放標(biāo)準(zhǔn)》，為其無償提供咨詢、設(shè)備等各種軟硬件幫助。
1995年，又一個熱愛中國文化的美國人加盟AVL。早在1981年，他就踏上了中國本土，那時候他只是20歲出頭的小伙子，之前擔(dān)任過研究員、院長助理，調(diào)查、撰寫、編輯、翻譯有關(guān)中國大陸和臺灣地區(qū)經(jīng)濟(jì)狀況的文章，對中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有相當(dāng)?shù)牧私狻?之后，他擔(dān)任過美國公司FUQUA WORLD TRADE CORPORATION 及CONTITRADE SERVICES. INC的中國部經(jīng)理，還擔(dān)任過TRANSCONTINENTAL TRADE && FINANCE LIMITED美國部經(jīng)理等職位。 這個人就是連世康，他最驕傲的事情之一就是他能講一口流利的普通話。 連世康具有較強(qiáng)的管理與領(lǐng)導(dǎo)能力，對中國市場非常了解，工作經(jīng)驗(yàn)豐富等等，使AVL在中國市場如虎添翼。
AVL于1995年設(shè)立上海代表處，1999年在福建廈門與國家科技部中國科技開發(fā)院(廈門)合資成立了“廈門海騰發(fā)動機(jī)測試設(shè)備有限公司”。2001年是AVL公司在中國開展業(yè)務(wù)的第26個年頭，5月19日，李斯特技術(shù)中心（上海）有限公司在上海市舉行了隆重的奠基儀式，包括奧地利總統(tǒng)、上海市副市長在內(nèi)的中奧兩國政府官員及行業(yè)專家、媒體人士等各界朋友出席了儀式。隨著在中國業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)大和發(fā)展，AVL公司于2003年在重慶開設(shè)了第三個代表處，以適應(yīng)西部大開發(fā)戰(zhàn)略及開拓廣大西部市場的需要，使西部廣大客戶能享受與東部沿海地區(qū)同樣快捷方便貼近客戶的服務(wù)。
在2005上海國際車展上，奇瑞展示了多款轎車發(fā)動機(jī)，讓人們大飽眼福；奇瑞也在前不久對外宣布了他們將進(jìn)軍歐美市場。奇瑞能有如此大的成就，其實(shí)也是多虧有了這位“武林高手”指點(diǎn)迷津。奇瑞董事長尹同耀曾在公開場合說過，“與AVL公司聯(lián)合開發(fā)的世界一流的兩個汽油機(jī)家族和柴油機(jī)系列，均采用了先進(jìn)的技術(shù)，基本上與世界上發(fā)達(dá)公司技術(shù)水平發(fā)展同步，某些高配置的發(fā)動機(jī)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，為奇瑞公司實(shí)行走出去戰(zhàn)略打下了堅實(shí)基礎(chǔ)?！?
“在AVL與奇瑞之間的合作項目中，AVL與奇瑞的相關(guān)負(fù)責(zé)人員一起溝通，進(jìn)行分工來開發(fā)產(chǎn)品；我們的目標(biāo)是幫助中國企業(yè)做強(qiáng)，能夠自主開發(fā)品牌產(chǎn)品?！盇VL中國地區(qū)總裁連世康（Michael Laske）介紹道?；谶@一點(diǎn)，AVL仍會繼續(xù)傳授中國汽車企業(yè)“內(nèi)功心法”。
2005年6月13日，連世康上任“綠色柴油機(jī)推廣計劃”（GDI）的聯(lián)合執(zhí)行主席。GDI最初由7家公司共同發(fā)起，如今已經(jīng)進(jìn)入第五個年頭，GDI的核心成員幾乎都是洋“武林高手”，包括戴姆勒—克萊斯勒，康明斯、博世、沃爾沃卡車等國際汽車巨頭。GDI向中央和地方政府以及企業(yè)、消費(fèi)者介紹先進(jìn)柴油機(jī)技術(shù)以及使用高品質(zhì)的燃油和潤滑油以達(dá)到更低的排放標(biāo)準(zhǔn)，旨在協(xié)助中國實(shí)現(xiàn)社會發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的統(tǒng)一目標(biāo)。 據(jù)了解，在2004年，歐洲客車市場的柴油機(jī)占有率達(dá)到了48%。在一些國家，在新車的銷售中，柴油機(jī)車的比例甚至達(dá)到了60%—70%。 連世康認(rèn)為，柴油機(jī)在中國的使用需要一個過程，因?yàn)橐郧暗牟裼桶l(fā)動機(jī)技術(shù)不行，柴油質(zhì)量差等原因，導(dǎo)致在公路上，經(jīng)常看到一連串黑煙從車尾冒出來。但是現(xiàn)在，柴油機(jī)技術(shù)已經(jīng)有了很大的改進(jìn)，但燃油和潤滑油的品質(zhì)還有待于進(jìn)一步提高以適應(yīng)先進(jìn)的柴油機(jī)技術(shù)以使先進(jìn)的綠色柴油機(jī)技術(shù)在環(huán)保改善問題上發(fā)揮更大的作用。GDI所有成員會共同努力，盡最大的努力幫助中國政府、企業(yè)及公眾，讓他們了解目前柴油機(jī)的技術(shù)和今后的發(fā)展趨勢。
由于快速的經(jīng)濟(jì)增長，中國需要從國外進(jìn)口更多的石油以維持工業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)男枨?，而同時這些工業(yè)以及運(yùn)輸業(yè)也無時無刻都在產(chǎn)生和排放污染。GDI成員認(rèn)為清潔柴油和高級的汽車柴油機(jī)技術(shù)可以幫助中國減少對進(jìn)口石油的依賴，可以減少氣體排放污染，并可以幫助政府和汽車消費(fèi)者節(jié)省在汽油上的支出。
據(jù)了解，在油耗相同的情況下，柴油機(jī)車可以駕駛的距離比汽油機(jī)車要多30%。更好的燃料經(jīng)濟(jì)意味著汽車消費(fèi)者使用更少的燃料，同時從使用柴油機(jī)車中節(jié)省支出。對于一個汽車消費(fèi)者，如果每年行駛20，000公里，使用柴油機(jī)車可以每年節(jié)省4,000—5,000 人民幣（或每個月大概330—415 人民幣）。 在中國，如果有1/3的轎車使用柴油機(jī)，那么整個國家每天就可以節(jié)省百萬元人民幣，同時減少了對國外燃油的進(jìn)口依賴。 而且，使用柴油還帶來很多好處，柴油機(jī)比較省油，柴油機(jī)車比汽油機(jī)車的二氧化碳排放量少30%；柴油機(jī)是非常耐用的，使用壽命比汽油機(jī)要長。 連世康認(rèn)為，在3—5年內(nèi)，中國使用柴油機(jī)的狀況會有較明顯的變化。
據(jù)悉，今年以來，油價持續(xù)上漲等消息，似乎使柴油車的前景變得光明起來。汽車企業(yè)將柴油車及柴油發(fā)動機(jī)的研發(fā)視為重點(diǎn)，成為一種新的趨勢。日前，專注于SUV生產(chǎn)的華泰現(xiàn)代表示，油價上漲在很大程度上沖擊了銷量，推出柴油SUV是一種比較經(jīng)濟(jì)、節(jié)約成本的做法。有這種計劃的并不只是華泰現(xiàn)代，長豐獵豹也表示，下階段將考慮推出柴油SUV；中興汽車也有此計劃。除了SUV企業(yè)，轎車企業(yè)也將柴油車項目提上了日程。上海大眾的柴油版帕薩特和POLO也正在研發(fā)過程中。同時，東風(fēng)雪鐵龍和長安福特也準(zhǔn)備在今后推出柴油轎車。
但目前，國內(nèi)企業(yè)研發(fā)柴油機(jī)能力到底怎么樣呢，它們能趕上柴油“新潮流”嗎？或許，我們可以從連世康講述AVL與國內(nèi)外客戶合作的情況中略知一二。“如果說國內(nèi)客戶與國外客戶有什么不同的話，很明顯，國外的公司比較有經(jīng)驗(yàn)，同你合作時非常清楚需要的是什么，項目的定義、到底要達(dá)到什么樣的指標(biāo)……在這方面他們不會再與我們協(xié)商。而國內(nèi)的客戶普遍對發(fā)動機(jī)開發(fā)整個流程所需的時間估計不足，通常要求產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)的時間越短越好，對樣機(jī)出來以后的工作往往重視不夠?！?據(jù)了解，樣機(jī)出來以后的過程是非常重要的，它需要通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)，包括12萬公里的路試等，確定發(fā)動機(jī)的設(shè)計和工藝到底過不過關(guān)。國內(nèi)許多客戶為了搶奪市場空間，通常要求AVL縮短項目周期。對此，AVL只有盡力與客戶協(xié)商想出許多辦法來解決用戶的問題。
新產(chǎn)品投產(chǎn)一個很重要的問題是供應(yīng)商的選擇，連世康又一次指出了中國客戶的軟肋?！爸袊闹鳈C(jī)企業(yè)對供應(yīng)商控制得不大好。AVL可以提出用哪些供應(yīng)商的零件，但到底用不用這些供應(yīng)商、這些零件是怎樣生產(chǎn)的，AVL控制不了。”這有時就讓AVL陷入了困境，有些客戶拿到的零件是劣質(zhì)的，AVL的設(shè)計技術(shù)就算太高明，也難免不會出問題。
作為一家技術(shù)咨詢公司，AVL很重視技術(shù)創(chuàng)新。據(jù)了解，AVL在中國每年的銷售收入從1995年的400萬美元增長到2004年的近6000萬美元，而公司總部每年銷售收入的10%左右要確保用于新技術(shù)的研發(fā)。連世康認(rèn)為，AVL要始終保持比客戶了解更多更新的技術(shù)，才能更好地為客戶服務(wù)。
目前，AVL總部的研究部門里正在使用著48個發(fā)動機(jī)試驗(yàn)室，其中有整車噪聲試驗(yàn)室，14個排放試驗(yàn)室等，都在應(yīng)用AVL自己生產(chǎn)的排放儀和轉(zhuǎn)鼓。AVL在市場上推出的每一個新產(chǎn)品都是經(jīng)過AVL產(chǎn)品設(shè)計部門苛刻的試驗(yàn)。
連世康稱，AVL5年之前在中國的絕大多數(shù)業(yè)務(wù)是測試設(shè)備，現(xiàn)在設(shè)計研發(fā)的項目越來越多。隨著大批外國公司在中國開始建立技術(shù)中心，他們在測試設(shè)備方面的需求量很大。未來幾年，設(shè)計研發(fā)業(yè)務(wù)將以中國公司為主，測試設(shè)備業(yè)務(wù)以外國公司為主。
而且，隨著AVL在中國的業(yè)務(wù)不斷擴(kuò)大，人員增多，到年底AVL將遷往三元橋附近的佳程廣場辦公；2006年，AVL將成立廣州辦事處。連世康稱，廣州、重慶、上海、北京等地是中國汽車發(fā)展集中的地方，AVL將擴(kuò)大在這些地方的投資，以擴(kuò)大AVL在中國的業(yè)務(wù)。未來3—5年內(nèi)，將使中國發(fā)展成為AVL的第二大戰(zhàn)略市場。目前，德國、美國是AVL的前兩大戰(zhàn)略市場，中國排在第三位。
1.2機(jī)械加工工藝規(guī)程
機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的文件，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通過機(jī)械加工工藝規(guī)程來體現(xiàn)。因此，機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計師一項重要而又嚴(yán)肅的工作，它要求設(shè)計者必須具備豐富的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和廣泛的機(jī)械制造工藝學(xué)基礎(chǔ)理論知識。設(shè)計機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟一般為：1）閱讀裝配圖和零件圖2）工藝審查3）熟悉和確定毛坯4）擬定加工工藝路線5）確定滿足各工序要求的工藝裝備（包括機(jī)床、夾具、刀具、和量具等）6)確定各主要工序的技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法7）確定各工序的加工余量，計算工序尺寸和公差8）確定切削用量9）確定時間定額10）填寫工藝文件
一個機(jī)床的機(jī)械工藝制造系統(tǒng)由機(jī)床、工件、刀具和夾具組成。機(jī)床夾具是用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對機(jī)床或刀具有一個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。可以看出夾具在機(jī)械 加工中占有很重要的地位，尤其是在中小批量生產(chǎn)時更是大量采用機(jī)床夾具，它們是機(jī)床和工件之間的連接裝置，使工件相對機(jī)床或刀具獲得正確的位置。機(jī)床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度。所以，機(jī)床夾具設(shè)計是裝備設(shè)計中的一項重要工作，是加工過程中最活躍的因素之一。
第2章 180C柴油機(jī)活塞零件圖的分析
2.1 活塞的作用
活塞是曲軸連桿機(jī)構(gòu)中重要零件，又是燃燒室的組成部分；它承受氣缸內(nèi)氣體壓力和慣性力的作用，并將此力通過活塞銷傳給連桿。
2.2 活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求
活塞的裝配圖如圖qtech-ssemble-00所示。
內(nèi)燃機(jī)工作時，燃燒瞬時作用于活塞上的氣體壓力很高，而且作往復(fù)運(yùn)動的活塞組的慣性力將達(dá)到很高的數(shù)值。此外，活塞還承受在連桿傾斜位置時側(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)壓力的綜合作用下，活塞的機(jī)械負(fù)荷相當(dāng)嚴(yán)重，活塞頂部承受彎曲應(yīng)力；活塞銷座承受拉伸、壓縮和彎曲應(yīng)力；活塞環(huán)槽承受沖擊力和磨損；活塞裙部承受側(cè)壓力和磨損等。由此可見，對于在嚴(yán)重機(jī)械負(fù)荷下工作的活塞，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且質(zhì)量要輕。
活塞還承受高溫燃?xì)獾淖饔?，一般活塞頂部平均溫度可達(dá)200~400℃左右。柴油機(jī)活塞頂部常做成各種凹坑，使頂部實(shí)際受熱面積加大，熱負(fù)荷更加嚴(yán)重?；钊麥囟冗^高，會破壞與鋼壁之間的正常間隙；在高溫下，活塞內(nèi)部的溫度梯度造成很大的熱應(yīng)力，如果活塞頂部溫度超過370～400℃時，則會引起活塞頂疲勞熱裂現(xiàn)象。因活塞承受著嚴(yán)重的熱負(fù)荷，所以要求活塞應(yīng)具有足夠的耐熱性，并且傳熱要快。
活塞運(yùn)動速度和工作溫度高，潤滑條件差，因此應(yīng)具有足夠的減摩性或采取特殊的表面處理。
在高溫下，活塞會產(chǎn)生熱變形而影響配合間隙，嚴(yán)重時會產(chǎn)生拉缸現(xiàn)象，因此要求活塞本身熱膨脹小。同時，在結(jié)構(gòu)上采取適當(dāng)措施，防止過大的熱變形。
活塞的機(jī)械加工難度大，為了保證活塞的正常工作，對活塞規(guī)定了嚴(yán)格的技術(shù)要求，包括尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度等，還包括活塞頂面的硬膜氧化處理、活塞頭的調(diào)質(zhì)處理、活塞裙噴涂二硫化鉬等。由于活塞工作時慣性非常大，所以規(guī)定同一臺柴油機(jī)上成套活塞的重量允差為40g,調(diào)整重量可在底口Ф162處加工，其最大極限尺寸為Ф165。其他技術(shù)要求可見裝配圖。
2.3 180C活塞的工作情況
在柴油機(jī)氣缸內(nèi)，活塞在一部分工作循環(huán)壓縮氣體，而在另一部分工作循環(huán)氣缸內(nèi)混合氣體燃燒膨脹使活塞頂面承受高溫（約569°C）高壓（約116～120Kgf/cm2）氣體的作用，并把壓力通過活塞銷、連桿傳給曲軸?？梢姡钊窃诟邷馗邏合伦鏖L時間連續(xù)變負(fù)荷的往復(fù)運(yùn)動。
活塞在上述工作條件下，將產(chǎn)生受力變形和熱變形?；钊斆嬖跉怏w壓力作用下將產(chǎn)生如圖3-1中虛線所示的變形。由于金屬分布不均勻，在活塞銷軸線方向的變形量比垂直于該方向的變形量大。同時活塞頂面與高溫的燃燒氣體接觸，使活塞的溫度升高，產(chǎn)生熱膨脹。由于圓周上金屬分布不均勻，銷孔軸心線方向的金屬，膨脹量大；而在垂直于軸線的方向上，熱膨脹量小。如果裙部是圓形的，熱膨脹后就變成了橢圓，如圖3-2中的虛線所示。所以無論是受力變形或熱變形都使原來的圓柱形的裙部變成橢圓形，橢圓的長軸在活塞銷孔的軸線方向。因而在設(shè)計活塞時，必須要考慮到預(yù)變形，使其外形在正常工作時必須脹成圓柱形，使其與缸套能有正確的配合間隙，故其外形線比較復(fù)雜。
圖2-1 活塞受力變形示意圖 圖2-2 活塞熱變形示意圖
2.4 180C組合活塞結(jié)構(gòu)
12V180C型柴油機(jī)組合活塞主要由活塞頭（缸頂）、活塞裙（鋁裙）和連接螺釘三部分組合而成的。其結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。
可見，活塞頭與普通整體鑄造鋁合金活塞頂部的不同主要有兩點(diǎn)：一是組合活塞的頂部與裙部是兩體的；二是組合活塞的內(nèi)冷卻油路不是鑄造而成的，而是由加工后的活塞頭冷卻油槽與加工后的活塞裙頂端油槽組裝后而形成的?；钊古c普通整體鑄造鋁合金活塞裙部的主要不同在于頂端要加工出形狀復(fù)雜的冷卻油槽。為保證裝配精度，在活塞頭和活塞裙上都設(shè)有定位圓和支承面。
圖2-3 組合活塞剖面
1.活塞頭 2.螺栓 3.螺栓塞 4.活塞裙
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計
3.1 計算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型
如圖所示為180C柴油機(jī)的活塞。該產(chǎn)品年產(chǎn)量為100臺，設(shè)其備品率為10%，機(jī)械加工廢品率為1%，現(xiàn)制定該活塞的機(jī)械加工工藝規(guī)程。
N=Qn(1+α%+β%)
=100 (1+10%+1%)
=111件/年
活塞的年產(chǎn)量為111件，現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于中型機(jī)械，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.1-2生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，可確定其生產(chǎn)類型為中小批量批生產(chǎn)。
3.2審查零件圖樣工藝性
活塞零件圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。在活塞頭和活塞裙零件圖中，未注明的公差等級為13級?；钊^的冷卻油腔和活塞裙的頂部表面比較復(fù)雜，在加工過程中，有樣板可以作為對照來加工。
3.3選擇毛坯
180C柴油機(jī)活塞屬于組合式活塞，所以活塞裙和活塞頭要分開進(jìn)行加工，最后裝配在一起構(gòu)成一個完整的活塞。
活塞的工作條件： 活塞頂部承受汽缸中最高燃燒壓力，并通過活塞銷座、活塞銷傳給連桿；受到活塞組本身慣性力的作用；裙部承受曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動中產(chǎn)生的側(cè)壓力；活塞頂部受到由于溫度分布不均而產(chǎn)生的熱應(yīng)力和熱變形。隨著內(nèi)燃機(jī)強(qiáng)化程度的不斷提高，機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷更趨加劇，因而活塞的工作條件愈加惡劣。
活塞頭頂面（特別是燃燒室部分）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度，以承受燃?xì)鈮毫?，并能承受足夠高的熱?fù)荷，防止熱裂?；钊^的材料為42CrMoA，輪廓尺寸不大，又屬于中小批量生產(chǎn)，故毛坯可采用精密模鍛。
活塞裙部分應(yīng)具有合適的造型，防止熱粘著?；钊沟牟牧蠟殍T造鋁，形狀不是很復(fù)雜，屬于中小批量生產(chǎn)。故活塞裙采用金屬型鑄造。
3.4工藝過程設(shè)計
3.4.1 定為基準(zhǔn)的選擇
（1）活塞頭粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)的選擇
活塞頭是一個典型的盤狀零件，選擇毛坯的外圓為粗基準(zhǔn)，對底口端面進(jìn)行加工，然后以底口端面和底口作為精基準(zhǔn)加工其他主要表面或端面。這樣能保證基準(zhǔn)統(tǒng)一和基準(zhǔn)重合，減少加工誤差，提高加工的精度。
（2）活塞裙粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)的選擇
活塞裙是一個套筒類零件，選擇毛坯的外圓為粗基準(zhǔn)，對底口和底口端面進(jìn)行加工，然后以底口端面和底口作為精基準(zhǔn)加工其他主要表面或端面。這樣能保證基準(zhǔn)統(tǒng)一和基準(zhǔn)重合，減少加工誤差，提高加工的精度。至于精仿橢圓裙，要把活塞頭與活塞裙組合后，以活塞頭的外圓為基準(zhǔn)進(jìn)行精仿。
3.4.2加工階段的劃分與工序順序的安排
活塞頭的主要加工部位是頂部燃燒室、氣環(huán)環(huán)槽和底口端面。次要加工部位是冷卻油腔各種螺紋孔及倒角。除機(jī)械加工外，還有調(diào)質(zhì)處理、劃螺紋孔線、探傷等。另外在機(jī)械加工過程后還安排了鉗工倒角去毛刺、并對活塞頭進(jìn)行清洗，為活塞的組裝做好準(zhǔn)備。
活塞裙的主要加工部位是活塞裙頭部表面、活塞裙部橢圓形、銷孔。次要加工部位是底口及底口端面、各種定位連接孔及倒角、油槽。除機(jī)械加工外，還有淬火時效處理、劃十字線、活塞頭與活塞裙的加工組裝。在機(jī)械加工結(jié)束后，對活塞進(jìn)行稱重、配重，并在裙部噴涂二硫化鉬，最后要進(jìn)行成品的檢驗(yàn)。
（1）加工階段的劃分
1 ).活塞頭機(jī)械加工工藝過程
活塞頭的機(jī)械加工工藝過程大致可以分為：加工基準(zhǔn)面——粗車總長、外圓及頂部燃燒室——調(diào)質(zhì)處理——半精車基準(zhǔn)面、總長、外圓及頂部燃燒室——粗割環(huán)槽——精車基準(zhǔn)面并進(jìn)行磨削——鉆、鉸、锪各種孔——精車頂部燃燒室、端面、外圓及環(huán)槽——研磨重要孔的支撐面——鉗工倒角、去毛刺——探傷后鉗工清洗組裝。
活塞頭的頂部燃燒室、外圓、環(huán)槽和底口及底口端面的技術(shù)要求都很嚴(yán)格，所以對于頂部燃燒室、外圓、環(huán)槽安排了：粗車——半精車——數(shù)控精車。對于底口極端面則安排了 ：粗車——半精車——精車——精磨。
對于180C柴油機(jī)活塞頭進(jìn)行粗加工時，以底口及底口端面作為精基準(zhǔn)，所以先粗加工底口及底口端面，然后再加工其他各主要表面。各種孔的加工集中在頂部燃燒室，所以將各種孔加工完之后再精車頂部燃燒室、端面、外圓及環(huán)槽，以保證重要加工表面不被破壞或劃傷。
(2)活塞裙機(jī)械加工工藝過程
活塞裙的機(jī)械加工工藝過程大致可以分為：粗車大體尺寸——粗車基準(zhǔn)面——淬火時效處理——半精車基準(zhǔn)面——劃線找銷孔中心并粗鏜——精車基準(zhǔn)面——半精車重要表面——劃線找各種油槽孔——精車重要表面、鉆鉸重要孔——鉆鉸各連接孔——加工組裝——精仿橢圓裙——精鏜孔、孔槽——鉗工倒角、去毛刺、清洗組裝——滾壓銷孔——車床稱重、配重——裙部噴涂二硫化鉬——成品檢查。
活塞裙的頂部、橢圓裙、銷孔的技術(shù)要求比較嚴(yán)格，所以對活塞裙頂部安排了：粗車——半精車——精車；對橢圓裙安排了：粗車——半精車——精車——精仿；對銷孔安排了：粗鏜——精鏜——滾壓加工。
對于活塞裙進(jìn)行粗加工時，以毛坯外圓作為粗基準(zhǔn)，然后以底口及底口端面作為精基準(zhǔn)，加工其他的重要表面。頂部的孔槽比較集中，可以考慮采用鉆模提高加工精度和效率。精仿橢圓裙要求比較高，要在活塞頭和活塞裙加工組裝后進(jìn)行。
（2）工序安排
活塞頭在粗加工后安排了調(diào)質(zhì)處理，這樣提高了活塞頭的綜合機(jī)械性能，提高材料的硬度和耐磨性。
活塞頭的底口及端面是設(shè)計基準(zhǔn)，所以在加工時，先加工底口及端面，然后加工其他重要的面和進(jìn)行孔槽的加工，這樣保證基準(zhǔn)統(tǒng)一，加工基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)重合，提高了加工的精度。
在加工完各種孔槽后對活塞頭的頂面進(jìn)行精加工，這樣保證了頂面的加工質(zhì)量，不至于在加工孔槽時將加工好的表面劃傷。
底口內(nèi)圓面和底口端面為配合面，所以在精加工后對其進(jìn)行精磨，保重連接的準(zhǔn)確性和可靠度。
活塞裙的在粗加工后安排了淬火加人工時效處理，目的在于得到高強(qiáng)度。
活塞裙的底口及底口端面是很多重要面的加工基準(zhǔn)，所以應(yīng)當(dāng)首先將其加工，這樣既保證了設(shè)計基準(zhǔn)與加工基準(zhǔn)的統(tǒng)一，又實(shí)現(xiàn)了工序的集中，提高了加工的精度和加工的效率。
橢圓裙部的要求是與活塞本身的實(shí)際運(yùn)動條件相適用的，它的加工也是比較重要的，為此在將頂部各種表面加工工序完成后，對活塞裙進(jìn)行數(shù)控車橢圓，提高加工精度和效率。
活塞裙的銷孔作為與連桿裝配時的重要接觸面，它的表面質(zhì)量和耐磨性對于活塞的壽命至關(guān)重要，因此在對所有的其他機(jī)加工結(jié)束后，對其進(jìn)行滾壓處理，滾壓后表面粗糙度Ra達(dá)到0.2，耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度大幅度提高。所以安排這一道工序是很有必要的。
在所有的工序和鉗工處理都結(jié)束后，要對同一柴油機(jī)上的活塞進(jìn)行稱重，重量允差不超過40g,對于超出范圍的進(jìn)行配重處理。
3.4.3制定工藝路線
制定180C柴油機(jī)活塞工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)使活塞的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理保證，在中批生產(chǎn)的生產(chǎn)條件下，可以考慮采用通用夾具和部分專用夾具等，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素，以降低生產(chǎn)成本。由上2.4.2加工階段的劃分與工序順序的安排可以擬定加工路線如下：
(1)加工路線方案一
表 3-1活塞頭加工工藝安排一
序號
工序名稱
定位基準(zhǔn)
1
粗車底口、端面及冷卻油腔
外圓和頂面
2
粗車總長、外圓及頂部燃燒室
底口端面和底口
3
調(diào)制處理HB260～300
4
半精車底口、端面及冷卻油腔
粗車后外圓和頂面
5
半精車總長、外圓及頂部燃燒室
粗車后底口端面和底口
6
粗割環(huán)槽
粗車后外圓和頂面
7
精車底口、端面及冷卻油腔
半精車后外圓和頂面
8
磨150H6及兩端面
半精車后外圓和頂面
9
鉆、鉸8.5、5及倒角
精車后底口端面和底口
10
劃2-M6孔線
11
4-15、鉆2-M6孔及倒角
精車后底口和底口端面
12
精車頂部燃燒室、端面、外圓及環(huán)槽
精車后底口和底口端面
13
研磨4-15支撐面
精車后底口和底口端面
14
鉗工攻2-M6修圓、倒角、去毛刺
15
探傷
16
鉗工清洗、組裝
表3-2活塞裙加工工序安排一
序號
工序名稱
定位基準(zhǔn)
1
粗車頂部、外圓及總長
活塞裙毛坯外圓
2
粗車底口
粗加工后外圓和頂面
3
淬火時效處理HB110～140
4
半精車底口、端面
粗加工后外圓和頂面
5
劃十字線
6
粗鏜銷孔
半精車后底口及端面
7
精車底口及端面
粗加工后外圓和頂面
8
半精車總長、頂部、鉆Ф16至Ф14及外圓
精車后底口及端面
9
劃十字線
10
鉆4-8、4-6及14、擴(kuò)鉸12
精車后底口及端面
11
鉸20°錐孔
半精車后外圓及端面
12
鏜油槽R25
精車后底口及端面
13
精車總長、擴(kuò)鉸Ф16孔、冷卻油腔、外圓端面及環(huán)槽
精車后底口及端面
14
劃十字線
15
鉆、鉸、攻4-M16-6H及鉆鉸
頂部側(cè)面和外端面
16
銑60°油槽
精車后底口及端面
17
組裝
18
精車橢圓裙
精車后底口及端面
19
測量外圓各尺寸
20
劃十字線
21
鏜槽27mm
頂部側(cè)面和外端面
22
鏜R230±1
頂部側(cè)面和外端面
23
精鏜銷孔
頂部側(cè)面和外端面
24
鉗工油孔倒角、去銳棱、毛刺
25
鉗工清理組裝活塞頭
26
鉗工清洗
27
滾壓銷孔
精車后底口及端面
28
車床稱重、配重
29
噴涂二硫化鉬
30
成品檢查
(2) 工藝路線方案二：
表3-3活塞頭加工工藝安排二
序號
工序名稱
定位基準(zhǔn)
1
粗車底口、端面及冷卻油腔
外圓和頂面
2
粗車總長、外圓及頂部燃燒室
底口端面和底口
3
調(diào)制處理HB260～300
4
半精車底口、端面及冷卻油腔
粗車后外圓和頂面
5
半精車總長、外圓及頂部燃燒室
粗車后底口端面和底口
6
粗割環(huán)槽
粗車后外圓和頂面
7
精車底口、端面及冷卻油腔
半精車后外圓和頂面
8
磨150H6及兩端面
半精車后外圓和頂面
9
鉆、鉸8.5、5及倒角
精車后底口端面和底口
10
劃2-M6孔線
11
4-15、鉆2-M6孔及倒角
精車后底口和底口端面
12
精車頂部燃燒室、端面、外圓及環(huán)槽
精車后底口和底口端面
13
研磨4-15支撐面
精車后底口和底口端面
14
鉗工攻2-M6修圓、倒角、去毛刺
15
探傷
16
鉗工清洗、組裝
表3-4 活塞裙加工工藝安排二
序號
工序名稱
定位基準(zhǔn)
1
粗車頂部、外圓及總長
活塞裙毛坯外圓
2
粗車底口
粗加工后外圓和頂面
3
淬火時效處理HB110～140
4
半精車底口、端面
粗加工后外圓和頂面
5
劃十字線
6
粗鏜銷孔
半精車后底口及端面
7
精車底口及端面
粗加工后外圓和頂面
8
半精車總長、頂部、鉆Ф16至Ф14及外圓
精車后底口及端面
9
劃十字線
10
鉆4-8、4-6及14、擴(kuò)鉸12
精車后底口及端面
11
鉸20°錐孔
半精車后外圓及端面
12
鏜油槽R25
精車后底口及端面
13
精車總長、擴(kuò)鉸Ф16孔、冷卻油腔、外圓端面及環(huán)槽
精車后底口及端面
14
劃十字線
15
鉆、鉸、攻4-M16-6H及鉆鉸
頂部側(cè)面和外端面
16
銑60°油槽
精車后底口及端面
17
組裝
18
精仿橢圓裙
精車后底口及端面
19
測量外圓各尺寸
20
劃十字線
21
鏜槽27mm
頂部側(cè)面和外端面
22
鏜R230±1
頂部側(cè)面和外端面
23
精鏜銷孔
頂部側(cè)面和外端面
24
鉗工油孔倒角、去銳棱、毛刺
25
鉗工清理組裝活塞頭
26
鉗工清洗
27
滾壓銷孔
精車后底口及端面
28
車床稱重、配重
29
噴涂二硫化鉬
30
成品檢查
(3) 工藝方案的分析比較
上述兩個方案中，活塞頭的加工工序很少，加工比較簡單，所以兩個方案中活塞頭的加工工序是一樣的。對于活塞裙的工序安排，方案一比較混亂，工序很集中，很容易出現(xiàn)一些影響零件加工質(zhì)量的問題，在中小批量生產(chǎn)中應(yīng)該按照工序分散的方法安排工藝過程。方案二相對方案一來說工序安排有序，工序分散適中，適合于中小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)。對于活塞裙部橢圓部分的加工，方案二中采用普通的仿形車床，仿形車床一般采用液壓裝置來傳遞運(yùn)動，液壓的特點(diǎn)就是工作比較平穩(wěn)，它的加工精度和穩(wěn)定性比較高，特別是對于單件中小批量生產(chǎn)，它的成本非常低，這也是它的一個很大的特點(diǎn)。方案一中選擇用數(shù)控車進(jìn)行加工，雖然它的加工精度高，質(zhì)量可靠，效率高，但是由于活塞裙材料為鑄造鋁，加工時切削轉(zhuǎn)速比較大，這就需要數(shù)控車在極短的時間內(nèi)完成一次橢圓加工，對于普通的數(shù)控車來說做不到。另外，數(shù)控車價格還是昂貴的，對于單件中小批量的零件來說成本會提高很多，是不經(jīng)濟(jì)的。高精度，高效率，高質(zhì)量是機(jī)械加工發(fā)展的大方向，但是要聯(lián)系到生產(chǎn)實(shí)際，不能僅從理論上分析可行性，最佳配置并不一定是精度、效率、成本低都是最好的，而是整體上綜合是最高的。所以在制定工藝方案時要認(rèn)真綜合考慮各個方面后做出評斷。
因此，經(jīng)過綜合考慮，最終確定180C柴油機(jī)活塞頭加工工藝過程如表3-5；活塞裙的加工工藝過程如下表3-6。
表3-5 180C柴油機(jī)活塞頭加工工藝過程
序號
工序名稱
定位基準(zhǔn)
1
粗車底口、端面及冷卻油腔
外圓和頂面
2
粗車總長、外圓及頂部燃燒室
底口端面和底口
3
調(diào)制處理HB260～300
4
半精車底口、端面及冷卻油腔
粗車后外圓和頂面
5
半精車總長、外圓及頂部燃燒室
粗車后底口端面和底口
6
粗割環(huán)槽
粗車后外圓和頂面
7
精車底口、端面及冷卻油腔
半精車后外圓和頂面
8
磨150H6及兩端面
半精車后外圓和頂面
9
鉆、鉸8.5、5及倒角
精車后底口端面和底口
10
劃2-M6孔線
11
4-15、鉆2-M6孔及倒角
精車后底口和底口端面
12
精車頂部燃燒室、端面、外圓及環(huán)槽
精車后底口和底口端面
13
研磨4-15支撐面
精車后底口和底口端面
14
鉗工攻2-M6修圓、倒角、去毛刺
15
探傷
16
鉗工清洗、組裝
表3-6 180C柴油機(jī)活塞裙加工工藝過程
序號
工序名稱
定位基準(zhǔn)
1
粗車頂部、外圓及總長
活塞裙毛坯外圓
2
粗車底口
粗加工后外圓和頂面
3
淬火時效處理HB110～140
4
半精車底口、端面
粗加工后外圓和頂面
5
劃十字線
6
粗鏜銷孔
半精車后底口及端面
7
精車底口及端面
粗加工后外圓和頂面
8
半精車總長、頂部、鉆Ф16至Ф14及外圓
精車后底口及端面
9
劃十字線
10
鉆4-8、4-6及14、擴(kuò)鉸12
精車后底口及端面
11
鉸20°錐孔
半精車后外圓及端面
12
鏜油槽R25
精車后底口及端面
13
精車總長、擴(kuò)鉸Ф16孔、冷卻油腔、外圓端面及環(huán)槽
精車后底口及端面
14
劃十字線
15
鉆、鉸、攻4-M16-6H及鉆鉸