活塞零件的機械加工工藝規程及
工藝裝備設計
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摘要目錄
前言 1
1 零件的分析 2
1.1 活塞的功用、結構特點及工作條件 2
1.2 活塞的主要加工表面及技術要求 3
2 工藝規程設計 3
2.1 活塞的毛坯材料及製造方法 3
2.2 定位基準的選擇 4
2.3 制定工藝路線 5
2.3.1 工藝路線方案一 5
2.3.2 工藝路線方案二 5
2.3.3 工藝方案的比較與分析 6
2.4 機械加工餘量及工序尺寸 6
3 專用夾具設計 9
3.1 設計主旨 10
3.2 夾具的設計 10
3.2.1 定位基準的選擇 10
3.2.2 切削力及夾緊力的計算 10
3.2.3 定位誤差分析 11
3.2.4 夾具設計及操作的簡要說明 11
4 結論 11
參考文獻 13
我國的汽車行業正在飛速發展，汽車的動力部分也在不斷改進，活塞是汽車動力不可缺少的一部分，它的工作情況會直接影響汽車的執行狀態。所以，如何能使活塞的生產高效率、高質量，省成本、省時間是我們今天汽車行業的努力方向。
隨著汽車整車對發動機的動力性、經濟性、環保性及可靠性的要求越來越嚴格，活塞已發展成為集輕質高強度新材料、異型外圓複合型面、異型銷孔等多項新技術於一體的高技術含量的產品，以保證活塞的耐熱性、耐磨性、平穩的導向性和良好的密封功能，減少發動機的摩擦功損失，降低油耗、雜訊和排放。為滿足以上的功能要求，通常將活塞的外圓設計成異型外圓(中凸變橢圓)，即垂直於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律變化(如圖1所示)，橢圓度精度達0.005mm；活塞縱剖面的外輪廓為高次函式的擬合曲線，輪廓精度為0.
005～0.01mm；為提高活塞的承載能力，以提高發動機的公升功率，通常將高負荷活塞的銷孔設計成微內錐型或正應力曲面型(異型銷孔),銷孔尺寸精度達it4級，輪廓精度為0.003mm。
活塞作為典型的汽車關鍵零部件，在切削加工方面具有很強的工藝特點。目前，國內活塞製造行業通常是由通用工具機和結合活塞工藝特點的專用裝置組成機加工生產線，因此，專用裝置就成為活塞切削加工的關鍵裝置，其功能和精度將直接影響最終產品的關鍵特性的質量指標。
本文根據活塞加工的乙個特殊工序來對其夾具的設計，使其加工過程得以順利進行，保證活塞銷孔的位置及精度的準確性，同時也借助這個夾具的設計，來提高活塞加工的效率，解決活塞的定位、夾緊問題，為活塞的加工提供乙個更方便的路徑。
由於能力有限，設計尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導。
活塞是曲柄連桿機構中的主要零件之一，是發動機的心臟。
在活塞壓縮行程終了時，燃燒室內的工作混合氣被火花塞點燃後爆發，產生強大的壓力，推動活塞沿氣缸向下運動，並通過連桿使活塞的直線往復運動變為曲柄的旋轉運動，這就是發動機動力的**。活塞的第乙個作用就是使發動機做功。
發動機做功是由進氣、壓縮、爆發、排氣四個行程來完成的乙個工作迴圈的。不斷地迴圈，發動機才能連續地工作，這就要求發動機內活塞頂以上的空間要有非常好的密封效果。密封是活塞的第二個作用。
發動機在點燃爆發時，溫度高達2000~2500，主要靠活塞和活塞環將高溫傳給氣缸壁，再由氣缸壁外側水套內的迴圈水將熱量帶走。活塞的第三個作用是傳熱。
活塞由頭部（環槽、環岸和絕熱槽）、裙部和頂部三部分組成。
1頂部。汽車發動機大多採用平頂式活塞，這是因為與其它形式的活塞相比，具有工作可靠、製造簡單、重量最輕和受熱面積最小等優點。一般選用優質鋁合金。
2頭部。活塞環的主要功用是保證燃燒室和氣缸工作腔的密封性。它的高度主要取決於必須安裝的活塞環數。
3活塞裙。活塞裙是指活塞油環槽以下的部分。為保證在正常工作條件下活塞與氣缸內壁之間自上而下間隙均勻，必須把活塞製成上小下大的階梯形或截錐形。
活塞裙部的橫截面應作為橢圓形，並使橢圓的長軸方向垂直於活塞銷孔軸線方向。
活塞裙部內有一止口。它由一小段內孔、倒角和端麵構成。它是專為活塞加工過程中定位而設定的輔助精基準面，在活塞工作過程中沒有任何用途。
4銷座。銷座位於活塞裙部內，且有厚筋與活塞頂相連。其作用是保證把作用於活塞上的力可靠地傳給活塞銷孔，在活塞銷座上有乙個油孔，用作潤滑活塞銷與活塞銷孔，減少它們的摩擦。
總之，活塞為薄壁零件，它是在高溫高壓的條件下，在氣缸內做高速往復直線運動。為減小活塞在做高速往復運動時的慣性力，一般活塞材料採用鋁合金。
1．環岸及環槽底對活塞裙部軸心的徑向跳動最大允差為0.1mm~0.15mm.全部槽底ra3.2μm.
2.環槽側面對活塞裙部軸心線垂直度不超過25：0.07，環槽側面對活塞裙部軸心線跳動不超過0.05mm，全部槽側ra0.4μm。
3．活塞銷孔尺寸及精度為φ（28±0.075）mm；銷孔圓柱度為0.00125mm；表面粗糙度ra0.
125μm；兩銷孔同軸度誤差，在最大實體狀態時為零；銷孔軸心線對裙部軸心線垂直度為100：0.035；這些引數超差會使活塞銷與活塞孔配合不正常，破壞活塞、活塞銷、連桿的正確裝配位置，不能保證正常的潤滑，並產生不正常磨損。
4．裙部保留有0.2mm，深0.008mm~0.016mm的刀痕，以便能儲存潤滑油，使發動機在工作中活塞與缸壁之間形成一層油膜，從而減少活塞與缸壁的摩擦。
5為了改善活塞的機械加工效能，在活塞的製造過程中對銷孔尺寸、外圓尺寸和重量分別進行分組，然後按裝配工藝要求進行分組裝配。
活塞的材料除少數採用鑄鐵外，大部分採用導熱係數高、熱膨脹係數較底的矽鋁合金。為了增加其剛性、隔熱性和避免環槽早期磨損，也有在其頭部或裙部鑄有鋼護圈、鑄鐵圈或鋼片，這類活塞稱為雙金屬活塞。
鋁活塞除了導熱性能好外，還具有重量輕、易加工等特點。所以目前中小型發動機的活塞大部分採用鋁合金材料。
由於鋁合金和鑄鐵材料的不同，造成線膨脹係數不一樣，亦可能出現廣泛選用鑄鐵活塞的趨勢，用以取代鋁活塞。
一般的鋁活塞大多採用金屬模澆鑄，這樣不僅可以獲得較高精度的毛坯，減少機械加工餘量，同時還可以保證活塞間較小的重量差。
由於毛坯的精度較高，所以毛坯的外表面、內圓及頂面可直接作為粗基準，如粗車外圓、環槽、頂部、裙部及端麵。由於液態模鍛後的毛坯內孔與外圓的同軸度及內孔、外圓對內頂面的垂直度誤差均較小，因此，車削後頂部及裙部的壁厚均勻，可為以後的半精加工及精加工留有較均勻的餘量。
活塞屬薄壁筒形零件，徑向剛度很差，而主要表面尺寸精度及個主要表面之間的位置精度要求又較高，所以在產品設計時就針對活塞的結構特點，設計了專供加工時定位用的輔助精基準——止口內孔及端麵。在回油槽、外圓、環槽、頂面等加工時，就採用了該精基準定位。這不僅符合「基準統一」和「工序集中」原則，而且便於軸向夾緊，可採用一套夾具即可。
但以此作為精基準不僅不符合「基準重合」原則，而且還為此增加了工序和裝置。由於活塞銷孔沿活塞軸線方向位置尺寸的設計基準是頂面，所以精鏜削孔時以頂面為軸向定位基準，而止口的精加工以頂面為定位基準，這樣可以減少因基準不重合而產生的定位誤差。
在鑽、擴銷孔時採用了以銷座外端作為角向定位基面。這是因為若採用銷孔自定位，定位元件不易布置，夾具結構複雜。而由於活塞毛坯精度較高，以此作為角定位可以滿足加工要求。
在鏜、滾擠銷孔時，以銷孔為角向定位基準，遵循了「自為基準」原則，使加工餘量均勻，容易保證精度要求。
1．鑽活塞銷孔使用裝置： z148組合工具機
2．銑兩側銷座凹坑80618專用工具機
3．粗車外圓、環槽、裙部及端麵 504680四軸數控車床
4．粗車定位止口c2-112車床
5．銑回油槽zf041活塞專用銑床
6．擴活塞銷孔z149組合工具機
7．鑽銷座油孔4023抬鑽
8．去毛刺
9．粗精鏜活塞銷孔t617a臥式銑鏜床
10．銷孔內側倒角80226專用工具機
11．車削孔鎖環槽c2-115車床
12．精車止口504690二軸數控車床
13．車外圓、環槽、環岸及倒角504700三軸數控車床
14．滾擠活塞銷孔za125立式鑽床
15．去毛刺
16．清洗吹淨活塞dtx40-i-g通過式清洗床
17．終檢
18．裝配前裙部分組尺寸複檢
1．粗車底面止口使用裝置： c2-112車床
2．粗鏜活塞銷孔t617a臥式銑鏜床
3．粗車頂面，外圓及環槽504680四軸數控車床
4．精車下端麵，內止口504690二軸數控車床
5．精車環槽、外圓面、頂面 504700三軸數控車床
6．精車燃燒室c2-115車床
7．銑裙部圓弧zf041活塞專用銑床
8．精細鏜活塞銷孔jl6靜壓鏜床
9．車鎖環槽504700三軸數控車床
10．液壓銷孔液壓銷孔車床
活塞工藝課設說明書
目錄1.序言 1 2.零件分析 2 2.1零件結構分析 2 2.2零件樣圖分析 2 2.3 零件工藝分析 3 2.4 產品的生產綱領和生產型別 3 3.選擇毛坯,確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 3 3.1毛坯選擇 3 3.2確定毛坯的尺寸公差及機械加工餘量 4 4.選擇加工方法，制定工藝路線 5 4.1定...
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