摘要活塞是汽車發(fā)動機中的一個主要零件，承受著交變的機械負荷和熱負荷，發(fā)動機中工作條件最惡劣的關鍵零部件之一，隨著汽車整車對發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性和可靠性的要求越來越嚴格，活塞也就更加需要具備良好的耐熱性、耐磨性、導向性和密封性。為滿足零件的功能，其加工質(zhì)量尤為關鍵。基于活塞特有的機械加工工藝特點，單靠一般的通用機床很難滿足活塞的高精度要求，因此專用的設備及工藝裝備在活塞切削加工中使用廣泛。其功能和精度也直接影響了最終產(chǎn)品關鍵的質(zhì)量指標。本論文主要是針對活塞加工的工藝規(guī)程及加工中所使用的典型專用夾具、刀具和量具的設計進行詳細說明。根據(jù)活塞工作條件、結構特點以及技術要求等因素，編制了兩套工藝方案，擇優(yōu)制定了活塞加工的工藝規(guī)程，并設計了兩套關鍵工序中專用設備所使用的專用夾具以及專用的刀具和檢具各一套。關鍵詞活塞；工藝；夾具；刀具；檢具AbstractPistonisamainsectionofautomotiveengine,whichendurecross-changingmechanicalloadandheatload.Itisalsooneofthekeypartswhichhavetheworstworkingenvironmentintheengine.Pistonneedtohavewellnatureofheat-resistant,wearable,orientedandairproofalongwiththewholeautorequiredmoreandstricterabouttheenginescharterofmomentum,economyandreliability.thequalityofprocessingaresoimportantforsatisfiedthepartsfunction.Basedonthetechnologiccharactersofmechanicalworkingwhichbelongtopiston,itisdifficulttosatisfythehighprecisiondemandofpistononlyrelayingonageneralcommonmachinetool.Sothespecialequipmentandtechnologicaloutfitareextensiveuseinpistoncuttingprocessing.Thequalityofthefinalproductsisalsodirectlyinfluencedbyfunctionandaccuracy.Thispaperisprimaryaimedattechnologicalprocedureofthepistonandgiveadetailillustrationabouttypicalspecialfixture,cutterandmeasuringimplementinprocessing.Accordingtopistonworkingcondition,structuraltrait,technologicalrequestandsomefactors,peopleweavetwotechnologicalproposals.Thebetterproposalwillselectedtomaketechnologicalprocedureofthepiston,anddesignaspecialfixture,aspecialcutterandatesttoolrespectivelyinprocessingofspecialequipmentintwokeyprocedures.Keywordspiston；technology；fixture；cutter；目錄緒論.11活塞的工藝分析.21.1活塞的作用.21.2活塞的特點.21.3活塞的主要技術條件分析32活塞的工藝規(guī)程的設計.42.1活塞的材料和毛坯的制造42.2定位基面的選擇42.3制定工藝路線.52.4機械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的確定92.5確定切削用量及基本工時102.6重點工序的加工說明.123專用夾具的設計143.1車削外圓夾具的設計.153.1.1工序加工要求及工藝分析.153.1.2夾具定位方案的確定（定位基準、定位元件的選擇）.153.1.3夾具夾緊機構的設計.163.1.4夾具體的設計173.2精鏜銷孔夾具的設計.173.2.1工序加工要求及工藝分析.173.2.2夾具定位方案的確定（定位基準、定位元件的選擇）.173.2.3夾具的工作原理.183.2.4夾緊液壓系統(tǒng)設計.184專用量具的設計205專用刀具的設計225.1滾壓加工的介紹.225.2專用刀具（滾壓頭）的結構.225.3滾壓頭的工作原理.23結論.24致謝.25參考文獻.26附錄A英文原文.27附錄B漢語翻譯.36緒論隨著人類社會機械化、自動化程度的日益提高，內(nèi)燃機作為一種可移動的動力源已廣泛應用于生產(chǎn)和生活的各個領域?；钊莾?nèi)燃機的關鍵零件，其結構復雜，加工工序多。目前，國內(nèi)活塞行業(yè)所用加工機床除引進外，大多為國產(chǎn)通用機床或在此基礎上進行較為簡易改造的設備，一條生產(chǎn)線一般由17-20臺設備組成，采用粗放型生產(chǎn)方式，設備精度低，工件需多次裝夾定位，加工過程累積誤差大，工件精度低、穩(wěn)定性差、廢品率高、勞動生產(chǎn)率低，生產(chǎn)現(xiàn)狀和設備遠遠不能滿足市場競爭的需要。國內(nèi)機床行業(yè)雖然也為活塞行業(yè)提供了一定數(shù)量的活塞專用機床，但由于對活塞加工工藝缺乏深入的了解，也未能擺脫活塞行業(yè)原有的生產(chǎn)加工方式。在國外工業(yè)發(fā)達國家的一些實力較強的活塞制造公司，如德國MAHLE公司、KS公司、英國AE公司、日本AR7等，其活塞加工己實現(xiàn)了工序優(yōu)化組合，一人多機數(shù)控化生產(chǎn)，機加工過程中周轉環(huán)節(jié)少，工藝條件穩(wěn)定，產(chǎn)品尺寸精度高。對于批量大的活塞品種，他們將其加工設備連成數(shù)控全自動生產(chǎn)線，設備基本上全是自行設計制造。由于國外機床行業(yè)雄厚的基礎，他們采用了一定數(shù)量的機床通用零部件，專業(yè)性較強的零部件仍靠自主開發(fā)設計。設計過程中，他們充分利用國外機床行業(yè)的先進設計及制造技術對機床進行優(yōu)化，如有限元法等動、靜態(tài)設計分析，使其能夠滿足活塞高精加工的要求。1活塞的工藝分析1.1活塞的作用活塞位于發(fā)動機汽缸內(nèi),作往復運動,當燃燒室里的混合氣體(空氣和燃料)點燃并膨脹時,活塞受到氣體的壓力,并經(jīng)過活塞銷及連桿將壓力送給曲柄。氣體的吸入,壓縮,廢氣的排除,也都由活塞的運動來完成。因此活塞工作的主要特點是在高溫高壓下作長時間的連續(xù)變負荷往復運動。為了提高活塞的工作性能和壽命,它必須具有如下的要求：（1）在高溫高壓下具有足夠的強度和剛度。（2）較輕的結構重量。（3）良好的耐磨性和耐蝕性。（4）良好的導熱性,熱膨脹系數(shù)小。（5）保證氣缸內(nèi)部空間密封。1.2活塞的結構特點6102活塞頂部為燃燒室,混合氣體在里面燃燒,它的容積大小決定著里面能夠容納多少混合氣體,也就決定了燃燒后所產(chǎn)生的壓強大小?？拷敳康沫h(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)壁上的多余潤滑油刮去,并通過油孔流回,使之不致進入燃燒室,活塞的裙部在活塞的工作過程中起導向的作用,底部有精加工的止口,它是為加工活塞而設置的輔助精基面,在結構和功能上沒有作用。在工作過程中將產(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,不均勻的減少乃至消失,以至產(chǎn)生強烈的摩擦甚至咬住。為了補償上述的變形,所以把活塞的裙部設計制造成橢圓開,橢圓的長軸在垂直于活塞銷孔軸心線的方向上。1活塞在工作時頂部在直接和高溫氣體接觸的,而裙部是間接傳來的熱量,故而頭部的熱鼓脹量要比裙部的大,為了補償這種不均勻的變形,故把活塞頭部的外徑設計得比裙部小,同時頭部也設計成上小下大的錐形。同時在活塞裙部的銷孔附近加工出凹坑,用來增加裙部與氣缸套內(nèi)壁的間隙。1.3活塞的主要技術條件分析1.3.1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IT6,為減少機械加工的困難,將活塞裙部和氣缸套孔徑的制造公差均放大二倍,裝配時按裙部的尺寸分成二組對應裝配,以保證大致要求的間隙。裙部外圓的粗糙度Ra1.6m1。1.3.2活塞銷的要求為了使活塞銷在工作過程中能在孔中自由轉動,銷孔的大小要求IT6級,同時為了減少機加工工作量,活塞和活塞孔的裝配也采用分組裝配法,銷孔內(nèi)圓的粗糙度Ra0.2m。1.3.4銷孔(活塞的)的位置公差也應有嚴格要求銷孔軸心線到頂面的距離影響氣缸的壓縮比,也就影響發(fā)動機的效率,因此控制在53.30.05mm內(nèi)。銷孔軸心線對裙部軸心的垂直度影響活塞銷,銷孔和連桿的受力情況過大將使活塞銷,銷孔,連桿單側受力?；钊跉飧滋字袃A斜,加劇磨損,因此這一垂直度在100mm長度上公差為0.035mm。銷孔軸心線對裙部軸心線的對稱度也會不均勻摩損,故而限制。1.3.5活塞重量的要求為了保證發(fā)動機運轉平穩(wěn),在同一發(fā)動機上各活塞的重量不應相差太大,對于6120柴油機活塞,同級活塞的重量差不能超過20克,即活塞的重量差不得大于活塞名義重量的2.5%.活塞在裝配的時候應按重量進行分組。2活塞工藝規(guī)程的設計2.1活塞的材料及毛坯的制造活塞在發(fā)動機內(nèi)是做高速的往復運動,為了減少其慣性的作用采用的材料為共晶鋁硅合金。它的化學成分為：共晶鋁硅合金（）i11-13；Cu1-2；Mg0.4-1；Mn0.2-0.7；Fe0.8；