汽车发动机活塞加工工艺讲解.docx

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汽车发动机活塞加工工艺讲解

毕业设计（论文）

题目

汽车发动机活塞加工工艺

及其夹具设计

系（院）

自动化系

专业

机械设计制造及其自动化

班级

2008级1班

学生姓名

学号

指导教师

季德生

职称

讲师

二〇一二年六月二十日

独创声明

本人郑重声明：

所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。

据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:

二〇一一年月日

毕业设计（论文）使用授权声明

本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。

本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。

（保密论文在解密后遵守此规定）

作者签名:

二〇一一年月

汽车发动机活塞加工工艺及夹具设计

摘要

提高产量、降低成本、准时交付、快速响应，使产品快速占领市场，已经越来越成为现在制造业中企业所追求的目标。

现在敏捷制造、快速原型制造、快速模具工装制造技术已经成为内燃机零件工业特别是活塞行业竞争的焦点。

因此，针对各种内燃机活塞机械加工工艺过程的广泛探索，从而缩短或简化工艺流程、提高产品质量、降低生产制造成本也变得越来越重要。

本毕业设计论文通对分析活塞加工技术的发展、活塞的结构特点、活塞各个工作面的加工特征及其工作环境，确定了活塞的加工过程及加工方案，其中主要包括：

材料的选用、毛坯制造工艺、加工基准的选择、各道工工序切削用量及其加工余量的确定和工序安排等。

并且进一步设计了活塞加工过程中用到的一套典型的夹具，精镗销孔夹具设计，其主要内容包括：

定位方案与夹紧方案的设计、夹具的工作原理以及在夹具设计过程中应该注意的问题。

并分析论证其可行性。

关键词：

活塞，工艺分析，加工工艺，，工艺重组，夹具设计

AutomobileEnginePistonProcessingTechnologyandFixtureDesign

Abstract

Toincreaseproduction,reducethecostandontimedelivery,thefastresponse,maketheproducttoquicklycapturethemarket,alreadymoreandmorebeinmanufacturingenterprisesnowpursuitofthegoal.Nowagilemanufacture,rapidprototypingmanufacturing,andrapidtoolingtoolingmanufacturingtechnologyhasbecomeinternalcombustionenginepartsindustryespeciallypistonthefocusofcompetitionintheindustry.Therefore,tovariouskindsofinternalcombustionenginepistonmechanicalprocessingprocesswidelyexploration,soastoshortenorsimplifiedprocessflow,improveproductquality,reduceproductioncostisalsobecomingmoreandmoreimportant.Thispaperanalysisthegraduationdesignofthepistonprocessingtechnologydevelopment,thestructurecharacteristicsofthepiston,pistoneachworkfaceprocessingcharacteristicsandworkingenvironment,determinedthemachiningprocessofthepistonandtheprocessingplan,whichmainlyincludes:

thematerialselection,castingtechnologyofmanufacturing,processing,eachwordchoicebenchmarkworkprocessanditsprocessingcuttingamountadmittancedetermineandprocessarrangement.Andfurtherthepistondesignusedinmachiningprocessofatypicalfixture,fineboringpinholefixturedesign,themaincontentincludes:

positioningschemeandclampingfixturedesign,theworkingprincipleandprocessofthefixturedesignshouldbepaidattentionto.Andanalyzesitsfeasibility.

Keywords:

thepistons,processanalysisandprocessingtechnology,processreorganization,fixturedesign

目录

第一章绪论1

1.1活塞加工工艺过程分析1

1.2本课题主要内容2

第二章活塞的结构特点及其工作环境2

2.1活塞作用2

2..2活塞工作环境及性能要求2

2.3活塞结构3

第三章活塞加工工艺分析5

3.1活塞加工工艺特点5

3.2活塞加工特征分析6

3.2.1活塞顶部加工特征6

3.2.2活塞头部加工特征7

3.3.3活塞裙部加工特征7

第四章活塞加工工艺规程的制订8

4.1活塞材料及毛坯制造8

4.1.1活塞材料选择8

4.1.2毛坯选择9

4.1.3铸造斜度9

4.1.4铸造圆角10

4.1.5确定机械加工余量10

4.1.6毛坯的制造方法及工艺确定10

4.2定位基准的选择10

4.2.1粗基准的选择10

4.2.2精基准的选择11

4.3活塞加工工艺制订11

4.3.1加工方法的确定12

4.3.2活塞加工阶段划分13

4.3.3加工工序安排及工艺规程制订14

4.3.4加工余量的确定15

第五章精镗销孔夹具设计15

5.1活塞销孔夹具定位及误差分析15

5.1.1活塞销孔定位方式及定位元件15

5.1.2定位误差分析与计算16

5.2工件的夹紧装置的设计17

5.2.1夹具装置的组成17

5.2.2夹紧力的确定17

5.3对定装置20

5.4标准间的选用20

5.5夹具体的设计20

5.5.1夹具体的毛坯结构20

5.5.2夹具体外形尺寸的确定21

5.5.3夹具体排屑结构21

5.6精镗销孔夹具工作原理21

结论23

参考文献24

致谢25

第一章绪论

制造业是国民经济的支柱产业，其发展程度体现了一个国家科学技术和生产力的发展水平。

近年来我国国民经济增长迅速，社会购买力不断提升，汽车工业更是呈现了前所未有的发展势头。

2009年中国汽车产销量突破1300万辆，2010年更是突破了1800万辆，当今，中国已成为世界最主要的汽车产销大国之一。

汽车市场的持续增长为汽车零部件制造业提供了广阔的市场空间和难得的发展机遇。

在汽车当中，活塞相当于汽车的“心脏”，它在运行过程中它承受交变的机械负荷同时又承受热负荷，是发动机中工作条件最为恶劣的零部件之一，是影响发动机性能指标和平均无故障使用寿命的较为薄弱的零件，同时也是最为关键的零部件之一。

随着汽车整车对发动机的动力性、经济性、环保性以及可靠性要求越来越严格，如何实现活塞生产中的高产量、低成本、高标准、准时交付、快速响应以及使产品快速占领市场等要求，已经越来越成为现在制造业中企业所追求的目标。

因此，针对各种内燃机活塞机械加工工艺过程的广泛探索从而缩短或简化工艺流程、提高产品质量、降低制造成本尤为显得重要。

本文通过对活塞从设计到生产过程的分析，通过对活塞的各种加工特征、加工方法、加工要求、定位以及夹紧方式进行分析研究，确定了活塞的加工过程及加工方案，其中主要包括：

材料的选用、毛坯制造工艺、加工基准的选择、各道工工序切削用量及其加工余量的确定和工序安排等。

并且进一步设计了活塞加工过程中用到的一套典型的夹具，精镗销孔夹具设计，其主要内容包括：

定位方案与夹紧方案的设计、夹具的工作原理以及在夹具设计过程中应该注意的问题。

1.1活塞加工工艺过程分析

内燃机活塞制造技术在我国已有四十多年的发展，已经具有一定的基础，近年来通过不断的技术改造和技术合作，活塞制造技术发展很快，活塞产品质量不断提高，并且，新产品的比重逐渐加大。

但是，内燃机活塞机械加工工艺过程还是存在一定的差别，并且活塞类型和加工要求也有较大差别。

现在国内大多数活塞生产企业多采用专用机床和改装的普通车床、专用工装和夹具组成的单机流水线的加工方式生产。

流水线设备排列为一机一序或一机多序，流程较长。

典型的活塞加工工艺过程如：

粗车外圆→平顶面→车止口、打中心孔→粗镗销孔→半精车外圆、顶面→粗、精切环槽→……→精车外圆、顶面→……→精车燃烧室→精镗销孔→车卡环槽→检验……。

上述加工工艺过程以止口、中心孔作为精基准，以活塞头部外圆、活塞裙部、销孔表面以及活塞顶面等为主要加工面，燃烧室、气门坑等为次要加工面。

这种传统工艺过程的主要优势有以下几点：

第一，一次装夹可车削外圆、活塞顶面和环槽等工作面，加工方便；第二，沿活塞轴向夹紧可进行多刀切削。

同时，这种传统加工工艺过程也存在一下几方面主要问题：

第一，以活塞止口为工艺基准，加工流程较长；第二，环槽的位置精度低；第三，采用轴向夹紧，该夹紧方式对活塞的加工精度，特别是对薄壁活塞裙部外圆的加工精度会产生较大的影响。

1.2本课题主要内容

活塞的加工工艺过程是本设计的重点内容，在设计过程中，必须严格地选择毛坯、制订工艺规程、确定加工余量，并计算工艺尺寸、分析定位误差等，此外，为了与实际生产相吻合，还必须对加工设备、切削用量等进行选择和设计，此阶段内容较多，所涉及的范围也比较广，为了使设计更为合理，必须广泛查阅相关书籍，是设计更为合理和使用。

为使工件定位更加准确，夹紧更为快速，安装找正更为方便，从而提高生产效率，降低工人劳动强度，提高零件加工精度，夹具设计要采用专用夹具。

在夹具设计过程中，统一采用以端面和止口为主要定位面来进行加工。

以前未学过夹具的设计和计算。

因此工作量大大地增加，只有通过在实习过程中对夹具的感性认识和夹具设计参考书以及夹具图册来进行设计和计算。

所以，夹具的设计是整个设计的重点，也是一个难点。