粗镗活塞销孔组合机床专用夹具设计毕业设计说明书

摘要根据设计任务书的要求，本设计说明书针对粗镗活塞销孔组合机床的夹具设计进行说明。

设计中的专用夹具是为活塞零件的粗镗工序所设计的夹具。

此处专用夹具主要包括定位装置、夹紧装置、夹具体及其它装置。

设计的主要内容包括研究原始资料，夹具设计初步方案制定，主要零件的设计说明，绘制夹具总装配图，标注尺寸、技术要求、零件编号及编制零件明细表，绘制夹具零件图。

设计过程中经过对不同方案的比较，最后确定最优方案。

关键词活塞销孔夹具结构设计AbstractBook design task in accordance with the requirements, the design specification for rough piston pin hole boring machine-specific description of the fixture design. Dedicated fixture design for the Pistons rough boring parts of the fixture design process. Dedicated fixture here include positioning devices, clamping devices, and other device specific folder. The main elements of design including raw data, the preliminary fixture design program development, the design of the main parts that draw the general assembly jig, mark size, technical requirements, part number and schedule of the preparation of parts, drawing parts diagram fixture. The design process through the comparison of different programs, and finally to determine the optimal program.Keywords:piston’s thole hole、fixture structural design目录1 前言 (3)2 夹具概述 (4)3 活塞零件与组合机床概述 (4)3.1 活塞概述 (4)3.2 粗镗活塞销孔主要技术条件分析 (6)3.3 活塞的材料及毛坯制造 (7)3.4 活塞销孔的机械加工工艺过程的分析 (7)3.5 机床的主要技术参数以及刀具主要参数 (8)3.5.1机床尺寸参数 (8)3.5.2机床主要参数计算 (8)3.5.3 安装夹具连接部分尺寸 (10)4 粗镗活塞销孔专用机床的夹具设计 (10)4.1夹具结构的初步设计方案 (10)4.1.1工件的定位方案 (10)4.1.2夹具的引导方式 (11)4.1.3工件的夹紧机构 (11)4.1.4夹具体的设计 (15)4.1.5传动方式 (16)4.2 定位误差分析 (16)4.3夹具设计的计算 (16)4.3.1原动力计算 (16)4.3.2 扳手和螺栓的选用 (17)5 夹具（零件）的公差配合和技术条件 (17)5.1 夹具公差的制定以及技术条件 (17)5.2夹具零件的公差和技术条件 (17)6 总结 (18)参考文献 (19)致谢 (20)1 前言毕业设计是高等工业院校学生毕业前进行的全面综合训练，是培养学生综合运用所学知识与技能解决实际问题的教学环节，是学生在校获得的最后训练机会，也是对学生在校期间所获得知识的检验。

这次设计的题目是：粗镗活塞销孔专用机床的夹具设计。

通过设计粗镗活塞销孔专用机床的夹具，培养综合运用所学基本理论，基本知识，基本方法和基本技能，分析问题和解决问题的能力。

设计的要求：设计方案和计标正确，叙述清楚，图纸符合制图规范。

我需学习“机械制造工艺学”，“机床夹具设计”，“组合机床设计”，“机械零件手册”等方面知识和参考资料。

根据原始资料及组合机床的技术参数进行设计夹具，并绘制出解放牌汽车用铝活塞销孔零件图、专用夹具总装图、夹具零件图。

在这次设计中，我明确设计目的，并决定好好把握和利用这踏上工作岗位前的最后一次“演习”机会，仔细查阅资料，精心设计，努力工作，终于完成了这次设计任务，但由于水平和时间有限，设计出专用夹具的总体结构，基本能实现对零件的夹紧工作，并且设计中错误难免，希望老师们批评指正，从而能得到不断的进步。

2 夹具概述机床夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧，以接受加工的工艺装备。

在机床上对工件进行加工时，为了保证加工表面相对其它表面的尺寸和位置精度，首先需要使工件在机床上占有准确的位置，并在加工过程中能承受各种力的作用而始终保持这一准确位置不变，前者称为工件的定位，后者称为工件的夹紧，这一整个过程统称工件的装夹。

工件的装夹，可根据工件加工的不同技术要求，采用先定位后夹紧或在夹紧过程中同时定位两种方式，其目的都是为了保证工件在加工时相对刀具及切削成形运动（通常由机床所提供）具有准确的位置。

工件装夹的方法：在机床上对工件进行加工时，根据工件的精度要求和加工批量的不同，可采用一下两种装夹方法（一）找正装夹法—通过对工件上有关表面或划线的找正，最后确定工件加工时具有准确位置的装夹方法。

（二）夹具装夹法—通过安装在机床上的夹具对工件的定位和夹紧，最后确定工件加工时应具有准确的装夹方法。

此法装夹效率高、操作简便和易于保证加工精度，故多在成批或大量生产中采用。

夹具的组成：定位元件及定位装置，夹紧装置，对刀及导引元件，夹具体，其它元件及装置在机械制造批量生产中根据加工工件的工艺要求，合理使用夹具是充分发挥机床的作用，保证产品质量，缩短辅助时间，提高劳动生产率，降低生产成本以及减轻劳动强度的重要生产手段，因此机床夹具在机械制造行业中占有十分重要的地位。

3 活塞零件与组合机床概述3.1 活塞概述往复式发动机与压缩机的活塞，是将直线运动变成旋转运动或者将旋转运动转变成直线运动的零件之一。

活塞结构如2-1图所示，平面4称为活塞顶面，它承受气体压力，并受到高温气体的直接作用。

活塞顶面4与环槽5称为活塞头部。

四条圆环形的槽5，其中靠近顶面的三条环槽称为气环槽，在气环槽中放置有弹性的活塞环，用以密封活塞顶面上部燃烧室里的高温高压气体；离顶面最远的一天环槽称为油环槽，在油环槽哦中放置油杯（或称刮油环），把飞溅到汽缸套内壁上多余的润滑油刮去，使油从油环槽的回油小孔3中流回曲轴箱。

活塞下部无环槽部分1为活塞裙部，活塞裙部在活塞工作过程中起导向作用。

活塞中间的贯穿通孔7称为活塞销孔，活塞销孔的两端有锁环槽6，安装挡圈限制活塞销的轴向窜动。

8是短圆柱面与圆锥面的组合部分，称为活塞止口，是为加工活塞而设置的辅助精基准面，在活塞工作过程当中不起作用。

1- 活塞裙部 2-活塞头部 3-回油小孔 4-活塞顶面5-环槽 6-锁环槽 7-活塞销孔 8-活塞止口图3-1 活塞简图活塞在汽缸里承受高温、高压气体的压力，并将压力经连杆传给曲轴，驱动发动机运转，或将曲轴的旋转压力经连杆、活塞而压缩气体，即空气压缩机。

活塞结构如图。

因工作过程中受力与受热的影响，活塞裙部将产生如图所示的变形。

由于金属分布在活塞销轴方向的刚度小于垂直该方向的刚度，因此在顶面气体压力的作用下，沿活塞销轴向变形量大；同时顶面受高温影响产生热膨胀，而圆周方向金属分布不均，销孔轴线方向金属多，热膨胀量大，也形成销孔轴线方向的膨胀量大于其垂直方向，如2-2图所示。

若裙部原来呈圆形，则受力，受热后的变形结果使裙部变成椭圆形，两项叠加总是使销轴方向为椭圆长轴，垂直销轴方向为椭圆短轴，这样活塞与汽缸套的间隙，在长轴方向减少甚至消失，容易发生强烈摩擦甚至“咬死”。

为了补偿上述变形，应将活塞裙部设计制造成椭圆形，椭圆的长轴在垂直于活塞销轴的方向，并在活塞裙部销轴附近铸造出两块凹坑，增加裙部与汽缸套内壁的间隙。

此外，顶面热量由上向下传递，温度场上面高下面的，热膨胀不均，因此活塞因制成锥形，头部小，裙部大；裙部也带有锥度，大端在下方。

1245673(a)受力变形图 (b)受热变形图图3-2 活塞变形示意图为了进一步减少热传导，有的活塞还铣有横槽和纵向斜槽，以使热变形在开槽处不能连续而减少热变形量。

但铣槽增加了工序，且降低了活塞的刚性和强度，现在这种活塞的应用正在逐步减少，而采用改进活塞材料，改进活塞裙部椭圆形状的方法，以补偿热变形误差。

3.2 粗镗活塞销孔主要技术条件分析粗镗活塞销孔工序所保证的尺寸、形状位置公差中，查《互换性与测量技术基础》可知：1、粗镗所能够达到的精度等级为IT10~12；2、销孔圆度和圆柱度不大于0.05mm，公差等级为11~12级；3、销孔对称度不大于0.02mm,公差等级为7~8级；4、销孔轴心线对裙部轴心线的垂直度在100mm长度上公差为0.35mm；5、销孔轴心线在裙部轴心线的对称度不大于0.2mm。

由于是粗镗，尺寸和形位公差采用标注形位公差和尺寸公差相互关系的基本公差原则“独立原则”，即在图样上给出的尺寸公差和形位公差各自独立，应分别满足要求的公差原则。

对于粗镗，可以允许有退刀痕迹，退刀痕迹是由于在刀杆的自重下使刀具下垂一定量而在加工是产生的。

下图3-3为工序简图：1210270-0.054图3-3 粗镗活塞销孔工序简图3.3 活塞的材料及毛坯制造在汽油发动机和高速柴油机中，为了减少往复直线运动部分的惯性作用，应采用铜硅铝合金作为活塞材料。

它的化学成分是：Si4~6%，Cu5~8%,Mg0.2~0.5%,Fe ≤1%, 其余是铝。

采用铝合金的优点：导热性好，质量轻，惯性力小，可提高转速，加工工艺性好。

铝合金切削性能好，毛坯铸造可采用金属型压铸，毛坯精度高，活塞销孔也能够铸造出来，因此减少了机械加工量。

铝活塞毛坯在机械加工前要切去浇冒口，并进行时效处理，消除铸造时因冷却不均匀而产生的内应力。

时效处理时将活塞加热至180~200℃，保温6~8小时，自然冷却。

活塞经过时效处理后还能增加强度和硬度。

3.4 活塞销孔的机械加工工艺过程的分析零件名称：解放牌汽车活塞材料：铝合金ZL108年产量：25～30万件活塞外形和内腔形状复杂，裙部为带有锥度的椭圆，外部有直斜槽和横槽，主要表面尺寸精度和活塞销孔的位置精度要求很高。

活塞壁薄，刚性差，在外力作用下很容易变形，受切削热的影响，加工过程热变形也大。