机械工艺夹具毕业设计132活塞机械加工工艺规程及粗镗销孔夹具设计

目录

目录 (1)

1 对零件进行工艺分析 (3)

1.1 活塞的作用 (3)

1.2 活塞的结构特点 (3)

1.3 活塞的主要技术条件分析 (4)

1.3.1 活塞裙部外圆与气缸的配合 (4)

1.3.2 活塞销的要求 (4)

1.3.3 销孔(活塞的)的位置公差的要求 (4)

1.3.4 活塞重量的要求 (4)

2 6120活塞工艺规程的设计 (5)

2.1 活塞的材料及毛坯的制造 (5)

2.2 定位其面的选择 (5)

2.3 制定工艺路线 (6)

2.3.1 工艺路线方案一 (6)

2.3.2 工艺路线方案二 (7)

2.3.3 工艺方案的比较与分析 (8)

2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (11)

2.4.1 止口的加工余量 (11)

2.4.2 端面及顶面的加工余量 (12)

2.4.3 销孔的加工余量 (12)

2.4.4 外圆的加工余量 (12)

2.5 重点工序的加工说明 (12)

2.5.1 止口的加工 (12)

2.5.2 环槽的加工 (14)

2.5.3 裙部外圆的精加工 (14)

2.5.4 销孔的精加工 (14)

2.6 确定切削用量及基本工时. (重点工序) (15)

2.6.1 加工条件 (15)

2.6.2 计算切削用量 (16)

2.6.3 基本工时 (16)

2.7 活塞的检验 (16)

2.7.1 裙部直径和椭圆度的测量 (17)

2.7.2 销孔轴线与裙部轴心线的测量 (18)

2.7.3 销孔轴心线对裙部轴心线的垂直度的测量 (19)

3 夹具的设计 (20)

───粗镗销孔夹具 (20)

3.1 问题的提出 (20)

3.2 夹具的设计 (20)

3.3切削力和夹紧力的计算和校核 (22)

3.3.1切削力 (22)

3.3.2 夹紧力 (23)

4 参考文献 (25)

致谢 (26)

附录 (27)

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1 对零件进行工艺分析

1.1 活塞的作用

由于柴油的物理化学特性，所以柴油机的构造是一个非常复杂的系统。而油缸就是这个系统中一个很关键的部位，对整个动力系统起着决定性影响，在某种意义来说它是柴油机里面的“心脏”。而活塞则是柴油机机里“心脏中的心脏”。活塞位于发动机汽缸内,作往复运动,当燃烧室里的混合气体(空气和燃料)点燃并膨胀时,活塞受到气体的压力,并经过活塞销及连杆将压力传送给曲柄。气体的吸入,压缩,废气的排除,也都由活塞的运动来完成.因此活塞工作的主要特点是在高温高压下作长时间的连续变负荷往复运动。为了提高活塞的工作性能和寿命,它必须具有如下的要求:

(1)在高温高压下具有足够的强度和刚度;

(2)较轻的结构重量;

(3)良好的耐磨性和耐蚀性;

(4)良好的导热性,热膨胀系数小;

(5)保证气缸内部空间密封。

本次设计加工的是6120柴油机的活塞。

1.2 活塞的结构特点

6120活塞顶部有燃烧室,混合气体在里面进行燃烧,它的容积大小就决定着里面能够容纳混合气体多少,也就决定了燃烧后所产生的压强大小。

近顶部的环槽分为气环槽和油环槽，为放置活塞环用,在气环槽内放置的活塞环使活塞头部与气缸不接触,并用以密封活塞的顶部,防止漏气。远离顶部的环槽钻有油孔,它把飞溅到气缸套内壁上的多余润滑油刮去,并通过油孔流回,使之不致进入燃烧室。活塞的裙部在活塞的工作过程中起导向的作用,底部有精加工的止口,它是为加工活塞而设置的辅助精基面,在结构和功能上没有起到直接的作用。

由于燃料燃烧会产生很大压力，所以在工作过程中活塞将产生受力变形和热变形,由于活塞裙部在圆周方向刚度不同,在活塞的轴线方向的弹性变形比垂直于该方向的弹性变形大,使活塞裙部在受力后变成椭圆,另一方面,在高温的工作

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环境下也要产生热变形。销孔轴线方向的金属层比较厚,热鼓胀比垂直于该方向上的大,也将使活塞裙部变形后成为椭圆,这样的话将必然使活塞与气缸套的间隙不均匀的减少甚至消失,以至产生强烈的摩擦甚至咬住。为了补偿上述的变形,所以把活塞的裙部设计制造成椭圆形,椭圆的长轴在垂直于活塞销孔轴心线的方向上。

此外，活塞在工作时顶部是直接和高温气体接触的,而裙部是间接传来的热量,故而头部的热鼓胀量要比裙部的大,为了补偿这种不均匀的变形,故把活塞头部的外径设计得比裙部小,同时头部也设计成上小下大的锥形。

同时在活塞裙部的销孔附近加工出凹坑,用来增加裙部与气缸套内壁的间隙。

1.3 活塞的主要技术条件分析

1.3.1 活塞裙部外圆与气缸的配合

活塞裙部外圆与气缸要求是一种精密地配合,因而裙部外圆一般要求公差等级IT6,为减少机械加工的困难,将活塞裙部和气缸套孔径的制造公差均放大二倍,装配时按裙部的尺寸分成二组对应装配,以保证大致要求的间隙。要求裙部外圆的粗糙度Ra≤1.6μm 。

1.3.2 活塞销的要求

为了使活塞销在工作过程中能在孔中自由转动,销孔的公差等级大小要求IT6级,同时为了减少机加工工作量,活塞和活塞孔的装配也采用分组装配法,要求销孔内圆的粗糙度Ra≤0.2μm。

1.3.3 销孔(活塞的)的位置公差的要求

销孔(活塞的)的位置公差也应有严格要求，销孔轴心线到顶面的距离影响气缸的压缩比,也就影响着发动机的效率,因此应该控制在90±0.05内。

销孔轴心线对裙部轴心的垂直度影响着活塞销,销孔和连杆的受力情况过大将使活塞销、销孔、连杆单侧受力。活塞在气缸套中倾斜,加剧磨损,因此这里垂直度在100mm长度上公差为0.03mm。

销孔轴心线对裙部轴心线的对称度误差也会引起不均匀摩损,故而应该限制。

1.3.4 活塞重量的要求

为了保证发动机运转平稳,在同一发动机上各活塞的重量不应相差太大,对于6120柴油机活塞,同级活塞的重量差不能超过20克,即活塞的重量差不得大于活塞名义重量的±2.5%.活塞在装配的时候应按重量进行分组.

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