活塞环的机械加工工艺规程设计说明

机械制造工艺学

课程设计

班级 B120231

王志强

学号 B12023118

2014 年 03 月 14 日

课程设计任务书

机械工程系机械设计制造及其自动化专业学生王志强班级 B120231 学号 B12023118

课程名称：机械制造工艺学

设计题目：活塞环的机械加工工艺规程设计

设计容：

1．产品零件图 1

2．毛坯图 1

3．机械加工工艺过程综合卡片 1份

4．机械加工工艺工序卡片 1份

5．课程设计说明书 1份

设计要求：

大批生产

设计（论文）开始日期 2014 年 03 月 03 日

设计（论文）完成日期 2014 年 03 月 07 日

指导老师邹聆昊

课程设计评语

机械工程系机械设计制造及其自动化专业学生王志强班级 B120231 学号 B12023118

课程名称：机械制造工艺学

设计题目：活塞环的机械加工工艺规程设计

课程设计篇幅：

图纸共 2

说明书共 16 页指导老师评语：

年月日指导老师

目录

1. 零件的分析 (1)

1.1．零件的作用 (1)

1.2．零件的工艺分析 (1)

1.2.1.零件图样分析 (2)

1.2.2.零件的技术要求 (3)

2.工艺规程设计 (4)

2.1. 确定毛坯的制造形式 (4)

2.2. 基面的选择 (5)

2.3．制定工艺路线 (6)

2.4. 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (7)

2.5. 确定切削用量及基本工时 (8)

总结 (10)

参考文献 (11)

附表A1-A4：机械加工工艺过程综合卡片

附表B1-B9：机械加工工艺（工序）卡片

1. 零件的分析

1.1．零件的作用

活塞环作用包括密封、调节机油（控油）、导热（传热）、导向（支承）四个作用。密封：指密封燃气，不让燃烧室的气体漏到曲轴箱，把气体的泄漏量控制在最低限度，提高热效率。漏气不仅会使发动机的动力下降，而且会使机油变质，这是气环的主要任务；调节机油（控油）：把气缸壁上多余的润滑油刮下，同时又使缸壁上布有薄薄的油膜，保证气缸和活塞及环的正常润滑。在现代高速发动机上，特别重视活塞环控制油膜的作用；导热：通过活塞环将活塞的热量传导给缸套，即起冷却作用。据可靠资料认为，活塞顶所受的的热量中有70～80%是通过活塞环传给缸壁而散掉的；支承：活塞环将活塞保持在气缸中，防止活塞与气缸壁直接接触，保证活塞平顺运动，降低摩擦阻力，而且防止活塞敲缸。

1.2．零件的工艺分析

1.该工艺安排是将毛坯造成筒形状，粗车切下后再进行单件加工。若单件铸造毛坯单件加工，其工艺安排，只是粗加工前的工序与筒形状毛坯不同，其他工序基本相同。

2.活塞环类零件在磨床上磨削加工时，多采用磁力吸盘装夹工件，因此在加工后，必须进行退磁处理。

3.为了保证活塞环的弹力，加工中对活塞环在自由状态下开口有一定的要求，因开口铣削后不能满足图样要求，所以增加一道热定型工序，热定型时需在专用工装上进行，其活塞环的开口处用一个键撑开，端面压紧，键的宽度要经过多次试验后得出合理宽度数据之后，再成批进行热定型。

4.对45°开口的加工采用专用工装进行装夹工件，但每批首件应划线对刀，以保证加工质量。

5.活塞环的翘曲度是将工件放在平台进行检查，采用0.06mm塞尺进行检查，当塞尺未能通过翘曲的缝隙时为合格。

6.漏光度的检查，采用专用检具或在合格的缸体用光照进行检查。

7.上、下端面平行度的检查，可将活塞环放在平台上，用百分表测量上端面各部；其读数最大值与最小值之差为平行度误差值。

1.2.1. 零件图样分析

1.活塞环属于环类零件，其直径与壁厚相差较大，在加工中易发生翘曲变形。环的端面翘曲度应小于0.07mm。

2.活塞环上、下平面平行度公差为0.05mm。

3.弹力允差±20%以，弹力19.7kg。

4.漏光检查，环的外圆柱面与量具间隙不大于0.05mm，整个圆周上漏光不能多于2处，单处弧长不能超过25°弧长，两处弧长之和不能超过45°弧长，并且漏光出距开口处不能小于30°。

5.在磁性工作台上加工之后，须进行退磁处理。

6.环的金相组织应为分布均匀的细片状珠光体。不允许有游离的渗碳体存在。

7.热处理硬度为91～107HRB。

8.材料为HT200。

图1-1 零件图

1.2.2.零件的技术要求

1.热处理硬度91～107HRB。

2.环的端面翘曲度＜0.07mm。

3.上、下端面平行度公差为0.05mm。

4.弹力允差±20%以，弹力19.7kg。

5.漏光检查，环的外圆柱面与量具间隙不大于0.05mm，整个圆周上漏光不

能多于2处，单处弧长不超过25°弧长，两处弧长之和不大于45°弧长，且开口处不少于30°。

6.退磁处理。

7.环的金相组织是分布均匀的细片状珠光体，不允许有游离的渗碳体存

在。

8.材料HT200。

2.工艺规程设计

2.1. 确定毛坯的制造形式

依照活塞环成型的方法不同，制造活塞环的方法主要有两种：

1.热定型法（整体正圆法）：即浇铸出圆筒形活塞环毛坯，然后在普通车床上切削加工，切削成单环；按工作间隙尺寸铣出切口，最后扩至所需要的自由切口间隙尺寸，并在此状态下热处理定型，即成所需尺寸的活塞环。

2.单体椭圆法：即浇铸出单个的椭圆型活塞毛坯，然后在靠模车床上切削加工，并按自由切口间隙尺寸切口，就成为所需尺寸的活塞环。

这两种方法都获得广泛应用，但有几点须指出：

1)单体椭圆法属于机械定型。既可用于制造等压环，有可用于制造非等压环；但主要用于制造非等压环。它在造型过程中，设计椭圆形状时就考虑了弹力和环的结构尺寸等方面的关系。热定型法，环自由形状的形成主要靠热定型，因此在高温下会发生回火，促使环的弹力消失。由于定型性质不同，所以在用前一种方法制成的活塞环寿命比较长。热定型主要用于等压环。

2)从加工过程看，单体椭圆法在铸造和机械加工时要用专用模具和靠模车床，设备复杂，而热定型法无论从铸造或机械加工看都比前法简单，所以它生产率高，成本低。前一种方法适用于大批量生产，后一种方法大、中、小批量生产均可。

目前活塞环的铸造方法主要有单体叠箱铸造、双片叠箱铸造、筒体砂型铸造和筒体离心铸造，按毛坯的形状来分又可分为正圆和椭圆两种。

正圆的优点是型板制作简单、加工设备简单。缺点是要进行热定型、开口对面应力大，开口处径向压力低，热稳定性差，弹力消失厉害。椭圆环的优点与正圆环的相反。为了很好的满足活塞环的特殊要求，以及批量化的工作效率要求，我们选择的毛坯为正圆，采用热定型法进行加工。