工藝夾具畢業(yè)設(shè)計(jì)26河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院活塞加工論文

河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 題 目： 活塞的設(shè)計(jì) 班 級(jí)： 姓 名： 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械制造與設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 答辯日期： 年 月 日 編者的話 本次的設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了機(jī)械制造專(zhuān)業(yè)兩年的全部課程之后，一次知識(shí)能力綜合訓(xùn)練，也是一次全部而且全面性的針對(duì)學(xué)生所學(xué)知識(shí)的檢查，通過(guò)此次設(shè)計(jì)，可以把以前所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和基礎(chǔ)知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，以達(dá)到全面能力培養(yǎng)的目的。該次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是零件 活塞的工藝設(shè)計(jì)及有關(guān)夾具設(shè)計(jì)。通過(guò)工裝設(shè)計(jì)全面了解機(jī)械 加工車(chē)間的生產(chǎn)過(guò)程。本次設(shè)計(jì)分二個(gè)階段： 準(zhǔn)備階段：通過(guò)去實(shí)習(xí)工廠考查和學(xué)習(xí)，實(shí)際調(diào)研主要了解零件加工的工藝過(guò)程，收集有關(guān)軸承座的技術(shù)資料。同時(shí)了解其功能及加工該零件所采用的方法、加工要求和所使用的機(jī)器型號(hào)、夾具、量具和刀具。通過(guò)調(diào)研對(duì)零件基本上有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)，并達(dá)到預(yù)期的目的。 設(shè)計(jì)階段：此階段主在是對(duì)所搜集的技術(shù)資料來(lái)整理畫(huà)出正視零件工作圖。重新編制工藝過(guò)程，并設(shè)計(jì)各工序步驟中所采用的夾具。在此過(guò)程中認(rèn)真查尋資料，做出設(shè)計(jì)每步均有根據(jù)確鑿可信、滿足所要求的技術(shù)條件。在較短的時(shí)間內(nèi)圓滿完成學(xué)校下 達(dá)的任務(wù)。 總之通過(guò)這次設(shè)計(jì)，又讓我領(lǐng)略到掌握知識(shí)與運(yùn)用知識(shí)的重要性。由于設(shè)計(jì)任務(wù)較繁重、時(shí)間 倉(cāng)促、資料不全、本人水平有限。設(shè)計(jì)過(guò)程中存在問(wèn)題在所難免，請(qǐng)各位老 師指出。 摘要 鋁合金的突出優(yōu)點(diǎn)是密度小，可大大減少活塞的質(zhì)量及往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力，因此鋁合金活塞常常應(yīng)用于中、小缸徑的中、高速內(nèi)燃機(jī)上，尤其以汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中居多。在同樣強(qiáng)度的情況下，它比鋼鐵材料輕許多。因此，采用鋁合金制作的活塞工作過(guò)程中產(chǎn)生的慣性小，對(duì)高速內(nèi)燃機(jī)的減振和降低內(nèi)燃機(jī)的比質(zhì)量有著重要的意義。此外，質(zhì)量較低的鋁合金活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)缸壁的側(cè)壓力 和沖擊力也較小，這樣可以減小活塞組與缸壁以及活塞銷(xiāo)的摩擦力，并降低它們的磨損量。鋁合金的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)熱性好，工作時(shí)，活塞表面溫度比鑄鐵的 低，而且活塞頂部的積炭也較少?，F(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)尤其是柴油機(jī)，為了大幅度地提高其熱效率，增壓程度不斷地提高，這使得氣缸內(nèi)部的熱負(fù)荷明顯增大。這使鋁合金活塞本身所固有的熱強(qiáng)度不高、線膨脹系數(shù)較大的缺點(diǎn)越來(lái)越嚴(yán)重，鋁合金活塞在柴油機(jī)上的使用范圍受到明顯的限制。為此，在一些大負(fù)荷的柴油機(jī)上，開(kāi)始采用熱強(qiáng)度和耐磨性較高而線膨脹系數(shù)較低的鑄鐵活塞。鑄鐵的密度約為鋁合金的 3 倍。與鋁合金相 比，它有較低的熱膨脹系數(shù)及較高的高溫力學(xué)性能?；钊亓康脑黾又辽倏梢圆糠盅a(bǔ)償為鑄鐵活塞顯著提高的熱強(qiáng)度，熱強(qiáng)度的提高可以容許更小的截面積。鑄鋼的機(jī)械強(qiáng)度高，耐熱性、耐蝕性以及耐磨性均優(yōu)于鋁合金和鑄鐵，具有高的彈性模量，優(yōu)良而穩(wěn)定的高溫性能和比較低的線膨脹系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是密度大、加工麻煩、成本高，對(duì)缸套的磨損嚴(yán)重。為使活塞質(zhì)量更輕，通常將鋼制活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得十分復(fù)雜，活塞體斷面很薄。由于省去了大量的材料，整個(gè)活塞的質(zhì)量比目前鑲嵌耐熱奧氏體鑄鐵環(huán)槽的鋁合金活塞約輕30%，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。制造工藝上，需要設(shè) 計(jì)好鑄造工藝，以使得活塞體中較薄的截面都能準(zhǔn)確鑄成且成品率較高，同時(shí)變形小。 關(guān)鍵詞： 鋁合金活塞 鑄鐵活塞 鑄鋼活塞 緒論： 一 、本課題的來(lái)源、目的及意義 活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)作功的關(guān)鍵零件，通過(guò)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣、壓縮、膨脹作功和排氣過(guò)程。它是承受發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室點(diǎn)火燃燒產(chǎn)生爆發(fā)力的主要零件，同時(shí)還需要承受自身和其他運(yùn)動(dòng)件的慣性力?；钊诎l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中要隨燃燒室中產(chǎn)生的高溫，并將其一部分熱量通過(guò)活塞傳到氣缸等部件。活塞還是一個(gè)密封導(dǎo)向的零件，密封燃?xì)猓３只钊蜌飧字g的潤(rùn)滑，防止竄機(jī)油。 由于活塞的 工作條件十分嚴(yán)酷，活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)裝配、試驗(yàn)、使用、維修中會(huì)產(chǎn)生各種故障，由于各種不同的原因，產(chǎn)生的故障現(xiàn)象也不一樣，其主要的故障類(lèi)型如下： 1、活塞頭部故障：凡活塞頭部產(chǎn)生燒損、裂紋、變形和穿孔均屬于頭部故障類(lèi)型，此類(lèi)故障均為活塞頭部溫度過(guò)高所致。摩托車(chē)用的二沖程汽油機(jī)因熱負(fù)荷較高，產(chǎn)生本類(lèi)型故障的機(jī)率較多。 2、裙部故障：活塞裙部產(chǎn)生拉傷、裂紋、非正常磨損屬此類(lèi)型。本類(lèi)型故障原因有多種因素，是常見(jiàn)的故障類(lèi)型。 3、銷(xiāo)孔銷(xiāo)座故障：銷(xiāo)孔拉傷、擠壓變形，卡簧槽失效等屬此類(lèi)型。 4、環(huán)岸環(huán)槽故障：環(huán)岸、環(huán)槽裂紋、 燒損、拉傷變形屬此類(lèi)型，一般也是溫度過(guò)高所致。 活塞的各種故障中占首位的故障是活塞過(guò)熱造成的故障。活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)中連續(xù)受高溫火焰的沖刷，活塞頂部中心的溫度可達(dá)到 300 320 ，若活塞的熱量不能及時(shí)由活塞環(huán)和活塞裙部散出，頂部溫度超過(guò) 350 時(shí)，頂部熱變形加大，熱強(qiáng)度下降，使頂部產(chǎn)生變形、裂紋、甚至穿孔，環(huán)岸部分也會(huì)拉傷，甚至銷(xiāo)孔也會(huì)產(chǎn)生拉傷。 活塞裙部的冷拉傷常見(jiàn)于發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配試車(chē)和使用中，使活塞早期損傷造成試驗(yàn)和使用中其他活塞故障。氣缸間隙不當(dāng)，活塞外型線不合適，活塞熱穩(wěn)定性不良均會(huì)造成裙部位傷。 1、 提高活塞的高溫強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性為適應(yīng)汽油機(jī)不斷強(qiáng)化的要求，必須不斷改善活塞材料的性能，選擇共晶或過(guò)共晶鋁合金和改善鑄造工藝，以獲得較好的高溫強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。 2、提高活塞表面抗咬合能力和耐磨性，這是防止活塞早期損傷和提高使用壽命的關(guān)鍵。采用裙部表面硬質(zhì)陽(yáng)極氧化處理，是較好的技術(shù)措施。氧化層是多孔型的，有利于儲(chǔ)油、潤(rùn)滑。 3、在結(jié)構(gòu)允許的條件下，降低活塞高度尺寸、減輕活塞重量?；钊且槐”趶椥詧A筒零件，裙部厚度已在 1.5 2.5mm，減輕重量可減少活塞的慣性力，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 4、活塞在設(shè)計(jì)中應(yīng)減少銷(xiāo)座附近 的壁厚，可減少疏松和縮孔，按有利于出模進(jìn)行設(shè)計(jì)。若有條件采用液體鍛造技術(shù)時(shí)，可大大提高活塞的材料性能。 5、活塞設(shè)計(jì) CAD 化，發(fā)展活塞的溫度場(chǎng)、強(qiáng)度、剛度的有限元計(jì)算，以減輕活塞質(zhì)量、結(jié)構(gòu)合理化。 6、新型材料和其它新工藝在活塞的應(yīng)用 二、課題背景及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 陶瓷是用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上的新材料，具有質(zhì)量輕、耐磨、絕熱性好、高溫強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)。活塞陶瓷化的主要優(yōu)點(diǎn)有：可實(shí)現(xiàn)部分或全絕熱，從而取消冷卻系統(tǒng)并且回收廢氣能量以降低油耗；降低高強(qiáng)化柴油機(jī)活塞的溫度，特別是環(huán)槽的溫度；改善排放。全陶瓷活塞目前還無(wú) 成功的應(yīng)用實(shí)例，但組合式陶瓷活塞已在特種發(fā)動(dòng)機(jī)上得到了一定的應(yīng)用?；钊奶沾苫笾掠袃煞N方式，一種是采用陶瓷鑲塊，材料有鈦酸鋁和氧化鋯，以及反應(yīng)燒結(jié)氮化硅等，另一種方法是采用陶瓷涂層，常用材料為氧化鋯。據(jù)報(bào)道日本已開(kāi)發(fā)出陶瓷涂層和雙層陶瓷結(jié)構(gòu)活塞，美國(guó)福待公司等還試驗(yàn)過(guò)全陶瓷活塞，取消了活塞環(huán)與陶瓷氣缸套配對(duì)在無(wú)潤(rùn)滑條件下工作。由于陶瓷的脆性，復(fù)雜的制造技術(shù)和高成本，要使陶瓷活塞大規(guī)模地應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)，還需要做許多工作。 以輕金屬為基體的復(fù)合材料除了具有基體金屬的性能外，還具有更突出的優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在復(fù)合 材料重量輕、動(dòng)載荷小、耐磨性好，與基體合金相比其高溫強(qiáng)度和抗熱疲勞性能明顯提高，并具有較低的線膨脹系數(shù)。這些無(wú)疑對(duì)提高活塞使用壽命、降低油耗和廢氣排放量、提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率都具有極其重要的意義，因此受到了各國(guó)的重視。自二十世紀(jì)六十年代開(kāi)始，世界各國(guó)都對(duì)輕金屬基復(fù)合材料進(jìn)行了廣泛的研究，并取得了可喜的成果?；钊亲钤鐟?yīng)用鋁基復(fù)合材料的汽車(chē)零件。為滿足高速發(fā)動(dòng)機(jī)的需要，上世紀(jì) 70 年代末，日本 ArtMetal 公司和豐田汽車(chē)公司著手研制氧化鋁短纖維局部增強(qiáng)鋁活塞，用以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的普通鋁活塞。 1982 年，這種鋁基復(fù)合材料活 塞獲得成功并用于豐田汽車(chē)上。經(jīng)氧化鋁短纖維增強(qiáng)后，活塞環(huán)槽區(qū)的耐磨性明顯改善，高溫強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性明顯提高，抗咬合性和導(dǎo)熱性好，而且膨脹系數(shù)比普通鋁活塞低 8% 15%，可減小汽缸間隙，降低噪聲水平。氧化鋁短纖維局部增強(qiáng)鋁活塞還能減小活塞頂部燃燒室表面邊緣的開(kāi)裂傾向，從而改善了高性能高速柴油機(jī)活塞的可靠性。 ArtMetal 公司安裝了專(zhuān)門(mén)加工這種活塞的設(shè)備，活塞直徑最大可達(dá) 200mm。 1985 年這種活塞的日產(chǎn)量已達(dá) 10 萬(wàn)件；到 1986 年初，累計(jì)已生產(chǎn)了 20 多萬(wàn)件，主要用于 8 種系列的豐田車(chē)用柴油機(jī)上。由于上述優(yōu)異性 能，裝有復(fù)合材料活塞的豐田汽車(chē)的大修里程可延長(zhǎng)到 30 萬(wàn) km，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率可提高 5%，而且燃油和潤(rùn)滑油的消耗均得到改善。豐田汽車(chē)公司打算開(kāi)發(fā)一系列這種活塞，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)了多種系列的氧化鋁短纖維增強(qiáng)鋁活塞。此外，碳纖維、鈦酸鉀晶增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料活塞正在開(kāi)發(fā)之中。 歐美國(guó)家也在研究和開(kāi)發(fā)鋁基復(fù)合材料活塞。美國(guó)也已試制出氧化鋁短纖維增強(qiáng)鋁合金活塞，并有了這方面的專(zhuān)利，除了用氧經(jīng)鋁纖維局部增強(qiáng)活塞的第一道環(huán)槽外，活塞的整個(gè)冠部也可用氧化鋁纖維增強(qiáng)，活塞冠部的耐熱性進(jìn)一步提高，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和燃燒效率也可顯著改善。 英國(guó)在金屬基復(fù)合材料活塞的研制上亦做了許多工作，旨在開(kāi)發(fā)這種材料在高性能內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用。 1984 年，英國(guó)AE 公司就推出了陶瓷纖維增強(qiáng)鋁活塞的樣品，后來(lái)又有了用氧化鋁纖維增強(qiáng)鋁合金制造內(nèi)燃機(jī)活塞的專(zhuān)利。 國(guó)內(nèi)一些高校和研究單位也在開(kāi)展這方面的研究工作。據(jù)介紹，東南大學(xué)推出的陶瓷纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鋁活塞已在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、大馬力柴油機(jī)上得到應(yīng)用，可使活塞使用壽命提高 3 5 倍，并提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率，減少燃油消耗和廢氣排放。與普通鋁合金相比，高溫抗拉強(qiáng)度提高 20%40%，線膨脹數(shù)降低 20%。 。 三、本課題研究的主要內(nèi)容 21 世紀(jì)對(duì)內(nèi)燃機(jī)的要求是大功率、低油耗、低排放和長(zhǎng)壽命，活塞質(zhì)量的好壞直接影響到內(nèi)燃機(jī)的工作質(zhì)量。活塞材料的密度是高速內(nèi)燃機(jī)選擇的重要指標(biāo)，此外還要求機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)單且成本低。目前高速內(nèi)燃機(jī)活塞材料主要是鋁合金，對(duì)于轉(zhuǎn)速低一些，熱負(fù)荷又比較大的柴油機(jī)，部分活塞的材料則選擇了鑄鐵，另外國(guó)外還有采用鋼材來(lái)制造活塞。隨著未來(lái)大功率、中高速、小型化內(nèi)燃機(jī)需求的不斷增長(zhǎng)，活塞的工作環(huán)境將變得更加惡劣，勢(shì)必對(duì)活塞材料提出更苛刻的要求。鋁基復(fù)合材料因其優(yōu)異的性能特點(diǎn)，作為新型活塞材料，已在發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)得到應(yīng)用，并開(kāi)始進(jìn)入 產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。隨著復(fù)合材料技術(shù)的日益成熟及成 本的不斷下降，復(fù)合材料定將會(huì)取代當(dāng)前使用的傳統(tǒng)活塞材料。 零件的分析 一 活塞的工作特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi) ,活塞在一段時(shí)間內(nèi)起著壓縮氣體的作用 ,在另一段時(shí)間內(nèi) ,氣缸內(nèi)的混合氣體 燃燒膨脹 ,活塞又要承受高溫氣體的壓力 ,并把這個(gè)壓力經(jīng)過(guò)活塞銷(xiāo) ,連桿傳給曲軸 ,此外 ,活塞還起著吸入氣體和排除廢氣的作用。因此，活塞工作的特點(diǎn)是：在高溫高壓下作長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)變負(fù)荷的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。活塞的工作特點(diǎn)就要適應(yīng)這樣的工作條件。 圖 1 表示一個(gè)鋁活塞。 平面 1 表示活塞的頂面。它承受著氣 體的壓力，并受到高溫氣體的直接作用。四個(gè)環(huán)形的槽 2 稱(chēng)為環(huán)槽。其中靠近頂面的三個(gè)環(huán)槽稱(chēng)為氣環(huán)槽。在氣環(huán)槽中放置有彈性的活塞環(huán)，用以密封活塞頂面上部的燃燒室。離頂面最遠(yuǎn) 一個(gè)環(huán)槽稱(chēng)為油環(huán)槽。早油環(huán)槽中放置油環(huán)（或稱(chēng)刮油環(huán)），后者把飛濺到氣缸套內(nèi)壁上的多余潤(rùn)滑油刮掉，使油從 油環(huán) 槽 的小孔 8 中流回曲軸箱。包括頂面和環(huán)槽在內(nèi)的部分 4 稱(chēng)為活塞頭部。沒(méi)有環(huán)槽的部分 5 稱(chēng)為活塞裙部 ， 活塞裙部在活塞工作過(guò)程中起導(dǎo)向作用 ， 它包括裝活塞銷(xiāo)的銷(xiāo)座孔。活塞裙部對(duì)活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力。裙部的長(zhǎng)短取決于側(cè)壓力的大小 和活塞直徑。所謂側(cè)壓力是指在壓縮行程和作功行程中，作用在活塞頂部的氣體壓力的水平分力使活塞壓向氣缸壁。壓縮行程和作功行程氣體的側(cè)壓力方向正好相反，由于燃燒壓力大大高于壓縮壓力，所以，作功行程中的側(cè)壓力也大大高于壓縮行程中的側(cè)壓力。活塞裙部承受側(cè)壓力的兩個(gè)側(cè)面稱(chēng)為推力面，它們處于與活塞銷(xiāo)軸線相垂直的方向上。 活塞中間的貫穿孔 7 稱(chēng)為活塞銷(xiāo)孔。活塞銷(xiāo)孔的兩端面有鎖環(huán)槽 6。圖中之 8 是一個(gè)短圓柱面和圓錐面的組合，通常稱(chēng)為止口。它是專(zhuān)門(mén)為加工活塞而設(shè)置的輔助精基面。在結(jié)構(gòu)上和功能上沒(méi)有任何作用。 活塞在工作過(guò)程中將產(chǎn)生受 力變形和熱變形?；钊斆嬖跉怏w的作用下將產(chǎn)生如圖 2(a)所視的變形。由于金屬分布不均勻，在活塞銷(xiāo)軸線方向的變形量比垂直于該方向的變形量為大。同時(shí)活塞頂面與高溫的燃燒氣體接觸，使活塞的溫度升高，產(chǎn)生熱膨脹。由于四周上金屬分布不均勻，銷(xiāo)孔的軸心線方向的金屬厚，45312678圖1熱膨脹量大；而在垂直于軸心線的方向上，熱膨脹量較小。如果裙部原來(lái)是圓形的，熱膨脹后就變成橢圓。如圖 2（ b)表示。所以無(wú)論是受力變形或熱變形都使原來(lái)是圓柱形的裙部變成橢圓形，橢圓的長(zhǎng)軸在活塞銷(xiāo)孔的軸心線方向上。這樣，必然使活塞與氣缸套的間隙不均勻地減小甚至消 失，以至于發(fā)生強(qiáng)烈的磨損甚至咬住。 為了補(bǔ)償上述變形，把活塞裙部設(shè)計(jì)制造成橢圓形，橢圓的長(zhǎng)軸在垂直活塞銷(xiāo)孔軸心線的方向上，并在活塞裙部的銷(xiāo)孔附近鑄出兩快凹坑，增加裙部與氣缸內(nèi)壁的間隙。橢圓度的大小隨活塞的型號(hào)而不同。在解放牌活塞上，橢圓度為0.08 0.13毫米。 圖 2 此外，活塞工作時(shí)，頂面和高溫氣體直接接觸，熱量由上面?zhèn)鞯较旅妫厦娴臏囟雀?，熱膨脹量大；下面的溫度低，熱膨脹量小。為了補(bǔ)償 這種不均勻的熱變形，故意把活塞頭部的外徑設(shè)計(jì)得比外徑小，同時(shí)活塞裙部也設(shè)計(jì)成上小下大的錐形。解放牌活塞 裙部的錐度是 0.03 0.06 毫米。 為了進(jìn)一步減少向下傳導(dǎo)的熱量，在活塞（主要是高速內(nèi)燃機(jī)用活塞）上銑有橫槽，以減少向下傳熱的面積。在活塞上還銑有縱向槽（稍斜）以增加活塞裙部的彈性（橫向槽亦有這一作用）。 活塞銷(xiāo)孔內(nèi)裝 活塞銷(xiāo)與連桿小頭孔相連接。為了使活塞銷(xiāo)的磨損均勻，在工作溫度下，應(yīng)使活塞銷(xiāo)孔 及 連桿小頭襯套孔中能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，所謂“浮動(dòng)式”活塞銷(xiāo)。為了避免活塞銷(xiāo)在工作過(guò)程中軸向竄動(dòng)，在鎖環(huán)槽中裝鎖環(huán)。 活塞 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 預(yù)先做成橢圓形 為了使裙部?jī)蓚?cè)承受氣體壓力并與氣缸保持小而安全的間隙，要求活塞在工作時(shí)具有正確的圓柱形。但是，由于活塞裙部的厚度很不均勻，活塞銷(xiāo)座孔部分的金屬厚，受熱膨脹量大，沿活塞銷(xiāo)座軸線方向的變形量大于其他方向。另外，裙部承受氣體側(cè)壓力的作用，導(dǎo)致沿活塞銷(xiāo)軸向變形量較垂直活塞銷(xiāo)方向大。 這樣，如果活塞 冷態(tài)時(shí)裙部為圓形，那么工作時(shí)活塞就會(huì)變成一個(gè)橢圓，使活塞與氣缸之間圓周間隙不相等，造成活塞在氣缸內(nèi)卡住，發(fā)動(dòng)機(jī)就無(wú)法正常工作。因此，在加工時(shí)預(yù)先把活塞裙部做成橢圓形狀。橢圓的長(zhǎng)軸方向與銷(xiāo)座垂直，短軸方向沿銷(xiāo)座方向。這樣活塞工作時(shí)趨近正圓。 活塞沿高度方向的溫度很不均勻，活塞的溫度是上部高、下部低，膨脹量也相應(yīng)是上部大、下部小。為了使工作時(shí)活塞上下直徑趨于相等，即為圓柱形，就必須預(yù)先把活塞制成上小下大的階梯形、錐形。 為了減小活塞裙部的受熱量，通常在裙部開(kāi)橫向的隔熱槽，為了補(bǔ)償裙部受熱后的 變形量，裙部開(kāi)有縱向的膨脹槽。槽的形狀有 T形或 形槽。橫槽一般開(kāi)在最下一道環(huán)槽的下面，裙部上邊緣銷(xiāo)座的兩側(cè) (也有開(kāi)在油環(huán)槽之中的 )，以減小頭部熱量向裙部傳遞，故稱(chēng)為隔熱槽。豎槽會(huì)使裙部具有一定的彈性，從而使活塞裝配時(shí)與氣缸間具有盡可能小的間隙，而在熱態(tài)時(shí)又具有補(bǔ)償作用，不致造成活塞在氣缸中卡死，故將豎槽稱(chēng)為膨脹槽。裙部開(kāi)豎槽后，會(huì)使其開(kāi)槽的一側(cè)剛度變小，在裝配時(shí)應(yīng)使其位于作功行程中承受側(cè)壓力較小的一側(cè)。柴油機(jī)活塞受力大，裙部一般不開(kāi)槽 。 有些活塞為了減輕重量，在裙部開(kāi)孔或把裙部不受側(cè)壓力的兩邊切去 一部分，以減小慣性力，減小銷(xiāo)座附近的熱變形量，形成拖板式活塞或短活塞，拖板式結(jié)構(gòu)裙部彈性好，質(zhì)量小，活塞與氣缸的配合間隙較小，適用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。 為了減小鋁合金活塞裙部的熱膨脹量，有些汽油機(jī)活塞在活塞裙部或銷(xiāo)座內(nèi)嵌入鋼片。恒范鋼片式活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，由于恒范鋼為含鎳 33% 36%的低碳鐵鎳合金，其膨脹系數(shù)僅為鋁合金的 1/10，而銷(xiāo)座通過(guò)恒范鋼片與裙部相連，牽制了裙部的熱膨脹變形量。 有的汽油機(jī)上，活塞銷(xiāo)孔中心線是偏離活塞中心線平面的，向作功行程中受主側(cè)壓力的一方偏移了 1 2mm。這種結(jié)構(gòu)可使活塞在 從壓縮行程到作功行程中較為柔和地從壓向氣缸的一面過(guò)渡到壓向氣缸的另一面，以減小敲缸的聲音。在安裝時(shí)，這種活塞銷(xiāo)偏置的方向不能裝反，否則換向敲擊力會(huì)增大，使裙部受損 。 二活塞主要技術(shù)條件的分析 對(duì)于鋁活塞的技術(shù)條件，已 由國(guó)家科委制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于各部分的尺寸精度，幾何形狀精度，相對(duì)位置精度和表面光潔度都作了詳細(xì)的規(guī)定?，F(xiàn)摘要說(shuō)明如下： 1.活塞裙部外圓要求與氣缸很精密地配合，所以尺寸精度通常為 2級(jí)， 對(duì)于高速內(nèi)燃機(jī)的活塞甚至要求是 1級(jí)精度。為了減少機(jī)械加工的困難，將活塞裙部和氣缸套孔直徑的制造公差均放大三倍 。裝配時(shí)，將活塞按裙部尺寸，氣缸套接孔徑尺寸個(gè)分為三組，將對(duì)應(yīng)的組進(jìn)行裝配（這種方法稱(chēng)為分組裝配法），以保證達(dá)到要求的設(shè)計(jì)間隙。裙部的橢圓度和錐度允差一般都在 分 組的尺寸公差范圍內(nèi)。活塞裙部外圓的光潔度不低于 8。 2.對(duì)于浮動(dòng)式的活塞銷(xiāo)孔，為了使活塞銷(xiāo)在工作溫度下能在孔中自由轉(zhuǎn)動(dòng)，銷(xiāo)孔尺寸要求 1級(jí)以上的精度。為了減少機(jī)械加工勞動(dòng)量，活塞銷(xiāo)孔和活塞銷(xiāo)的裝配也采用分組裝配法。對(duì)于銷(xiāo)孔直徑 50 毫米的情況，銷(xiāo)孔的橢圓讀和錐度應(yīng)不大于 0.003 毫米，光潔度為 10。目 前暫時(shí)按 0.050.0828 ， 8 制造，以便在裝配時(shí)用鉸刀精鉸。 3活塞銷(xiāo)孔的相對(duì)位置精度也有一定的要求，主要是： 銷(xiāo)孔軸心線到頂面的距離影響氣缸的壓縮比，即影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，所以必須控制在一定的范圍內(nèi)。對(duì)于解放牌活塞，這一距離規(guī)定為 56 0.08 毫米。 銷(xiāo)孔軸心線對(duì)裙部軸心線的不垂直度直接影響活塞銷(xiāo)，活塞銷(xiāo)桿和連桿的受力情況，不垂直度過(guò)大將使活塞銷(xiāo)，活塞銷(xiāo)孔和連桿單側(cè)受力，活塞在氣缸中亦傾斜，加劇了磨損。對(duì)于解放牌活塞， 這一不垂直度在 100毫米長(zhǎng)度內(nèi)允差0.035毫米 。 銷(xiāo)孔軸心線 對(duì)裙部軸心線 的不相交度亦影響活塞在氣缸套中 的傾斜情況，影響磨損。對(duì)于解放牌活塞，規(guī)定不相交度不大于 0.10毫米。 4為了使活塞環(huán)能隨氣缸套孔徑大小的變化而自由地脹縮，對(duì)活塞環(huán)槽作以下規(guī)定： 環(huán)槽兩側(cè)對(duì)裙部軸心線的不垂直度在 25 毫米長(zhǎng)度上不大于 0.07 毫米； 環(huán)槽兩側(cè)面對(duì)裙部軸心線的跳動(dòng)量不大于 0.05毫米； 環(huán)槽寬度的尺寸精度在 0.02 0.04 毫米左右； 環(huán)槽兩側(cè)面的光潔度不低于 8。 5為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，同一發(fā)動(dòng)機(jī)中個(gè)活塞的重量不應(yīng)相差很大。對(duì)于解放 牌活塞，重量相差不應(yīng)大雨 8 克。因此活塞應(yīng)按重量分組裝配。 三活塞的材料及毛坯制造 在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和高速柴油機(jī)中，為了減少往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的慣性的作用，都采用了銅硅鋁合金作為活塞材料。它的化學(xué)成分是 Si46%;Cu58%;Mg0.20.5%;Fe 1%;其余是 Al 。在低速、重負(fù)荷、 低級(jí)燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)中，有時(shí)用鑄鐵作為活塞材料。在汽車(chē)拖拉機(jī)工業(yè)中很少用鑄鐵活塞。銅硅鋁合金比鑄鐵具有下列優(yōu)點(diǎn)： 1. 導(dǎo)熱性好，使活塞頂面的溫度降低較快，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮性，又不 至于引起混合氣體自然，因而可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率； 2重量輕，慣性力?。?3可切削性好； 4可以得到精確的毛坯。 但它亦有一些缺點(diǎn)： 1 材料價(jià)格比較貴； 2 熱膨脹系數(shù)大，約為鑄鐵（機(jī)體和氣缸套的材料）的兩倍； 3 機(jī)械強(qiáng)度及耐磨性差 。 但是，總的來(lái)說(shuō)，鋁合金的優(yōu)點(diǎn)超過(guò)缺點(diǎn)，所以在高速內(nèi)燃機(jī)中都用它。 鋁活塞毛坯采用金屬模澆鑄。毛坯的精度較高，活塞銷(xiāo)孔也能鑄出，因此機(jī)械加工余量可以響應(yīng)地減少。 鋁活塞毛坯在機(jī)械加工前要切去澆冒口，并進(jìn)行時(shí)效處理，消除鑄造時(shí)因冷卻不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。時(shí)效處理是將活塞加 熱至 180 200，保溫 6 8個(gè)小時(shí)后，自然冷卻?；钊?jīng)過(guò)時(shí)效處理后還能增加強(qiáng)度和硬度。 四鋁活塞的機(jī)械加工工藝過(guò)程 表 1是某汽車(chē)配件廠用于加工解放牌活塞 所采用的機(jī)械加工工藝過(guò)程。 整個(gè)工藝過(guò)程分為粗加工和精加工兩個(gè)階段。在精加工之前設(shè)有休整和加工輔助基準(zhǔn)的工藝。 該廠的活塞年產(chǎn)量為 25 30 萬(wàn)個(gè)，屬于大批大量生產(chǎn)。廠中成立了專(zhuān)用的生產(chǎn)流水線。流水線中有專(zhuān)用機(jī)床，亦有經(jīng)過(guò)改裝的通用機(jī)床，并采用了大量的專(zhuān)用工夾具保證，不依靠工人的技術(shù)水平，因此機(jī)床和工夾具都應(yīng)精確調(diào)整。 五鋁活塞機(jī)械加工工藝過(guò)程的分析 1定位基面的選擇和加工 活塞是一個(gè)薄壁零件，在外力作用下很容易產(chǎn)生變形?；钊饕砻娴某叽缇群拖嗷ノ恢镁鹊囊蠖己芨?，因此希望以一個(gè)統(tǒng)一基面定位來(lái)加工這些要求高的表面。目前生產(chǎn)活塞的工廠大多采用止口和端面作為粗加工的統(tǒng)一基準(zhǔn)；在精加工時(shí)，精車(chē)外圓和精磨外圓兩工序中用止口處的錐面和頂面上的中心孔定位，其余工序亦采用止口和端面定位。 采用止口和端面（或錐面和中心孔）作為基面有下列優(yōu)點(diǎn)； 用這種定位方法可以加工裙部 、頭部、頂面、銷(xiāo)孔等主要表面級(jí)其他次要表面。而且在工序 6中，在一次安裝中可以車(chē)削外圓、頂面、 環(huán)槽，既提高了生產(chǎn)率，又能保證這些面的相互位置精度。 活塞裙部在半徑方向容易產(chǎn)生變形。而利用止口和端面（或錐面和中心孔）定位可以沿活塞軸向夾緊，就不致引起嚴(yán)重的變形，從而可以進(jìn)行多刀切削。 當(dāng)然采用這種定位方法也有不足之處： 要加工一些本來(lái)不需要加工的地方，而且精度要求較高，還要經(jīng)過(guò)第二次休整和加工。 在活塞技術(shù)要求中，環(huán)槽、銷(xiāo)孔等精度位置精度都是對(duì)裙部外圓的軸心線而言的?，F(xiàn)在加工時(shí)用止口定位，止口對(duì)裙部外圓的不同軸度就要影響環(huán)槽、銷(xiāo)孔的位置精度， 增加了精切面的工序（切去中心孔）。 這些都需要增加 設(shè)備、工時(shí)等。但是從保證加工質(zhì)量這方面 看來(lái)，利用統(tǒng)一基準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)超過(guò)缺點(diǎn)，所以這種定位方式得到廣泛的應(yīng)用。 止口和端面的加工： 在裝夾時(shí)用外圓和頂面定位。由于工件還是毛坯表面，用一般的三爪卡盤(pán)夾持不夠牢固，所以故意把卡爪加長(zhǎng)（廠中稱(chēng)為長(zhǎng)三爪卡盤(pán)），以避免工件在切削力作用下產(chǎn)生傾斜。用這種方法裝夾工件對(duì)夾具的要求比較簡(jiǎn)單，但有一個(gè)問(wèn)題必須注意，即外圓和毛坯內(nèi)孔的同軸度問(wèn)題。很明顯，如毛坯的外圓和內(nèi)壁有較大的不同軸度，用外圓定位加工出的止口就與外圓同軸，而與內(nèi)壁不同軸，以后再用止口定位加工外圓 ，內(nèi)外表面仍不同軸，造成壁厚差。但是，由于鋁活塞是用金屬模澆鑄的，毛坯精度較高，內(nèi)外毛坯表面的不同軸度較小，因而可以采用外圓定位的方法。采用外圓定位車(chē)止口的方法，基本上能保證技術(shù)條件規(guī)定的壁厚差小于 0.4 0.9 毫米的要求。但是比較合理的方法應(yīng)該是用內(nèi)表面定位加工止口，使止口與表面同心；然后用止口定位加工外圓，從而保證活塞有較小的壁厚差。 在進(jìn)行各主要表面的精加工前，必須對(duì)基面再進(jìn)行一次精加工（工序 9，精車(chē)止口，打中心孔）。因?yàn)樵诖旨庸r(shí)，金屬切除余量比較大，切削力也比較大，基面的精度有可能被破壞（這一點(diǎn)雖 然對(duì)鋁活塞更為突出，但對(duì)精度要求 高的鋼制工件，亦是應(yīng)該注意的一個(gè)問(wèn)題）?；嬖龠M(jìn)行一次精加工可以提高基面本身的精度。由于外圓已加工過(guò)，切切削用量不大，所以可以用普通的三爪卡盤(pán)定位夾緊。在車(chē)床空心主軸中裝有能軸向移動(dòng)的發(fā)中心鉆（用于鉆反轉(zhuǎn)工件用的中心鉆）。用來(lái)在精車(chē)止口、端面、錐面的同時(shí)在頂面的搭子上打中心孔，保證了這些表面的相對(duì)位置精度（同軸度和垂直度）。 2環(huán)槽的加工 如前所述，在技術(shù)條件中對(duì)環(huán)槽側(cè)面的垂直度、跳動(dòng)量、光潔度和槽寬尺寸精度都有較高的要求，因此環(huán)槽加工是活塞加工中重要工序之一。 環(huán)槽的寬度 決定于切槽刀厚度；槽間的距離決定于夾板厚度。環(huán)槽刀的形狀見(jiàn)圖 3。為了保證槽寬的尺寸精度，必須將切槽刀的寬度嚴(yán)格控制在 0.005毫米以內(nèi)。為了保證槽間的距離，切槽刀和夾板兩側(cè)都在平面磨床上磨到 8，使兩側(cè)面互相平行，且?jiàn)A板的厚度偏差限制在 0.01 毫米以內(nèi)。 為了保證槽的側(cè)面與裙部的軸心線垂直，除了刀架溜板的運(yùn)動(dòng)方向與活塞的軸心線垂直之外（這需要有機(jī)床制造精度、夾具制造及調(diào)整精度、工件制造精度等來(lái)保證），還必須將切槽刀安裝得與活塞裙部軸心線垂直，也就是必須使刀架上安裝刀具的側(cè)向基面與車(chē)床的回轉(zhuǎn)軸心線垂直。為此， 在安裝刀具前，先用千分表對(duì)側(cè)向基面進(jìn)行找正。在刀架前后移動(dòng)時(shí)，其誤差應(yīng)在 0.01 毫米以內(nèi)。 切圖3槽刀的伸出長(zhǎng)度是用樣件調(diào)整的，即在安裝工件的位置上安裝上樣件。樣件的形狀與工件相似，環(huán)槽深度已加工到需要的尺寸，而環(huán)槽的寬度略寬。根據(jù)樣件上各環(huán)槽的深度，調(diào)整各把環(huán)槽刀的伸出長(zhǎng)度。在切削環(huán)槽的工序中，由于切槽刀在 X方向的剛性較差，端面到環(huán)槽的距離在加工過(guò)程中不可避免要有誤差，常會(huì)使切槽刀兩側(cè)面的余量不均勻，因而兩側(cè)面的切削力也不相等。這就會(huì)使刀具在切削過(guò)程中產(chǎn)生彎曲，影響尺寸精度和相對(duì)位置精度，解決的辦法是增加環(huán)槽的切削次數(shù)。由粗切、精切各一次，改為粗切、精切各兩次。每次精切余量為 0.20毫米（改變切槽刀的寬度）。 影響環(huán)槽側(cè)面光潔度的主要因素是切槽刀側(cè)面和刃口的光潔度。解決這一問(wèn)題有兩個(gè)措施：一是刀具在精磨以后，再用鉆石粉進(jìn)行研磨，使刀刃的光潔度在 9以上；二是在刀刃部分磨出一條棱邊，寬 0.2 0.4毫米，后角為 0（見(jiàn)圖3）。在切削過(guò)程中，這條棱邊還有壓光作用，使環(huán)槽側(cè)面的光潔度得以提高。 3裙部外圓的精加工 對(duì)于裙部截面形狀是橢圓的鋁活塞，裙部外圓的精加工目前一般采用磨削的方法；對(duì)于橢圓度較大的情況，則是在靠 模車(chē)削后在磨削，以減少磨削的余量。由于解放牌活塞的尺寸不大，橢圓度也不大，所以采用一次磨出的方法。要在磨削中得到橢圓形的外圓表面，除了工件 和砂輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，還需要工件相 對(duì)與砂輪作附加的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞銷(xiāo)孔軸心線在垂直位置時(shí)， 活塞的軸心應(yīng)在橢圓的中心， 這時(shí)砂輪離活塞軸心最遠(yuǎn)，磨出橢圓的長(zhǎng)軸。在活塞繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，活塞的軸心應(yīng)按橢圓半徑的變化規(guī)律向砂輪移動(dòng)。直至活塞銷(xiāo)孔中心線轉(zhuǎn)過(guò) 90，即磨出橢圓的短軸?；钊^續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞的軸心線應(yīng)逐漸離開(kāi)砂輪。直至活塞轉(zhuǎn)過(guò) 180時(shí)，活塞的軸心有回到了橢圓的中心。 如此反復(fù)循環(huán)， 即能磨出整個(gè)橢圓?？梢钥闯觯钊D(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，活塞的軸心應(yīng)往復(fù)移動(dòng)兩次，移動(dòng)量等于橢圓長(zhǎng)軸與短軸之差的一半。 4活塞銷(xiāo)孔的加工 鋁活塞的銷(xiāo)孔一般都鑄出錐形孔（便于脫模）。由于銷(xiāo)孔是許多工序施加壓力的部位 ，所以粗鏜銷(xiāo)孔工序直接安排在粗車(chē)止口工序之后，粗車(chē)外徑、頂面、環(huán)槽工序之前，以便夾緊力能較均勻地分布，而不至于壓壞銷(xiāo)孔所在的搭子。 精鏜銷(xiāo)孔是活塞加工中保持精度的關(guān)鍵工序之一。由于銷(xiāo)孔的尺寸精度、幾何形狀精度、相對(duì)位置精度和光潔度的要求都很高，用一般的機(jī)床加工往往由于主軸旋轉(zhuǎn)軸心線不穩(wěn)定（即主軸旋轉(zhuǎn)精度不高）而達(dá) 不到要求。即采用一般認(rèn)為機(jī)床剛性好、主軸回轉(zhuǎn)精度高的金剛鏜床，有時(shí)也會(huì)因?yàn)闄C(jī)床主軸軸承精度的降低而達(dá)不到要求。再加上金剛鏜床的價(jià)格昂貴，使用成本很高。因此需要 用到精鏜銷(xiāo)孔的 專(zhuān)用鏜床 。這種鏜床的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主軸旋轉(zhuǎn)精度很高，滿足了活塞生產(chǎn)的需要。它的主軸軸承是整體式的滑動(dòng)軸承，軸套與軸頸的配合間隙很?。▋H 0 5 毫米）。在常溫下，由于間隙太小，主軸不能轉(zhuǎn)動(dòng)。在主軸箱內(nèi)充滿了潤(rùn)滑油，在油中放入電熱板。在開(kāi)動(dòng)機(jī)床前，將潤(rùn)換油加熱到 70 80。由于軸套和主軸的材料不同，它們的熱膨脹系數(shù)亦不同（銅的熱膨脹系數(shù) 比鋼大一倍），因此軸套和主軸軸頸之間產(chǎn)生了足夠的間隙，主軸可以旋轉(zhuǎn)。由于主軸軸頸經(jīng)過(guò)精細(xì)的磨削和研磨，軸套又經(jīng)過(guò)仔細(xì)的配刮，從而保證主軸軸頸和軸套之間的間隙小而且均勻，因此主軸有很高的旋轉(zhuǎn)精度。 前面已經(jīng)講過(guò)，銷(xiāo)孔軸心線到頂面的距離影響氣缸的壓縮比，所以鏜活塞銷(xiāo)孔最好是以頂面定位。但是在目前的工藝過(guò)程中是一止口和端面定位的。這亦是工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的一個(gè)例子，因此對(duì)于工序中所用的一些尺寸要經(jīng)過(guò)尺寸換算。 精鏜銷(xiāo)孔工序?qū)嶋H保證的尺寸是銷(xiāo)孔直徑和銷(xiāo)孔軸心線到端面的距離。但是最后一尺寸是無(wú)法直接測(cè)量的，一般 都要通過(guò)銷(xiāo)孔上母線到端面的距離來(lái)控制。因此在工序簡(jiǎn)圖中標(biāo)注了 0.050.0828 和 6 3 .5 0 .0 2 5 兩個(gè)尺寸。同樣，銷(xiāo)孔軸心線到頂面的距離亦不能直接測(cè)量，而要在精車(chē)工序中通過(guò) 106、 63.5及 28 三個(gè)尺寸來(lái)間接獲得?，F(xiàn)在要重新規(guī)定活塞高度的公差。 作尺寸鏈圖（圖 4），其中 0 . 0 5 0 . 2 0 51 0 . 0 8 0 . 0 4 01 ( 2 8 ) 1 02A ；2 6 3 .5 0 .0 2 5A ； 3 106A （尺寸待定）；4 56 0.08A 。 首先，1 2 3 4A A A A、 、 、形成一個(gè)封閉的尺寸鏈，其中4A是封閉鏈，2A是減環(huán)，13AA、是增環(huán)。列出尺寸鏈方程式： 4maxA=1maxA+3maxA-2maxA； 4minA=1minA+3minA-2minA。 圖4帶入相應(yīng)數(shù)值后得到： 0.4203 0.515106A 很明顯，活塞的高度應(yīng)該是 0.4203 0.515106A 毫米，而不是工作圖上規(guī)定的 00.8706毫米。按后一個(gè)尺寸制造活塞，將產(chǎn)生大量的廢品。工序圖上規(guī)定的 0.430.51106毫米在上述公差范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)的要求。 由上述可知：由于工藝基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不沖和，非但尺寸要進(jìn)行換算，而且有時(shí)還需要提高某些工序的加工要求。 六活塞的檢驗(yàn) 為了保證活塞達(dá)到規(guī)定的技術(shù)條件，必須在加工中及加工完畢后進(jìn)行技術(shù)檢查。最后檢查的項(xiàng)目有： 檢查外觀和光潔度； 檢查活塞銷(xiāo)孔的尺寸及幾何形狀偏差； 檢查裙部的橢圓度和錐度，按裙部橢圓的長(zhǎng)軸分組； 檢查環(huán)槽寬度、底徑、環(huán)槽側(cè)面的不垂直度和跳動(dòng)量； 檢查銷(xiāo)孔軸心線對(duì)裙部軸心線的不垂直度和不相交度，銷(xiāo)孔軸心線到頂面的距離； 稱(chēng)活塞的重量，并按重量分組。 七 基本 工時(shí)計(jì)算； 工序 5： 所選刀具為 YT5 硬質(zhì)合金，直徑為 1mm 的圓形鏜刀； 確定切削深度pa2 7 2 4 1 . 52pa m m 確定切削進(jìn)給 f 根據(jù)表 11.5 ，當(dāng)粗鏜銅鋁合金，鏜刀直徑為 10mm ，pa 2 mm ，鏜刀審出長(zhǎng)度為 100 mm 時(shí) f=0.15 0.30mm /r 按 C620-1 機(jī)床的進(jìn)給量（表 4.2-9 2) 選擇 F=0.20mm /r 確定切削速度 v 按表 21 27 的計(jì)算公式確定 v= vvr vxympC kT a f式中rC=2.91， m=0.2，vx=0.15，vy=0.2， T=60min, vk=0.9 0.8 0.65=0.468 則0 . 2 0 . 1 5 0 . 2291v = 0 . 4 6 8 / m i n 7 8 / m i n6 0 1 . 5 0 . 2 m m m 1 0 0 0 1 0 0 0 7 8 / m i n 9 2 0 / m i n27vn r rD 按 C620- 21 機(jī)床上的轉(zhuǎn)速選擇 7 6 0 / m innr 確定粗鏜 00.0527 mm 孔的基本時(shí)間，選鏜刀的主偏角 45rx o按表 26.2 1 的計(jì)算公式，1 2 3j l l l lLT fn fn 1 2 31 . 5 , 1 0 4 , 4 , 0 ,l m m l m m l m m l 則0 . 2 / , 1f m m s i 1 2 3 1 0 4 3 . 5 40 . 2 6 . 1 7j l l l lLT f n f n =90s 則工序的基本時(shí)間為jT=90s 根據(jù)有關(guān)書(shū)籍的闡述，輔助時(shí)間fT與基本時(shí)間jT之間的關(guān)系為fT=（ 0.150.2）jT即fT=0.2jT，則此工序的輔助時(shí)間為fT=0.2 90s =18s 其它時(shí)間bxTT=（ 90+18） 6%=6s 則此工序所用時(shí)間djT=90+18+6=114s 工序 12： 所選刀具為 YT30 硬質(zhì)合金，主偏角 45rK o，直徑為 10mm 的圓形鏜刀，其耐用度 T=60min 確定切削深度papa= 2 8 2 7 0 .52 mm 確定切削進(jìn)給 f=0.4 /mm r 確定切削速度 v v= vvr vxympC kT a f0 . 2 0 . 1 5 0 . 2291v = 0 . 9 1 . 4 2 1 5 / m i n6 0 0 . 5 0 . 4 mm 1 0 0 0 1 0 0 0 2 1 5 / m i n 2 4 4 5 / m i n28vn r rD 根據(jù) T612 鏜床的轉(zhuǎn)速表（表 4.2-20 2) 選擇 1 2 0 0 / m i n 2 0 /n r r s 實(shí)際切削速度 r =4.98 /ms 精鏜 28mm 孔的基本時(shí)間為1 2 3j l l l lLT fn fn 1 2 31 . 5 , 1 0 4 , 4 , 0 ,l m m l m m l m m l 則0 . 2 / , 1f m m s i 1 2 3 1 0 4 3 . 5 4 140 . 2 2 0j l l l lLTsf n f n 則工序的基本時(shí)間為jT=14s 根據(jù)有關(guān)書(shū)籍的闡述，輔助時(shí)間fT與基本時(shí)間jT之間的關(guān)系為fT=（ 0.150.2）jT即fT=0.2jT，則此工序的輔助時(shí)間為fT=0.2 14s =3s 其它時(shí)間bxTT=（ 14+3） 6%=1s 則此工序所用時(shí)間djT=14+3+1=18s 八夾具設(shè)計(jì) 圖 5 為用活塞頂面和頭部外圓作為定位基面的夾 具簡(jiǎn)圖 圖中處于與水平線成 45角位置的兩個(gè)定位銷(xiāo) 1（相當(dāng)于組成一個(gè) V 型塊）與活塞的頂面和頭部外圓消除五個(gè)自由度，為了避免夾緊力引起活塞變形，壓緊螺桿所產(chǎn)生的壓緊力通過(guò)壓塊 2 作用在活塞頂部的內(nèi)壁。這種定位方式與用端面和止口定位比較起來(lái)，有利于達(dá)到 56 0.08 毫米，因?yàn)樗馆S向尺寸的工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。 本文總結(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī) 是汽車(chē)的心臟，材料是發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量的關(guān)鍵所在，在環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)的今天，用新材料來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率、降低排放并提高使用壽命具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義?，F(xiàn)代柴油機(jī)采用增壓、強(qiáng)化技術(shù)后，原有鋁合金活塞難以滿足材料需求，用復(fù)合材料活塞代替普通鋁合金活塞已成為發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的趨勢(shì)。日本、美國(guó)、德國(guó)等國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家都在大力研究和推廣應(yīng)用。短纖維混雜增強(qiáng)鋁合金復(fù)合材料活塞是我單位最近開(kāi)發(fā)的高新技術(shù)產(chǎn)品，適用于大功率、高效壓緊力定位銷(xiāo)1壓塊2圖5發(fā)動(dòng)機(jī)。該技術(shù)采用擠壓鑄造技術(shù)，將鋁合金液滲入 AL2O3 陶瓷短纖維等混雜預(yù)制件中，在活塞頂至第一環(huán)槽部 進(jìn)行復(fù)合材料強(qiáng)化，制成局部強(qiáng)化鋁合金復(fù)合材料活塞，大大提高了活塞第一環(huán)槽周?chē)挠捕燃澳湍バ裕罱K達(dá)到提高活塞使用壽命的目的。可應(yīng)用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、各種汽車(chē)、船、摩托車(chē)等用發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制造。與普通活塞相比，該活塞具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、重量較輕，密度為 2.8g cm。左右； 2、耐磨性能比鋁合金活塞高 7080； 3、熱膨脹系數(shù)低，耐熱疲勞性好，發(fā)動(dòng)機(jī)效率高，減少裝配間隙，降低運(yùn)行噪音、燃油消耗和廢氣排放； 4、不僅第一環(huán)槽部位可被增強(qiáng)，活塞頂部包括燃燒室也可以根據(jù)需要進(jìn)行增強(qiáng) ； 5、增強(qiáng)纖維含量及種類(lèi)可根據(jù)需要調(diào)整，從而使活塞的加工性及耐磨性可調(diào)； 6、工藝易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，可在基本上不改變?cè)瓉?lái)的活塞生產(chǎn)工藝的情況下組織生產(chǎn)，投資少。 7、與普通鋁合金相比，高溫抗拉強(qiáng)度提高 20-40，耐磨性提高 3-5 倍，熱膨脹系數(shù)降低 20。 將來(lái)展望 目前，內(nèi)燃機(jī)工業(yè) “ 十一五 ” 規(guī)劃已正式上交國(guó)家有關(guān)部門(mén)審批，活塞行業(yè)作為內(nèi)燃機(jī)工業(yè)一個(gè)重要組成部分，內(nèi)燃機(jī) “ 十一五 ” 規(guī)劃將對(duì)活塞行業(yè)