CA6140型铝活塞的机械加工工艺设计及夹具设计㊣精品文档值得下载

CA6140型铝活塞的机械加工工艺设计及夹具设计

压力，并把压力通过活塞销连杆传给曲轴。可见活塞是在高温高压下工作长时间变负荷的往复运动，活塞的结构就要适应这样的工作条件。图表示个铝活塞.弧面称为活塞的曲顶面,它承受气体的压力,并受到高温气体的直接作用.四个圆环形的槽称为环槽,其中的两个环槽称为气环槽,在气环槽中放置有弹性的活塞环,用以密封活塞顶面以上的燃烧室,分别为矩形槽和梯形槽,在油环槽中放置油环或称刮油环,它把飞溅到汽缸套内壁上的多余润滑油刮去,使油从油环槽的小孔中流回曲轴箱.包刮曲顶面和油环在内的部分称为活塞头部,其余部分称为活塞裙部,在活塞工作过程起到向作用.活塞中间的贯穿孔称为活塞销孔.图中是个短圆柱面和圆锥面的组合,通常称为止口,它是专门为加工活塞而设置的铺助精基面.在结构上和功能上没有作用.镶嵌环为高镍铸铁，作用是提高活塞该部位的强度和耐磨性，提高活塞的气密性和寿命。活塞在工作过程中将产生受力变形和热变形.如图所示,活塞的曲顶面受到汽缸内气体压力的作用,产生弹性变形.由于活塞裙部在圆周方向刚性不同,在销孔轴线方向的弹性变形量大,使活塞裙部在受力后变成椭圆.另方面,活塞顶部与高温气体接触,热量通过活塞顶部传到活塞裙部,温度升高产生变形.由于活塞裙部圆周上金属分布不均匀，销孔轴线方向金属厚，热膨胀量大垂直于销孔轴线发向热膨胀量小。从而使活塞裙部由于热变成椭圆，如图的虚线所示。所以无论是受力变形或热变形都使原来的圆柱形的裙部变成椭圆形，椭圆的长轴在活塞的销孔的轴心线方向上。这样，比然使活塞与汽缸的间隙不均匀地减少甚至消失，以至于发生强烈的磨损甚至咬住。为了补偿上述变形，由活塞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，并在活塞裙部的销孔附近铸出两块凹吭，增加裙部与汽缸内壁的间隙。椭圆度的大小随活塞的型号不同。活塞上，椭圆的长轴和短轴要控制在离圆位置以内，相互位置误差在以内。此外，活塞工作时，顶面和高温气体直接接触，热量由头部传到裙部，头部温度高，热膨胀量大裙部温度低，热膨胀量小。为了补偿这种不均匀的热变形，把活塞头部的外径设计的比裙部小，同时活塞裙部也设计成上小下大的锥形。型柴油机活塞裙部的锥度是。为了减少向裙部传导的热量，在活塞上铣有横槽，以减少向下传热的面积。在活塞上还铣有纵向槽稍斜以增加活塞裙部的弹性横向槽也有类似作用。为了活塞的气密性和耐磨性，增加其寿命，在下气环槽镶嵌高镍铸铁环。使铸铁的热膨胀系数更接近，以便满足零件要求。活塞销孔内装活塞销与连杆小头孔相连接。为了使活塞销的磨损均匀，在工作温度下，应使活塞销在活塞孔及连杆小头衬套孔中能自由转动，即所谓“浮动式”活塞销。为了避免活塞销在工作过程中轴向窜动，在锁环槽中装有锁环。二活塞的般技术要求由于铝活塞的技术条件已由国家科技委员会制定了国家标准，对个部分的尺寸公差形状和位置公差以及表面粗糙度均作了详细的规定，现根据标准摘要说明如下活塞裙部外圆要求与气缸很精密的配合，因为裙部外圆尺寸公差般为，对于高速内燃机的活塞甚至要达。为了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三倍，装配时将活塞按裙部尺寸分寸三组，气缸套按孔径尺寸分成三组，将对应的组进行装配，以保证达到要求的间隙。裙部的椭圆度和锥度公差在分组尺寸公差范围内。裙部外圆粗糙度.。对于浮动式活塞销孔，为了使活塞销在工作过程中能在孔中自由转动，销孔尺寸公差级以上。为了减少机械加工工作量，活塞销孔和活塞销的装配也采用分组装配法，销孔的圆度不大于.，圆柱度不大于.。销孔内圆表面粗糙度活塞的销孔的位置公差也有定要求，主要是销孔轴心线到顶面的距离影响气缸的压缩比，即影响发动机的效率，因此必须控制在定的范围内。对于活塞这距离为.。销孔轴心线到裙部轴心线的垂直度影响活塞销销孔和连杆的受力情况。垂直度误差过大将使活塞销销孔和连杆单侧受力，活塞在气缸套中倾斜，加剧了磨损。对于活塞。这垂直度在.长度上公差为.。销孔轴心线在裙部轴心线的对称度误差也会引起不均匀磨损。对于活塞，规定对称度公差为.。为了使活塞患能随气缸套孔径的大小的变化而自由地膨胀，对活塞环槽作下列规定活塞环槽平面母线对裙部轴线的垂直度环槽呈碟形向上倾斜时不大于.环槽呈伞形向下倾斜时不大于.。活塞环槽平面对裙部轴线圆跳动不大于.。活塞环槽底径对裙部轴线圆跳动不大于.。活塞环槽上下面平面的粗糙度.为了保证发动机运转平稳，同发动机个活塞的重量不应相差很大。对于型柴油机活塞，重量差不得大于活塞名义重量的.。活塞应按重量分组装配。第二章活塞的加工生产类型的确定生产类型是企业生产专业化程度的分类，般分为大量生产成批生产和单件生产三种类型。其中成批生产又可以分为大批生产中批生产和小批生产。如果从工艺特点方面来看单件生产其产品数量少，每年产品的种类规格较多，是根据定货单位的要求确定的，多数产品只能单个生产，大多数工作地的加工对象是经常改变的，很少重复。成批生产其产品数量较多，每年产品的结构和规格可以预先确定，而且在段时间里是比较固定的，生产可以分批进行，大部分工作地的加工对象是周期轮换的。大量生产其产品数量很大，产品的结构和规格比较固定，产品生产可以连续进行，大部分工作地的加工对象是单不变的。因此生产类型的确定，对于工艺规程的制定是非常重要的。显然，产量愈大，生产专业化程度应该愈高。但生产类型的划分方面要考虑生产纲领即年产量另方面还必须考虑产品本身的大小和结构的复杂性。下面对该活塞的生产类型确定如下式中零件的年生产纲领件年产品的年生产纲领万台年每台产品中含该零件的数量件台备品率般而言，以上的备品率根据易磨损和损坏的程度定为。现取。废品率由于属于机械零件，故取为。则.万台另方面由于本产品属于轻型机械，且生产纲领为万台，远远大于万台。所以活塞的生产类型属于大量生产。毛坯的分析正确的选择毛坯是工艺技术人员应该高度重视的问题。零件加工过程中工序的内容或工序的数目，材料消耗，热处理方法，零件制造费用等都与毛坯的材料制造方法毛坯的误差与毛坯的余量有关。应慎重对待。材料在高速柴油机中,为了减少往复直线运动部分的惯性作用,都采用了铜硅铝合金作为活塞材料.在低速重负荷低级燃料的发动机中,有时用铸铁作为活塞材料.在汽车工业中很少用铸铁活塞.铜硅铝合金比铸铁具有下列优点导热性好,使活塞顶面的温度降低较快,可以提高发动机的压缩比,又不至于引起混合气体的自燃,因而可以提高发动机的功率重量轻,惯性力小可切削性好可以得到精确的毛坯但它也有些缺点材料的价格比较贵热膨胀系数大,约为铸铁的两倍机械强度及耐磨性较差.但总的来说,铝合金的优点超过缺点,所以在高速内燃机中都用它.而且耐磨性方面可以通过镶嵌高镍铸铁环来提高其气密性和耐磨性，增加其寿命。二毛坯的选择应考虑的因素包括生产批量零件的结构形状和尺寸大小零件的力学性能工厂现有设备和技术水平技术经济性主要依据般是零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身的结构。从生产批量来看此零件属于大批量生产，宜采用精度和生产率高的毛坯制造方法，以减少材料消耗和机械加工工作量。可考虑用金属铸造熔模铸造模锻精锻等方法获得毛坯。从零件的结构来看由于此零件属于外形较复杂的小型零件，而且它的壁厚不算薄。故可以考虑采用压铸金属铸造熔模铸造等精密铸造方法。同时可以减少切削加工或不进行切削加工。从毛坯的制造方法来看毛坯的制造方法应与材料的制造工艺性相适应。故铸铁铸钢铸铝和铸铜等有色金属材料适合用铸造方法获得毛坯。从铸铝件的强度来看从铸铝件的强度来看可以考虑采用金属型铸造的铸件金属型浇注的铸件砂型浇注的铸件。且强度依次递减,毛坯质量依次降低.故从以上可以看到该活塞毛坯可以采用金属型铸造。金属型铸造则适用于成批大量生产以锌合金铝合金镁合金以及铜合金为主的中小型形状复杂不进行热处理的非铁合金的零件。也可用于铸钢铸铁的厚壁简单或中等复杂的中小铸件。对于这些材料则金属型铸造浇铸更为合适从工厂现有设备和技术水平来看从这方面来看，金属型浇铸也是可以考虑的。从经济合理性来看零件最大的外轮廓尺寸小于，且复杂程度属于中等，生产类型属于大量生产，故金属型或压力铸造均适合，但在成批生产下金属型铸造比较合适。综上所述，该活塞零件的材料选用，毛坯采用金属型铸造。三毛坯的机械加工余量由简明机械加工工艺手册表查得金属型铸件的尺寸公差等级为。故查表可查得外圆的加工余量为。销孔的加工余量为。其它表面基本为次性加工，故加工余量由零件尺寸决定。制定工艺路线这是制订机械加工工艺规程的核心。其主要内容有选择定位基准确定加工方法安排加工次序安排热处理检验安排其它工序机械加工工艺路线的最终确定，般要通过定范围的论证，即通过对几条工艺路线的分析与比较，从中选出条适合本厂条件的确保加工质量高效和低成本的最佳工艺路线。下面将从以上几个方面来确定型活塞的机械加工工艺路线。基准的选择基准是机械制造中应用得十分广泛的个概念，是用来确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的那些点线或面。机械产品从设计制造到出厂经常要遇到基准问题设计时零件尺寸的标注制造时工件的定位检查时尺寸的测量以及装配时零部件的装配位置等都要用到基准的概念。基准般包括设计基准设计者在设计零件时，根据零件在装配结构中的装配关系以及零件本身结构要素之间的相互位置关系，确定标注尺寸或角度的起始位置。简言之，设计图样上所采用的基准就是设计基准。工艺基准零件在加工测量和装配过程中所采用的基准称为工艺基准。它又可以分为定位基准加工时用于工件的定位的基准。它又可分为粗基准精基准。另外还有附加基准。其中粗基准是未经机械加工的定位基准。反之经过机械加工的定位基准称为精基准。而附加基准是指零件上根据零件机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。测量基准在加工过程中或加工后用来测量工件的形状位置和尺寸误差所采用的基准。装配基准在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。在这里主要考虑定位基准的选择，而测量基准装配基准则在后面的设计中进行选择。定位基准的选择般原则选最大尺寸的表面为安装面，选最长距离的表面为导向面，选最小尺寸的表面为支承面。首先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精度。应尽量选择零件的主要表面为定位基准。定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠。下面根据以上般原则分别进行粗基准和精基准的选择。粗基准的选择粗基准的选择除了应考虑以上的般原则外，还必须考虑以下几个原则选加工余量小的较准确的光洁的面积较大的毛面做粗基准。选重要表面为粗基准。选不加工的表面做粗基准。粗基准般只能使用次。上述的选择粗基准的四条原则，每条都只能说明个方面的问题。综合以上各个原则并考虑零件的实际情况选择如下粗基准般都是为了加工出精