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活塞机械加工工艺及其夹具设计活塞是内燃机中重要的零件之一，其精度和质量直接影响到整个内燃机的稳定性和性能。
活塞机械加工工艺及其夹具设计是影响活塞质量的关键因素，在内燃机制造领域有着重要的地位。
1.活塞机械加工工艺活塞加工包括材料选择、毛坯制备、粗加工、精加工、表面处理等多个环节，其中材料选择和表面处理对于活塞质量影响比较大。
以下是活塞机械加工的工艺流程和注意事项：1.1 材料选择活塞最常用的材料是铝合金和铸铁，其中铝合金的比重小、导热性好、强度高、耐腐蚀性强等特点使其成为首选材料。
但铝合金的切削性差，易产生毛刺和毛边，加工时需要合适的切削速度和切削液。
1.2 毛坯制备毛坯制备是活塞加工的基础工艺，其精度和表面质量对于后续的加工和质量影响非常大。
毛坯制备包括铸造、锻造、挤压等多种方法，其中铸造最常用。
为保证毛坯质量，需要进行毛坯检测和分类，分类标准为长度、材质、直径、表面质量等。
1.3 粗加工粗加工是将毛坯切削成近似形状的加工，主要包括车削、镗削、铣削等。
粗加工要求高速度、大进刀量、高转速等，以提高加工效率和降低成本。
1.4 精加工精加工是将粗加工的活塞进行进一步的修整和加工，主要包括磨削、车削、铣削、划线等。
精加工需要较高的加工精度和表面质量，以保证活塞的质量和稳定性。
1.5 表面处理表面处理主要是对活塞表面进行喷砂、酸洗、阳极氧化等处理，以提高表面质量和耐磨性。
表面处理是活塞加工的最后一个环节，也是影响活塞使用寿命和质量的关键因素。
2.夹具设计夹具是活塞加工的必要辅助工具，其设计和选择直接关系到活塞的加工质量和效率。
以下是活塞加工中常用的夹具类型：2.1 三爪卡盘三爪卡盘是最常用的夹具之一，其优点是结构简单、使用方便、维护成本低等。
三爪卡盘能够适应不同直径和长度的毛坯，但对于形状较为复杂的毛坯夹紧效果不够理想。
2.2 四爪卡盘四爪卡盘是一种比较精度高的夹具，其优点是能够适应不同形状和大小的毛坯，夹紧力度均匀。
ca6140型铝活塞的机械加工工艺设计及夹具设计一、引言随着工业技术的发展以及对产品质量要求的不断提高，铝合金活塞逐渐成为发动机的主要零部件之一。
铝活塞相比于传统的铸铁活塞具有重量轻、刚度高、导热性能好等优点，受到了广泛的应用。
本文以ca6140型铝活塞的机械加工工艺及夹具设计为实例，探究铝合金活塞的机械加工工艺及相关夹具设计的具体步骤和要点。
二、加工流程及工艺参数铝合金活塞的机械加工工艺主要包括粗加工、半精加工和精加工三个步骤。
其中粗加工的目的是在保证尺寸精度和表面粗糙度的前提下，尽可能地去除铝合金表面的氧化皮和毛刺等杂质，并做好后续加工的准备工作。
半精加工是在粗加工的基础上进一步改善加工精度，包括对活塞各个部位的形状和尺寸进行精细修整。
精加工则是指对加工件进行精度更高和表面光洁度更好的处理。
1. 前刀切深：由于铝合金具有良好的导热性和导电性，因此切削过程中易导致铝合金材料局部升温，导致表面变形和热裂纹等问题。
前刀切深需控制在合适的范围内，一般不超过铝合金材料的⅔，以确保加工精度和表面质量。
2. 刀具选择：铝合金活塞的加工需选用专用铝合金加工刀具，且刀具的刀片角度、刃口半径和刃口后角等参数需根据不同的切削工况进行调整。
在粗加工过程中可采用宽刃铣刀，而在半精加工和精加工中则应选用径向刀具进行加工。
3. 冷却液选择：由于铝合金活塞加工时易引起表面“毛玻璃”等缺陷，故需选择合适的冷却液进行喷洒冷却。
常用的冷却液有硝酸等強酸性液体，如果未严格控制其浓度和温度等参数，不仅容易对设备产生腐蚀性损害，而且不利于环境保护。
三、夹具设计要点夹具设计是铝合金活塞机械加工中不可或缺的一个环节。
合理的夹具设计能够提高加工效率和质量，保证加工过程的安全性和稳定性。
下面我们将就夹具设计的要点和具体步骤进行探讨。
1. 夹具类型选择：铝合金活塞的夹具设计应根据加工过程中的角度和大小等因素，选择合适的夹具类型。
常用的夹具类型有M型夹具、刻道式夹具和弧形夹具等。
发动机活塞加工工艺及夹具设计一、发动机活塞的加工工艺1.原料准备：活塞的原材料一般为铝合金，需要进行铸造或锻造工艺，得到初步成型的活塞毛坯。
2.粗车：将活塞毛坯放入车床中进行粗车，将多余的材料去除，使活塞的外形接近最终形状。
3.精车：将粗车后的活塞放入精车机床中进行精车，使活塞的尺寸和形状达到设计要求。
4.铆装：在活塞上制作并安装活塞销和油垫，确保活塞的运动顺畅。
5.表面处理：对活塞进行喷砂、阳极氧化等表面处理，提高活塞的耐腐蚀性和装配精度。
6.热处理：对活塞进行热处理，提高其硬度和强度，改善活塞的使用寿命。
7.精密加工：对活塞进行高精度的机加工，如磨削、镗孔等，以满足发动机的操作要求。
8.检测和验收：对加工后的活塞进行尺寸、形状、表面质量等各项检测与验收，确保活塞的质量符合要求。
二、发动机活塞的夹具设计夹具是用于固定工件，使其在加工过程中保持正确的位置和姿态的工具。
发动机活塞的夹具设计需要考虑以下因素：1.夹紧力：夹具需要具备足够的夹紧力，以确保活塞在加工过程中不会发生位移或松动。
2.夹持方式：根据活塞的形状和结构特点，选择合适的夹持方式，如机械夹持、气动夹持、液压夹持等。
3.支撑和定位：夹具需要提供适当的支撑和定位，使活塞在加工过程中保持正确的位置和姿态。
4.可调性：夹具需要具备一定的可调性，以适应不同型号、规格的活塞加工。
5.便捷性：夹具的操作简单、快速，能够提高加工效率和工作人员的工作舒适度。
6.辅助工具：夹具需要配备适当的辅助工具，如量具、标尺等，以便进行调试和检测。
7.安全性：夹具需要具备足够的安全性，避免在加工过程中对工作人员和设备造成伤害。
总结：发动机活塞的加工工艺和夹具设计对活塞的质量和性能具有重要影响。
加工工艺需要经历原料准备、粗车、精车、铆装、表面处理、热处理、精密加工等多个环节。
夹具设计需要考虑夹紧力、夹持方式、支撑和定位、可调性、便捷性、辅助工具和安全性等因素。
通过合理的加工工艺和夹具设计，可以提高活塞的质量和性能，确保发动机的正常运行。
毕业设计说明书专业：数控技术班级：数控3102姓名：张伟学号：41310226指导老师：李娜陕西国防工业职业技术学院目录第一部分工艺设计说明书 (1)1.零件图工艺性分析 (1)1.1零件结构功用分析 (1)1.2零件技术条件分析 (1)1.3零件结构工艺性分析 (2)2.毛坯选择 (2)2.1毛坯类型 (2)2.2毛坯余量确定 (2)2.3毛坯－零件合图草图 (2)3．机加工工艺路线确定 (3)3.1加工方法分析确定 (6)3.2加工顺序的安排 (6)3.3定位基准选择 (6)3.4加工阶段的划分说明 (7)3.5主要机加工工序简图 (7)4.工序尺寸及其公差确定 (7)4.1基准重合时工序尺寸确定 (8)5.设备及其工艺装备确定 (8)6．切削用量及工时定额确定 (8)7．工艺设计总结 (9)第二部分第XX号工序夹具设计说明书 (10)1.工序尺寸精度分析 (10)2.定位方案确定 (10)3.定位元件确定 (10)4.定位误差分析计算 (10)5.夹紧方案及元件确定 (12)6.夹具总装草图 (12)第三部分第XX号工序刀具设计说明书 (12)1.工序尺寸精度分析 (13)2.刀具类型确定 (14)3.刀具设计参数确定 (14)4.刀具工作草图 (14)第四部分第XX号工序数控编程设计说明书 (15)1.工序数控加工工艺性分析 (16)2.走刀路线的确定 (17)3.刀具及切削用量的选择 (17)4.编程原点的确定及数值计算 (18)5.程序编写及程序说明 (18)第五部分毕业设计体会 (18)第六部分参考资料 (19)第一部分工艺设计说明书1.零件图工艺性分析1.1零件结构功用分析活塞的种类一般分为:柴油机活塞,汽油机活塞,通用型活塞.活塞的结构:一般活塞都是圆形体,根据不同的发动机的工作条件和要求,活塞本身的构造有各种各样,一般将活塞这个小东西分为:头部,群部和活塞销座三部分.活塞是汽车发动机的"心脏",承受交变的机械负荷和热负荷.是发动机中工作条件最恶劣的关键零件之一,活塞的功能是承受气体压力,并通过活塞销传给连杆驱使曲柄旋转,活塞顶部还是燃烧室的组成部分.1.2零件技术条件分析活塞在高温,高压,高速,润滑不良的条件是工作的必经,活塞本身与高温气体接触,瞬时温度可达2500K以上,因此,受热严重,而散热条件有很差,所以,工作温度会很高,所以其质检特备严格,活塞的质检主要是检查裙部直径,活塞环槽高度和活塞销座孔尺寸的测量.1.3零件结构工艺性分析活塞作为典型的汽车关键零部件,在切削加工方面具有很强的工艺特点,目前,国内活塞制造行业通常使用通用机床和结合活塞工艺特点的专用设备组成的机械加工生产线,因此,专用设备就成为活塞切削加工的关键设备,其功能和精度将直接影响最终产品的关键特性的质量指标.我国活塞的研究重点居多都是对大型的柴油机的活塞进行改进,对微型汽油机的研究较少,目前,国内外对活塞的设计和改进都是围绕活塞的工作过程中承受的惹负荷和强度负荷,即要求活塞有高的热承受和机械负荷的能力.2.毛坯选择2.1毛坯类型毛抷外形为145(mm)x65(mm)的圆柱棒料,表面光滑易于装夹.2.2毛坯余量确定工件最终要求长度基本尺寸为100(mm),上偏差为+0.15,下偏差为-0.08.直径要求基本尺寸为60(mm),上偏差要求为0,下偏差为:-0.15.2.3毛坯－零件合图草图毛培图见图1-2--1;零件合图见图1-2--2;毛培图1-2--1零件合图1-2--23．机加工工艺路线确定3.1加工方法分析确定(1)外圆表面加工方法分析:在数控加工中,采用数控车床进行加工,选用百分表进行找正,用90度外圆车刀分粗车--半精车--精车三次加工至要求尺寸,最后选用切断刀直接保证要求尺寸进行切断.(2)内腔加工方法分析:选用立式加工中心进行加工,采用三爪卡盘装夹,用百分表找正,同时选用多把要求的刀具放入刀库,可以减小换刀的时间.(3)外圆孔与槽的加工方法分析:利用立式四轴加工中心就可以完成,采用一夹一顶进行钻孔,三爪装夹铣削外圆槽.所有刀具一次对刀放进刀库,减小换刀时间.3.2加工顺序的安排(1)外圆表面加工: 运用90度车刀一次装夹的情况下进行粗车--半精车--精车三次循环加工至要求尺寸,最后采用切断刀在保证长度尺寸的条件下直接切断.(2)内腔加工: 在三爪直接装夹下用百分表找正后,首先采用中心钻打中心孔,再进行钻孔,最后用扩孔刀加工至要求尺寸.再利用球头铣刀进行内倒角.(3)外圆孔与槽的加工: 运用四轴三爪定位,百分表进行找正后,首先进行钻孔循环,再进行键槽铣削.3.3定位基准选择定位基准:即在加工中工件上与夹具定位元件直接接触的点,线或面.所以在车削外圆表面时的定位基准为毛抷外表面,内腔加工的定位基准为活塞的外圆表面,而在加工槽和表面孔是的定位基准为活塞外圆表面和内腔表面.3.4加工阶段的划分说明活塞总加工分为:首先进行活塞外圆表面加工其次是对内腔的加工,最后为表面孔及槽的加工.活塞外圆表面分为:先粗后半精最后为精加工三个阶段,内腔的加工分为:先钻孔后进行扩孔最后进行倒内角,而对于外圆表明面的轮廓,其中钻孔与铣键槽都可分为先后加工,但必须保证其尺寸要求.3.5主要机加工工序简图工序图一1-3--5 工序图四1-3--64.工序尺寸及其公差确定4.1基准重合时工序尺寸确定下图为活塞毛抷与最终加工余量的关系如:表1-4--1.外圆加工工艺路线粗车--半精车--精车工序名称 余量/mm 精度 工序尺寸 粗车 0.05 IT7(-0.15) Φ60 半精车 0.1 IT10(0.012) Φ60.5 精车 4.85 IT12(0.30) Φ60.15--+/-1.0Φ655.设备及其工艺装备确定下表为活塞在全部加工过程中各工序所用设备及其工装：机床，刀具，夹具，量具的选择.表1-5--1工序号加工内容刀具夹具量具机床01通过找正,保证工件的夹持量大小,X.Y向工件原点设置工件轴心,Z向设置于顶面0~10百分表02 活塞外圆表面的加工:分为粗车--半精车--精车--切断四段加工90度车刀切断刀三爪卡盘游标卡尺卧式车床03 活塞内腔的加工:分为钻孔--扩孔--倒角三段加工Φ6中心钻Φ30钻头Φ10球头铣刀三爪卡盘游标卡尺立式加工中心04 活塞外圆表面孔与槽的加工:分为槽(粗--半精--精铣三段)和孔(钻--铰孔两段)的加工Φ6中心钻Φ9.8钻头Φ6铣刀Φ10铰刀一夹一顶(三爪卡盘与顶尖)游标卡尺立式四轴加工中心6．切削用量及工时定额确定(背吃刀量=工序余量/2)根据<工艺设计手册>选取切削用量,时间定额由辅助时间和基本时间计算而来.具体切削用量见下表.表1-6--1活塞加工切削用量工序号工步号加工内容刀号刀具量规格/mm主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)切削深度(mm)1 找正0-10 百分表2 1粗车外圆T0190度车刀500 0.17 2.4 2精车外圆T0290度车刀600 0.17 0.13 1打中心孔T1Φ6中心钻1000 80 5 2 钻孔T2Φ16中心钻800 80 403 扩孔T3 扩孔刀1000 804 粗倒角T4Φ1球头铣刀01200 1005 精倒角T4Φ10球头铣刀1500 100 0.14 1 找正0-10百分表2粗铣键槽T5Φ6平底铣刀1500 100 4.9 3精铣键槽T5Φ6平底铣刀1500 100 0.1 1打中心孔T6Φ6中心钻1000 80 52 钻孔T7 800 80 203 铰孔T8 1200 80 0.2 5 1 去毛刺锉刀6 1 检查入库7．工艺设计总结一个月的时间匆匆而过,感觉接到毕业设计题目就仿如昨天,在这一个月里我全身心的投入在了活塞的设计中,有过急躁,有过兴奋,有过感动......刚接到题目,一脸的疑惑与不相信,我甚至对它想象过很多很多,但我当看到时我真的迷惑了,真的觉得乱无头绪,我根本不知道从何下手,结果只是一头扎进了图书馆,盲目的找相同的例题,结果过失望了,又是去网吧网上查阅找寻,找了老师简单的问了下,就自信满满的手写了一份自认为是完美之作的设计上交了,结果当听取了老师的讲解后彻底明白自己所写的和设计有多大的差距,经过老师的讲解,我又一次分析了毕业设计的题目,再看了要求的格式,我甚至对自己有点羞愧,对大学的最后一课作业就那么马虎去对待,所以我和同组同学认真分析,相互探讨自己的理解,做了笔记,接着再一次走进了图书馆与网吧,认真去查阅,有时还问问老师,听取老师对我们的理解是否能够肯定,这样才慢慢进入了设计作业这个角色,慢慢开始了我的作业,活塞,一个感觉生活熟悉的词,当真正去设计时感觉真的是无从下手,但是我还是没有因此退宿,从开始的盲目到现在我发现我想去挑战,因为我不服输,我觉得自己行,在学习中我想让自己永远做强者.我首先通过了解活塞的应用:它是汽车发动机的"心脏"承受交变的机械负荷和热负荷,是发动机中工作最恶劣的部件之一,所以对于选材必须要讲求抗压能力强,因为存在要求气压能力强,所以我在设计它的精度时必须要好,它在气缸的活动速度可以达到(8-12m/s)往复运动,且速度还在不断变化,所以就上述要求都必须方方面面的考虑,所以毕业设计不仅是对三年所学知识的总结,更重要的是对考虑的细节全面的考察,所以要不断的去了解查阅,这又是对自己解决问题的能力的考察,一份看似简单的作业,它真实的练习了学校与生活真实的连接,所以我花了自己十二份的努力,我也真实的感觉到自己学到的是自己在课堂之中怎么也学习不到的东西.在此,我衷心的感谢为我们设计作业辛勤付出的老师和同学们,正因为你们的指导,你们的努力,才使我对毕业设计渐渐从最开始的反感到现在的喜欢,这一切都离不开你们的教导,在毕业之际你们尽可能的把一切恨不得献出来给我们,老师谢谢你们,我们会用行动告诉你们我们是最好的.第二部分第04号工序夹具设计说明书1.工序尺寸精度分析计算工序尺寸是工艺规程指定的主要工作之一,存在以下几种情况:(1)工艺基准与设计基准重合时的情况,对于加工过程中基准面没有交换的情况,工序尺寸的确定比较简单,在决定了各工序余量和工序所能达到的经济精度之后,就可以有最后一道工序推算.(2)工艺基准与设计基准不重合时的情况,在复杂零件的加工过程中,常常出现定位基准和设计基准,测量基准不重合或加工过程中需要多次转换,工序尺寸的计算就复杂的多了.综上两种情况说明,活塞在进行环槽与孔的加工属于第一种情况,三爪与顶尖共同定位,其基准都为外圆表面,固此重合.2.定位方案确定根据加工选用加工中心四轴加工,所以必然选择三爪装夹,但是为了工件的表面粗糙度质量,所以在装夹时在工件外圆用纸巾均匀缠绕再夹持工件,为了不使工件变形夹持量不要过大防止工件变形,钻孔时为了稳定,选用顶尖固定工件的另一边,但是在加工环形槽时禁止使用顶尖,防止工件扭伤.3.定位元件确定根据元件的外形与加工工序,选择加工中心四轴上三爪定位,附加圆头顶尖共同定位工件,保证限制了工件五个自由度加工.4.定位误差分析计算用调整法加工一批零件时,工件在定位工程中,由于工件的工序基准与定位基准不重合,以及工件的定位基准面与家具定位元件的定位表面存在制造误差,都会引起工件的工序基准偏离理想位置,而使产生定位误差,用符号表示为: 它由定位基准与工序基准不重合误差和定位副制造不准确引起工序基准的位移误差两部分所组成其大小是两项误差在工序尺寸方向上的代数和,即:当工序基准位置与多个定位基准有关时,以上两个误差方向和工序尺寸方向便可能不一致,根据加工误差不等式,定位误差不超过两件误差的1/5~1/3.5.夹紧方案及元件确定采用一夹一顶的方式装夹加工.6.夹具总装草图夹具总装见下图夹具总装草图2-6--1 第三部分第04号工序刀具设计说明书1.工序尺寸精度分析计算工序尺寸是工艺规程指定的主要工作之一,存在以下几种情况:(1)工艺基准与设计基准重合时的情况,对于加工过程中基准面没有交换的情况,工序尺寸的确定比较简单,在决定了各工序余量和工序所能达到的经济精度之后,就可以有最后一道工序推算.(2)工艺基准与设计基准不重合时的情况,在复杂零件的加工过程中,常常出现定位基准和设计基准,测量基准不重合或加工过程中需要多次转换,工序尺寸的计算就复杂的多了.综上两种情况说明,刀具在加工中直接影响着基准重合和基准不重合时的精度,在加工过程中尽可能的采用刀具磨耗,边加工边测量利用磨耗做修改,直到达到最终的尺寸要求范围中为合格.2.刀具类型确定机用铰刀,切断刀.3.刀具设计参数确定选择机用铰刀作为参数分析确定,具体见表3-3--1.表3-3--1 机用铰刀设计参数导锥角Φ Φ=45度刃倾角 一般情况下为0度,加工韧性较大材料时为15~20度. 前脚一般情况下为0度,粗铰韧性较大材料时为5~10度.螺旋角一般情况下为0度(直齿),加工深孔或断续表面时,可用螺旋齿铰刀,加工盲孔取右旋;加工通孔取左旋;加工灰铸铁,淬硬钢为7~8度;加工可锻铸铁,钢时为12~20度;加工铝和轻金属时为35~45度.主偏角加工铸铁等脆性材料时,K=3~5度;加工钢等塑性材料时,K=12~15度;加工盲孔时K 取45度. 后角与刃带直径d/mm1~3 >3~10 >10~18 >18~30 >30~50 >50~80 后角(度)14~1810~14 8~12 6~10 6~10 6~10 刃带0.05~0.10.1~0.150.15~0.25 0.2~0.30.25~0.40.3~0.5倒锥量直径<2.8 >2.8~6 >6~18 >18~32>32~50>50~80 倒锥量0.005~0.020.02~0.040.03~0.050.04~0.06 0.05~0.070.06~0.08第五部分第03号工序数控编程设计说明书1.工序数控加工工艺性分析活塞的工作要求了它必须要有特别好的精度,因为存在密封,所以必须要有最好的压力,故此将内腔放在了外圆的加工之后,因为在钻孔与扩孔及倒角时,外面的表面都保证了特别好的精度,对于内腔,倒角可以很好地防止了曲柄在内腔的连接处产生过多的摩擦,这样因为活塞本身的运动就决定了它的运动剧烈,所以在内部加工完成后,必须进行很好的热处理,更重要的是材料的选择.加工环节的每一步都要严格按照粗--半精--精加工的顺序完成,因为他可以保证材料的质量,不使材料产生硬化或者过切现象,特别是在保证加工表面精度方面有很好的效果.2.走刀路线的确定走刀路线及顺序的安排:1). 先进行中心钻打中心孔,为钻孔做准备.2). 进行钻孔循环,利用扩孔刀对所钻孔进行扩孔循环,在结束时必须要产生让刀,否则将会在抬刀时产生抬刀痕,影响表面加工的粗糙度.3). 最后进行球头刀倒角,球头刀必须从中心下刀慢慢向外加工去除余量,利用不同的转速及进给分粗--半精--精加工三个阶段加工.3.刀具及切削用量的选择活塞内腔加工刀具及切削用量零件图号001零件名称活塞材料牌号45刚毛抷种类模锻件毛抷件数 1工序号工步号工步内容刀号长度补偿号半径补偿号刀具量规格/mm主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)03 1 为活塞内孔钻孔打中心孔T02 H02Φ6中心钻1000 802 钻活塞内孔T03 H03 600 803 为上道工序的钻孔扩孔至设计要求的尺寸T04 D04 1000 1004 粗铣活塞内孔的R10的内角保留0.1的余量T05 D05 1000 805 半精铣活塞内孔R10的内角保留设计尺寸的0.05余量T05 D05 1500 1006 精铣活塞内孔R10的内角至设计要求的尺寸范围T05 D05 2000 1204.编程原点的确定及数值计算1) 程序原点的确定:原点设置于工件的轴心,Z轴中心定在工件底,将此作为程序的编程原点.2) 在钻孔加工中,工件的长度为100mm,所以安全高度定于Z轴105mm处,钻孔深度为40mm处,粗加工全部保留0.10mm余量,半精加工保留0.05mm余量,精加工至要求的尺寸范围内.5.程序编写及程序说明程序程序注释O2601 程序名N10 G00G17G40G80G90G54Z300; 设置程序起始状态N15 M03S800; 主轴转速800(r/min)的速度N20 G98G81X0.Y0.Z105.R10.F80; 进行钻孔循环开始N25 G00Z50.; 抬刀N30 G00G80; 钻孔循环取消N35 M05; 主轴停止N40 M30; 程序结束钻孔程序程序注释O2602 程序名N10 G00G17G40G80G90G54Z300; 设置程序起始状态N15 M03S800; 主轴转速800(r/min)的速度N20 M03S800; 主轴转速800(r/min)的速度N25 MO8 切削液开启N30 G98G81X0.Y0.Z105.R10.F80; 进行钻孔循环开始N35 G00Z50.; 抬刀N40 G00G80; 钻孔循环取消N45 M05; 主轴停止N50 M09 切削液关闭N55 M30 程序结束倒内角程序程序注释O2603 程序名N10 G00G17G40G80G90G54Z300; 设置程序起始状态N15 M03S1000; 主轴转速1000(r/min)的速度N20 M08 切削液开启N25 G43 H0 Z100. 进行长度补偿N30 Z50. 下刀N35 G1 Z40. F1000 开始加工N40 X-8.528 Z40.02 F2000N45 X-8.989 Z40.084N50 X-9.453 Z40.193N55 X-9.915 Z40.35N60 X-10.367 Z40.555N65 X-10.802 Z40.808........N255 M05 主轴停止N260 M09 切削液关闭N265 M30 程序结束第六部分毕业设计体会毕业设计作为我走出大学校门的最后一个作业,考察着我对大学三年所学专业课程和实际操作的能力.当我从开始的第一字到此时的完成我都存在一份认真仔细的心去完成,因为我也想去考验自己,问自己---你学到了吗?接到毕业设计题目的时候,真是茫无头绪,全传动机构就一个尺寸和一个大体图样,我真有着说不出的乱,一天两三天都没有动,开始也就是乱看,但经过仔细的分析,经过对老师分解的任务在图书馆的查询,开始对自己的任务活塞有了进一步的了解,为有更深层次的了解,我去了户县的机械专卖场请老师傅给我看了真实的各种活塞,回来和同学共同讨论,对题目做了分析,在对同组同学的意见进行了分析,我逐渐进入了角色,开始了这份毕业设计的制作.首先通过这份作业我要说老师真的是给了我们一份实实在在的考验,也使我真正认识到我所学习的知识太过于散乱.通过这份作业我也将这三年所学的专业知识有了一个真正的归纳总结,不再是零散的,同时也将我们所学与真正的实体联系起来了,真有着说不出的收获.由于设计的需要,我仔细研究了零件图,但因为自己经验不足,遇到了很多实际问题,使我体会到了在现场实习.仅证明可不可以实干,而不能代表能不能干好,所以我积极地与同学沟通,相互交流,同时受到各位老师的指导,这一切问题显得那么迎刃而解.其次就是考察了我们对综合复杂的问题能去动手查阅的能力,去分析分解一个复杂的问题,从不同的角度去完成,这也是我最为喜悦的,通过毕业设计我真正认识到理论和实践相结合的重要性,并培养了我综合运用所学理论知识和所学实际操作知识去理性的分析和解决实际工作中的一般技术工程问题的能力,使我建立了正确的设计思想,掌握了工艺设计的一般程序,规范和方法.并进一步巩固,深化的吸收和运用了所学的基本理论知识和基本操作技能.还有,他提高了我设计计算,绘图,编写技术文件和程序的能力.更培养了我勇于创新的精神和严谨的学风及工作的作风.最后真的感谢老师,老师在这一份作业中所对我们投入的心思.离校之际, 感谢您们这三年来对我们的点滴教育,衷心的对您说声:"您们辛苦了!我们会用行动与成果告诉您,我们成材了".第七部分参考资料[1] 陆剑中,孙家宁. 数控加工工艺编程.北京:北京理工大学出版社,2005[2] 崔永茂. 金属切削原理与刀具. 北京:北京机械工业出版社,1991[3] 卢并恒. 机械制造技术.西安:西安交通大学出版社,1992[4] 吴玉华. 机床夹具设计大连: 大连理工大学出版社2005[5] 孙自立. 数控铣床加工中心重庆:重庆大学出版社2008[6] 周昌治,杨忠键,赵志远. 数控机床加工培训教程北京:北京理工大学出版社,2005[7] 吴国华. 数控加工工艺. 重庆:重庆大学出版社2008[8] 惠明达. 机床夹具制造北京:北京理工大学出版社,2005[9] 朱正鑫. 公差与配合技术北京:北京理工大学出版社,2005[10] 于俊毅. 机床原理与设计. 重庆:重庆大学出版社2008[11] 刘永寿. 机械制造与自动化技术大连: 大连理工大学出版社2005[12] 周长志. 机械加工工艺手册北京:北京理工大学出版社,2005[13] 文月娟. 机械制造工艺学北京:北京理工大学出版社,2005[14] 王先奎. 实用工具手册. 北京:北京理工大学出版社,2005[15] 吴玉华. 机床夹具设计大连: 大连理工大学出版社 2009[16] 杨忠键,赵志远. 数控机床加工培训教程北京:北京理工大学出版社,2005。
课程设计任务书一、设计题目：活塞结构设计与加工工艺二、设计参数：五十铃6120、排量2.0L、D S⨯为120⨯135、转速1300r∙min 顶岸高度F、活塞销直径BO、裙长SL、销座间距A、总长GL、最大爆发压力、活塞销校核三、设计要求：1用计算机绘制活塞总装配图一张（A1图）、零件图（加工工件）一张（A2图）2设计说明书一份（包括零件图分析、定位方案确定、定位误差计算等内容；最好能写出整个工艺过程）四、进度安排：第一周：查找课程设计所需要的书籍，资料。
第二周：对活塞进行尺寸设计计算。
第三周：强度校核第四周：绘图并书写说明书。
第五周：应用制图软件绘制零件图及装配图并完善课程设计说明书。
五、总评成绩及评语：指导教师签名日期年月目录前言 (1)1活塞的概述 (2)1.1活塞的功用及工作条件 (2)1.2活塞的材料 (2)1.3活塞结构 (2)1.3.1活塞顶部 (2)1.3.2活塞头部 (3)1.3.3活塞裙部 (3)2活塞的结构参数 (4)3活塞最大爆发压力的计算 (5)3.1热力过程计算 (5)3.2柴油机的指示参数 (8)3.3柴油机有效效率 (10)4活塞销的受力分析 (12)5活塞的加工工艺 (14)参考文献： (15)前言内燃机的不断发展，是建立在主要零部件性能和寿命不断改进和提高的基础上的，尤其是随着发动机强化程度的提高、功率的增大和转速的增加，零部件尤其是直喷式柴油机活塞的工作环境变得更加恶劣了。
活塞的结构直接影响活塞的温度分布和热应力分布，因此就有必要对活塞的结构和性能作出预测和评价。
活塞是内燃机上最关键的运动件，它在高温高压下承受反复交变载荷，被称为内燃机的心脏，特别是坦克、舰艇和军用车船用内燃机活塞则要求更高，它已成为制约内燃机发展的一个突出问题。
本次课程设计的题目是发动机铝活塞的结构及工艺设计，选择利用合适的机床加工发动机活塞，通过这次课程设计，要求熟练掌握并能在实际问题中进行创新和优化其加工工艺过程。
发动机活塞加工工艺及夹具设计引言：一、发动机活塞加工工艺1.铸造：根据发动机活塞需求的材料，采用铸造工艺将活塞进行初步成型。
铸造过程中需要注意控制铸造温度、压力和金属液体的流动速度，以确保活塞的形状和尺寸精度。
2.粗加工：铸造后的活塞需要进行粗加工，包括切割、车削和铣削等。
这一步骤主要是为了去除铸造余砂、提高活塞的表面粗糙度和尺寸精度。
3.热处理：经过粗加工后的活塞需要进行热处理，以提高材料的硬度和耐磨性。
常用的热处理方法包括淬火、回火和正火等，需要根据活塞材料的特性选择合适的方法。
4.精加工：热处理后的活塞需要进行精加工，以确保活塞的表面光洁度和几何形状的精度。
精加工包括研磨、车削和铣削等。
5.表面处理：经过精加工后的活塞需要进行表面处理，以提高活塞的耐磨性和耐蚀性。
常用的表面处理方法包括镀铬、电镀和喷涂等。
6.检测和质检：经过表面处理后的活塞需要进行检测和质检，以确保活塞的尺寸精度和质量符合要求。
常用的检测方法包括三坐标测量、显微镜观察和硬度测试等。
二、发动机活塞加工夹具设计1.夹具的选材：夹具需要具有足够的强度和刚度，以确保加工过程中的稳定性和精度。
常用的夹具材料包括铸铁和钢等。
2.夹具的结构设计：夹具的结构设计需要根据活塞的形状和加工过程的特点来确定。
一般来说，夹具需要包括定位装置、夹紧装置和支撑装置等。
3.夹具的定位装置：夹具的定位装置用于确保活塞在加工过程中的位置精度。
常用的定位装置包括圆锥销、导销和定位块等。
4.夹具的夹紧装置：夹具的夹紧装置用于固定活塞，以确保加工过程中的稳定性和精度。
常用的夹紧装置包括螺纹装置、气动装置和液压装置等。
5.夹具的支撑装置：夹具的支撑装置用于支持活塞，以减小加工过程中的振动和变形。
常用的支撑装置包括支撑板、支撑块和支撑铁等。
结论：发动机活塞加工工艺及夹具设计对于提高活塞的加工效率和产品质量起着重要的作用。
合理选择加工工艺和设计夹具是确保活塞加工质量的关键。
活塞的机械加工工艺及夹具设计活塞是一种常见的机械零件，广泛应用于内燃机、液压泵、空压机等设备中。
为了保证活塞的精度和质量，需要借助机械加工工艺和夹具设计。
首先，活塞的机械加工工艺包括以下几个步骤：1. 材料准备：选择适当的材料，例如铸铁、铝合金等，根据活塞的要求和使用环境来确定。
2. 铸造或锻造：根据活塞的大小和形状要求，选择合适的工艺来进行材料的铸造或锻造，以获取初始形状。
3. 粗加工：根据活塞的设计图纸，利用铣床、车床等机械设备进行粗加工，包括车削、铣削、切割等操作，将活塞加工至近似形状。
4. 热处理：对粗加工后的活塞进行热处理，包括淬火、回火等工艺，以增强活塞的硬度和耐磨性。
5. 精加工：利用磨床、镗床等设备进行精细加工，包括磨削、镗孔等操作，以达到活塞设计要求的尺寸和平滑度。
6. 表面处理：根据活塞的使用要求，进行表面处理，如镀铬、镀镍等，以提高活塞的耐腐蚀性和装配性。
夹具设计是活塞加工工艺中不可或缺的一环。
夹具的设计需要考虑以下几个要点：1. 稳定性：夹具的设计应具有足够的稳定性，能够确保活塞在加工过程中不产生位移或摆动，以保证加工精度。
2. 定位精度：夹具应能够准确地定位活塞，使其在加工过程中达到设计要求的尺寸和形状。
3. 刚性：夹具的构造应具有足够的刚性，以保证在加工过程中不发生变形或振动，影响活塞的加工质量。
4. 操作性：夹具应具有良好的操作性，方便夹紧和解放活塞，提高生产效率。
5. 耐用性：夹具应选用耐磨、耐腐蚀的材料，确保使用寿命长，减少更换和维修次数。
综上所述，活塞的机械加工工艺及夹具设计对于活塞的质量和精度至关重要。
通过合理的加工工艺和夹具设计，可以提高活塞的加工效率和质量，满足使用要求。
在活塞的机械加工工艺中，精加工是非常重要的步骤。
精加工的目的是通过磨削、镗孔等操作来达到活塞设计要求的尺寸和平滑度。
下面我们将详细介绍一些常用的精加工工艺。
磨床是一种常用的精加工设备，可用于加工活塞的外圆和端面。
摘要内燃机的不断发展，是建立在主要零部件性能和寿命不断改进和提高的基础上的，尤其是随着发动机强化程度的提高、功率的增大和转速的增加，零部件尤其是直喷式柴油机活塞的工作环境变得更加恶劣了。
活塞的结构直接影响活塞的温度分布和热应力分布，因此就有必要对活塞的结构和性能作出预测和评价。
活塞式内燃机上最关键的运动件，它在高温高压下承受反复交变载荷，被称为内燃机的心脏。
本设计通过对内燃机铝活塞加工技术的发展、活塞的工作环境以及结构特点的分析，确定了活塞的加工过程以及加工方案。
其中主要包括：活塞顶部设计、活塞头部设计、活塞裙部设计、活塞的结构参数设计、和加工工艺的设计。
关键词：内燃机活塞结构加工AbstractThe continuous development of the internal combustion engine, is built on the basis of the performance and life of the main components continue to improve and enhance, especially with the improvement of the degree of enhancement of the engine, power increases and an increase in speed, parts and components in particular, is a direct injection diesel engine pistonwork environment becomes worse. The structure of the piston directly affect the temperature distribution of the piston and the thermal stress distribution, and therefore it is necessary to predict and evaluate the structure and performance of the piston。
The most critical moving parts of the piston engine under high temperature and pressure to withstand repeated alternating load, which is known as the heart of the internal combustion engine. The design through the development of the internal combustion engine the aluminum piston processing technology, the the piston work environment as well as the analysis of the structural features identified piston processing and processing programs. Which mainly include: design of the top of the piston, piston head design, piston skirt design, structure parameters of the design of the piston, the piston calculation of the maximum explosion pressure and the process design.KEY WORD ：Internal combustion engine Piston structure Machining目录第一章绪言 (1)第二章活塞结构设计 (3)第一节活塞的概述 (3)第二节活塞的基本结构特点 (4)第三节活塞的选型 (5)第四节活塞的主要加工表面及技术要求 (9)第三章活塞工艺设计 (11)第一节活塞加工工艺分析 (11)第二节活塞加工工艺规程的制订 (15)结论 (19)致谢 (20)参考文献 (21)第一章绪言一、活塞的发展趋势活塞是发动机中的重要零件之一，它在工作时承受发动机气缸内高温气体的压力，并通过活塞销、连杆将压力传给曲轴。
因此活塞是在高温、高压和连续变负载下工作的。
发动机活塞的材料为铝合金，它的导热性好、重量轻、惯性力小，并具有较好的切削加工性。
铝活塞的毛坯采用金属模浇铸。
毛坯的精度较高，活塞销孔也能铸出，因此机械加工余量可以相应地减少。
毛坯在机械加工前要切去浇冒口，并进行实效处理，以消除铸造时因冷却不均匀而产生的内应力。
随着中国汽车市场的快速发展，我国车用发动机活塞市场也将“水涨船高”。
特别是随着我国中重型汽车“井喷”式发展和国3排放标准的全面实施，未来三年，我国中高档柴油发动机活塞市场将迎来历史性的巨大发张契机。
二、活塞的市场预测未来三年，我国中高档柴油发动机活塞市场存在着几方面的发展机遇：一是长距离运输车辆的快速增长。
随着我国高速公路通车里程的快速增加和高等级公路的大规模建设，将有效拉动长距离运输车辆的快速增长。
目前国外载货汽车市场以300千瓦以上大功率车型为主，而在国内仅有5%的车型为300千瓦以上。
未来一段时间里，我国载货汽车市场的动力水平将快速升级，高速度、大功率、自身质量轻的重型汽车将成为用户的首选。
二是自卸车市场的强劲增长。
我国固定资产投资规模快速增长，大型项目上马带动工程用自卸车销售增长；同时因为受国家治超因素影响较小，自卸车市场空间会有所加大。
三是发展节油型重车成为趋势。
随着我国油价逐步与国际市场接轨以及各国对能源需求的进一步增加，高油价时代已经来临，节油将成为用户购买重型汽车的重要衡量指标。
四是国家新农村建设的强劲拉动。
随着国家加大落实“三农“政策力度，农民收入不断提升，收获机械、拖拉机产品的消费呈现出功率上升的趋势。
因此，在农机配套领域，多缸机逐步占据以傻大黑粗为特点的单缸机市场。
五是国3排放标准全面实施。
进入2007年，我国全面实施国3排放标准，将对中重型汽车的技术提升和老旧产品的淘汰起到促进作用。
六是重型汽车市场的更新换代。
据测算，目前国内重型汽车市场保有量为190万辆，全国货运总量平均每年增长约10%。
根据车辆报废新标准分析，重型汽车报废里程约为60万公里，基本上五年内要报废。
每年更新车辆总量约23万~25万辆，这是拉动重型汽车市场需求上涨的重要因素。
第二章活塞结构设计第一节活塞的概述一、活塞的功用及工作条件活塞是曲柄连杆机构的重要零件煤气主要功用是承受燃烧气体压力和惯性力，并将燃烧气体压力通过活塞销传给连杆，推动曲轴旋转对外作功。
此外，活塞又是燃烧室的组成部分。
活塞是内燃机中工作条件最严酷的零件。
作用于活塞上的气体压力和惯性力都是周期变化的，燃烧瞬时作用于活塞上的气体压力很高，如增压内燃机的最高燃烧压力可达14—16MPa。
而且活塞还要承受在连杆倾斜位置时侧压力的周期性冲击作用，在气体压力、往复惯性力和侧压力的共同作用下，可能引起活塞变形，活塞销座开裂，活塞侧部磨损等。
由此可见，活塞应有足够的强度和刚度，而且质量要轻。
活塞顶部直接与高温燃气接触，活塞顶部的温度很高，各部的温差很大，柴油机活塞顶部常布置有凹坑状燃烧室，使顶部实际受热面积加大，热负荷更加严重。
高温必然会引起活塞材料的强度下降，活塞的热膨胀量增加，破坏活塞与气缸壁的正常间隙。
另外，由于冷热不均匀所产生的热应力容易使活塞顶部出现疲劳热裂现象。
所以要求活塞应有足够的耐热性和良好的导热性，小的线膨胀系数。
同时在结构上采取适当的措施，防止过大的热变形。
活塞运动速度和工作温度高，润滑条件差，因此摩擦损失大，磨损严重。
要求应具良好的减摩性或采取特殊的表面处理。
二、活塞的材料现代内燃机广泛使用铝合金活塞。
铝合金导热性好（比铸铁大3-4倍），密度小（约为铸铁的1/3）。
因此铝活塞惯性力小，工作温度低，温度分布均匀，对改善工作条件减少热应力延缓机油变质有利。
目前铝活塞广泛采用含硅12%左右的共晶铝硅合金制造，外加铜和镍，以提高热稳定性和高温机械性能。
铝活塞毛胚可采用金属模铸造，锻造和液压模锻等方法生产。
为了提高铝活塞的强度和硬度，并稳定形状尺寸，必须对活塞进行淬火和时效热处理。
第二节活塞的结构特点一般活塞都是圆柱形体，根据不同发动机的工作条件和要求，活塞本身的构造有各种各样，一般将活塞这个小东西分为头部、裙部和活塞销座三个部分。
1—顶部 2—头部 3—活塞销孔 4—裙部 5—气环槽 6—油孔 7—油环槽8—销座图2.1活塞一、活塞头部头部是指活塞顶端和环槽部分。
活塞顶端完全取决于燃烧室的要求，顶端采用平顶或接近平顶设计有利于活塞减少与高温气体的接触面积，使应力分布均匀。
多数汽油机采用平顶活塞，有些发动机（例如直喷式柴油机和新型的缸内喷注汽油机）为了混合气形成的需要，提高燃烧效率，将爆燃减少到最小程度，需要活塞顶端具有较复杂的形状，设有一定深度的凹坑作为燃烧室的一部分。
活塞的凹槽称为环槽，用于安装活塞环。
活塞环的作用是密封，防止漏气和防止机油进入燃烧室。
二、活塞裙部活塞裙部是指活塞的下部分，它的作用是尽量保持活塞在往复运动中垂直的姿态，也就是活塞的导向部分。
活塞裙部的形状极有讲究，尤其是象轿车一类的轻型乘用车，设计者从发动机的结构和性能出发，常在活塞裙部上动脑筋，以尽量使发动机结构紧凑运行平稳。
三、活塞销座活塞销座是活塞通过活塞销与连杆连接的支承部分，位于活塞裙部的上方。
高速发动机活塞销座的特别之处在于销座孔不一定与活塞在同一中心线平面上，可向一侧偏移一点点，即向作功行程时活塞接触缸壁的一侧偏移，这样当活塞到上止点变换方向后活塞敲击缸壁的程度会减少，从而减少了发动机噪声。
[第三节活塞的选型活塞的主要结构如图2.2可根据同类型发动机或统计数据选取。
图2.2 活塞主要结构一、塞高度H活塞高度取决于以下因素：（1）对柴油机高度尺寸的要求（与柴油机用途有关）（2）转速n（3）燃烧室形状及尺寸（4）活塞裙部承压面积应在保证结构布置合理和所需的承压面积条件下，尽量选择较小的活塞高度。
数据范围如下表2.3表2.3 活塞高度H与缸径D之比的范围二、压缩高度H1压缩高度H1决定活塞销的位置。
H1取决于第一道活塞环至顶面的距离h、环带高度H5（H5又决定于活塞环的数目及高度）及上裙高度H4。
在保证气环良好工作的条件下，宜缩短H1，以力求降低整机的高度尺寸。
