六缸发动机活塞加工工艺设计及夹具设计.docx

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1、成都锦城学院本科生毕业论文（设计）题目六缸发动机活塞加工工艺设计及夹具设计二级学院智能制造学院专业汽车服务工程学生姓名蒋子罕学号185090274年级2018指导教师秦琴陈宝书教务处制表2022年4月10日六缸发动机活塞加工工艺设计及夹具设计专业：汽车服务工程学生：蒋子罕指导老师：秦琴陈宝书摘要：本文针对六缸发动机活塞进行了加工工艺的设计及车2-28通孔夹具进行了设计。通过对六缸发动机活塞零件进行分析，确定了活塞材料为QT600,毛坯为金属浇注铸件。进一步确定定位基准，以毛坯外圆面为粗基准，95.5mm圆孔确定为精基准。按照相应基准原则，进一步拟定了加工工序为铸造毛坯-时效处理-打A2中心孔-

2、去毛刺-检验工件，对比加工方案优劣，确定此加工方案最合理可行。在机械工艺方法的制定下，对车2-28通孔夹具进行了设计。分析确定定位元件为非标芯轴和固定式定位销，确定夹紧方式为手动夹紧方式，在保证加工表面的精度下，满足夹具的性能，同时达到减少生产成本、提升劳动生产率、减少工作强度的目的。为保证加工的稳定和精度，本文还对主要的零部件如配重块和轴芯进行了设计。最后通过对定位误差进行分析，对切削力和夹紧力进行计算，保证了此工装设计是可行的。关键词：六缸发动机活塞；加工工艺；车2-28通孔夹具；切削力；夹紧力鼠都锦城学洸毕业卷女()DesignofMachiningProcessandFixturefo

3、rPistonofSix-cylinderEngineMajor:AutomotiveServiceEngineeringStudent:JiangZihanSupervisor:QinqinChenBaoshuAbstract:Inthispaper,thedesignoftheprocessingtechnologyforthepistonofthesix-cylinderengineandthedesignofthe2-28through-holefixturearecarriedout.Byanalyzingthepistonpartsofthesix-cylinderengine,i

4、tisdeterminedthatthepistonmaterialisQT600,andtheblankisametalcastingcasting.Furtherdeterminethepositioningdatum,taketheoutercircularsurfaceoftheblankastheroughdatum,anddeterminethe95.5mmroundholeasthefinedatum.Accordingtothecorrespondingbenchmarkprinciples,theprocessingrouteisfurtherformulatedascast

5、ingblank-agingtreatment-hittheA2centerhole-.-deburring-inspectionoftheworkpiece,andcomparetheadvantagesanddisadvantagesoftheprocessingplantodeterminethemostreasonableandfeasibleprocessingplan.Undertheformulationofthemechanicalprocessmethod,the2-28through-holefixtureofthecarisdesigned.Theanalysisdete

6、rminesthatthepositioningelementsarenonstandardmandrelsandfixedpositioningpins,andtheclampingmethodisdeterminedtobemanualclamping.Undertheaccuracyofthemachinedsurface,theperformanceofthefixturecanbesatisfied,andtheproductioncostcanbereduced,laborproductivitycanbeimproved,andworkcanbereduced,purposeof

7、strength.Inordertoensurethestabilityandprecisionofmachining,themaincomponentssuchascounterweightandshaftcorearealsodesignedinthispaper.Finally,byanalyzingthepositioningerror,thecuttingforceandclampingforcearecalculatedtoensurethatthetoolingdesignisfeasible.KeyWords:Sixcylinderenginepiston;Processing

8、technology;Cart2-28throughholefixture;cuttingforce;clampingforce目录1绪论11.1 课题研究的背景11.2 开题研究意义11.3 课题研究任务22零件的分析32.1 零件的图形分析32.1.1 六缸发动机活塞的作用32.1.2 零件表面精度分析42.1.3 零件的材料分析42.2 零件的结构分析42.3 确定零件毛坯的制造形式52.3.1常见的毛坯类型52.3.2生产纲领的确定62.3.3毛坯的形状和尺寸的选择62. 4本章小结73零件工艺规程的设计83. 1定位基准的选择84. 2表面加工方法83.3 拟定加工工艺路线93. 3

9、.1加工顺序的安排94. 3.2加工阶段划分95. 3.3加工工艺路线的方案106. 3.4加工方案对比分析113.4 加工设备的选择113.5 工序尺寸的确定133.6 切削用量和基本工时的确定143.7 本章小结224车2-e28通孔夹具设计244.1 夹具设计目的244.2 定位方案设计244.3 夹紧方案设计254.3.1夹具的加紧254.3.2夹紧元件的选择254.4定位误差分析264.5切削力和夹紧力计算274.5.1切削力计算274.5.2夹紧力计算284.6主要零部件设计284.6.1配重块284.6.2芯轴294.6.3夹具体设计294.7本章小结30结论32参考文献33致谢

10、34附录135附录2351绪论1.1 课题研究的背景面临越来越严峻的全球市场竞争，中国的机械零件制造还存在许多的问题。比如中国相比较其他国家技术并无优势，资金相对缺少、资源不足，管理体制缺乏，相关环境不够完善，这给我们想要赶超世界先进水平带来很大阻力。但是目前我国变革的深化和对外开放的拓展给我国机械行业的复苏与成长提供了史无前例的良好条件。活塞一词最早是从国外传入我国的，曾经根据译名我们叫它“精辅”，现在根据其英文piston我们称之为活塞，活塞作为发动机的重要组成部件，在工作时做往复运动；运动到顶点时顶面与汽缸盖、缸壁之间的空间被称作燃烧室，与空气混合的燃料在燃烧室内剧烈燃烧，所以它工作工程

11、中不断承受着变化的载荷和热负荷，可以说工作环境相当之恶劣。工艺技术人员在当中使用的另一项工具便是工装夹具,在工业生产中占着极高的比重,机械加工生产脱离不了夹具，夹具能够保证零件的生产质量，加快零件生产速度，缩减人工成本，是机械实现生产自动化中无法缺少的一环。随着对零件生产要求的日益严苛,对工装夹具的要求也需要提高,如此才能有效提高国内的零件生产质量。本文首先介绍了现阶段工装夹具在设计上的发展,然后介绍了在生产中工装夹具的主要价值。1.2 开题研究意义通过近十余年的高速成长，中国轿车年产量已由05年的576万台上升到了16年的2802万台，中国轿车月销量在此期间的平均增长率已超过了386%。20

12、16年中国汽车市场年产量占世界汽车年产量的3/10,从09年以来一直保持世界第一的汽车产量以新常态下，中国经济增长率下降，汽车行业正面临着重组、转变升级。为了良好的发展中国绿色经济，将新能源汽车行业开始迅速崛起，并作为中国国内未来汽车行业的重点发展方向内。胡振乔等人根据近年来发动机活塞轻量化的研究现状，最终通过综合对比分析，提出了未来发动机活塞轻量化的发展思路叫李小雷等人研究汽车发动机活塞CAD系统,该系统功能强大，能够进行气缸及附属的参量化设计、有限元分析、进行结构设计优化、手动进行二维施工制图等多种功能。该系统对活塞的工程设计及改型具有一定的指导意义。陈刚等公开讲解了常用汽车发动机活塞，活

13、塞环和缸套的材质，同时对其活塞的性能，优点与不足进行了论述。活塞和缸套大多数用铝合金作为材料，活塞环则是选择使用铸铁，目前分别朝着复合材料和多元高合金铸铁的发展新方向进行研究；使用铸造和表面处理来加工活塞零件，汽车活塞环以及汽车缸套。吴申庆等人发现作为一种新型的活塞材料，氧化铝或硅酸铝短纤维复合材料拥有其他材料所没有的良好综合性能,它常使用挤压铸造的工艺进行生产，更加牢固可靠、容易成品。现在已经在逐渐适用于发动机活塞的制造上了。王新山等人公开了一种发动机活塞，包括顶环岸、第一气环槽、第二环岸、第二环槽、第三环岸、油环槽、裙部和销孔，油环槽与裙部之间设置有储油槽，储油槽内无需安装任何活塞环，储油

14、槽缓解了油环刮油时造成的机油堆积，避免了压力上升、机油上窜和润滑不畅带来的烧机油问题也施培文等利用了有限元软件HyperMesh和ANSYS,根据试验所测到的数值对活塞运动进行了温度场分解运算，从而获得了三维温度场理论，为后来活塞运动的结构改进与优化提出了依据。可有目的地进行设计,减小热负荷。1.3 课题研究任务本文的主要研究任务如下所示：(1)根据所定课题选择的六缸发动机活塞零件图，分析其零件的精度和结构确定加工内容。(2)通过零件的材质分析，合理的选择毛坯生产方案。进一步确定每个加工表面的定位基准。(3)结合操作手册，合理安排工艺流程顺序，确定工艺的合理组合。在保证低成本的前提下，设计满足

15、需求的机械加工工艺。(4)从上述加工路线选择一个重要的工序进行设计工装夹具。确定每个零件的作用与材料。在保证低成本下合理的组成夹具。提高精度和装夹效率。2零件的分析2.1 零件的图形分析六缸发动机活塞如下图21所示。4.75 湍 隹度003006大曜在下方父：二景平回10.156+0.08图2-1六缸发动机活塞零件图2.1.1 六缸发动机活塞的作用发动机活塞一般由顶部、头部以及裙部三部分组成。而六缸发动机活塞主要是发动机有六组活塞同时做功。其中活塞和燃烧室、连杆等零件组成完整的做功组件。在做功的过程中，混合气体被点燃会在燃烧室中产生至少900C的高温，同时往复运动的加速度高达2500070000mS;二冲程的发动机在其往复运动做工时顶部的温度可高达450左右，我们可以看出，活塞在工作时承受燃烧产生的高温高压，自动进行上下往复运动做功。起到一个传递动力的作用。因此活塞的材料和构造、精度等方面不容忽视。2.1.2 零件表面精度分析(1)粗糙度分析结果：101.6mm椭圆长轴方向上的表面上的机械加工粗糙度为Ra0.4m,精确度级别为IT6；28mm内孔粗糙度达到Ra0.4m,精度等级达到IT6