[工学]汽车铝活塞毕业设计说明书.doc

扬 州 市 职 业 大 学 毕 业 设 计（论 文） 题目：汽车铝活塞的加工工艺 及工装设备的设计 系 别： 机械工程学院 1 专 业： 机械制造与自动化 班 级： 09机械（6）班 1 姓 名： 陈肖帆 1 学 号： 09010106031 指导教师： 居安祥 摘? 要 机械制造工艺与机床夹具设计是机械制造工艺与机床夹具和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个环节。这是我在毕业之前对所学课程的一次深入的全面总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在几年的学习中占有重要的地位。 就我个人而言，希望通过这次设计，对今后将从事的工作，进行一次适应性训练，通过设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为回厂后的工作打下一个良好的基础。 第一章、活塞的工作条件及结构特点 在发动机汽缸内，活塞一部分工作循环压缩气体，而另一部分工作循环，汽缸内的混合气体燃烧膨胀，活塞承受高温气体的压力，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。 零件的工艺分析： 图1表示一个铝活塞，弧面1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2,3,4称为环槽,其中4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；2,3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5中流回曲轴箱。包刮曲顶面和油环在内的部分6称为活塞头部，其余部分7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9称为活塞销孔。图中10是一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11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。活塞的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比垂直于该方向的弹性变形量大，使活塞裙部在受力后变成椭圆。另一方面，活塞顶部与高温气体接触，热量通过活塞顶部传倒活塞裙部，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3的虚线所示。 无论是受力变形还是热变形都使原来的圆柱形的裙部变成椭圆形，圆形的长轴在活塞销孔的轴线方向上。这样，必然使活塞与汽缸套的间隙不均匀地减少至消失，以至于发生强烈的摩损甚至咬死。为了补偿上述变形，由于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线的方向上，并在活塞裙部的销孔附近铸出两块凹坑，增加活塞裙部与汽缸套内壁的间隙。椭圆度的大小随活塞的型号不同，在汽车活塞上，椭圆度为0.08 ~ 0.13mm。 此外，活塞工作时，顶面与高温气体接触，热量由头部传到裙部，头部温度高，热膨胀大；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的外径小，同时活塞裙部也设计成上下大小的锥形。汽车的活塞裙部的锥度是0.03~0.06mm。 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。在还铣有纵向的槽以增加活塞裙部的弹性。 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，应使活塞销在活塞销孔及连杆小头衬套中能自由转动，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。 第二章.活塞主要技术条件分析 由于活塞的技术条件已经由国家科委指定了国家标准,对各部分的尺寸公差,形状和位置公差以及粗糙度均作了详细的规定,现根据JB3931—85标准摘要说明如下: （1）活塞裙部外圆要求与汽缸很精密的配合，因此活塞裙部外圆尺寸公差一般为IT6，对于高速内燃机的活塞甚至要达到IT5。为了减少机械加工的困难，将活塞裙部和汽缸套孔径的制造公差放大三倍，装配时将活塞按群部尺寸分成三组，起稿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范围内。裙部外圆粗糙度Ra≤ 0.4vm。 （2）为了使活塞销在工