汽车制造工艺学课程设计样本

汽车制造工艺学课程设计题目：设计活塞环机械加工工艺规程院系：襄樊学院机汽学院班级：0713姓名：薛明学号：07131010指引教师：张进二零一零年九月十四日汽车制造工艺学课程设计任务书一、设计目汽车制造工艺学课程设计是综合运用《汽车制造工艺学》及关于课程内容，分析和解决实际工程问题一种重要教学环节。通过课程设计培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题能力。在设计过程中，学生应熟悉关于原则和设计资料，学会使用关于手册和数据库。汽车制造工艺学课程设计是作为将来从事机械制造技术工作一次基本训练。二、设计题目和内容1、课程设计题目：设计活塞环机械加工工艺规程条件：年产5000件。零件图如附件所示。2、设计应完毕内容：1）制定指定零件（或零件组）机械加工工艺规程，编制机械加工工艺卡片，选取所用机床、夹具、刀具、量具、辅具；（一套）2）对所制定工艺进行必要分析论证和计算；3）拟定毛坯制造办法及重要表面总余量；4）拟定重要工序工序尺寸、公差和技术规定；5）对重要工序进行工序设计，编制机械加工工序卡片，画出工序简图，选取切削用量；（一份）6）设计加工该零件毛坯图或者零件与毛坯合图；（一张）7）编写设计阐明书。（封面、目录参照附后、不少于1万字）（一份）9月目录第一章概述-----------------------------------------------------------()1.1活塞环作用-----------------------------------------()1.2活塞环种类----------------------------------------(）1.3活塞环工作条件-------------------------------------()1.4活塞环各某些名称及代号------------------------------()第二章活塞环构造尺寸及受力分析---------------------------()2.1径向厚度a1--------------------------------------()2.2环高h1--------------------------------------------()2.3自由开口尺寸m-------------------------------------()2.4活塞环组合----------------------------------------()2.5活塞环计算---------------------------------------()2.5.1径向压力P2.5.2工作状态下活塞环闭口间隙S12.5.3切向弹力Ft2.5.4平均比压P02.5.5活塞环工作应力和安装应力2.6课程设计中活塞环重要参数选取------------------()第三章活塞环制造工艺-------------------------------------------()3.1活塞环生产特点----------------------------------()3.2活塞环加工办法----------------------------------()3.3活塞环加工工艺规程------------------------------()3.4拟定毛坯制造办法与加工余量--------------------()3.4.1活塞环制造办法3.4.2加工余量拟定3.5定位基准选取--------------------------------------()3.6活塞环普通工艺流程----------------------------------()3.7端面加工----------------------------------------------()3.8活塞环热解决---------------------------------------()3.9活塞环平面加工--------------------------------------()3.10活塞环仿形加工------------------------------------()3.11铣切开口加工-----------------------------------------()3.11.1活塞环开口铣削加工特点及工艺规定3.11.2铣切开口工艺规定3.12内圆加工工艺规定----------------------------------()3.13精车外圆---------------------------------------------()3.14精修开口--------------------------------------------()3.15活塞环表面解决------------------------------------()参照文献----------------------------------------------------------------()附件一活塞环零件图附件二活塞环毛坯图附件三活塞环机械加工工艺规程卡片附件四活塞环机械加工工序卡片第一章概述活塞环是内燃机核心零件之一，它与活塞、气缸套互相联系在一起，构成发动机动力源组件。随着内燃机向高强化、低排放、高寿命方向发展，对活塞环质量规定越来越高，不但规定活塞环有很高可靠性、经济性，而更重要是要有最佳性能。1.1活塞环作用机曲活塞环在内燃机中，其重要作用有四点：1密封在往复式内燃机中，活塞环是一种运动件，亦是一种密封件。活塞环在高速往复运动状态下，在高温、高压燃气作用下，完毕对燃烧室和曲轴箱之间密封作用，即制止气缸中燃烧产生高温高压气体窜到曲轴箱中，这是活塞环主导功能。普通，燃气通过活塞环有三条通道：（1）活塞环与气缸内壁周向间隙；（2）活塞环与环槽上、下侧面间隙；（3）活塞环开口间隙。其中活塞环与气缸内壁周向间隙是燃气漏泄重要途径，为减少漏气量，规定活塞环与气缸内壁之间必要存在一条持续不断线贴合区域，并使环一种平面与相应活塞环槽一种侧面处在良好接触状态，从而达到切断漏气通道作用。同步，由于环槽底燃气压力，把活塞环紧紧压向气缸内壁，亦有助于环密封。此外，活塞环与气缸内表面几何形状贴合良好与否、环截面形状以及环数量等都对密封有很大影响。2控制润滑油活塞环控制润滑油作用就是活塞环对气缸壁润滑油膜厚度控制和调节。活塞环在气缸中制止润滑油从曲轴箱进入燃烧室，从而减少滑油耗量。咱们懂得，活塞环组中滑油是无规则，中小型机多用飞溅方式，强载机则用压力循环润滑。为了使活塞环正常滑动，必要不断地供应滑油，同步又规定活塞环能刮落气缸壁上过多滑油，也就是既要保证活塞环润滑所需要油膜厚度，又要保持较低滑油耗量，以防止过多滑油上窜到燃烧室，不但滑油耗量增大，又会因燃烧产生积碳影响传热性能。3导热活塞环在气缸中起着传热作用。当内燃机工作时，活塞温度很高，一某些热量经活塞环传给气缸壁，再由气缸壁传至冷却水，从而减少活塞温度。普通，冷却活塞中，活塞环传导热量为30～40%；非冷却活塞中，活塞环传导热量可达活塞顶所承受热量70～80%。活塞环散热作用事实上与环几何尺寸，截面形状，材料导热性、热膨胀系数，环与环槽间间隙以及关于表面精度等均有很大关系，应慎重选用。4支承导向活塞在气缸内运动靠环支撑。因活塞受燃气加热而膨胀，因此气缸与活塞之间必要留有间隙，以防活塞咬死。对热负荷高发动机，其间隙更要大某些，由于间隙存在，活塞就必要依赖活塞环才干在气缸内保持运动平衡，防止活塞不断撞击气缸壁。一旦削弱和破坏活塞环支承作用，必将导致活塞组件失去运动平衡，从而产生噪声、偏磨、擦伤等故障，甚至浮现融着、折损和拉缸等严重故障。因而，活塞环基体材料选取，活塞环断面形状，以及必要构造力学计算，强度、应力计算，刚性、共振频率计算以及各种变形计算尤为重要。1.2活塞环种类活塞环按功能分类，可以分为以气密功能为主导气环和以控油功能为主导油环。1气环气环以安装位置分，有第一道压缩环、第二道压缩环和第三道压缩环。气环以构造形状分，有矩形环、桶面环、锥面环、梯形环和扭曲环。其中扭曲环又涉及内倒角环、内台阶环、外台阶环、鼻形环和楔形环等。（1）矩形环剖面是矩形气环。几何形状简朴，在正常工作条件下具备足够密封性，便于加工，曾为中小功率柴油机经常采用，但随着发动机日益强化，活塞热负荷增长，热变形加大，活塞头摇晃加剧等因素，致使矩形环在工作中失去与气缸壁良好贴合，其上缘与气缸壁接触，而下缘离开缸壁，就起不到刮油作用，反而向上泵油，增大滑油耗量，因此矩形环使用受到限制，在低速十字头发动机中还广泛采用。（2）桶面环桶面环表面形状多呈凸圆弧形。普通取公称直径一半作桶形面半径（即桶面半径等于气缸半径）。它重要用作第一道气环（普通经镀铬解决），常与锥面环串联使用。其长处如下：图图a因桶面环两面均是楔形，机油入口间隙大，则机油以楔形进入并产生一种使环浮起油压形成液体润滑，因而磨损可以减小；b桶面环与气缸之间是线接触，能适应活塞晃动，因改进接触状况，减少粘着磨损发生；c磨合性能好，桶面环实质上是双向微锥面环，因此易于磨合；d密封性能好。环与气缸线接触，虽然表面发生变形时仍能保持良好接触。（3）锥面环锥面环外圆呈锥形，锥度普通为8.7～26.2mＲ(0.5o～1.5o)采用镀层或非镀层构造。锥面环是在活塞环外圆面上加工一种很小斜角，由于减少了环与气缸壁接触面，从而提高表面接触压力，有助于磨合和气密，同步，活塞下行时，易于刮油；活塞上行时，图图由于斜角“油楔”作用，能在油膜上“飘浮”过去，不会引起熔着磨损。锥面环斜角选用必要恰当，普通在20ˊ～60ˊ范围内。安装时注意斜面角不能倒装，否则会引起很大窜油现象。普通用于中间环。（4）梯形环两侧面倾斜气环。由于梯形剖面，环在径向运动时，侧隙将不断变化，因而能使燃烧室积碳减到最低限度。a)直角梯形b)等腰梯形a)直角梯形b)等腰梯形为了提高气环抗结胶能力，梯形环构造应运而生了。当活塞受侧压力作用而变化位置时，环侧隙发生变化，能将环槽中结焦挤出，从而使活塞环槽处许用工作温度比矩形环高20℃左右，能使活塞环在240～250℃下长期工作而不结焦。梯形环夹角普通为15o，也有用10o，20o。梯形环又分直角梯形环（环截面为直角梯形）和等腰梯形环（环截面为等腰梯形）。梯形环在第一道环中使用最广，也可以用于第二、第三道环。梯度可以是一边或两边均有，环槽也有相应梯度。选取一定环槽和环锥角和公差，使内外底面匹配良好，以优化窜气和机油控制。环和环槽间相对运动可避免积碳形成，以防止环在环槽中卡死现象。角环；(h)角环；(h)—鼻形环直角梯形环适合于烧重油柴油机或航空发动机，等腰梯形环多用于烧重油强载柴油机，近年来，小功率柴油机和二冲程汽油机也开始采用。（5）扭曲环扭曲环扭转角度普通为径向厚度上扭曲量为环径向厚度0.5～1.5%，而扭曲斜角为15ˊ～30ˊ。但倒角环[图（g）]和锥面环[图（f）]斜角度比较大，倒角环可达10o～20o；锥面环为2.5o～5o。2油环油环具备回油孔或等效构造，能从缸壁上刮下机油活塞环。重要用来调节（或控制）气缸壁上润滑油并带有回油通道活塞环。油环又分外阶梯倒角环、鼻形环、开槽油环，弹簧胀圈油环、钢片组合环等。（见图1-7）图外阶梯倒角环鼻形环开槽油环弹簧胀圈油环钢片组合环图外阶梯倒角环鼻形环开槽油环弹簧胀圈油环钢片组合环ab（1）外阶梯倒角油环广泛应用于大缸径发动机，作为向下刮油和布油环。（2）鼻形环切台呈鼻形外切扭曲环。作为中速发动机向下刮油环。钩形切口保证了刮油边尖角竖实性和不变形侧面接触宽度。（3）开槽油环侧面平行，具备两个接触环岸，并有回油孔油环。由于环岸狭窄，可得到高比压是最常用一种油环。它通过回油槽或油孔把刮油带一分为二，依照实际应用需要，通过控制刮油带宽度，来变化油环表面接触压力和刮油效率。（4）弹簧胀圈油环在油环背面加有各种形式衬簧，称作弹簧胀圈油环，其构造型式诸多。螺旋弹簧由方形或圆形截面钢丝制作，环接触压力通过弹簧扩胀作用而获得。衬簧可以使环压力增高，环压均匀和弹性稳定，从而使油膜均匀、磨损下降，机油消耗下降。为了减小油环背面与螺旋胀圈接触表面磨损，可以将衬簧与环背面设计成面接触并镀铬抗磨。该环广泛用于高速发动机。（5）钢带组合油环钢带组合油环是一种较新构造形式，在发动机上已得到广泛运用。这种环有二种构造型式：组合式刮片和胀圈以及分离式刮片和胀圈。它与缸套变形有良好适应性和较高接触压力。重要长处：a接触压力高，压力分布均匀，普通铸铁油环比压为0.15～0.3MPa，组合油环为1.0～1.5MPa；b刮油能力好，有效防止窜油。由于钢片具备柔软性，各个刮片独立工作，能较好地适应气缸不均匀磨损和活塞晃动及变形影响，达到良好地密封；c回油通路大。通路开口比率：铸铁油环为10～15%，组合油环为30～50%，不但减少机油消耗，并且有效防止结胶积渣；d质量小。比铸铁油环减轻一半以上，由于端面之间没有撞击，环槽磨损大为减少；e制造工艺简朴，适合于大量生产。固然，组合油环需使用高档钢材（如65Mn钢），并且需要有一系列加工设备，刮片表面要镀铬等，对于大规模推广使用，尚需努力。1.3活塞环工作条件活塞环在发动机中处在极其恶劣条件下工作，详细是：1高温内燃机气缸中燃气温度很高，经散热和冷却后，活塞环特别是第一道气环工作温度始终保持在300℃左右。2高压柴油机能产生80～150㎏/㎝2压力，汽油机能产生30～40㎏/㎝2压力，活塞环必要在这样高压条件下保持密封工作。3高速当代汽油机最高转速为11000转/分，活塞环运动线速度为11～16米/秒，柴油机最高转速为4500转/分，活塞环运动线速度为10～14米/秒。4变负荷活塞环在发动机中受燃气爆发力冲击，活塞环在环槽中上下运动，产生径向振动和扭曲等交变应力。5润滑困难活塞环运动时处在高温、高压条件下，润滑油膜难于保持完整，不能完全润滑而经常处在临界润滑状态下工作。1.4活塞环各部份名称及代号图图1活塞环各某些名称式中：d1—公称直径表达原则缸径活塞环工作直径；h1—环高，表达上、下端面轴向距离自由开口尺寸；S1—闭口间隙，表达在工作状态下开口间距离。第二章活塞环构造尺寸2.1径向厚度a11—汽车拖拉机发动机2—强化发动机图3-3活塞环d11—汽车拖拉机发动机2—强化发动机图3-3活塞环d1/a1推荐值d1/a1d1图3-2活塞环d1/a1变化曲线d1mm）径向厚度指环内、外圆之间径向距离。普通由缸径和活塞环槽底深度而定，此参数大小直接影响活塞环弹力、应力以及内燃机性能。总说径向厚度α1小，则平均弹力就小，散热比较困难，显然对高速发动机是不利。近来，随发动机高速化，环径向厚度趋向于加大，对改进活塞传热，提高环弹力、刚度是有利，但若径向厚度过大，工作和安装时应力大，易折断，同步对气缸横向变形适应性较差。因而规定缸径d1与径向厚度α1比值应在一定范畴内，普通d1/α1=22～28。（图3-2、3-3）汽油机环宜取小，柴油机环宜取大。2.2环高h1环高是环两端面沿其轴线方向最大公称尺寸。活塞环高度不适当过高，由于：1能较好地适应气缸不均匀磨损和变形，可以避免棱缘集中负荷，从而提高环抗粘着能力；2使活塞组往复质量和构造尺寸减少，活塞环槽磨损减少；3使环背和环槽间空间变小，环背压力容易建立起来，提高了二次密封效能；4发动机摩擦功率损失小，气缸套磨损将明显下降；5磨合快。事物都是一分为二。环高过小，将使活塞工作稳定性变差，从而也许引起活塞环与气缸壁之间表面接触应力集中，破坏缸壁油膜导致拉缸也许。还也许导致磨料磨损增长（见右图）易于折断、散热能力差等。这些都是要在设计时加以权衡。图图3-4环高与抗粘着能力关系但是，对于高速发动机而言，减少环高是活塞环发展总趋势，存在问题可以从材料及表面解决，构造设计等方面努力克服。对于小功率柴油机，普通气环环高h1=2～4mm，近来还出现环高h1=1.5mm实例。图图环高与开口间隙关系2.3.自由开口尺寸m自由开口尺寸指在自由状态下，环开口两端径向中点弦距。它大小既要满足活塞环弹力规定，又要满足工作应力和安装应力规定，m值过大，工作应力较大，会导致较大弹性消失，m值过小，会产生较大安装应力导致断环，或过度变形失去圆度。普通，合金铸铁气环和整体油环m/d1=13～14%，最大不超过16%；球铁环m/d1=8～11%，最大不超过12%；内撑弹簧组合油环比相应平环小4-5mm。2.4活塞环组合活塞环组合，在强化发动机中特别重要，普通规定是：1第一环要加倍强化，由于它工作条件最差，对窜气、窜油均有重大影响。第一环规定避免发生逆倒角状况。2中间环状况在二冲程和四冲程柴油机中是不同。二冲程柴油机第二环，甚至所有压缩环与第一环都是相似。这是由于二冲程活塞环通过气口时，工作条件不利。四冲程柴油机第二环工作条件不很厉害，尺寸多较第一环薄某些。在高速发动机上重要还是防窜油作用，端面规定贴合承压，为此，多规定扭曲环，对高增压高平均有效压力发动机上，第二环有采用高强度材料趋向。3在高速发动机中由于要缩短活塞长度，油环普通趋向于用一种，此时强化油环构造是有必要。4在当前强化发动机中无论油环、或压缩环，均要起密封和刮油双重作用，因此在组合时要考虑它们之间配合。不同构造和功能活塞环通过恰当结合，安装在活塞各环槽内，以适应不同用途。活塞环数目事实上是按照发动机型式，缸径大小和转速高低等不同状况来拟定。就内燃机而言，汽车发动机以三环组构造为主，农用柴油机以三环或四环构造为主，摩托车二冲程发动机以两环构造，四冲程为三环构造，中速发动机普通采用四道环。从发展而言，以三环构造为重要方向，也就是流行构造“一桶二锥三内撑”。2.5活塞环计算2.5.1径向压力P活塞环在自由状态下不是圆形，其曲率半径沿环周各点是变化，且不不大于气缸半径，只有当装入气缸后方成为正圆形。环装入气缸前形状称为自由状态，环自由状态决定环装入气缸后径向压力分布。径向压力分布大体可分为：均匀分布（等压环）、梨形分布（高点环）和苹果型分布（低点环）三种。1等压环等压环从自由状态变到工作状态后，沿环周径向压力是均匀分布，即P0=const。等压环由于使用后磨损等因素，环周压力分布恶化，在开口处径向压力急剧下降，因此使用寿命短，普通使用于二冲程中速发动机。2高点环高点环开口处径向压力P高于平均径向压力P0，P：P0可达3：1。能提高环开口端减震能力，耐磨性和气密封好。当代高速四冲程柴油机和汽车发动机广泛应用高点环。3低点环低点环重要用于二冲程柴油机和大型柴油机，开口处径向压力低于平均径向压力，以防止环端跳入气口使环折断，或者是为了矫正热变形影响，以保证均匀贴合。2.5.2.工作状态下活塞环闭口间隙S1闭口间隙普通按GB/T1149选用，或按产品图纸规定而定，但最小间隙必要不不大于下式计算值。S1=πd1αΔt(mm)式中：d1—缸径，mm；α—热膨胀系数，合金铸铁按α=1.1×10—5/℃；Δt—温差，气环为100℃，油环为80℃2.5.3.切向弹力Ft切向弹力是在环切口处径向厚度中点上沿切线方向施加力，使环从自由开口尺寸压缩到闭口间隙时所需力。尺寸系列切向弹力值仅合用于平均弹性模量E=100000N/mm2材料（即非调质铸铁环），其他材料则按弹性模量E由表3-7修正系数乘以尺寸系列表切向弹力值即可。镀铬或喷钼活塞环切向弹力修正系数为表3-7推荐值0.9倍。表3-7活塞环材料平均弹性模量N/mm2切口弹力修正系数调质铸铁球墨铸铁钢1127761569061962001.151.62切向弹力FtE·h1（m-S1）Ft=────────—K1·K2（kgf）14.14(d1/α1-1)3式中：E—弹性模量，kgf/mm2；h1—环高，mm；m—自由开口，mm；S1—闭口间隙，mm；d1—缸径，mm；α1—径向厚度，mm；K1——断面削弱系数；K2—表面解决对弹力削弱系数。镀铬环普通取8%～11%，球铁环取8%，合金铸铁对铬层厚度不大于0.12mm，径向弹力不大于3㎏f取11%，别的均取10%。活塞环设计时，一方面拟定切向弹力，然后再决定环自由开口尺寸。高速发动机活塞环设计通惯用变化环径向厚度办法来调节环弹力。2.5.4.平均比压P0比压P0是活塞环设计重要参数之一，比压选取适合与否，将直接影响活塞环密封性、摩擦损失、耐磨性。比压过高，磨损加剧导致缸套磨损严重；比压过低，环密封性差，最后导致烧机油，加剧磨损，抗振性差，易产生断环。普通选取原则：合金铸铁为1.5～2㎏f/㎝2，球墨铸铁为1.5～2.5㎏f/㎝2。2FtP0=───MPaｈ0d1式中：ｈ0—环外圆面与气缸壁接触高度，等于刮片数量与刮片高度乘积，mmFt—切向弹力，Nd1—缸径，mm2.5.5.活塞环工作应力和安装应力E·α1（m-S1）工作应力σ1=───────㎏f/mm22.35（d1-α1）2Eα1(8α1-m)安装应力σ2=────────㎏f/mm22.35（d1-α1）2式中：E—弹性模量，㎏f/mm2；α1—径向厚度，mm；m—自由开口尺寸，mm；S1—闭口间隙，mm；d1—缸径，mm。按关于原则规定，合金铸铁σ1＜25㎏f/mm2，球墨铸铁σ1＜40㎏f/mm2，但实际σ1值可不不大于上述值，合金铸铁为30㎏f/mm2，球墨铸铁为50㎏f/mm2。合金铸铁σ2≤50㎏f/mm2，球墨铸铁σ2≤80㎏f/mm22.6课程设计中活塞环重要参数选取第三章活塞环制造工艺活塞环性能对整台发动机系统良好工作运转是十分重要，活塞环组件必要有较长使用寿命。当前通过改进材料和表面制造工艺，活塞环已能满足这样寿命规定。3.1活塞环生产特点活塞环是内燃机中重要易损件，生产批量很大，可想而知，必要高度专业化，组织流水生产作业线。活塞环流水生产具备下列特点：1工作地专业化限度高。每个工作地固定完毕一道或几道工序，而每一道工序都在固定工作地加工。如活塞环粗磨两端面统一在粗磨组进行加工。2产品在流水线上按单向运送路线移动，生产过程具备良好持续性。活塞环单向运动移动路线为：粗磨→去油→热解决→细磨→去油→半成品检查→切削流水工作线→表面解决→成品检查→配组入库。3在整个加工过程中，产品按平行移动方式在各工序工作地之间移动，生产具备明显节奏性；4工艺过程是封闭，产品所有工序在流水线内所有完毕，如活塞环切削流水线在两端面加工完毕后，内圆、外圆、开口间隙等加工所有在切削生产线上完毕，加工过程象流水同样从上一工序转到下一工序，持续生产。3.2活塞环加工办法依照活塞环成型办法不同，制造活塞环办法重要有两种：1热定型法（整体正圆法）：即浇铸出圆筒形活塞环毛坯，然后在普通车床上切削加工，切割成单环；按工作间隙尺寸铣出切口，最后扩张至所需要自由切口间隙尺寸，并在此状态下热解决定型，即成所需尺寸活塞环。2单体椭圆法：即浇铸出单个椭圆形活塞毛坯，然后在靠模车床上切削加工，并按自由切口间隙尺寸切口，就成为所需尺寸活塞环。这两种办法都获得广泛采用，但有几点需指出：（1）单体椭圆法属于机械定型。既可用于制造等压环，又可用于制造非等压环；但重要用于制造非等压环。它在造型过程中，设计椭圆形状时就考虑了弹力和环构造尺寸等方面关系。热定型法，环自由形状形成重要靠热定型，因而在高温下会发生回火，促使环弹力消失。由于定型性质不同，因此在用前一种办法制成活塞环寿命比较长。热定型法重要用于制造等压环。（2）从加工过程看，单体椭圆法在锻造和机械加工时要用专用模具和靠模车床，设备复杂，而热定型法无论从锻造或机械加工看都比前法简朴，因此它生产率高，成本低。前一种办法合用于大批量生产，后一种办法大、中、小批量生产均可。图4活塞环热定型加温曲线图4活塞环热定型加温曲线（3）单体椭圆法节约金属材料，由于它切削加工裕量可以留得很少。3.3活塞环加工工艺规程为了进行科学管理，将工艺过程各项内容写成文献，用来指引生产和组织生产，工厂各种工艺规程是将关于内容编写成各种文献图纸和表格等形式来表达，这些文献统称为工艺文献。零件生产所用工艺文献种类诸多，也没有统一规定格式，由各工厂自行规定。重要工艺文献有工艺过程卡片、工序卡片、调节卡片、检查卡片等。1工艺过程卡片：也称综合卡片或工艺流程卡片。在卡片上规定了制造该零件所通过各个车间，通过所有工艺过程。按照零件工艺过程加工顺序列出所有工序，表达零件生产路线。以及对每个工序所使用设备，工艺参数等作出简要阐明，表达零件加工完整工艺过程。在单件、小批生产中普通只用工艺过程卡。2工序卡片：这种卡片也称操作卡片，用来详细指引工人进行生产，这是为零件生产过程中每一道工序编写，是工艺过程卡上每一道工序详细规定。在工艺过程上绘有工序简图，注明定位基准和加工表面工序尺寸，光洁度、技术规定等，并分出工步顺序和内容、切削规范和工时定额以及使用设备工、夹、量、辅具详细状况等。对于大批量生产零件和小批量生产核心零件，除了工艺卡片，还要详细编制工艺装备明细表。3调节卡片：对于在自动和半自动机床上完毕工序，往往不用工序卡片，而要编制调节卡片，供机床操作人和调节人使用。4检查卡片：它是检查人员使用重要文献，其中对检核对象、检查项目、检查办法及使用检具均有详细规定。零件加工完毕按检查卡检收。对于成批大量产品，普通需要检查卡。3.4拟定毛坯制造办法与加工余量3.4.1活塞环制造办法当前活塞环锻造办法重要有单体叠箱锻造、双片叠箱锻造、筒体砂型锻造和筒体离心锻造，按毛坯形状来分又可分为正圆和椭圆两种。正圆长处是型板制造简朴、加工设备简朴。缺陷是要进行热定形、开口对面应力大，开口处径向压力低，热稳定性差，弹力消失厉害。椭圆环优缺陷与正圆环相反。为了较好满足活塞环特殊规定，以及批量化工作效率规定，咱们选取毛坯形状为正圆。3.4.2加工余量拟定拟定内外断面上总余量为mm拟定上下两个平面上总余量为mm3.5定位基准选取（1）定位基准选取活塞环两端面是一切加工特别是外圆和内圆加工基准面。同步，两端面加工质量对活塞环性能影响很大。因而，有必要将两端面加工作为活塞环加工工艺中最初工序，并且规定尽量提高加工精度。这就符合统一基准原则。在后续工序中，除了使用两端面为定位基本外，依照各工序特点，再选取内圆或外圆定位，实现各工序定位。0.5/▽活塞环两端面加工是以其自身作定位基准，以外圆导向重复加工。加工精度高，环高公差普通为0.01-0.05mm，同一片环环高公差0.008mm，表面粗糙度0.5/▽（2）外圆仿形加工基准选取外圆仿形加工可选取外圆定位与内圆定位两种办法。这两种定位办法都采专心轴螺母装夹a)外圆定位即选定毛坯外圆为定位基准。这种定位办法无内衬支承，由三个同步移动卡爪构成定位元件，图图4-4外圆定位示意图1-卡爪；2-定位卡片；3-工件卡爪与一组环外圆接触。这种定位办法长处是外圆加工余量均匀。但由于定位元件与夹紧装置分离，因而，三爪位置是可调，以保证环几何中心与心轴轴线重叠。由于内部无支承件，所需夹紧力较大。b)内圆定位即选取毛坯内圆为定位基准。这种定位办法是在夹紧心轴上以内衬铝套支承定位。内圆定位具备装夹简朴，操作以便特点。但由于毛坯面粗糙，支承铝套磨损大，因而定位精度低，铝套消耗量大，-上压环-上压环8-螺帽在外圆仿形加工和铣切开口后其她工序中所用精基准都是选用外圆与端面，与设计基准重叠。活塞环椭圆毛坯外形曲线是活塞环在自由状态下外形曲线等距曲线，为了保证仿形加工外圆时工件外形与仿形运动相相应，必要限制工件绕心轴轴线转动自由度。为此在毛坯上设有定位凸块或定位凹槽，见图4-6。定位凸块定位精度比定位凹槽要高。3.6活塞环普通工艺流程活塞环典型加工工艺如下：铸造││┌─────────────────┐↓↓单体毛坯简体毛坯↓↓粗磨两端面（去油）切片└─────────────────┘↓热解决↓精磨两端面（去油）↓半成品检查↓靠模车外圆↓铣切开口↓粗车内圆│┌───────────────────────────────┐││││↓↓↓↓┌─────┐│精车外圆│精车外圆精车外圆切槽│切油槽│↓│││细车内圆│精车内圆↓↓│倒外角││细车内圆铣油孔└─────┘│镀铬环↓↓↓┌────┐镀铬精车外圆镀铬↓↓↓↓↓精修开口切扭曲槽车梯面细车内圆铣油孔↓↓↓↓↓切扭曲槽镀铬磨梯面精修开口车内圆弧槽↓磨开口内圆弧表3-1工艺流程简介工序号工序内容工序参数设备备注1锻造2单体毛坯3粗磨端面双端面磨床外圆端面基准4去油去油炉5热解决6细精磨平面双端面磨床外圆面基准导板导向持续穿磨7去油去油炉8半成品检查9仿形车椭圆仿形车床内圆端面，凸块定位10铣切开口11粗车内圆专用车床外圆端面，气动夹紧12精车外圆专用车床外圆端面，气动夹紧13内台专用铣床外圆端面定位，气动夹紧14外台专用铣床外圆端面、开口定位15细车内圆车床外圆端面16精修开口专用铣床外圆开口，端面定位基准17磷化表面解决18成品检查19上油配组20入库3.7端面加工1活塞环两端面是一切加工特别是内外圆加工基准面。同步，两端面加工质量对活塞环性能影响很大。因而，有必要将两端面加工作为活塞环加工工艺中最初工序，并且规定尽量提高加工精度。普通活塞环两端面要通过粗磨、半精磨、精磨三道工序，其特性是两端面同步进行磨削。过去采用单面加工，但因易于产生加工变形而减少端面平面度，因此除中型和大型活塞环外，均采用在双面磨床上用同步磨削办法加工。两端面总加工余量在0.9—1.3mm之间。0.4/0.4/▽表面粗糙度：尺寸精度：环高H-0.0120～0.015;平行度：0.003；不容许擦伤、欠磨等缺陷。（2）切削用量：吃刀深度粗磨：0.2-0.6mm中磨：0.05-0.015mm精磨：0.005-0.015mm切削速度粗磨：750转/分砂轮最大线速度29.45米/秒中磨：730转/分砂轮最大线速度28.66米/秒精磨：465转/分砂轮最大线速度18.26米/秒进刀量（送环速度）粗磨：13-18米/分，110-160片/分。中磨：13-18米/分，110-160片/分精磨：15.8-31.6米/分，130-180片/分。所有加工余量分8-10次磨削，可分为粗磨3-4次，中磨1-2次，精磨4-5次。（3）工艺对砂轮规定：磨削加工中加工余量逐渐减少，加工精度逐渐提高。粗磨以高效率，高切削能力为主，细精磨以保证加工精度为主。粗磨（24-36粒度）→中磨(46-60粒度)→细磨（60-80粒度）→精磨（100-120粒度）。（4）工艺及技术规定a）粗磨同一高度公差0.03mm同一批环高度公差0.05mm穿磨次数3次-4次加工余量第一次0.50-0.60mm第二次0.20-0.30mm第三次0.15-0.20第四次图图4-140.10-0.15用0#轻柴油冷却，两平面光洁度Ra＜5μm。b）细磨：用一片环高公差0.01mm穿磨一次加工余量0.07-0.10#轻柴油冷却。端面光洁度Ra＜1.25μm，磨后产品不得有擦伤。c）精磨同一片环高度公差0.08mm穿磨四次加工尺寸第一次（H+0.03）-0.015第二次（H+0.01）±0.005第三次H±0.005第四次H—0.005—0.01磨后活塞环两平面不容许有擦伤，挠曲不大于0.03mm为了提高光洁度容许用油石打磨砂轮平面。端面光洁度Ra＜0.63μm冷却液柴油95%+锭子油5%。出成品时两端面部容许有磕碰现象。加工设备：M8101、M8102、M7675、DHG-N30A等专用双端面磨床检查量具1级千分尺3.8活塞环热解决由于球状石墨对金属基体割裂作用较小，因而决定球铁性能决定因素不是石墨，而是金属基体，故通过热解决变化金属基体构造就能有效提高球铁机械性能，由于上述因素，当前普通球铁环都进行热解决，热解决办法重要有两种：一种是正火，一种是淬火加回火，用正火办法能得到高强度和高耐磨性珠光体球铁环，用淬火办法能得到强度更高和硬度更大回火马氏体或贝氏体球铁环，对进行正火和淬火球铁环，铸态毛坯容许有少量渗碳体或莱氏体，铁素体量也放得较宽，见JB/T6724-1993。正火工艺是在气体介质（氮气等）中加热到850～950℃，保温2～4小时，然后在空气中冷却。淬火工艺是在气体介质（氮气等）中加热到850～950℃，保温0.5～3小时，然后在油中冷却。淬火后球铁环必要进行回火，回火工艺是加热到450～650℃，保温4～7小时，然后在空气中冷却。3.9活塞环平面加工1粗磨与中磨加工调节粗磨与半粗磨采用半自动持续上料、用送料轮把环坯送入砂轮间，用相应厚度钢带制成导轨，沿直径方向通过砂轮磨削区，磨削2.5mm以上环高环坯用2.5mm钢带，1.5-2.0mm薄环用1.5mm钢带导向。粗磨机床两个主磨头是相对逆向旋转，磨削特点是（如图4-17）环坯通过砂轮间、砂轮外圆处线速度为29.45米/秒，中心区只有1.99米/秒，相差15倍。砂轮外圆切削能力最佳，应肩负切削量2/3左右。当第一次粗磨削余量为0.5左右时，砂轮进口与出口间应调节为0.18mm喇叭口（如图4-18）。应注意，保证主磨头为基准，只能调节辅助磨头。图图4修整器与砂轮状况图4磨削方向各部尺寸示意图2精磨加工精磨也在双端面磨床上进行，但机床精度更高。为此，磨头主轴需采用高精度轴承，运转要平稳，并用冷却液使机床温度稳定，精磨普通采用M8102磨床，其基本特点是磨削能力小，精度高。精磨总是采用油磨，惯用柴油或柴油与锭子油混合液作冷却液，借助冷却液冲走磨屑，使砂轮保持清洁状态，此外还使磨削液充分冷却，避免不均匀热膨胀，提高磨削精度。油磨还可以选用比干磨时硬度较高砂轮，可提高生产率，减少砂轮消耗。0.4/▽精磨采用两平面直钢板导向持续磨削，两砂轮转速n=465转/分，普通穿磨3-4次，最后一次只留有0.005mm加工余量，以保证环高公差稳定和高平行度和表面粗糙度。使用100粒度砂轮，表面粗糙度可稳定达到0.4/▽由于采用油作为冷却液，普通不会产生锈蚀，但为了便于内外圆加工，精磨后应采用化学或物理办法去油。3.10活塞环仿形加工活塞环仿形加工是机械加工中核心工序，它将直接决定活塞环径向压力分布状态，从而决定了活塞环在内燃机中使用性能。同步，仿形加工表面是后来各加工工序定位基准，决定后来各工序加工余量均匀性。因此掌握基本椭圆曲线理论，对的操作与调节非常重要。否则活塞环质量就得不到基本保证。活塞环自由状态成型办法1活塞环自由形状活塞环在自由状态下并非正圆，在装入气缸状态下才变成正圆。未装入气缸时活塞环形状叫做自由形状，它决定了活塞环在装入气缸后接触压力分布。这种自由状态究竟如何来拟定，在理论上，一方面要拟定适应发动机性能所需求接触压力分布。另一方面通过计算求得这样接触压力分布自由形状。依照计算值制作靠模，然后用此靠模车出活塞环在自由状态下形状。活塞环接触压力分布大体可分为三类：（1）等压分布，它是在活塞环整个圆周上分布着相似接触压力；（2）梨形分布，即在活塞环开口处接触压力高于环周平均接触压力；（3）苹果形分布，即在活塞环开口处接触压力低于环周平均接触压力。如图4-21。2活塞环外径曲线成形办法（1）正圆毛坯热定型法这种办法是将毛坯锻造并加工成正圆，而后切开环开口，再把开口沿切线方向撑开。将间隔块插入间隙中，在600℃左右进行热解决，于是活塞环就在撑开状态下被固定下来。这种办法可制造出开口间隙恰当、等压分布活塞环。这种办法缺陷是开口两侧承受最大弯曲应力；同步由于热定形时在不同位置予以不同应力状态下受热影响，故经热解决后形状未必是抱负自由状态下形状。因而，事实上要将环再在闭合状态下进行一次加工。并且正圆毛坯环具备开口处接触压力低，使用时变形大缺陷，因此当前已不大使用了。见图4-22。图压力分布图图压力分布图为使热定型环获得正椭圆度所用撑开嵌块形状（2）椭圆毛坯正圆加工办法为克服正圆毛坯环缺陷，随后发展了锻造椭圆毛坯后再正圆加工办法。这种办法是先将毛坯，作成自由状态下形状，再从这种毛坯中切掉相称于自由开口某些，将切去开口毛坯放进弹性套筒内，收紧套筒使开口闭合，于闭合状态下将环上下端面夹紧，然后卸下弹性套筒，在车床上将外圆车成正圆。外圆加工后，再将环压到圆筒中加工内圆。这种加工办法得到环，其径向压力分布均匀性比热定形环为好，且热变形小。这种办法缺陷是在作外圆加工时，由于硬将椭圆毛坯闭合成正圆形，因此在毛坯中产生了很大应力，其中一某些作为残存应力留在活塞环中，因而使环失圆，且对径向压力分布产生不良影响。为了克服上述缺陷，浮现了椭圆毛坯靠模加工法。（3）单体椭圆毛坯靠模椭圆加工法这种办法是以径向压力分布曲线为基本，用径向压力分布函数计算出自由状态下活塞环形状，依照曲线规定制出靠模，用这种靠模对椭圆毛坯进行外圆加工，然后切掉相称于自由开口间隙那一某些，再装入筒形夹具中车削内圆。用这种办法加工活塞环，至少在理论上能符合所需要径向压力分布。但事实上通过加工环放入正圆量规中时，其接触并不抱负。重要因素是靠模加工外圆毛坯壁厚有不均匀状况，装到夹具去时，局部位置产生应力不均匀之故，也就是说，对外圆无论如何精准地进行靠模加工，如果在应力不均匀状态下车削内圆由于残存应力影响，使环外径变形，产生局部透光。为了防止这种状况，除了锻造毛坯应当形状对的外，在加工时要充分注意定位精确，使加残存量尽量均匀。为了改进这种只进行外圆靠模车削缺陷，可采用内外圆同步靠模车削办法，减小残存应力影响，进一步接近理论规定。（4）正圆毛坯椭圆加工法在生产批量不大，只能供应正圆筒体毛坯时，也可采用正圆毛坯椭圆加工法。这种办法是加大毛坯余量，把正圆毛坯按靠模车削办法加工。这种办法有见效快、生产周期短长处，缺陷是加工残存量很不均匀，加工余应力很大，要经多次加工消除。这种办法只适合批量不大、工装不齐生产。（5）椭圆筒体靠模加工法在生产球墨铸铁时，单体铸毛坯很难控制质量，只能提供筒体毛坯，这时也可采用椭圆筒体毛坯加工法。这种加工法是对椭圆筒体毛坯直接靠模车削内外圆，并切为单体。这种办法比正圆筒体靠模加工残存应力小，但切片要困难些。3.11铣切开口加工3.11.1活塞环开口铣削加工特点及工艺规定活塞环铣切开口是在仿形加工后，不卸下工件，将心轴装上双头铣切开开口，然后再卸下工件。1铣切开口切削用量a、铣削速度铣削速度ν是指铣刀刀齿线速度，即，式中D为铣刀外径，D＝60-75n为铣刀每分钟转速，n＝160-190转/分，因而ν＝30-45米/分b、铣削进给量在工艺上所给出进给速度是指每分钟进给量S分（毫米/分），用来计算加工零件机动时间。此外为了考虑铣刀负荷和加工质量要有每齿进给量S齿（毫米/齿）和每转进给量S转（毫米/转）。这三种进给量之间关系为：S分=S转·n＝S齿·Z·n式中S分为每分钟进给量，S转为每转进给量，S齿为每齿进给量，n为转速，Z为铣刀齿数。c、铣削深度铣削深度t即每次进给所切除金属层厚度。活塞环铣切开口，只进行一次进给，即铣切深度等于活塞环成品径向厚度加上加工余量，普通在4-6mm之间。2铣切办法a、逆铣法，铣刀与工件进给方向相反运动逆铣法，这种办法切削力与进给力方向相反，减少振动使之加工平稳。b、双刀刀削，为了提高生产效率与保证加工几何精度，避免重复误差影响，采用双刀切削。3.11.2铣切开口工艺规定1铣切开口工艺基准：铣切开口工序与仿形加工共用装夹心轴，装夹定位同样是端面、内圆及定位凸块，在铣床上安装心轴定位基准是心轴两端中心孔与心轴尾部定位扁方，由铣床上液压顶针夹紧。2工艺规定（见图4-24）a、切去某些必要