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【摘要】
目前，国内活塞制造行业通常不是独立的，它常常是由结合活塞工艺特点的专用设备和通用机床组成机加工生产线。这样的话，专用设备对于活塞切削加工起着至关重要的作用，它的精度和功能将直接影响到最终产品的关键特性的质量指标。本文主要介绍活塞零件加工工艺对其夹具的设计，保证活塞销孔的位置及精度的准确性，使其加工过程得以顺利进行，同时也借助这个夹具的设计，来提高活塞加工的效率，为活塞的加工提供一个更方便的路径。
【关键词】 活塞 零件 加工工艺 夹具设计
一．活塞的功用、结构特点及工作条件
1.活塞的功用。活塞的第一个作用就是使发动机做功。活塞是机械器件的重要零件之一，是整个发动机的心脏。在活塞压缩完毕后，燃烧室内的混合气经火花塞点燃后爆发，由此产生强大的压力推动活塞沿气缸向下运动，这就是发动机动力的来源。密封是活塞的第二个作用。一般发动机做功都是由进气、压缩、爆发、排气四个程序来完成一个工作循环的。发动机要想连续地不间断工作就要不停地循环，这就必须要求发动机内活塞顶以上的空间要有非常好的密封效果。活塞的第三个作用是传热。发动机在点燃爆发时，温度可以高达2000~2500度，这是主要靠活塞和活塞环传热，将高温传给气缸壁，再由气缸壁外侧的循环水将热量带走。
2）头部。活塞环的主要作用是保证气缸工作腔和燃烧室的密封性。活塞环的高度主要由必须安装的活塞环数来决定。
3）活塞裙。活塞裙指的是活塞油环槽以下的部分。活塞裙部的横截面最好作为椭圆形，并使椭圆的长轴方向与活塞销孔轴线方向保持垂直。通常情况下为保证在正常的工作条件下活塞与气缸内壁之间自上而下间隙均匀，必须把活塞制成上小下大的阶梯形或截锥形。活塞裙内部有一个小口吗，它由一小段内孔、倒角和端面构成。是专为活塞加工过程中定位而设置的辅助精基准面，在活塞工作过程中没有任何用途。
4）销座。销座位于活塞裙部内，其作用是确保把作用于活塞上的力可靠地传给活塞销孔，又是为了减少他们之家的摩擦可以在在活塞销座上有一个油孔，用作润滑活塞销与活塞销孔。
二．专用夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工效率，降低难度，需要设计专用夹具。这里的夹具为铣工件的专用夹具，φ10的刀头。下面是活塞杆的简图：
2.1设计主旨。本夹具主要用来铣活塞的凹坑，而且对技术有一定的要求有。加工这个工序时，我们采用的是销孔定位。设计的目的是为了更好地怎么写作于机械生产当中。因此，主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低生产强度，同时还得要达到要求的精度。
由零件图可知，活塞圆柱表面的圆跳度为0.1mm，凹坑定位基准为销孔中心。因为毛坯的精度较高，所以毛坯的外表面、内圆及顶面可直接作为粗基准，立式铣床，用v型块定位、夹紧。
2）切削力及夹紧力的计算。
计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数K= K1K2K3K4
式中：
K1 -----基本安全系数，K1 =1.5
K2 -----加工性质系数，K2 =1.1
K3 -----刀具钝化系数，K3 =1.1
K4 -----断续切削系数，K
那么，K=
其中，aP =8mm,f=5mm, Kp==1,所以Fc=902850.751=24128.2 N·mm
径向切削分力Fp=530f0.75Kp
所以Fp=53050.71=1062
所以Ff=451850.41=6868.4 N
所以，圆周切削分力Fc=K=24128.2
（1）定位元件尺寸和公差的确定。本夹具的主要定位元件是一定位销，定位销与夹具体上相应的孔采用过赢配合且能保证零件的公差要求，也就是：定位销A22f725 GB JB/T801
4）夹具设计及操作的简要说明。
此数控铣床机床采用液压夹紧，v型块定位。首先将工件（活塞）放在v型块中间，然后调节支撑钉使工件达到误差最小的位置，等液压缸进油，最后夹紧活塞。开始铣凹坑，铣完凹坑后，液压缸出油，那么这道工序就这样完成了。
三． 结论
对于机械制造工艺来讲，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件时就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，所以零件加工工艺规程的制定是至关重要的。每一个零件，每件产品都是先设计出来，在加工的，因此，在设计的过程中不能有一点的马虎，每个步骤都必须有理有据，不是凭空捏造的。所以在工作中我们必须要做到认真、谨慎，时时处处细心。
[参考文献]
、方子良主编机械制造技术基础上海交通大学出版社2005.1
、孙志礼、冷兴聚、魏延刚、曾海泉主编机械设计 东北大学出版社 2000.9
[3]、孙主编 机械制造工艺及专用夹具设计指导冶金工业出版社 2002.12
[4]、邹青主编机械制造技术基础课程设计指导教程机械工业出版社 2004.8
作者简介：
高宇洛阳风动工具有限公司 助理工程师鲜继红洛阳风动工具有限公司 助理工程师
目前，国内活塞制造行业通常不是独立的，它常常是由结合活塞工艺特点的专用设备和通用机床组成机加工生产线。这样的话，专用设备对于活塞切削加工起着至关重要的作用，它的精度和功能将直接影响到最终产品的关键特性的质量指标。本文主要介绍活塞零件加工工艺对其夹具的设计，保证活塞销孔的位置及精度的准确性，使其加工过程得以顺利进行，同时也借助这个夹具的设计，来提高活塞加工的效率，为活塞的加工提供一个更方便的路径。
【关键词】 活塞 零件 加工工艺 夹具设计
一．活塞的功用、结构特点及工作条件
1.活塞的功用。活塞的第一个作用就是使发动机做功。活塞是机械器件的重要零件之一，是整个发动机的心脏。在活塞压缩完毕后，燃烧室内的混合气经火花塞点燃后爆发，由此产生强大的压力推动活塞沿气缸向下运动，这就是发动机动力的来源。密封是活塞的第二个作用。一般发动机做功都是由进气、压缩、爆发、排气四个程序来完成一个工作循环的。发动机要想连续地不间断工作就要不停地循环，这就必须要求发动机内活塞顶以上的空间要有非常好的密封效果。活塞的第三个作用是传热。发动机在点燃爆发时，温度可以高达2000~2500度，这是主要靠活塞和活塞环传热，将高温传给气缸壁，再由气缸壁外侧的循环水将热量带走。
2.活塞的结构特点。活塞是由顶部、头部（环槽、环岸和绝热槽）和裙部三部分组成。
1）顶部。平顶式活塞与其它形式的活塞相比，工作可靠、制造简单、重量最轻而且受热面积最小所以大多数被一般汽车发动机所采用。而且一般选用优质铝合金。2）头部。活塞环的主要作用是保证气缸工作腔和燃烧室的密封性。活塞环的高度主要由必须安装的活塞环数来决定。
3）活塞裙。活塞裙指的是活塞油环槽以下的部分。活塞裙部的横截面最好作为椭圆形，并使椭圆的长轴方向与活塞销孔轴线方向保持垂直。通常情况下为保证在正常的工作条件下活塞与气缸内壁之间自上而下间隙均匀，必须把活塞制成上小下大的阶梯形或截锥形。活塞裙内部有一个小口吗，它由一小段内孔、倒角和端面构成。是专为活塞加工过程中定位而设置的辅助精基准面，在活塞工作过程中没有任何用途。
4）销座。销座位于活塞裙部内，其作用是确保把作用于活塞上的力可靠地传给活塞销孔，又是为了减少他们之家的摩擦可以在在活塞销座上有一个油孔，用作润滑活塞销与活塞销孔。
二．专用夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工效率，降低难度，需要设计专用夹具。这里的夹具为铣工件的专用夹具，φ10的刀头。下面是活塞杆的简图：
2.1设计主旨。本夹具主要用来铣活塞的凹坑，而且对技术有一定的要求有。加工这个工序时，我们采用的是销孔定位。设计的目的是为了更好地怎么写作于机械生产当中。因此，主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低生产强度，同时还得要达到要求的精度。
2.2夹具的设计。
1）定位基准的选择。由零件图可知，活塞圆柱表面的圆跳度为0.1mm，凹坑定位基准为销孔中心。因为毛坯的精度较高，所以毛坯的外表面、内圆及顶面可直接作为粗基准，立式铣床，用v型块定位、夹紧。
2）切削力及夹紧力的计算。
计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数K= K1K2K3K4
式中：
K1 -----基本安全系数，K1 =1.5
K2 -----加工性质系数，K2 =1.1
K3 -----刀具钝化系数，K3 =1.1
K4 -----断续切削系数，K
摘自：毕业论文格式www.udooo.com
4 =1.1那么，K=
1.5111=9965
切削刀具：整体铣刀,则圆周切削分力Fc=902aPf0.75Kp其中，aP =8mm,f=5mm, Kp==1,所以Fc=902850.751=24128.2 N·mm
径向切削分力Fp=530f0.75Kp
所以Fp=53050.71=1062
4.6 N
轴向切削分力Ff=451f0.4Kp所以Ff=451850.41=6868.4 N
所以，圆周切削分力Fc=K=24128.2
1.9965=48172 N
径向切削分力Fp=K=10624.61.9965=21212 N
轴向切削分力Ff=K=6868.41.9965=13713 N
3）定位误差分析。（1）定位元件尺寸和公差的确定。本夹具的主要定位元件是一定位销，定位销与夹具体上相应的孔采用过赢配合且能保证零件的公差要求，也就是：定位销A22f725 GB JB/T801
4.2—1999
（2）v型块的定位。因为活塞的圆柱表面不是均匀的大小，所以v型块的定位对活塞表面的夹紧会产生相应的误差。4）夹具设计及操作的简要说明。
此数控铣床机床采用液压夹紧，v型块定位。首先将工件（活塞）放在v型块中间，然后调节支撑钉使工件达到误差最小的位置，等液压缸进油，最后夹紧活塞。开始铣凹坑，铣完凹坑后，液压缸出油，那么这道工序就这样完成了。
三． 结论
对于机械制造工艺来讲，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件时就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，所以零件加工工艺规程的制定是至关重要的。每一个零件，每件产品都是先设计出来，在加工的，因此，在设计的过程中不能有一点的马虎，每个步骤都必须有理有据，不是凭空捏造的。所以在工作中我们必须要做到认真、谨慎，时时处处细心。
[参考文献]
、方子良主编机械制造技术基础上海交通大学出版社2005.1
、孙志礼、冷兴聚、魏延刚、曾海泉主编机械设计 东北大学出版社 2000.9
[3]、孙主编 机械制造工艺及专用夹具设计指导冶金工业出版社 2002.12
[4]、邹青主编机械制造技术基础课程设计指导教程机械工业出版社 2004.8
作者简介：
高宇洛阳风动工具有限公司 助理工程师鲜继红洛阳风动工具有限公司 助理工程师