活塞机械加工工艺及其夹具设计(8)

螺旋夹紧机构源动力： MQ?W0??r`tanΨ1?rZtan?α?Ψ2??? =1056.8 N

为方便加工完成以后取出活塞零件，在夹具中增加了弹簧。根据《机械设计手册》表261-1、261-11可知，该弹簧选用国标件GB/T2089—1994，弹簧半径D＝20mm，弹

图 7 可换钻套

簧材料65Mn,截面直径d＝2mm，有效圈数n＝6.5，长度H＝20mm，一圈弹簧的刚度K＝316N/mm。弹簧的预紧压缩量为0，夹紧工件后的压缩行程S＝0.2mm，故弹簧产生的力q＝nKS ＝6.53316N/mm30.2mm＝410.8 N。

所以本夹具的夹紧力

F?W?q ＝1056.8 N + 410.8 N ＝1467.6 N [20]

5.5 分度装置设计

油孔所在的两个面是左右对称分布的，为在一次装夹的情况下完成两个面的加工，安排了分度盘。

分度装置的基本形式主要是指由分度盘和分度定位器所组成的分度副的形式。分度装置的工作精度也主要取决于分度副的结构和制造精度。本夹具要求的是轴向分度，可初步拟定为一圆销对定，原因是圆销对定结构简单、制造容易。分度副间有污物时，不直接影响分度副的接触。缺点是无法补偿分度副间的配合间隙对分度精度的影响。分度板孔中一般压入耐磨衬套，与圆柱定位销采用H7/g6配合。分度盘上分布六个倾斜的齿形槽，用于定位对称分布的6个直油孔。分度盘与长套筒连接，转动手柄，手柄末端的螺母与套筒外螺纹间互锁，从而带动套筒和分度盘一起旋转，转到指定的位置，分度销在内部弹簧的作用下自动压入分度盘齿形槽内，继续转动分度盘，可通过分度盘斜面作用，将分度销退出齿形槽。（见夹具装配图）

5.6 标准件的选择

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查相关书籍及《机械加工工艺手册》，联接销选用GB/T119—2000，材料为35钢，不经淬火、不经表面处理；夹紧螺钉选用GB/T65－2000；夹紧螺栓选用GB/T5783—2000；垫圈选用GB/T97.1—2002, 材料为Q235，不经表面处理；键选取GB/T1096－1979；压紧螺母选取GB/T6170—2000，螺纹规格为D＝M20，性能等级为8级，不经表面处理，产品等级为A级的1型六角螺母，标记为：螺母 GB/T6170 M12；弹簧选取GB/T2089—1994,A型、材料为60Si2MnA，表面渡漆处理的右旋圆柱螺旋压缩弹簧；钻套按GB2268—80选取，材料T10A，热处理： HRC58～6；与钻套配合使用的钻套用衬套从GB2263—80选取，材料T10A，热处理： HRC58～64（具体见夹具装配图）。

6 结论

6.1 设计体会

这次毕业设计是独立完成的工作量最大的一次，在设计的过程中我查阅了大量的网络资料和原始的书籍和手册，特别是CAD图纸的绘画，让我重新温习和深入了解我了AutoCAD制图软件的应用，增强了我的动手实践能力，图纸中许多尺寸和结构都是我参照相关书籍拟定的，也基本上能实现设计的要求，这也增强了我整体思考和联系实际的能力。

在对中国一拖活塞生产线的参观期间，我发现在以往的活塞工艺设计中，活塞的材料选择，定位基准选定，以及工序的安排等方面都存在着一些弊端，往往造成活塞

图 8 钻油孔夹具装配图

1.手扭 2.分度定位销 3.分度盘 4.活塞 5.定位销 6.钻套 7.止口盘 8.钻模板

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9.螺钉 10.手柄 11.套筒 12.垫圈 13.压紧螺母 14.心轴 15.键 16.弹簧 17.夹具体 18.定位键 19.定位螺钉

的技术要求不合格、加工工序繁琐、废品率高等问题。

本次对在对活塞机械加工工艺设计和夹具设计过程中我主要针对以上问题加以了重视。 首先，采用可控热膨胀结构活塞设计。如镶平钢片CA488 型活塞、镶钢筒的R4100活塞、镶钢环的桑塔纳活塞等等, 其目的是为了减少裙部的热膨胀量, 减小活塞的配缸间隙, 减轻气缸套腐蚀, 降低发动机噪音。

其次，采用止口和端面做为统一基准。在精加工时,除精车外圆等少数工序用止口锥面和中心孔定位外,其余工序都采用止口和端面定位，解决了基准不统一的问题。

最后，尽量将加工工序简化，缩短工序时间，采取工序集中原则，大量使用专用机床，减少多次夹带来的定位和其它误差，提高产品合格率，减少了工人的劳动量，提高了生产率。

6.2 前景展望

目前，对发动机的动力性、经济性、环保性及可靠性的要求越来越严格，活塞已发展成为集轻质高强度新材料、异型外圆复合型面、异型销孔等多项新技术于一体的高技术含量的产品，以保证活塞的耐热性、耐磨性、平稳的导向性和良好的密封功能，减少发动机的摩擦功损失，降低油耗、噪声和排放。

现在制造活塞的材料虽说多种多样，但真正理想的材料并不多，同时活塞的结构和加工工艺还需要进一步改进，活塞的发展前景还具有相当大的市场空间。

因此,从短期发展来看,铸铁和铝合金仍是活塞产品的主导材料,但从长期发展战略来看,随着复合材料制备技术的日臻成熟及成本的不断降低,新型活塞材料具有广阔应用前景，在活塞生产领域，谁能不断的更新产品结构和机械加工工艺，谁就能主导活塞产品市场。

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