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廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
題 目：汽車(chē)活塞加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)
院 別： 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
姓 名： 蔡贊強(qiáng)
學(xué) 號(hào)： 2012020643202
指導(dǎo)教師： 李俊武
年 月 日
- 16 -
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
二級(jí)學(xué)院
機(jī)電工程學(xué)院
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班級(jí)
機(jī)制122
姓名
蔡贊強(qiáng)
學(xué)號(hào)
2012020643202
聯(lián)系方式
13751764123
題目
汽車(chē)活塞加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)
一、 選題背景
活塞是曲柄連桿機(jī)構(gòu)的重要零件煤氣主要功用是承受燃燒氣體壓力和慣性力，并將燃燒氣體壓力通過(guò)活塞銷(xiāo)傳給連桿，推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)對(duì)外作功。此外，活塞又是燃燒室的組成部分。
活塞是內(nèi)燃機(jī)中工作條件最嚴(yán)酷的零件。作用于活塞上的氣體壓力和慣性力都是周期變化的，燃燒瞬時(shí)作用于活塞上的氣體壓力很高，如增壓內(nèi)燃機(jī)的最高燃燒壓力可達(dá)14—16MPa。而且活塞還要承受在連桿傾斜位置時(shí)側(cè)壓力的周期性沖擊作用，在氣體壓力、往復(fù)慣性力和側(cè)壓力的共同作用下，可能引起活塞變形，活塞銷(xiāo)座開(kāi)裂，活塞側(cè)部磨損等。由此可見(jiàn)，活塞應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且質(zhì)量要輕。
活塞頂部直接與高溫燃?xì)饨佑|，活塞頂部的溫度很高，各部的溫差很大，柴油機(jī)活塞頂部常布置有凹坑狀燃燒室，使頂部實(shí)際受熱面積加大，熱負(fù)荷更加嚴(yán)重。高溫必然會(huì)引起活塞材料的強(qiáng)度下降，活塞的熱膨脹量增加，破壞活塞與氣缸壁的正常間隙。另外，由于冷熱不均勻所產(chǎn)生的熱應(yīng)力容易使活塞頂部出現(xiàn)疲勞熱裂現(xiàn)象。所以要求活塞應(yīng)有足夠的耐熱性和良好的導(dǎo)熱性，小的線膨脹系數(shù)。同時(shí)在結(jié)構(gòu)上采取適當(dāng)?shù)拇胧?，防止過(guò)大的熱變形。
活塞運(yùn)動(dòng)速度和工作溫度高，潤(rùn)滑條件差，因此摩擦損失大，磨損嚴(yán)重。要求應(yīng)具良好的減摩性或采取特殊的表面處理。
由于于柴油的物理化學(xué)特性，所以柴油機(jī)的構(gòu)造是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。而活塞就是這個(gè)系統(tǒng)中一個(gè)很關(guān)鍵的部位，對(duì)整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)起著決定性影響，在某種意義來(lái)說(shuō)它是柴油機(jī)里面的“心臟”。而活塞則是柴油機(jī)機(jī)里“心臟中的心臟”?；钊挥诎l(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi),作往復(fù)運(yùn)動(dòng),當(dāng)燃燒室里的混合氣體(空氣和燃料)點(diǎn)燃并膨脹時(shí),活塞受到氣體的壓力,并經(jīng)過(guò)活塞銷(xiāo)及連桿將壓力傳送給曲柄。氣體的吸入,壓縮,廢氣的排除,也都由活塞的運(yùn)動(dòng)來(lái)完成.因此活塞工作的主要特點(diǎn)是在高溫高壓下作長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)變負(fù)荷往復(fù)運(yùn)動(dòng)。本課題就是研究活塞這個(gè)汽車(chē)當(dāng)中的一個(gè)重要零件的加工。
改革開(kāi)放以來(lái)，隨著中國(guó)與世界的接軌，中國(guó)不斷的引進(jìn)了西方先進(jìn)的加工技術(shù)，而且隨著世界科技的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床，加工中心，柔性制造單元，柔性制造系統(tǒng)等一系列高端設(shè)備得以廣泛的運(yùn)用，使得我國(guó)的加工精度和加工方法也發(fā)生了革命性的改變。產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，產(chǎn)品需求的多樣化，是制造業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)。夾具方面人們也從過(guò)去傳統(tǒng)的夾具的裝夾，定位，刀具的引導(dǎo)定位為夾具的裝夾和定位，隨著數(shù)字化加工設(shè)備的擴(kuò)大化，已經(jīng)將夾具的引導(dǎo)刀具功能完全替代，給今后的夾具的快速裝夾與定位提出了更高的要求。
隨著汽車(chē)整車(chē)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性及可靠性的要求越來(lái)越嚴(yán)格，活塞已發(fā)展成為集輕質(zhì)高強(qiáng)度新材料、異型外圓復(fù)合型面、異型銷(xiāo)孔等多項(xiàng)新技術(shù)于一體的高技術(shù)含量的產(chǎn)品，以保證活塞的耐熱性、耐磨性、平穩(wěn)的導(dǎo)向性和良好的密封功能，減少發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦功損失，降低油耗、噪聲和排放。為滿足以上的功能要求，通常將活塞的外圓設(shè)計(jì)成異型外圓(中凸變橢圓)，即垂直于活塞軸線的橫剖面為橢圓或修正橢圓，且橢圓度沿軸線方向按一定的規(guī)律變化(如圖1所示)，橢圓度精度達(dá)0.005mm；活塞縱剖面的外輪廓為高次函數(shù)的擬合曲線，輪廓精度為0.005～0.01mm；為提高活塞的承載能力，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率，通常將高負(fù)荷活塞的銷(xiāo)孔設(shè)計(jì)成微內(nèi)錐型或正應(yīng)力曲面型(異型銷(xiāo)孔),銷(xiāo)孔尺寸精度達(dá)IT4級(jí)，輪廓精度為0.003mm。
二、課題設(shè)計(jì)
2.1課題的內(nèi)容
學(xué)習(xí)研究制定汽車(chē)活塞零件工藝規(guī)程和夾具設(shè)計(jì)，制定零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程作為生產(chǎn)的指導(dǎo)性技術(shù)文件，使工件能按照零件圖的技術(shù)要求加工。通過(guò)仔細(xì)了解零件結(jié)構(gòu)，認(rèn)真分析零件圖,培養(yǎng)我們獨(dú)立識(shí)圖能力,增強(qiáng)我們對(duì)零件圖的認(rèn)識(shí)和了解,通過(guò)對(duì)零件圖的繪制,不僅能增強(qiáng)我們的繪圖能力和運(yùn)用Auto CAD等軟件的能力。制訂工藝規(guī)程、確定加工余量、工藝尺寸計(jì)算、工時(shí)定額計(jì)算、定位誤差分析等。在整個(gè)設(shè)計(jì)中也是非常重要的,通過(guò)這些設(shè)計(jì),不僅讓我們更為全面地了解零件的加工過(guò)程、加工尺寸的確定,而且讓我們知道工藝路線和加工余量的確定,必須與工廠實(shí)際的機(jī)床相適應(yīng)。
活塞作為典型的汽車(chē)關(guān)鍵零部件，在切削加工方面具有很強(qiáng)的工藝特點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)活塞制造行業(yè)通常是由通用機(jī)床和結(jié)合活塞工藝特點(diǎn)的專用設(shè)備組成機(jī)加工生產(chǎn)線，因此，專用設(shè)備就成為活塞切削加工的關(guān)鍵設(shè)備，其功能和精度將直接影響最終產(chǎn)品的關(guān)鍵特性的質(zhì)量指標(biāo)。
本文根據(jù)活塞加工的特殊工序來(lái)對(duì)其夾具的設(shè)計(jì)，使其加工過(guò)程得以順利進(jìn)行，保證活塞銷(xiāo)孔的位置及精度的準(zhǔn)確性，同時(shí)也借助這個(gè)夾具的設(shè)計(jì)，來(lái)提高活塞加工的效率，解決活塞的定位、夾緊問(wèn)題，為活塞的加工提供一個(gè)更方便的路徑。
2.2課題的目的
隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的騰飛，市場(chǎng)不斷國(guó)際化全球化，各行各業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。企業(yè)要想在殘酷的競(jìng)爭(zhēng)中生存下來(lái)謀求發(fā)展，就要想方設(shè)法提高競(jìng)爭(zhēng)力?？s短新產(chǎn)品的研發(fā)和開(kāi)發(fā)時(shí)間，提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低研發(fā)成本，進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，只有這樣，才能滿足市場(chǎng)不斷變化的需求。
在現(xiàn)代企業(yè)的機(jī)械生產(chǎn)中，如何保證零件加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，是企業(yè)不斷追求的目標(biāo)。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，對(duì)機(jī)械零件的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性提出了更高的要求，而良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性很大程度取決于機(jī)械加工工藝的制定。汽車(chē)活塞零件是機(jī)械產(chǎn)品中最常見(jiàn)的一種零件，其生產(chǎn)工藝比較特殊，改造后的汽車(chē)活塞零件可達(dá)到較高的精度，同時(shí)夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便快捷，能重復(fù)使用，降低了成本。
汽車(chē)活塞的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)為本課題的研究?jī)?nèi)容，對(duì)此研究查閱的大量的資料，首先明白機(jī)械加工工藝過(guò)程就是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的物理機(jī)械性質(zhì)成為具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。
為了能具體確切的說(shuō)明過(guò)程，使工件能按照零件圖的技術(shù)要求加工出來(lái)，就得制定復(fù)雜的機(jī)械加工工藝規(guī)程來(lái)作為生產(chǎn)的指導(dǎo)性技術(shù)文件，學(xué)習(xí)研究制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的意義與作用就是本課題研究目的。
2.3課題的意義
活塞頂部有燃燒室,混合氣體在里面進(jìn)行燃燒,它的容積大小就決定著里面能夠容納混合氣體多少,也就決定了燃燒后所產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小。
近頂部的環(huán)槽分為氣環(huán)槽和油環(huán)槽，為放置活塞環(huán)用,在氣環(huán)槽內(nèi)放置的活塞環(huán)使活塞頭部與氣缸不接觸,并用以密封活塞的頂部,防止漏氣。遠(yuǎn)離頂部的環(huán)槽鉆有油孔,它把飛濺到氣缸套內(nèi)壁上的多余潤(rùn)滑油刮去,并通過(guò)油孔流回,使之不致進(jìn)入燃燒室?；钊娜共吭诨钊墓ぷ鬟^(guò)程中起導(dǎo)向的作用,底部有精加工的止口,它是為加工活塞而設(shè)置的輔助精基面,在結(jié)構(gòu)和功能上沒(méi)有起到直接的作用。
由于燃料燃燒會(huì)產(chǎn)生很大壓力，所以在工作過(guò)程中活塞將產(chǎn)生受力變形和熱變形,由于活塞裙部在圓周方向剛度不同,在活塞的軸線方向的彈性變形比垂直于該方向的彈性變形大,使活塞裙部在受力后變成橢圓,另一方面,在高溫的工作環(huán)境下也要產(chǎn)生熱變形。銷(xiāo)孔軸線方向的金屬層比較厚,熱鼓脹比垂直于該方向上的大,也將使活塞裙部變形后成為橢圓,這樣的話將必然使活塞與氣缸套的間隙不均勻的減少甚至消失,以至產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦甚至咬住。為了補(bǔ)償上述的變形,所以把活塞的裙部設(shè)計(jì)制造成橢圓形,橢圓的長(zhǎng)軸在垂直于活塞銷(xiāo)孔軸心線的方向上。
此外，活塞在工作時(shí)頂部是直接和高溫氣體接觸的,而裙部是間接傳來(lái)的熱量,故而頭部的熱鼓脹量要比裙部的大,為了補(bǔ)償這種不均勻的變形,故把活塞頭部的外徑設(shè)計(jì)得比裙部小,同時(shí)頭部也設(shè)計(jì)成上小下大的錐形。
同時(shí)在活塞裙部的銷(xiāo)孔附近加工出凹坑,用來(lái)增加裙部與氣缸套內(nèi)壁的間隙。
活塞的主要技術(shù)條件分析
活塞裙部外圓與氣缸的配合
活塞裙部外圓與氣缸要求是一種精密地配合,因而裙部外圓一般要求公差等級(jí)IT6,為減少機(jī)械加工的困難,將活塞裙部和氣缸套孔徑的制造公差均放大二倍,裝配時(shí)按裙部的尺寸分成二組對(duì)應(yīng)裝配,以保證大致要求的間隙。要求裙部外圓的粗糙度Ra≤1.6μm 。
活塞銷(xiāo)的要求
為了使活塞銷(xiāo)在工作過(guò)程中能在孔中自由轉(zhuǎn)動(dòng),銷(xiāo)孔的公差等級(jí)大小要求IT6級(jí),同時(shí)為了減少機(jī)加工工作量,活塞和活塞孔的裝配也采用分組裝配法,要求銷(xiāo)孔內(nèi)圓的粗糙度Ra≤0.2μm。
銷(xiāo)孔(活塞的)的位置公差的要求
銷(xiāo)孔(活塞的)的位置公差也應(yīng)有嚴(yán)格要求，銷(xiāo)孔軸心線到頂面的距離影響氣缸的壓縮比,也就影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的效率
銷(xiāo)孔軸心線對(duì)裙部軸心的垂直度影響著活塞銷(xiāo),銷(xiāo)孔和連桿的受力情況過(guò)大將使活塞銷(xiāo)、銷(xiāo)孔、連桿單側(cè)受力?；钊跉飧滋字袃A斜,加劇磨損,因此這里垂直度在100mm長(zhǎng)度上公差為0.03mm。
銷(xiāo)孔軸心線對(duì)裙部軸心線的對(duì)稱度誤差也會(huì)引起不均勻摩損,故而應(yīng)該限制。
活塞重量的要求
為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),在同一發(fā)動(dòng)機(jī)上各活塞的重量不應(yīng)相差太大,對(duì)于活塞,同級(jí)活塞的重量差不能超過(guò)20克,即活塞的重量差不得大于活塞名義重量的±2.5%.活塞在裝配的時(shí)候應(yīng)按重量進(jìn)行分組.
零件的加工工藝編制，在機(jī)械加工中占有非常重要的地位，零件工藝編制得合不合理，這直接關(guān)系到零件最終能否達(dá)到質(zhì)量要求；夾具設(shè)計(jì)也是不可缺少的一部分，它關(guān)系到能否提高其加工效率的問(wèn)題。因此這兩者在機(jī)械加工行業(yè)中是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。
機(jī)械加工工藝過(guò)程是指用機(jī)械加工方法改變毛坯的形狀，尺寸，相對(duì)位置和性質(zhì)使其成為零件的全過(guò)程。
機(jī)械加工工藝過(guò)程的基本單位是工序，工序又由安裝，工位，工步及走刀組成。
規(guī)定產(chǎn)品或零件制造過(guò)程和操作方法的工藝文件，稱為工藝規(guī)程。機(jī)械加工工藝規(guī)程的主要作用如下：
1. 機(jī)械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的主要依據(jù)，根據(jù)它來(lái)組織原料和毛坯的供應(yīng)，進(jìn)行機(jī)床調(diào)整，專用工藝裝備的設(shè)計(jì)與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，調(diào)配勞動(dòng)力，以及進(jìn)行生產(chǎn)成本核算等。
2. 機(jī)械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)，進(jìn)行計(jì)劃調(diào)度的依據(jù)，有了它就可以指定進(jìn)度計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和低消耗。
3. 機(jī)械加工工藝規(guī)程是新建工廠的基本技術(shù)文件，根據(jù)它和生產(chǎn)綱領(lǐng)，才能確定所需機(jī)床的種類和數(shù)量，工廠的面積，機(jī)床的平面布置，各部門(mén)的安排。
機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和機(jī)械加工工序卡片是兩個(gè)主要的工藝文件，對(duì)于檢驗(yàn)工序還有檢驗(yàn)工序卡片，自動(dòng)，半自動(dòng)機(jī)床完成的工序，還有機(jī)床調(diào)整卡片。機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片是說(shuō)明零件加工工藝過(guò)程的工藝文件。機(jī)械加工工序卡片是每個(gè)工序制定時(shí)，用于直接指導(dǎo)生產(chǎn)，用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。
汽車(chē)活塞零件是一種常用零件，研究汽車(chē)活塞零件的加工工藝和夾具生產(chǎn)技術(shù)，可以改進(jìn)汽車(chē)活塞零件的生產(chǎn)方法，提高工廠的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高零件精度，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有重要意義。
2.4 文獻(xiàn)綜述
機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在完成了大學(xué)的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的綜合運(yùn)用，使我對(duì)專業(yè)知識(shí)、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測(cè)和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對(duì)夾具的設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求。
從1949年以來(lái)，我國(guó)機(jī)械工業(yè)有了很大的發(fā)展，已經(jīng)成為工業(yè)中產(chǎn)品門(mén)類比較齊全、具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)部門(mén)之一，其機(jī)械加工和夾具也有很大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我們這方面的水平還存在著階段性的差距，主要表現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和水平不夠高，加工工藝過(guò)程不合理，夾具應(yīng)用也比較少，使其加工工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，加工出來(lái)的產(chǎn)品也不理想。
夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過(guò)程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾，夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對(duì)夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具作為機(jī)床的一部分，成為機(jī)械加工緊。人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到中不可缺少的工藝裝備。
國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬(wàn)套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為10～20％左右。特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；
2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；
3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；
4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；
5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；
6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來(lái)愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢(shì)，必然對(duì)機(jī)床夾具提出更高的要求。特別像后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。在今后的發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精高效模塊組合通用經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。
（1）特種加工 它是指一些物理的、化學(xué)的加工方法，如電火花加工、電解加工、超聲波加工、激光加工、離子束加工等。特種加工方法的主要對(duì)象是難加工材料的加工，如金剛石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可達(dá)分子級(jí)加工單位或原子級(jí)加工單位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段。特種加工與傳統(tǒng)加工相結(jié)合的復(fù)合加工有較大的發(fā)展前途。
（2）快速成形 利用離散、堆積成形概念，可將一個(gè)三維實(shí)體分解為若干二維實(shí)體制造出來(lái)，再經(jīng)堆積而構(gòu)成三維實(shí)體。
（3）精密工程 它包括精密加工的超精密加工技術(shù)、微細(xì)加工和超微細(xì)加工技術(shù)、微型機(jī)械和納米技術(shù)等方面。當(dāng)前，以納米技術(shù)為代表的超精密加工技術(shù)和以微細(xì)加工為手段的微型機(jī)械技術(shù)有重要意義，它們代表了這一時(shí)期精密工程的方向。
（4）傳統(tǒng)加工工藝的改造和革新 這一方面的技術(shù)潛力很大，如高速切削、超高速切削、強(qiáng)力磨削、超硬材料磨具的出現(xiàn)都對(duì)加工理論的發(fā)展、加工質(zhì)量和效率的提高有重要意義。另一方面，舊設(shè)備的改造和挖潛，如普通機(jī)床改造成數(shù)控機(jī)床等，對(duì)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展和提高是不容忽視的。
三、課題研究現(xiàn)狀
3.1國(guó)外研究現(xiàn)狀
汽車(chē)面世以來(lái)。發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了兩次變革，現(xiàn)在正醞釀著第三次革命。第一革命發(fā)生在20世紀(jì)初，美國(guó)FORD汽車(chē)公司發(fā)明了大量生產(chǎn)流水線。其主要方式是由組合機(jī)床和專用機(jī)床組成的自動(dòng)生產(chǎn)線TL，也稱傳統(tǒng)自動(dòng)線，最大優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高和價(jià)格低，最大缺點(diǎn)是柔性差，我國(guó)汽車(chē)行業(yè)從誕生起至上世紀(jì) 90年代一直沿用TL，一汽和東風(fēng)的載貨車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)廠都是如此。目前我國(guó)轎車(chē)行業(yè)大多不采用TL，但國(guó)外大量生產(chǎn)穩(wěn)定產(chǎn)品的生產(chǎn)線中，TL仍是最佳選擇。
上世紀(jì)90年代出現(xiàn)了高轉(zhuǎn)速、高快移速度、高加速度、快速換刀的高速加工中心，由其組成的高速柔性生產(chǎn)線FTL是發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)的第二次革命，其突出特點(diǎn)是一定程度上克服了高柔性和低效率的矛盾，缺點(diǎn)是投資大，效率受局限，目前是轎車(chē)的熱點(diǎn)生產(chǎn)線，商用車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠也有局部采用，并采用有簡(jiǎn)單柔性的數(shù)控專用（可交換多軸頭和夾具）機(jī)床組成的TL。
為進(jìn)一步提高高速柔性生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，F(xiàn)TL的最新發(fā)展的敏捷高速柔性生產(chǎn)線AFTL，其目標(biāo)是對(duì)變化的市場(chǎng)需求快速作出反應(yīng)。滿足汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)多品種，大中批量、高效率、低成本生產(chǎn)的需要，符合”精益生產(chǎn)“原則。其主要特點(diǎn)：由通用高速加工中心和專用，組合機(jī)床組成的混合型柔性生產(chǎn)線 （HSMC+SPM/TM），按照工序流程排列設(shè)備并由自動(dòng)輸送裝置連接，全部生產(chǎn)線上機(jī)床，輸送和工件識(shí)別均在一個(gè)控制系統(tǒng)中；采用敏捷夾具（柔性?shī)A具可控、可調(diào)），采用智能刀具——為特定工件加工設(shè)計(jì)的一系列專用高速刀具。這種生產(chǎn)線的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，同時(shí)又具有相當(dāng)?shù)娜嵝?，能夠適應(yīng)大批量生產(chǎn)和變型產(chǎn)品生產(chǎn)，投資較小。缺點(diǎn)是柔性受局限，不能加工不可預(yù)見(jiàn)的任意品種的零件。目前，混合型柔性生產(chǎn)線在國(guó)外應(yīng)用廣泛，國(guó)內(nèi)一些發(fā)動(dòng)機(jī)廠家通過(guò)引進(jìn)國(guó)外設(shè)備，同時(shí)增加部分國(guó)產(chǎn)設(shè)備組成生產(chǎn)線的應(yīng)用較多。
現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)正醞釀著第三次革命。發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)越來(lái)越快，新品開(kāi)發(fā)周期越來(lái)越短（從30個(gè)月縮短到13個(gè)月），車(chē)型數(shù)量多，生產(chǎn)批量不確定。目前的柔性生產(chǎn)線價(jià)格昂貴、投資風(fēng)險(xiǎn)大，同時(shí)產(chǎn)能過(guò)剩矛盾越來(lái)越突出，尤其在我國(guó)更加突出。近年來(lái)，人們一直在探討解決多樣性與經(jīng)濟(jì)性日益突出的矛盾，以滿足變品種、變批量的需要，且兼顧高柔性、高效率、低投資的要求和市場(chǎng)快速反應(yīng)的能力。同時(shí)，也在探討通過(guò)制造系統(tǒng)的革命來(lái)解決產(chǎn)能過(guò)剩的矛盾。
美國(guó)提出了可重構(gòu)制造RMS，原理是通過(guò)對(duì)制造系統(tǒng)中機(jī)床配置的調(diào)整和機(jī)床功能模塊的增減，迅速構(gòu)成適應(yīng)新品生產(chǎn)和生產(chǎn)批量變化。為此，研制克由標(biāo)準(zhǔn)化模塊組成的可重構(gòu)機(jī)床RMT。RMS的結(jié)構(gòu)和布置可按需要在用戶現(xiàn)場(chǎng)快速重組。RMS的應(yīng)用基礎(chǔ)之一是柔性?shī)A具。美國(guó)GM公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出柔性?shī)A具系統(tǒng)，可以快速（在15min內(nèi)把一種夾具變成第一種夾具配置）更換以生產(chǎn)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體或缸蓋。日本MAZAK公司開(kāi)發(fā)出市場(chǎng)響應(yīng)型自獨(dú)立制造系統(tǒng)MSM，其實(shí)質(zhì)是”單臺(tái)套件生產(chǎn)“。
目前該項(xiàng)目是國(guó)際上熱門(mén)話題，我國(guó)已列入科技發(fā)展規(guī)劃。RMS和MSM投入發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際使用雖為時(shí)尚早，但卻是未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)制造的方向。
目前，J.-Y. Jung以及Ferreira等人在進(jìn)行CAPP方面的研究中對(duì)設(shè)備規(guī)劃有詳細(xì)論述。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)（CAFD）就夾具方面也做了一些工作；Chou YC Chandru V等人提出的自動(dòng)夾具定位和夾緊的一種方法；de meter EC提出的利用機(jī)械杠桿原理進(jìn)行定位和夾緊位置選擇的一種算法。目前，關(guān)于工件夾具的自動(dòng)化配置方面的工作，自動(dòng)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)AFCD中很少提及。
Cai等提出了一種指導(dǎo)夾具設(shè)計(jì)的方法，此方案是縮小由于工件表面與夾具安裝誤差所帶來(lái)的定位誤差。Hockenberger[4]與Demter提出的模式是在工件加工期間工件的靜態(tài)分析，這種方法是一種定性分析并且是在抓緊或夾緊物體的最壞的情況下的偏差，這種情況是由于干涉扭矩。
3.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
幾十年來(lái)，我國(guó)汽車(chē)制造技術(shù)及裝備經(jīng)歷了曲折過(guò)程。上世紀(jì)70年代，為裝備第二汽車(chē)制造廠（生產(chǎn)載貨車(chē)）組織了130多個(gè)機(jī)床生產(chǎn)科研單位研發(fā)了117條自動(dòng)線和1004種5500臺(tái)高效專用設(shè)備，汽車(chē)制造國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到96％。上世紀(jì)80年代，我們汽車(chē)工業(yè)重點(diǎn)轉(zhuǎn)入轎車(chē)，國(guó)內(nèi)機(jī)床工業(yè)很不適應(yīng)，產(chǎn)品及制造技術(shù)和裝備多數(shù)為國(guó)外引進(jìn)。2005年以來(lái)，我國(guó)汽車(chē)行業(yè)每年投資超過(guò)1000億元RMB，2007年總產(chǎn)量達(dá)888.24萬(wàn)輛，生產(chǎn)能力超過(guò)1000萬(wàn)輛。動(dòng)力總成制造工廠中大部分為機(jī)械加工設(shè)備，主要精加工設(shè)備為歐美及日本等國(guó)產(chǎn)品，齒輪加工設(shè)備國(guó)產(chǎn)機(jī)床占了大半江山，沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)，北京機(jī)電院、北京第三機(jī)床廠等已經(jīng)為一些汽車(chē)廠提供了立式加工中心生產(chǎn)線，東風(fēng)汽車(chē)有限公司的設(shè)備制造廠也為東風(fēng)本部，東風(fēng)康明斯、東風(fēng)本田、神龍汽車(chē)公司及其他國(guó)內(nèi)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)及總成廠提供了大量的專用機(jī)床生產(chǎn)線，中小型加工中心。目前數(shù)千臺(tái)國(guó)產(chǎn)數(shù)控車(chē)床在汽車(chē)行業(yè)應(yīng)用并獲好評(píng)，大連機(jī)床集團(tuán)并購(gòu)INGERSOLL公司后，近幾年為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工廠提供了上百臺(tái)高速加工中心組成的自動(dòng)線，這些汽車(chē)廠家與機(jī)床廠家聯(lián)手開(kāi)發(fā)制造工藝及裝備，其生產(chǎn)線的工藝技術(shù)及裝備部分接近同期世界先進(jìn)水平。但大部分機(jī)械加工設(shè)備的刀具（高精度的磨具）及數(shù)控元器件依賴進(jìn)口。
總體來(lái)說(shuō)，我國(guó)機(jī)械加工設(shè)備與世界先進(jìn)水平還有不少差距，主要表現(xiàn)在以下方面。
（1）硬件：主要是數(shù)控機(jī)床無(wú)法滿足汽車(chē)對(duì)精度、精度保持性、可靠性、壽命的需要。
（2）軟件：缺乏將工藝系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、信息系統(tǒng)集成為制造單元或流水生產(chǎn)線的技術(shù)。
（3）自主創(chuàng)新：我們基本沒(méi)有制造技術(shù)自主創(chuàng)新體系，在現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)，高速加工技術(shù)中，由高級(jí)復(fù)合化機(jī)床組成的制造單元等方面差距很大，對(duì)現(xiàn)代汽車(chē)制造裝備特別強(qiáng)調(diào)。解決方案“方面差距更大。
我國(guó)于80 年代末開(kāi)始對(duì)組合夾具元件的設(shè)計(jì)與管理進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā),在總結(jié)和吸取我國(guó)應(yīng)用和發(fā)展槽系夾具經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械加工特征及夾具的發(fā)展趨勢(shì),研制了新一代孔系組合夾具系統(tǒng)。此系統(tǒng)發(fā)揮了槽系平移可調(diào)性和孔的旋轉(zhuǎn)可調(diào)性的優(yōu)勢(shì),可直接組裝獲得任何直線尺寸和角度尺寸。此系統(tǒng)把大中小三個(gè)系列的元件有機(jī)融為一體,可在一塊多夾具基礎(chǔ)板上,既能組裝單個(gè)大工件夾具,又能組裝多個(gè)中小零件夾具,有利于裝夾具基礎(chǔ)板長(zhǎng)期固定在機(jī)床工作臺(tái)上,此系統(tǒng)還設(shè)有孔系和槽系過(guò)渡元件,便于實(shí)現(xiàn)孔、槽系夾具元件混合使用。北京工商大學(xué)麻建東和劉璇開(kāi)發(fā)的組合夾具元件庫(kù),元件庫(kù)模塊的核心程序用ObjectARX SDK2. 02工具包開(kāi)發(fā),界面程序用AU TOCAD 提供的對(duì)話框控制語(yǔ)言DCL (Dialog Cont rol Language) 語(yǔ)言開(kāi)發(fā),在VC + + 6. 0 下編譯和聯(lián)接,生成的ARX 可執(zhí)行程序在AU TOCADR14 下直接加載運(yùn)行。元件庫(kù)可為使用者提供7 類組合夾具元件三維圖形的瀏覽以及交互設(shè)計(jì)功能,并生成三維組合夾具構(gòu)形圖,在CAD 環(huán)境中可進(jìn)行修改或刪除山東工業(yè)大學(xué)的徐志剛在“廣義映射原理”的指導(dǎo)下,開(kāi)發(fā)了支持“top - down”風(fēng)范的夾具設(shè)計(jì)軟件自動(dòng)化系統(tǒng)。吳玉光博士在這個(gè)領(lǐng)域取得了較大的突破。提出孔系基礎(chǔ)板組合夾具設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方法。該方法利用汽車(chē)活塞機(jī)構(gòu)原理自動(dòng)確定由直線和圓弧組成定位邊界的零件的全部候選定位方案。并提出定位銷(xiāo)可見(jiàn)概念和定位銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)的概念,進(jìn)行定位方案的裝卸方便性分析。進(jìn)一步提出瞬心三角形和同向邊的概念,對(duì)工件進(jìn)行可夾緊性分析,確定工件邊界的可夾緊范圍。其理論水平在國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)開(kāi)拓了新的局面。
四、課題設(shè)計(jì)方案
4.1設(shè)計(jì)方案選型與分析
工藝路線方案一
工序號(hào)
內(nèi) 容
1
粗車(chē)止口
2
粗外切槽及頂部
3
鉆斜面油孔
4
鉆環(huán)槽油孔
5
鉆銷(xiāo)座油孔
6
滑銷(xiāo)座油孔
7
粗鏜銷(xiāo)孔
8
精車(chē)止口及頂錐
9
精切細(xì)外環(huán)岸及倒角
10
精鏜銷(xiāo)孔（順鏜）
11
挖銷(xiāo)孔卡簧
12
切小槽
13
靠模車(chē)裙部
14
車(chē)凹部
15
車(chē)燃燒室
16
精車(chē)頂部及導(dǎo)角
17
鉆R7凹坑
18
車(chē)燃燒室口
19
銑噴油道曲線
20
清洗
21
滾壓
工藝路線方案二
工序號(hào)
內(nèi) 容
1
粗車(chē)止口
2
粗鏜銷(xiāo)孔
3
粗切外槽及頂部
4
鉆斜面油孔
5
鉆環(huán)槽油孔
6
鉆銷(xiāo)座油孔
7
滑銷(xiāo)座油孔
8
精車(chē)止口及頂錐
9
精切梯形槽
10
精鏜銷(xiāo)孔（順鏜）
11
挖卡簧槽
12
切小槽
13
靠模車(chē)裙部
14
車(chē)凹部及去毛刺
15
滑油池底
16
車(chē)燃燒室
17
精車(chē)頂部及倒角
18
鉆R7凹坑
19
車(chē)燃燒室口
20
銑噴油道曲線
21
去毛刺銳邊
22
清洗
23
滾壓銷(xiāo)孔
汽車(chē)活塞主要零件車(chē)、銑、鉆等工序使用的專用夾具，此類夾具的特點(diǎn)是針對(duì)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)率高。
夾具設(shè)計(jì)最關(guān)鍵是要求對(duì)工件定位正確，且滿足定位精度要求。為了解決此問(wèn)題，首先得了解影響定位精度的因素。然后采取措施解決具體的問(wèn)題。如定位基準(zhǔn)與定位元件的配合狀況和影響定位精度，那么可以提高夾具的制造精度，減小配合間隙就能提高夾具在機(jī)床上的定位精度。
4.2方案的確定
(1) 通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)在方案一中，將粗鏜銷(xiāo)孔放在第七道工序，而在方案二中第二道工序就是粗鏜銷(xiāo)孔,在實(shí)際工廠的生產(chǎn)中,活塞的毛坯一般都是鑄造出錐形銷(xiāo)孔(便于拔模),而銷(xiāo)孔是許多工序加夾緊力的部位,故應(yīng)在粗鏜止口之后即對(duì)銷(xiāo)孔進(jìn)行粗鏜,以便在以后的工序中夾緊力能較均勻的分布,而不至于壓壞銷(xiāo)孔所在的搭子。
(2) 在方案一中,所有環(huán)槽的粗、精加工都是一次一起加工的,而在方案二中將梯形槽單獨(dú)的精加工,而環(huán)槽加工是活塞加工中重要的工序之一,它的精度要求高,而切削力又較大,故應(yīng)采用方案二中的方法,來(lái)加工環(huán)槽,才能保證其精度的要求。
(3) 在方案一中,加工燃燒室打算一次加工成功,用成形車(chē)刀。而燃燒室的形狀為一般球形,成形車(chē)刀是一種半圓形的,由于成形車(chē)刀有進(jìn)給運(yùn)動(dòng),是很難加工出球形燃燒室和保證燃燒室的容積的。故應(yīng)按照方案二那樣,光滑油池底,在燃燒室底部鉆一個(gè)孔后再用成形車(chē)刀加工。
(4) 另外,精鏜銷(xiāo)孔是活塞加工中保證精度的關(guān)鍵性的工序,在這里將著重分析一下它的工藝。由于銷(xiāo)孔的尺寸、形狀和位置精度以及粗糙度的要求都很高,因此要采用高精度的鏜刀和金剛鏜床,同時(shí)對(duì)精鏜銷(xiāo)孔工序定位基準(zhǔn)的選擇也必須予以充分的重視。
上述的兩種方案采用的是順鏜鏜銷(xiāo)孔,它用止口及端面來(lái)定位,消除了五個(gè)自由度。.但銷(xiāo)孔軸心線到頂面的距離影響氣缸的壓縮比,在零件圖中有109.55±0.5的要求,即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是頂面,而定位基準(zhǔn)是止口及其端面,產(chǎn)生了基準(zhǔn)不重合的誤差。這種情況下要對(duì)工序尺寸進(jìn)行換算,提高某些尺寸精度,這種就會(huì)使成本提高。為了使工藝基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合,可以用頂面代替端面作為基面,即倒鏜銷(xiāo)孔,。同時(shí)在零件圖中由于活塞的軸心線和銷(xiāo)孔的軸心線也有較高的精度要求,故倒鏜時(shí)采用外圓和頂面來(lái)定位的話,就能很好保證其精度要求。則采用外圓定位時(shí)應(yīng)采用V形塊,而一般形狀下是用兩V形塊夾緊,但這里活塞是薄壁零件,這樣的夾緊方法將會(huì)產(chǎn)生變形,故是采用一個(gè)V形塊的內(nèi)部夾緊。這樣才能有利于保證加工質(zhì)量,但夾具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,同時(shí)也應(yīng)適當(dāng)?shù)氖┘訆A緊力。
工序的安排為：先加工階段的劃分,劃分加工階段應(yīng)將粗精加工分開(kāi),才能使變形所引起的誤差減小到最小。分析上面活塞加工的工藝過(guò)程,可分為粗、精加工兩個(gè)階段。工序6以前為粗加工階段,包括對(duì)各主要表面如止口、外圓、環(huán)槽等進(jìn)行的粗加工,同時(shí)將一些要求不高的又要切除的較多金屬余量的表面如油孔等加工出來(lái)。從工序7開(kāi)始為精加工階段。工序7為轉(zhuǎn)折點(diǎn),在此工序中對(duì)精基準(zhǔn)進(jìn)行修整,以保證以后精加工工序的定位精度。此外,為了避免精加工后的表面受到損傷,主要表面的精加工應(yīng)盡量放在最后進(jìn)行。如精磨裙部外圓和滾壓銷(xiāo)孔都放在最后加工。其次是工序的集中與分散,上述活塞的加工工藝過(guò)程屬于大量生產(chǎn),它的特點(diǎn)是按工序集中原則,采用了較多的高效率的專用機(jī)床和專用工夾量具,組成生產(chǎn)流水線。如在第三道工序的多刀車(chē)床,在一次安裝下同時(shí)加工出外圓、環(huán)槽和頂面;第四第五道工序在專用多軸鉆床上同時(shí)鉆六個(gè)和八個(gè)孔,大多數(shù)工序都由復(fù)合工步組成。由于工序集中減少了機(jī)床的數(shù)量,相應(yīng)地操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積,由于工序集中,而且采用自動(dòng)化程度較高的專用機(jī)床和工夾量具,大大提高了生產(chǎn)效率,又由于工序集中,在一次安裝中加工盡量多的表面,不但減少了輔助時(shí)間,而且有利于保證各表面的相互位置精度。
綜上所述,在方案一和方案二中的基礎(chǔ)上加以綜合修改后,確定的加工路線最后如下:
工序號(hào)
工 序 內(nèi) 容
設(shè) 備
1
外圓定位粗車(chē)端面及其止口
在C620-1上加工
2
止口定位粗鏜銷(xiāo)孔
雙頭鏜床
3
止口定位粗切外圓、槽及頂部
多刀半自動(dòng)車(chē)床C730
4
鉆斜面油孔
Z512
5
鉆環(huán)槽油孔
Z512
6
鉆、滑銷(xiāo)座孔
轉(zhuǎn)塔鉆床
7
精車(chē)止口及頂錐（外圓定位）
專用立鏜
8
止口定位精切細(xì)外環(huán)岸、倒角
多刀自動(dòng)車(chē)床
9
止口定位切小槽及精切梯形槽
C620車(chē)床
10
靠模車(chē)裙部
靠模車(chē)床
11
車(chē)凹部
普通車(chē)床
12
車(chē)頂面及倒角
C620
13
外圓定位 以頂面為基準(zhǔn)倒鏜（精）銷(xiāo)孔
金剛鏜
14
挖卡環(huán)槽
車(chē)床
15
滑油池底
Z535
16
車(chē)燃燒室
C620
17
鉆R7凹坑
Z535
18
車(chē)燃燒室口
車(chē)床
19
銑頂部R16槽
VMC850
20
去毛刺、銳邊
手鉆、砂紙
21
清洗
22
滾壓銷(xiāo)孔
鉆臂鉆床
本課題是汽車(chē)活塞加工工藝及其夾具的設(shè)計(jì)，因此本課題設(shè)計(jì)重點(diǎn)是機(jī)械加工工藝規(guī)程和夾具的設(shè)計(jì)、定位等問(wèn)題。
首先，確定零件的毛坯及毛坯圖的繪制。
其次，選擇加工方法、制定工藝路線及工藝卡片；它一般包括：
1.根據(jù)零件的類別和技術(shù)要求，對(duì)每個(gè)加工面選擇合理的加工方法。
2.安排加工順序：
（1）工件的精基準(zhǔn)表面應(yīng)先進(jìn)行加工；
（2）先加工主要表面再加工次要表面；
（3）先粗加工后精加工；
（4）先加工平面，后加工內(nèi)孔。
3.工藝的檢驗(yàn)項(xiàng)目及檢驗(yàn)方法、切削用量、時(shí)間定額等。
4.填寫(xiě)加工工藝卡片。
另外，夾具是保證零件加工精度的重要工具。
夾具設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括：
1.明確設(shè)計(jì)要求，收集和研究有關(guān)資料：了解零件作用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求；充分研究并了解工藝規(guī)程，及某一工序的加工要求。分析夾具設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)上選用的定位基準(zhǔn)和工序尺寸。
2.確定夾具的結(jié)構(gòu)方案：
（1）確定定位方案，選擇定位元件，計(jì)算定位誤差。
（2）確定對(duì)刀或?qū)蚍绞剑x擇對(duì)刀塊或?qū)蛟?
（3）確定夾緊方案，選擇夾緊機(jī)構(gòu)。
（4）確定夾具體的形式和夾具的總體結(jié)構(gòu)等等。
3.繪制夾具零件的裝配圖及夾具零件圖。
4.3方案的特點(diǎn)及創(chuàng)新
通過(guò)進(jìn)行本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，全面系統(tǒng)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)方法和研究方法的基本訓(xùn)練。要求學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的研究。學(xué)生能獨(dú)立進(jìn)行資料的收集、加工與整理，能綜合運(yùn)用科學(xué)的理論、知識(shí)和技能，鍛煉獨(dú)立解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力，圖紙繪制規(guī)范，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，編寫(xiě)符合要求的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)并答辯，從而使學(xué)生樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，并掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法。創(chuàng)新之處：
CAD/CAE/CAM的實(shí)施使設(shè)計(jì)人員不用在復(fù)雜用手工畫(huà)圖，能將更多的精力用于其他創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)制造效率大大提高。
五、預(yù)期結(jié)果
(1)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作量要求：不少于15000字；
(2)圖紙（幅面和張數(shù)）：A0圖紙2張（折合），工藝卡片1份
(3)其他要求：參考文獻(xiàn)不少于15篇（其中外文文獻(xiàn)不少于3篇），外文文獻(xiàn)翻譯漢字3000字以上
六、設(shè)計(jì)主要步驟
摘 要
第1章 緒論
第2章 加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 零件的分析
2.1.1 零件的作用
2.1.2 零件的工藝分析
2.2 汽車(chē)活塞加工的主要問(wèn)題和工藝過(guò)程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施
2.2.1 孔和平面的加工順序
2.2.2 孔系加工方案選擇
2.3 汽車(chē)活塞加工定位基準(zhǔn)的選擇
2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇
2.3.2 精基準(zhǔn)的選擇
2.4 汽車(chē)活塞加工主要工序安排
2.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
2.6確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間）
第3章 銑夾具設(shè)計(jì)
3.1 研究原始質(zhì)料
3.2 定位、夾緊方案的選擇
3.3切削力及夾緊力的計(jì)算
3.4 誤差分析與計(jì)算
3.5 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
3.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
第4章 鏜夾具設(shè)計(jì)
總 結(jié)
參考文獻(xiàn)
致 謝
七、進(jìn)度計(jì)劃
序號(hào)
任務(wù)名稱
開(kāi)始時(shí)間
結(jié)束時(shí)間
1
選題
2
查閱中、外文獻(xiàn)資料，外文資料翻譯，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
3
開(kāi)題
4
進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)
5
中期檢查
6
上交畢業(yè)設(shè)計(jì)正稿打印版及電子材料，畢業(yè)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)光盤(pán)，完成畢業(yè)答辯ppt
7
畢業(yè)答辯
八、參考文獻(xiàn)
[1]?孫麗媛，機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)，北京：冶金工業(yè)出版社，2002。
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[3]?劉守勇等，機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具.?北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1994.7
[4]?王啟平，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1988.
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[6]?徐發(fā)仁，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社，1996.7
[7]?王昆等，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].武漢:?高等教育出版社，1995
[8]?邱宣懷，機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第四版.北京:高等教育出版社，1997
[9]?柯明揚(yáng)，機(jī)械制造工藝學(xué)[M].?北京:北京航天航空大學(xué)出版社，1995
[10] 孟少龍，機(jī)械加工工藝手冊(cè)第1卷，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991。
[11]《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》修訂組，金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979。
[12] Haffman E G. Jig and Fixture Design.America, VNR Co.,1980.
[13] Boyes W E. Jigs and Fixture .America,SME,1982.
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日
教研室審核意見(jiàn)：
教研室主任簽名： 年 月 日
備注：本開(kāi)題報(bào)告須裝入學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）檔案袋存檔。