汽车活塞数控加工工艺分析
汽车活塞数控加工工艺分析[20200123183137]
日期： 2012年10月25日 【摘要】
随着我国人民生活水平的不断提高，曾经的奢侈产品汽车正逐步进入寻常百姓的生活中，当在享受汽车带给我们生活上的便捷时，我们不得不感谢汽车发动机制造商为我们的汽车提供了一个优质的心脏，在发动机的制造中，活塞的制造可谓重中之重，活塞的好坏直接影响了发动机的使用寿命。
本文以汽车活塞作为介绍对象，首先介绍活塞的应用场合以及其结构；其次介绍汽车活塞的数控加工工艺，包括机床介绍、工件材料、刀具及夹具的选用、切削用量选择及加工路线；再通过CAM对程序的可行性进行验证：最后列举了部分加工程序。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】汽车；活塞；工艺分析；CAM；程序。
引言 1
一、汽车活塞的介绍 2
（一）活塞的简介 2
（二）汽车活塞的结构分析 3
二、数控加工工艺分析 4
（一）机床介绍 4
（二）毛坯分析 5
（三）夹具的选择和工件的装夹 6
（四）刀具和切削用量的选择 7
（五）拟定加工工艺路线 8
（六）成品的后续包装 10
三、实际加工前CAM的仿真 11
四、加工程序代码 18
总结 18
参考文献 20
谢辞 21
引言
随着我国汽车行业的迅猛发展，对活塞的需求日益增加。活塞这种汽车必备零件在无形中与人们的生活越来越密切。自改革开放以来，我国对汽车活塞的研究和在制造方面呈现出一片前所未有的新气象，活塞产量居世界前列，这为我国汽车工业的发展做出了巨大贡献。
作为汽车发动机的核心部件，活塞的制造对一辆性能优越的汽车显得尤为重要，活塞的组成通常由顶部、环槽部、裙部等三个部分组成。因此要想得到性能优越的活塞，对活塞这三部分的加工尤其关键，目前，国内活塞制造行业通常是由通用机床和结合活塞工艺特点的专用设备组成机加工生产线，因此，专用设备就成为活塞切削加工的关键设备，其功能和精度将直接影响最终产品的关键特性的质量指标。
本文以汽车活塞作为研究对象，首先介绍活塞的应用场合以及活塞的结构；其次介绍汽车活塞的数控加工工艺，包括机床介绍、工件材料、刀具及夹具的选用、切削用量选择以及加工路线的拟定等；在通过CAM验证程序的可行性，最后列举了部分的加工程序。
我的毕业设计课程来源于实际生产，案例真实贴切，由于所学有限，本文重点介绍数控加工工艺及CAM的仿真。
一、汽车活塞的介绍
（一）活塞的简介
活塞是汽车发动机的“心脏”，承受交变的机械负荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一。活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。
活塞的工作环境有如下特点：
（1）热负荷大 （活塞顶部达 600---700K）
（2）受力大 （汽油机3---5MPa；柴油机：6---9MPa）
（3）高速运动 （10—14m/s）
（4）周期性交变载荷
因为活塞的工作特点就决定了活塞材料的选用需用具备以下条件：
（1）要有足够的刚度和强度，传力可靠
（2）导热性好，耐高压、耐高温、耐磨损
（3）质量小，重量轻，尽可能减小往复惯性力
（4）热膨胀系数小
铝合金材料基本上满足上面的要求，因此，现代汽车发动机活塞一般都采用高强度铝合金，但在一些低速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。
由于活塞的使用环境较为恶劣，因此经常会出现活塞体的损伤，常见的活塞损伤形式有两种：
（1）活塞的损伤部位主要是在环槽、裙部和活塞销座孔等部位。在工作当中，活塞常因为这些部位的磨损而报废。
（2）活塞也有因为异常磨损而磨损而报废。一般异常磨损主要是指活塞裙部的刮伤，顶部的烧顶、脱顶、裂纹等。
为了尽量避免活塞的损伤，应对活塞进行定期的修检，修检步骤也分为两步：
（1）在进行检修前首先将活塞在煤油里浸透，再用软刷或钝的刮刀清理顶部的积碳。
（2）环槽内的积碳，使用专用工具进行清除。
针对不同的发动机型号，活塞的选用也各不相同，为了方便用户的选择，特在此列出选用活塞的通用标准：活塞的选配有6级修理尺寸，每增大0.25mm为一级。用“+”刻在活塞顶上表示；活塞选配时的注意事项：
（1）要按汽缸的尺寸选配活塞，选用与汽缸同一尺寸级别和同一分组尺寸的活塞。
（2）同一台发动机必须选用同一厂牌的活塞。
（3）在选配的成组活塞中，其尺寸差一般为0.01~0.015mm，质量差为4~8g，活塞销座孔的涂色标记（尺寸分组标记）相同。
（二）汽车活塞的结构分析
活塞的主要组成部分有：顶部、环槽部、裙部等三个部分组成。有关本活塞零件的部分组成参见图1-1。
图1-1 活塞结构示意图
1-顶部 2-活塞头 3-活塞环 4-环槽 5-活塞销孔 6-销座 7-活塞裙
顶部：本活塞采用凹顶式活塞，其设计有利于改善混合气的形成和燃烧，凹坑的大小还能调节发动机的压缩比。
环槽部（头部）：此活塞头用来安装活塞环以保证燃烧室和气缸工作腔的密封性，还可将头部热量传递给汽缸壁起到散热作用，同时将气体压力传递给连杆。
裙部：该活塞采用半拖板式裙，将非承压面的裙部去掉一部分，以减少质量和防碰曲轴平衡重。
销座：为把作用于活塞上部的力有效地传递给销孔。为了避免避免活塞裙部与曲轴平衡块相撞，有时需要在裙部下端面上减小部分金属，使得裙部有较大的弹性。
二、数控加工工艺分析
（一）机床介绍
此活塞的加工用到了济南第一机床厂生产的CJK6310型数车和上海法道机床厂生产的Fadal3016L立式加工中心（SIEMENS 802D系统），在这主要介绍一下立式加工中心，如图2-1所示：
图 2-1 Fadal 3016L立式加工中心
数控机床为何能能在较短时间内快速发展，原因在于数控机床与普通机床相比具有明显的优势。它具备加工精度高，具有较高的加工质量；可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产效率高；机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；批量化生产，产品质量容易控制的优点。相对的，它也有一些缺点：对工作人员的素质要求较低，对维护人员的技术要求较高；加工路线不易控制，不想普通机床一样直观；维修不便，技术要求较高；工艺不易控制。
与其它加工中心相比，Fadal3016L立式加工中心的优势在于将国际先进的自动加工技术成功地应用于中国的机械加工行业，对提高我国的机械加工工艺水平产生了明显的促进作用，具备国内同类产品价格投入取得先于国内产品品质的效果，因此具有良好的性能价格比，可用于中小批量多品种的生产方式,也可进入自动线进行批量生产。使用该机床可以节省工艺装备,缩短生产准备周期,保证零件加工质量,提高生产效率。具备高刚性结构、优良制造、高精密刚性主轴、定位精度高、高效、可靠的自动换刀装置、采用高可靠度配套元件、机电一体化设计、最大限度满足顾客的设计的特点。Fadal3016L立式加工中心的具体参数参见表2-1:
日期： 2012年10月25日 【摘要】
随着我国人民生活水平的不断提高，曾经的奢侈产品汽车正逐步进入寻常百姓的生活中，当在享受汽车带给我们生活上的便捷时，我们不得不感谢汽车发动机制造商为我们的汽车提供了一个优质的心脏，在发动机的制造中，活塞的制造可谓重中之重，活塞的好坏直接影响了发动机的使用寿命。
本文以汽车活塞作为介绍对象，首先介绍活塞的应用场合以及其结构；其次介绍汽车活塞的数控加工工艺，包括机床介绍、工件材料、刀具及夹具的选用、切削用量选择及加工路线；再通过CAM对程序的可行性进行验证：最后列举了部分加工程序。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】汽车；活塞；工艺分析；CAM；程序。
引言 1
一、汽车活塞的介绍 2
（一）活塞的简介 2
（二）汽车活塞的结构分析 3
二、数控加工工艺分析 4
（一）机床介绍 4
（二）毛坯分析 5
（三）夹具的选择和工件的装夹 6
（四）刀具和切削用量的选择 7
（五）拟定加工工艺路线 8
（六）成品的后续包装 10
三、实际加工前CAM的仿真 11
四、加工程序代码 18
总结 18
参考文献 20
谢辞 21
引言
随着我国汽车行业的迅猛发展，对活塞的需求日益增加。活塞这种汽车必备零件在无形中与人们的生活越来越密切。自改革开放以来，我国对汽车活塞的研究和在制造方面呈现出一片前所未有的新气象，活塞产量居世界前列，这为我国汽车工业的发展做出了巨大贡献。
作为汽车发动机的核心部件，活塞的制造对一辆性能优越的汽车显得尤为重要，活塞的组成通常由顶部、环槽部、裙部等三个部分组成。因此要想得到性能优越的活塞，对活塞这三部分的加工尤其关键，目前，国内活塞制造行业通常是由通用机床和结合活塞工艺特点的专用设备组成机加工生产线，因此，专用设备就成为活塞切削加工的关键设备，其功能和精度将直接影响最终产品的关键特性的质量指标。
本文以汽车活塞作为研究对象，首先介绍活塞的应用场合以及活塞的结构；其次介绍汽车活塞的数控加工工艺，包括机床介绍、工件材料、刀具及夹具的选用、切削用量选择以及加工路线的拟定等；在通过CAM验证程序的可行性，最后列举了部分的加工程序。
我的毕业设计课程来源于实际生产，案例真实贴切，由于所学有限，本文重点介绍数控加工工艺及CAM的仿真。
一、汽车活塞的介绍
（一）活塞的简介
活塞是汽车发动机的“心脏”，承受交变的机械负荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一。活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。
活塞的工作环境有如下特点：
（1）热负荷大 （活塞顶部达 600---700K）
（2）受力大 （汽油机3---5MPa；柴油机：6---9MPa）
（3）高速运动 （10—14m/s）
（4）周期性交变载荷
因为活塞的工作特点就决定了活塞材料的选用需用具备以下条件：
（1）要有足够的刚度和强度，传力可靠
（2）导热性好，耐高压、耐高温、耐磨损
（3）质量小，重量轻，尽可能减小往复惯性力
（4）热膨胀系数小
铝合金材料基本上满足上面的要求，因此，现代汽车发动机活塞一般都采用高强度铝合金，但在一些低速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。
由于活塞的使用环境较为恶劣，因此经常会出现活塞体的损伤，常见的活塞损伤形式有两种：
（1）活塞的损伤部位主要是在环槽、裙部和活塞销座孔等部位。在工作当中，活塞常因为这些部位的磨损而报废。
（2）活塞也有因为异常磨损而磨损而报废。一般异常磨损主要是指活塞裙部的刮伤，顶部的烧顶、脱顶、裂纹等。
为了尽量避免活塞的损伤，应对活塞进行定期的修检，修检步骤也分为两步：
（1）在进行检修前首先将活塞在煤油里浸透，再用软刷或钝的刮刀清理顶部的积碳。
（2）环槽内的积碳，使用专用工具进行清除。
针对不同的发动机型号，活塞的选用也各不相同，为了方便用户的选择，特在此列出选用活塞的通用标准：活塞的选配有6级修理尺寸，每增大0.25mm为一级。用“+”刻在活塞顶上表示；活塞选配时的注意事项：
（1）要按汽缸的尺寸选配活塞，选用与汽缸同一尺寸级别和同一分组尺寸的活塞。
（2）同一台发动机必须选用同一厂牌的活塞。
（3）在选配的成组活塞中，其尺寸差一般为0.01~0.015mm，质量差为4~8g，活塞销座孔的涂色标记（尺寸分组标记）相同。
（二）汽车活塞的结构分析
活塞的主要组成部分有：顶部、环槽部、裙部等三个部分组成。有关本活塞零件的部分组成参见图1-1。
图1-1 活塞结构示意图
1-顶部 2-活塞头 3-活塞环 4-环槽 5-活塞销孔 6-销座 7-活塞裙
顶部：本活塞采用凹顶式活塞，其设计有利于改善混合气的形成和燃烧，凹坑的大小还能调节发动机的压缩比。
环槽部（头部）：此活塞头用来安装活塞环以保证燃烧室和气缸工作腔的密封性，还可将头部热量传递给汽缸壁起到散热作用，同时将气体压力传递给连杆。
裙部：该活塞采用半拖板式裙，将非承压面的裙部去掉一部分，以减少质量和防碰曲轴平衡重。
销座：为把作用于活塞上部的力有效地传递给销孔。为了避免避免活塞裙部与曲轴平衡块相撞，有时需要在裙部下端面上减小部分金属，使得裙部有较大的弹性。
二、数控加工工艺分析
（一）机床介绍
此活塞的加工用到了济南第一机床厂生产的CJK6310型数车和上海法道机床厂生产的Fadal3016L立式加工中心（SIEMENS 802D系统），在这主要介绍一下立式加工中心，如图2-1所示：
图 2-1 Fadal 3016L立式加工中心
数控机床为何能能在较短时间内快速发展，原因在于数控机床与普通机床相比具有明显的优势。它具备加工精度高，具有较高的加工质量；可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产效率高；机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；批量化生产，产品质量容易控制的优点。相对的，它也有一些缺点：对工作人员的素质要求较低，对维护人员的技术要求较高；加工路线不易控制，不想普通机床一样直观；维修不便，技术要求较高；工艺不易控制。
与其它加工中心相比，Fadal3016L立式加工中心的优势在于将国际先进的自动加工技术成功地应用于中国的机械加工行业，对提高我国的机械加工工艺水平产生了明显的促进作用，具备国内同类产品价格投入取得先于国内产品品质的效果，因此具有良好的性能价格比，可用于中小批量多品种的生产方式,也可进入自动线进行批量生产。使用该机床可以节省工艺装备,缩短生产准备周期,保证零件加工质量,提高生产效率。具备高刚性结构、优良制造、高精密刚性主轴、定位精度高、高效、可靠的自动换刀装置、采用高可靠度配套元件、机电一体化设计、最大限度满足顾客的设计的特点。Fadal3016L立式加工中心的具体参数参见表2-1:
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