c54950活塞的数控加工工艺分析与仿真
【】活塞是这次研究的主题，气缸和气缸盖的功能需要活塞才能体现出来，活塞是做功的主要部分，这三个部件是燃烧室的主要组成部分，为了实现曲轴的旋转，活塞经受压力并且使压力传递到连接杆。发动机的特点、好坏也取决于活塞，活塞的好坏决定发动机的可靠与否，耐用与否。在加工活塞时，本次毕业设计运用数控工艺方法，来进行活塞的加工。过程设计和分析是数控编程自动和手动编程的关键，需要分析零件的加工，在图纸上进行设计，选择好毛坯及工具的选择，夹具的使用都要明确定义。 在数控编程中，还要处理一些技术问题（比方对刀、对刀具的补偿等等）。
目录
引言 1
一、活塞的分析 2
（一）活塞的工作条件 2
（二）C54950活塞零件的作用 2
二、活塞零件的加工工艺分析 2
（一）活塞零件图纸分析 2
（二）主要表面及其技术要求 5
（三）毛坯的选择 5
（四）毛坯的材料说明 5
（五）毛坯图 5
（六）工艺路线的拟定 6
（七）确定机械加工余量 7
（八）确定切削用量 7
（九）选择刀具 8
（十）选择夹具 8
（十一）加工设备的选用 9
三、活塞实体模型的建立 11
（一）建立实体 11
（二）活塞零件的仿真加工 12
（三）仿真加工时出现的问题 21
（四）活塞的加工成品 22
（五）对C54950零件的总结 22
总结 23
致谢 24
参考文献 25
附录： 26
引言
活塞组的部分主要是活塞、活塞环还有活塞销，在工作中，这些零件发挥着很大的作用，并且这些零件需要经常性的磨损。他们还在非常高的机械负载下作飞速的滑动，如果润滑不好，他们会发生严重磨损，还会发生滑动面的拉毛、烧伤一些问题。本次毕业设计根据事先设计出的工件图，配合相应的技术指标，通过对活塞数控的全面剖析，再根据最终分析设计出来的果，进一步详细给出指定活塞的加工工艺、如何装夹的步骤、定位的基准、使用的刀具、并且对加工的顺序和如何划分
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
的工序进行描述。除了准备活塞的NC加工技术卡，工艺卡和工具卡等等，还可以使用手工编程准备活塞CNC加工程序。
一、活塞的分析
（一）活塞的工作条件
1.活塞的热负荷
本课题的活塞在工作时有很高的温度，因为活塞的材料不均匀，导致了在分布时候的不均匀，不同部分之间的温度有一定的差度，会产生一定的热应力，因为热应力推动着活塞的顶部，所以活塞的顶部经常会受到开裂的影响。所以在设计这个零件时需要强化发动机是一个根本原因。对于这个零件的热负荷情况，我们还会对它进行热负荷检测试验，模拟正常工作状态时会产生的突变情况。
2.活塞的机械负载
此零件底部受到的磨损非常大。所以在加工这个活塞时为了可以适应机械载荷，每一处的壁厚是否合适、形状是否合理也是要考虑的，也就是说保证该零件强度足够，刚度足够的前提下，它的结构也尽可能简单，轻便，横截面变化最好平滑过渡，以便达到减轻应力集中的作用。
（二）C54950活塞零件的作用
C54950活塞的作用是整个制造系统里的“心脏”，虽然它只是一个小小的零件但是它可以承受工作中所产生的机械负荷和热负荷，它也是工作环境中条件最恶劣的重要零件之一。
它需要在恶劣（温度高、压力高、速度高）的环境下工作。活塞杆通过活塞连接进行做功，在发动机不断的往返做功时，还需要活塞具有耐磨的特点。
二、活塞零件的加工工艺分析
（一）活塞零件图纸分析
下面图纸是我由UG软件操作出来的图纸，通过对零件图的分析，加工过程及内容，使我确定了各加工的方法。活塞零件图如图21、图22、图23所示。
此零件加工尺寸有：
底面尺寸106mm上偏差为2下偏差为0
底面凸曲面Φ122mm
底面凹曲面Φ140mm
底边侧表面13.6mm
内表面距离92.2mm上偏差+0.2下偏差为0
两槽内表面尺寸110mm上偏差+0.2下偏差为0
槽内距离16.1mm上偏差+0.2下偏差为0
侧边外表面距离34mm上偏差+0.2下偏差为0
C54950活塞宽Φ169.7mm上偏差为0下偏差0.2
两孔Φ21H7
? 孔到底面距离105mm上偏差+0.2下偏差0.2
? 活塞底面圆弧R2.5上偏差0下偏差0.5
? 倒角1×45°
图21活塞零件图
图22活塞主视图
图23活塞左视图
（二）主要表面及其技术要求?
1、钻两侧φ16的孔。此时需要注意，它的轴肩跟左侧端面要紧靠。
2、活塞底面φ169.7要保证尺寸上偏差为0下偏差为0.2。
3、符合零件工作要求
4、倒角1×45°
（三）毛坯的选择
1.确定毛坯加工方法、尺寸，需要活塞杆高强度，刚性高，选用铸钢，通过铸造出来的毛坯。
2.确定毛坯的技术要求用退火处理
（四）毛坯的材料说明
1、热强度高。也就是说温度下，机械强度还是非常大，保证零件不被破坏；
2、良好的导热，不容易吸热顶部环区温度会发生下降。
3、膨胀系数小。
4、有良好的减磨性能；
5、工艺性好。
铸钢的密度很大，大约是铝合金密度的两到三倍，所以它的惯性也大，它有较大的吸震性及耐磨性，但是成本非常高。铸钢的传热系数比较大，对活塞温度的下降有一定的好处，能有效的充气，对润滑油的改善也有一定的好处，能有效的改变活塞的工作环境。
活塞的材料是铸钢，他的力学性能会跟着合金元素所占的比例的不同，变化也就随之不同，所以在选择、设计的时候必须掌握足够的各种配比合金材料的力学性质，这样可以既满足经济又满足使用性能。因此，铸钢材料才是活塞的主要材料。
（五）毛坯图
毛坯样式见图24、图25所示。
图24 毛坯图 图25 毛坯图
目录
引言 1
一、活塞的分析 2
（一）活塞的工作条件 2
（二）C54950活塞零件的作用 2
二、活塞零件的加工工艺分析 2
（一）活塞零件图纸分析 2
（二）主要表面及其技术要求 5
（三）毛坯的选择 5
（四）毛坯的材料说明 5
（五）毛坯图 5
（六）工艺路线的拟定 6
（七）确定机械加工余量 7
（八）确定切削用量 7
（九）选择刀具 8
（十）选择夹具 8
（十一）加工设备的选用 9
三、活塞实体模型的建立 11
（一）建立实体 11
（二）活塞零件的仿真加工 12
（三）仿真加工时出现的问题 21
（四）活塞的加工成品 22
（五）对C54950零件的总结 22
总结 23
致谢 24
参考文献 25
附录： 26
引言
活塞组的部分主要是活塞、活塞环还有活塞销，在工作中，这些零件发挥着很大的作用，并且这些零件需要经常性的磨损。他们还在非常高的机械负载下作飞速的滑动，如果润滑不好，他们会发生严重磨损，还会发生滑动面的拉毛、烧伤一些问题。本次毕业设计根据事先设计出的工件图，配合相应的技术指标，通过对活塞数控的全面剖析，再根据最终分析设计出来的果，进一步详细给出指定活塞的加工工艺、如何装夹的步骤、定位的基准、使用的刀具、并且对加工的顺序和如何划分
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
的工序进行描述。除了准备活塞的NC加工技术卡，工艺卡和工具卡等等，还可以使用手工编程准备活塞CNC加工程序。
一、活塞的分析
（一）活塞的工作条件
1.活塞的热负荷
本课题的活塞在工作时有很高的温度，因为活塞的材料不均匀，导致了在分布时候的不均匀，不同部分之间的温度有一定的差度，会产生一定的热应力，因为热应力推动着活塞的顶部，所以活塞的顶部经常会受到开裂的影响。所以在设计这个零件时需要强化发动机是一个根本原因。对于这个零件的热负荷情况，我们还会对它进行热负荷检测试验，模拟正常工作状态时会产生的突变情况。
2.活塞的机械负载
此零件底部受到的磨损非常大。所以在加工这个活塞时为了可以适应机械载荷，每一处的壁厚是否合适、形状是否合理也是要考虑的，也就是说保证该零件强度足够，刚度足够的前提下，它的结构也尽可能简单，轻便，横截面变化最好平滑过渡，以便达到减轻应力集中的作用。
（二）C54950活塞零件的作用
C54950活塞的作用是整个制造系统里的“心脏”，虽然它只是一个小小的零件但是它可以承受工作中所产生的机械负荷和热负荷，它也是工作环境中条件最恶劣的重要零件之一。
它需要在恶劣（温度高、压力高、速度高）的环境下工作。活塞杆通过活塞连接进行做功，在发动机不断的往返做功时，还需要活塞具有耐磨的特点。
二、活塞零件的加工工艺分析
（一）活塞零件图纸分析
下面图纸是我由UG软件操作出来的图纸，通过对零件图的分析，加工过程及内容，使我确定了各加工的方法。活塞零件图如图21、图22、图23所示。
此零件加工尺寸有：
底面尺寸106mm上偏差为2下偏差为0
底面凸曲面Φ122mm
底面凹曲面Φ140mm
底边侧表面13.6mm
内表面距离92.2mm上偏差+0.2下偏差为0
两槽内表面尺寸110mm上偏差+0.2下偏差为0
槽内距离16.1mm上偏差+0.2下偏差为0
侧边外表面距离34mm上偏差+0.2下偏差为0
C54950活塞宽Φ169.7mm上偏差为0下偏差0.2
两孔Φ21H7
? 孔到底面距离105mm上偏差+0.2下偏差0.2
? 活塞底面圆弧R2.5上偏差0下偏差0.5
? 倒角1×45°
图21活塞零件图
图22活塞主视图
图23活塞左视图
（二）主要表面及其技术要求?
1、钻两侧φ16的孔。此时需要注意，它的轴肩跟左侧端面要紧靠。
2、活塞底面φ169.7要保证尺寸上偏差为0下偏差为0.2。
3、符合零件工作要求
4、倒角1×45°
（三）毛坯的选择
1.确定毛坯加工方法、尺寸，需要活塞杆高强度，刚性高，选用铸钢，通过铸造出来的毛坯。
2.确定毛坯的技术要求用退火处理
（四）毛坯的材料说明
1、热强度高。也就是说温度下，机械强度还是非常大，保证零件不被破坏；
2、良好的导热，不容易吸热顶部环区温度会发生下降。
3、膨胀系数小。
4、有良好的减磨性能；
5、工艺性好。
铸钢的密度很大，大约是铝合金密度的两到三倍，所以它的惯性也大，它有较大的吸震性及耐磨性，但是成本非常高。铸钢的传热系数比较大，对活塞温度的下降有一定的好处，能有效的充气，对润滑油的改善也有一定的好处，能有效的改变活塞的工作环境。
活塞的材料是铸钢，他的力学性能会跟着合金元素所占的比例的不同，变化也就随之不同，所以在选择、设计的时候必须掌握足够的各种配比合金材料的力学性质，这样可以既满足经济又满足使用性能。因此，铸钢材料才是活塞的主要材料。
（五）毛坯图
毛坯样式见图24、图25所示。
图24 毛坯图 图25 毛坯图
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