汽車制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)樣本

汽車制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)活塞環(huán)機(jī)械加工工藝規(guī)程院系：襄樊學(xué)院機(jī)汽學(xué)院班級(jí)：0713姓名：薛明學(xué)號(hào)：07131010指引教師：張進(jìn)二零一零年九月十四日汽車制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)目汽車制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用《汽車制造工藝學(xué)》及關(guān)于課程內(nèi)容，分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題一種重要教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程和分析工藝問(wèn)題能力。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生應(yīng)熟悉關(guān)于原則和設(shè)計(jì)資料，學(xué)會(huì)使用關(guān)于手冊(cè)和數(shù)據(jù)庫(kù)。汽車制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是作為將來(lái)從事機(jī)械制造技術(shù)工作一次基本訓(xùn)練。二、設(shè)計(jì)題目和內(nèi)容1、課程設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)活塞環(huán)機(jī)械加工工藝規(guī)程條件：年產(chǎn)5000件。零件圖如附件所示。2、設(shè)計(jì)應(yīng)完畢內(nèi)容：1）制定指定零件（或零件組）機(jī)械加工工藝規(guī)程，編制機(jī)械加工工藝卡片，選取所用機(jī)床、夾具、刀具、量具、輔具；（一套）2）對(duì)所制定工藝進(jìn)行必要分析論證和計(jì)算；3）擬定毛坯制造辦法及重要表面總余量；4）擬定重要工序工序尺寸、公差和技術(shù)規(guī)定；5）對(duì)重要工序進(jìn)行工序設(shè)計(jì)，編制機(jī)械加工工序卡片，畫(huà)出工序簡(jiǎn)圖，選取切削用量；（一份）6）設(shè)計(jì)加工該零件毛坯圖或者零件與毛坯合圖；（一張）7）編寫(xiě)設(shè)計(jì)闡明書(shū)。（封面、目錄參照附后、不少于1萬(wàn)字）（一份）9月目錄第一章概述-----------------------------------------------------------()1.1活塞環(huán)作用-----------------------------------------()1.2活塞環(huán)種類----------------------------------------(）1.3活塞環(huán)工作條件-------------------------------------()1.4活塞環(huán)各某些名稱及代號(hào)------------------------------()第二章活塞環(huán)構(gòu)造尺寸及受力分析---------------------------()2.1徑向厚度a1--------------------------------------()2.2環(huán)高h(yuǎn)1--------------------------------------------()2.3自由開(kāi)口尺寸m-------------------------------------()2.4活塞環(huán)組合----------------------------------------()2.5活塞環(huán)計(jì)算---------------------------------------()2.5.1徑向壓力P2.5.2工作狀態(tài)下活塞環(huán)閉口間隙S12.5.3切向彈力Ft2.5.4平均比壓P02.5.5活塞環(huán)工作應(yīng)力和安裝應(yīng)力2.6課程設(shè)計(jì)中活塞環(huán)重要參數(shù)選取------------------()第三章活塞環(huán)制造工藝-------------------------------------------()3.1活塞環(huán)生產(chǎn)特點(diǎn)----------------------------------()3.2活塞環(huán)加工辦法----------------------------------()3.3活塞環(huán)加工工藝規(guī)程------------------------------()3.4擬定毛坯制造辦法與加工余量--------------------()3.4.1活塞環(huán)制造辦法3.4.2加工余量擬定3.5定位基準(zhǔn)選取--------------------------------------()3.6活塞環(huán)普通工藝流程----------------------------------()3.7端面加工----------------------------------------------()3.8活塞環(huán)熱解決---------------------------------------()3.9活塞環(huán)平面加工--------------------------------------()3.10活塞環(huán)仿形加工------------------------------------()3.11銑切開(kāi)口加工-----------------------------------------()3.11.1活塞環(huán)開(kāi)口銑削加工特點(diǎn)及工藝規(guī)定3.11.2銑切開(kāi)口工藝規(guī)定3.12內(nèi)圓加工工藝規(guī)定----------------------------------()3.13精車外圓---------------------------------------------()3.14精修開(kāi)口--------------------------------------------()3.15活塞環(huán)表面解決------------------------------------()參照文獻(xiàn)----------------------------------------------------------------()附件一活塞環(huán)零件圖附件二活塞環(huán)毛坯圖附件三活塞環(huán)機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片附件四活塞環(huán)機(jī)械加工工序卡片第一章概述活塞環(huán)是內(nèi)燃機(jī)核心零件之一，它與活塞、氣缸套互相聯(lián)系在一起，構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力源組件。隨著內(nèi)燃機(jī)向高強(qiáng)化、低排放、高壽命方向發(fā)展，對(duì)活塞環(huán)質(zhì)量規(guī)定越來(lái)越高，不但規(guī)定活塞環(huán)有很高可靠性、經(jīng)濟(jì)性，而更重要是要有最佳性能。1.1活塞環(huán)作用機(jī)曲活塞環(huán)在內(nèi)燃機(jī)中，其重要作用有四點(diǎn)：1密封在往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)中，活塞環(huán)是一種運(yùn)動(dòng)件，亦是一種密封件。活塞環(huán)在高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，在高溫、高壓燃?xì)庾饔孟?，完畢?duì)燃燒室和曲軸箱之間密封作用，即制止氣缸中燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體竄到曲軸箱中，這是活塞環(huán)主導(dǎo)功能。普通，燃?xì)馔ㄟ^(guò)活塞環(huán)有三條通道：（1）活塞環(huán)與氣缸內(nèi)壁周向間隙；（2）活塞環(huán)與環(huán)槽上、下側(cè)面間隙；（3）活塞環(huán)開(kāi)口間隙。其中活塞環(huán)與氣缸內(nèi)壁周向間隙是燃?xì)饴┬怪匾緩剑瑸闇p少漏氣量，規(guī)定活塞環(huán)與氣缸內(nèi)壁之間必要存在一條持續(xù)不斷線貼合區(qū)域，并使環(huán)一種平面與相應(yīng)活塞環(huán)槽一種側(cè)面處在良好接觸狀態(tài)，從而達(dá)到切斷漏氣通道作用。同步，由于環(huán)槽底燃?xì)鈮毫Γ鸦钊h(huán)緊緊壓向氣缸內(nèi)壁，亦有助于環(huán)密封。此外，活塞環(huán)與氣缸內(nèi)表面幾何形狀貼合良好與否、環(huán)截面形狀以及環(huán)數(shù)量等都對(duì)密封有很大影響。2控制潤(rùn)滑油活塞環(huán)控制潤(rùn)滑油作用就是活塞環(huán)對(duì)氣缸壁潤(rùn)滑油膜厚度控制和調(diào)節(jié)?；钊h(huán)在氣缸中制止?jié)櫥蛷那S箱進(jìn)入燃燒室，從而減少滑油耗量。咱們懂得，活塞環(huán)組中滑油是無(wú)規(guī)則，中小型機(jī)多用飛濺方式，強(qiáng)載機(jī)則用壓力循環(huán)潤(rùn)滑。為了使活塞環(huán)正?；瑒?dòng)，必要不斷地供應(yīng)滑油，同步又規(guī)定活塞環(huán)能刮落氣缸壁上過(guò)多滑油，也就是既要保證活塞環(huán)潤(rùn)滑所需要油膜厚度，又要保持較低滑油耗量，以防止過(guò)多滑油上竄到燃燒室，不但滑油耗量增大，又會(huì)因燃燒產(chǎn)生積碳影響傳熱性能。3導(dǎo)熱活塞環(huán)在氣缸中起著傳熱作用。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)，活塞溫度很高，一某些熱量經(jīng)活塞環(huán)傳給氣缸壁，再由氣缸壁傳至冷卻水，從而減少活塞溫度。普通，冷卻活塞中，活塞環(huán)傳導(dǎo)熱量為30～40%；非冷卻活塞中，活塞環(huán)傳導(dǎo)熱量可達(dá)活塞頂所承受熱量70～80%。活塞環(huán)散熱作用事實(shí)上與環(huán)幾何尺寸，截面形狀，材料導(dǎo)熱性、熱膨脹系數(shù)，環(huán)與環(huán)槽間間隙以及關(guān)于表面精度等均有很大關(guān)系，應(yīng)慎重選用。4支承導(dǎo)向活塞在氣缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)靠環(huán)支撐。因活塞受燃?xì)饧訜岫蛎?，因此氣缸與活塞之間必要留有間隙，以防活塞咬死。對(duì)熱負(fù)荷高發(fā)動(dòng)機(jī)，其間隙更要大某些，由于間隙存在，活塞就必要依賴活塞環(huán)才干在氣缸內(nèi)保持運(yùn)動(dòng)平衡，防止活塞不斷撞擊氣缸壁。一旦削弱和破壞活塞環(huán)支承作用，必將導(dǎo)致活塞組件失去運(yùn)動(dòng)平衡，從而產(chǎn)生噪聲、偏磨、擦傷等故障，甚至浮現(xiàn)融著、折損和拉缸等嚴(yán)重故障。因而，活塞環(huán)基體材料選取，活塞環(huán)斷面形狀，以及必要構(gòu)造力學(xué)計(jì)算，強(qiáng)度、應(yīng)力計(jì)算，剛性、共振頻率計(jì)算以及各種變形計(jì)算尤為重要。1.2活塞環(huán)種類活塞環(huán)按功能分類，可以分為以氣密功能為主導(dǎo)氣環(huán)和以控油功能為主導(dǎo)油環(huán)。1氣環(huán)氣環(huán)以安裝位置分，有第一道壓縮環(huán)、第二道壓縮環(huán)和第三道壓縮環(huán)。氣環(huán)以構(gòu)造形狀分，有矩形環(huán)、桶面環(huán)、錐面環(huán)、梯形環(huán)和扭曲環(huán)。其中扭曲環(huán)又涉及內(nèi)倒角環(huán)、內(nèi)臺(tái)階環(huán)、外臺(tái)階環(huán)、鼻形環(huán)和楔形環(huán)等。（1）矩形環(huán)剖面是矩形氣環(huán)。幾何形狀簡(jiǎn)樸，在正常工作條件下具備足夠密封性，便于加工，曾為中小功率柴油機(jī)經(jīng)常采用，但隨著發(fā)動(dòng)機(jī)日益強(qiáng)化，活塞熱負(fù)荷增長(zhǎng)，熱變形加大，活塞頭搖晃加劇等因素，致使矩形環(huán)在工作中失去與氣缸壁良好貼合，其上緣與氣缸壁接觸，而下緣離開(kāi)缸壁，就起不到刮油作用，反而向上泵油，增大滑油耗量，因此矩形環(huán)使用受到限制，在低速十字頭發(fā)動(dòng)機(jī)中還廣泛采用。（2）桶面環(huán)桶面環(huán)表面形狀多呈凸圓弧形。普通取公稱直徑一半作桶形面半徑（即桶面半徑等于氣缸半徑）。它重要用作第一道氣環(huán)（普通經(jīng)鍍鉻解決），常與錐面環(huán)串聯(lián)使用。其長(zhǎng)處如下：圖圖a因桶面環(huán)兩面均是楔形，機(jī)油入口間隙大，則機(jī)油以楔形進(jìn)入并產(chǎn)生一種使環(huán)浮起油壓形成液體潤(rùn)滑，因而磨損可以減?。籦桶面環(huán)與氣缸之間是線接觸，能適應(yīng)活塞晃動(dòng)，因改進(jìn)接觸狀況，減少粘著磨損發(fā)生；c磨合性能好，桶面環(huán)實(shí)質(zhì)上是雙向微錐面環(huán)，因此易于磨合；d密封性能好。環(huán)與氣缸線接觸，雖然表面發(fā)生變形時(shí)仍能保持良好接觸。（3）錐面環(huán)錐面環(huán)外圓呈錐形，錐度普通為8.7～26.2mＲ(0.5o～1.5o)采用鍍層或非鍍層構(gòu)造。錐面環(huán)是在活塞環(huán)外圓面上加工一種很小斜角，由于減少了環(huán)與氣缸壁接觸面，從而提高表面接觸壓力，有助于磨合和氣密，同步，活塞下行時(shí)，易于刮油；活塞上行時(shí)，圖圖由于斜角“油楔”作用，能在油膜上“飄浮”過(guò)去，不會(huì)引起熔著磨損。錐面環(huán)斜角選用必要恰當(dāng)，普通在20ˊ～60ˊ范圍內(nèi)。安裝時(shí)注意斜面角不能倒裝，否則會(huì)引起很大竄油現(xiàn)象。普通用于中間環(huán)。（4）梯形環(huán)兩側(cè)面傾斜氣環(huán)。由于梯形剖面，環(huán)在徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)，側(cè)隙將不斷變化，因而能使燃燒室積碳減到最低限度。a)直角梯形b)等腰梯形a)直角梯形b)等腰梯形為了提高氣環(huán)抗結(jié)膠能力，梯形環(huán)構(gòu)造應(yīng)運(yùn)而生了。當(dāng)活塞受側(cè)壓力作用而變化位置時(shí)，環(huán)側(cè)隙發(fā)生變化，能將環(huán)槽中結(jié)焦擠出，從而使活塞環(huán)槽處許用工作溫度比矩形環(huán)高20℃左右，能使活塞環(huán)在240～250℃下長(zhǎng)期工作而不結(jié)焦。梯形環(huán)夾角普通為15o，也有用10o，20o。梯形環(huán)又分直角梯形環(huán)（環(huán)截面為直角梯形）和等腰梯形環(huán)（環(huán)截面為等腰梯形）。梯形環(huán)在第一道環(huán)中使用最廣，也可以用于第二、第三道環(huán)。梯度可以是一邊或兩邊均有，環(huán)槽也有相應(yīng)梯度。選取一定環(huán)槽和環(huán)錐角和公差，使內(nèi)外底面匹配良好，以優(yōu)化竄氣和機(jī)油控制。環(huán)和環(huán)槽間相對(duì)運(yùn)動(dòng)可避免積碳形成，以防止環(huán)在環(huán)槽中卡死現(xiàn)象。角環(huán)；(h)角環(huán)；(h)—鼻形環(huán)直角梯形環(huán)適合于燒重油柴油機(jī)或航空發(fā)動(dòng)機(jī)，等腰梯形環(huán)多用于燒重油強(qiáng)載柴油機(jī)，近年來(lái)，小功率柴油機(jī)和二沖程汽油機(jī)也開(kāi)始采用。（5）扭曲環(huán)扭曲環(huán)扭轉(zhuǎn)角度普通為徑向厚度上扭曲量為環(huán)徑向厚度0.5～1.5%，而扭曲斜角為15ˊ～30ˊ。但倒角環(huán)[圖（g）]和錐面環(huán)[圖（f）]斜角度比較大，倒角環(huán)可達(dá)10o～20o；錐面環(huán)為2.5o～5o。2油環(huán)油環(huán)具備回油孔或等效構(gòu)造，能從缸壁上刮下機(jī)油活塞環(huán)。重要用來(lái)調(diào)節(jié)（或控制）氣缸壁上潤(rùn)滑油并帶有回油通道活塞環(huán)。油環(huán)又分外階梯倒角環(huán)、鼻形環(huán)、開(kāi)槽油環(huán)，彈簧脹圈油環(huán)、鋼片組合環(huán)等。（見(jiàn)圖1-7）圖外階梯倒角環(huán)鼻形環(huán)開(kāi)槽油環(huán)彈簧脹圈油環(huán)鋼片組合環(huán)圖外階梯倒角環(huán)鼻形環(huán)開(kāi)槽油環(huán)彈簧脹圈油環(huán)鋼片組合環(huán)ab（1）外階梯倒角油環(huán)廣泛應(yīng)用于大缸徑發(fā)動(dòng)機(jī)，作為向下刮油和布油環(huán)。（2）鼻形環(huán)切臺(tái)呈鼻形外切扭曲環(huán)。作為中速發(fā)動(dòng)機(jī)向下刮油環(huán)。鉤形切口保證了刮油邊尖角豎實(shí)性和不變形側(cè)面接觸寬度。（3）開(kāi)槽油環(huán)側(cè)面平行，具備兩個(gè)接觸環(huán)岸，并有回油孔油環(huán)。由于環(huán)岸狹窄，可得到高比壓是最常用一種油環(huán)。它通過(guò)回油槽或油孔把刮油帶一分為二，依照實(shí)際應(yīng)用需要，通過(guò)控制刮油帶寬度，來(lái)變化油環(huán)表面接觸壓力和刮油效率。（4）彈簧脹圈油環(huán)在油環(huán)背面加有各種形式襯簧，稱作彈簧脹圈油環(huán)，其構(gòu)造型式諸多。螺旋彈簧由方形或圓形截面鋼絲制作，環(huán)接觸壓力通過(guò)彈簧擴(kuò)脹作用而獲得。襯簧可以使環(huán)壓力增高，環(huán)壓均勻和彈性穩(wěn)定，從而使油膜均勻、磨損下降，機(jī)油消耗下降。為了減小油環(huán)背面與螺旋脹圈接觸表面磨損，可以將襯簧與環(huán)背面設(shè)計(jì)成面接觸并鍍鉻抗磨。該環(huán)廣泛用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。（5）鋼帶組合油環(huán)鋼帶組合油環(huán)是一種較新構(gòu)造形式，在發(fā)動(dòng)機(jī)上已得到廣泛運(yùn)用。這種環(huán)有二種構(gòu)造型式：組合式刮片和脹圈以及分離式刮片和脹圈。它與缸套變形有良好適應(yīng)性和較高接觸壓力。重要長(zhǎng)處：a接觸壓力高，壓力分布均勻，普通鑄鐵油環(huán)比壓為0.15～0.3MPa，組合油環(huán)為1.0～1.5MPa；b刮油能力好，有效防止竄油。由于鋼片具備柔軟性，各個(gè)刮片獨(dú)立工作，能較好地適應(yīng)氣缸不均勻磨損和活塞晃動(dòng)及變形影響，達(dá)到良好地密封；c回油通路大。通路開(kāi)口比率：鑄鐵油環(huán)為10～15%，組合油環(huán)為30～50%，不但減少機(jī)油消耗，并且有效防止結(jié)膠積渣；d質(zhì)量小。比鑄鐵油環(huán)減輕一半以上，由于端面之間沒(méi)有撞擊，環(huán)槽磨損大為減少；e制造工藝簡(jiǎn)樸，適合于大量生產(chǎn)。固然，組合油環(huán)需使用高檔鋼材（如65Mn鋼），并且需要有一系列加工設(shè)備，刮片表面要鍍鉻等，對(duì)于大規(guī)模推廣使用，尚需努力。1.3活塞環(huán)工作條件活塞環(huán)在發(fā)動(dòng)機(jī)中處在極其惡劣條件下工作，詳細(xì)是：1高溫內(nèi)燃機(jī)氣缸中燃?xì)鉁囟群芨撸?jīng)散熱和冷卻后，活塞環(huán)特別是第一道氣環(huán)工作溫度始終保持在300℃左右。2高壓柴油機(jī)能產(chǎn)生80～150㎏/㎝2壓力，汽油機(jī)能產(chǎn)生30～40㎏/㎝2壓力，活塞環(huán)必要在這樣高壓條件下保持密封工作。3高速當(dāng)代汽油機(jī)最高轉(zhuǎn)速為11000轉(zhuǎn)/分，活塞環(huán)運(yùn)動(dòng)線速度為11～16米/秒，柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速為4500轉(zhuǎn)/分，活塞環(huán)運(yùn)動(dòng)線速度為10～14米/秒。4變負(fù)荷活塞環(huán)在發(fā)動(dòng)機(jī)中受燃?xì)獗l(fā)力沖擊，活塞環(huán)在環(huán)槽中上下運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生徑向振動(dòng)和扭曲等交變應(yīng)力。5潤(rùn)滑困難活塞環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)處在高溫、高壓條件下，潤(rùn)滑油膜難于保持完整，不能完全潤(rùn)滑而經(jīng)常處在臨界潤(rùn)滑狀態(tài)下工作。1.4活塞環(huán)各部份名稱及代號(hào)圖圖1活塞環(huán)各某些名稱式中：d1—公稱直徑表達(dá)原則缸徑活塞環(huán)工作直徑；h1—環(huán)高，表達(dá)上、下端面軸向距離自由開(kāi)口尺寸；S1—閉口間隙，表達(dá)在工作狀態(tài)下開(kāi)口間距離。第二章活塞環(huán)構(gòu)造尺寸2.1徑向厚度a11—汽車拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)2—強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)圖3-3活塞環(huán)d11—汽車拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)2—強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)圖3-3活塞環(huán)d1/a1推薦值d1/a1d1圖3-2活塞環(huán)d1/a1變化曲線d1mm）徑向厚度指環(huán)內(nèi)、外圓之間徑向距離。普通由缸徑和活塞環(huán)槽底深度而定，此參數(shù)大小直接影響活塞環(huán)彈力、應(yīng)力以及內(nèi)燃機(jī)性能。總說(shuō)徑向厚度α1小，則平均彈力就小，散熱比較困難，顯然對(duì)高速發(fā)動(dòng)機(jī)是不利。近來(lái)，隨發(fā)動(dòng)機(jī)高速化，環(huán)徑向厚度趨向于加大，對(duì)改進(jìn)活塞傳熱，提高環(huán)彈力、剛度是有利，但若徑向厚度過(guò)大，工作和安裝時(shí)應(yīng)力大，易折斷，同步對(duì)氣缸橫向變形適應(yīng)性較差。因而規(guī)定缸徑d1與徑向厚度α1比值應(yīng)在一定范疇內(nèi)，普通d1/α1=22～28。（圖3-2、3-3）汽油機(jī)環(huán)宜取小，柴油機(jī)環(huán)宜取大。2.2環(huán)高h(yuǎn)1環(huán)高是環(huán)兩端面沿其軸線方向最大公稱尺寸。活塞環(huán)高度不適當(dāng)過(guò)高，由于：1能較好地適應(yīng)氣缸不均勻磨損和變形，可以避免棱緣集中負(fù)荷，從而提高環(huán)抗粘著能力；2使活塞組往復(fù)質(zhì)量和構(gòu)造尺寸減少，活塞環(huán)槽磨損減少；3使環(huán)背和環(huán)槽間空間變小，環(huán)背壓力容易建立起來(lái)，提高了二次密封效能；4發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦功率損失小，氣缸套磨損將明顯下降；5磨合快。事物都是一分為二。環(huán)高過(guò)小，將使活塞工作穩(wěn)定性變差，從而也許引起活塞環(huán)與氣缸壁之間表面接觸應(yīng)力集中，破壞缸壁油膜導(dǎo)致拉缸也許。還也許導(dǎo)致磨料磨損增長(zhǎng)（見(jiàn)右圖）易于折斷、散熱能力差等。這些都是要在設(shè)計(jì)時(shí)加以權(quán)衡。圖圖3-4環(huán)高與抗粘著能力關(guān)系但是，對(duì)于高速發(fā)動(dòng)機(jī)而言，減少環(huán)高是活塞環(huán)發(fā)展總趨勢(shì)，存在問(wèn)題可以從材料及表面解決，構(gòu)造設(shè)計(jì)等方面努力克服。對(duì)于小功率柴油機(jī)，普通氣環(huán)環(huán)高h(yuǎn)1=2～4mm，近來(lái)還出現(xiàn)環(huán)高h(yuǎn)1=1.5mm實(shí)例。圖圖環(huán)高與開(kāi)口間隙關(guān)系2.3.自由開(kāi)口尺寸m自由開(kāi)口尺寸指在自由狀態(tài)下，環(huán)開(kāi)口兩端徑向中點(diǎn)弦距。它大小既要滿足活塞環(huán)彈力規(guī)定，又要滿足工作應(yīng)力和安裝應(yīng)力規(guī)定，m值過(guò)大，工作應(yīng)力較大，會(huì)導(dǎo)致較大彈性消失，m值過(guò)小，會(huì)產(chǎn)生較大安裝應(yīng)力導(dǎo)致斷環(huán)，或過(guò)度變形失去圓度。普通，合金鑄鐵氣環(huán)和整體油環(huán)m/d1=13～14%，最大不超過(guò)16%；球鐵環(huán)m/d1=8～11%，最大不超過(guò)12%；內(nèi)撐彈簧組合油環(huán)比相應(yīng)平環(huán)小4-5mm。2.4活塞環(huán)組合活塞環(huán)組合，在強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)中特別重要，普通規(guī)定是：1第一環(huán)要加倍強(qiáng)化，由于它工作條件最差，對(duì)竄氣、竄油均有重大影響。第一環(huán)規(guī)定避免發(fā)生逆倒角狀況。2中間環(huán)狀況在二沖程和四沖程柴油機(jī)中是不同。二沖程柴油機(jī)第二環(huán)，甚至所有壓縮環(huán)與第一環(huán)都是相似。這是由于二沖程活塞環(huán)通過(guò)氣口時(shí)，工作條件不利。四沖程柴油機(jī)第二環(huán)工作條件不很厲害，尺寸多較第一環(huán)薄某些。在高速發(fā)動(dòng)機(jī)上重要還是防竄油作用，端面規(guī)定貼合承壓，為此，多規(guī)定扭曲環(huán)，對(duì)高增壓高平均有效壓力發(fā)動(dòng)機(jī)上，第二環(huán)有采用高強(qiáng)度材料趨向。3在高速發(fā)動(dòng)機(jī)中由于要縮短活塞長(zhǎng)度，油環(huán)普通趨向于用一種，此時(shí)強(qiáng)化油環(huán)構(gòu)造是有必要。4在當(dāng)前強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)中無(wú)論油環(huán)、或壓縮環(huán)，均要起密封和刮油雙重作用，因此在組合時(shí)要考慮它們之間配合。不同構(gòu)造和功能活塞環(huán)通過(guò)恰當(dāng)結(jié)合，安裝在活塞各環(huán)槽內(nèi)，以適應(yīng)不同用途?；钊h(huán)數(shù)目事實(shí)上是按照發(fā)動(dòng)機(jī)型式，缸徑大小和轉(zhuǎn)速高低等不同狀況來(lái)擬定。就內(nèi)燃機(jī)而言，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)以三環(huán)組構(gòu)造為主，農(nóng)用柴油機(jī)以三環(huán)或四環(huán)構(gòu)造為主，摩托車二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)以兩環(huán)構(gòu)造，四沖程為三環(huán)構(gòu)造，中速發(fā)動(dòng)機(jī)普通采用四道環(huán)。從發(fā)展而言，以三環(huán)構(gòu)造為重要方向，也就是流行構(gòu)造“一桶二錐三內(nèi)撐”。2.5活塞環(huán)計(jì)算2.5.1徑向壓力P活塞環(huán)在自由狀態(tài)下不是圓形，其曲率半徑沿環(huán)周各點(diǎn)是變化，且不不大于氣缸半徑，只有當(dāng)裝入氣缸后方成為正圓形。環(huán)裝入氣缸前形狀稱為自由狀態(tài)，環(huán)自由狀態(tài)決定環(huán)裝入氣缸后徑向壓力分布。徑向壓力分布大體可分為：均勻分布（等壓環(huán)）、梨形分布（高點(diǎn)環(huán)）和蘋(píng)果型分布（低點(diǎn)環(huán)）三種。1等壓環(huán)等壓環(huán)從自由狀態(tài)變到工作狀態(tài)后，沿環(huán)周徑向壓力是均勻分布，即P0=const。等壓環(huán)由于使用后磨損等因素，環(huán)周壓力分布惡化，在開(kāi)口處徑向壓力急劇下降，因此使用壽命短，普通使用于二沖程中速發(fā)動(dòng)機(jī)。2高點(diǎn)環(huán)高點(diǎn)環(huán)開(kāi)口處徑向壓力P高于平均徑向壓力P0，P：P0可達(dá)3：1。能提高環(huán)開(kāi)口端減震能力，耐磨性和氣密封好。當(dāng)代高速四沖程柴油機(jī)和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用高點(diǎn)環(huán)。3低點(diǎn)環(huán)低點(diǎn)環(huán)重要用于二沖程柴油機(jī)和大型柴油機(jī)，開(kāi)口處徑向壓力低于平均徑向壓力，以防止環(huán)端跳入氣口使環(huán)折斷，或者是為了矯正熱變形影響，以保證均勻貼合。2.5.2.工作狀態(tài)下活塞環(huán)閉口間隙S1閉口間隙普通按GB/T1149選用，或按產(chǎn)品圖紙規(guī)定而定，但最小間隙必要不不大于下式計(jì)算值。S1=πd1αΔt(mm)式中：d1—缸徑，mm；α—熱膨脹系數(shù)，合金鑄鐵按α=1.1×10—5/℃；Δt—溫差，氣環(huán)為100℃，油環(huán)為80℃2.5.3.切向彈力Ft切向彈力是在環(huán)切口處徑向厚度中點(diǎn)上沿切線方向施加力，使環(huán)從自由開(kāi)口尺寸壓縮到閉口間隙時(shí)所需力。尺寸系列切向彈力值僅合用于平均彈性模量E=100000N/mm2材料（即非調(diào)質(zhì)鑄鐵環(huán)），其他材料則按彈性模量E由表3-7修正系數(shù)乘以尺寸系列表切向彈力值即可。鍍鉻或噴鉬活塞環(huán)切向彈力修正系數(shù)為表3-7推薦值0.9倍。表3-7活塞環(huán)材料平均彈性模量N/mm2切口彈力修正系數(shù)調(diào)質(zhì)鑄鐵球墨鑄鐵鋼1127761569061962001.151.62切向彈力FtE·h1（m-S1）Ft=────────—K1·K2（kgf）14.14(d1/α1-1)3式中：E—彈性模量，kgf/mm2；h1—環(huán)高，mm；m—自由開(kāi)口，mm；S1—閉口間隙，mm；d1—缸徑，mm；α1—徑向厚度，mm；K1——斷面削弱系數(shù)；K2—表面解決對(duì)彈力削弱系數(shù)。鍍鉻環(huán)普通取8%～11%，球鐵環(huán)取8%，合金鑄鐵對(duì)鉻層厚度不大于0.12mm，徑向彈力不大于3㎏f取11%，別的均取10%?；钊h(huán)設(shè)計(jì)時(shí)，一方面擬定切向彈力，然后再?zèng)Q定環(huán)自由開(kāi)口尺寸。高速發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)設(shè)計(jì)通慣用變化環(huán)徑向厚度辦法來(lái)調(diào)節(jié)環(huán)彈力。2.5.4.平均比壓P0比壓P0是活塞環(huán)設(shè)計(jì)重要參數(shù)之一，比壓選取適合與否，將直接影響活塞環(huán)密封性、摩擦損失、耐磨性。比壓過(guò)高，磨損加劇導(dǎo)致缸套磨損嚴(yán)重；比壓過(guò)低，環(huán)密封性差，最后導(dǎo)致燒機(jī)油，加劇磨損，抗振性差，易產(chǎn)生斷環(huán)。普通選取原則：合金鑄鐵為1.5～2㎏f/㎝2，球墨鑄鐵為1.5～2.5㎏f/㎝2。2FtP0=───MPaｈ0d1式中：ｈ0—環(huán)外圓面與氣缸壁接觸高度，等于刮片數(shù)量與刮片高度乘積，mmFt—切向彈力，Nd1—缸徑，mm2.5.5.活塞環(huán)工作應(yīng)力和安裝應(yīng)力E·α1（m-S1）工作應(yīng)力σ1=───────㎏f/mm22.35（d1-α1）2Eα1(8α1-m)安裝應(yīng)力σ2=────────㎏f/mm22.35（d1-α1）2式中：E—彈性模量，㎏f/mm2；α1—徑向厚度，mm；m—自由開(kāi)口尺寸，mm；S1—閉口間隙，mm；d1—缸徑，mm。按關(guān)于原則規(guī)定，合金鑄鐵σ1＜25㎏f/mm2，球墨鑄鐵σ1＜40㎏f/mm2，但實(shí)際σ1值可不不大于上述值，合金鑄鐵為30㎏f/mm2，球墨鑄鐵為50㎏f/mm2。合金鑄鐵σ2≤50㎏f/mm2，球墨鑄鐵σ2≤80㎏f/mm22.6課程設(shè)計(jì)中活塞環(huán)重要參數(shù)選取第三章活塞環(huán)制造工藝活塞環(huán)性能對(duì)整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)良好工作運(yùn)轉(zhuǎn)是十分重要，活塞環(huán)組件必要有較長(zhǎng)使用壽命。當(dāng)前通過(guò)改進(jìn)材料和表面制造工藝，活塞環(huán)已能滿足這樣壽命規(guī)定。3.1活塞環(huán)生產(chǎn)特點(diǎn)活塞環(huán)是內(nèi)燃機(jī)中重要易損件，生產(chǎn)批量很大，可想而知，必要高度專業(yè)化，組織流水生產(chǎn)作業(yè)線?；钊h(huán)流水生產(chǎn)具備下列特點(diǎn)：1工作地專業(yè)化限度高。每個(gè)工作地固定完畢一道或幾道工序，而每一道工序都在固定工作地加工。如活塞環(huán)粗磨兩端面統(tǒng)一在粗磨組進(jìn)行加工。2產(chǎn)品在流水線上按單向運(yùn)送路線移動(dòng)，生產(chǎn)過(guò)程具備良好持續(xù)性。活塞環(huán)單向運(yùn)動(dòng)移動(dòng)路線為：粗磨→去油→熱解決→細(xì)磨→去油→半成品檢查→切削流水工作線→表面解決→成品檢查→配組入庫(kù)。3在整個(gè)加工過(guò)程中，產(chǎn)品按平行移動(dòng)方式在各工序工作地之間移動(dòng)，生產(chǎn)具備明顯節(jié)奏性；4工藝過(guò)程是封閉，產(chǎn)品所有工序在流水線內(nèi)所有完畢，如活塞環(huán)切削流水線在兩端面加工完畢后，內(nèi)圓、外圓、開(kāi)口間隙等加工所有在切削生產(chǎn)線上完畢，加工過(guò)程象流水同樣從上一工序轉(zhuǎn)到下一工序，持續(xù)生產(chǎn)。3.2活塞環(huán)加工辦法依照活塞環(huán)成型辦法不同，制造活塞環(huán)辦法重要有兩種：1熱定型法（整體正圓法）：即澆鑄出圓筒形活塞環(huán)毛坯，然后在普通車床上切削加工，切割成單環(huán)；按工作間隙尺寸銑出切口，最后擴(kuò)張至所需要自由切口間隙尺寸，并在此狀態(tài)下熱解決定型，即成所需尺寸活塞環(huán)。2單體橢圓法：即澆鑄出單個(gè)橢圓形活塞毛坯，然后在靠模車床上切削加工，并按自由切口間隙尺寸切口，就成為所需尺寸活塞環(huán)。這兩種辦法都獲得廣泛采用，但有幾點(diǎn)需指出：（1）單體橢圓法屬于機(jī)械定型。既可用于制造等壓環(huán)，又可用于制造非等壓環(huán)；但重要用于制造非等壓環(huán)。它在造型過(guò)程中，設(shè)計(jì)橢圓形狀時(shí)就考慮了彈力和環(huán)構(gòu)造尺寸等方面關(guān)系。熱定型法，環(huán)自由形狀形成重要靠熱定型，因而在高溫下會(huì)發(fā)生回火，促使環(huán)彈力消失。由于定型性質(zhì)不同，因此在用前一種辦法制成活塞環(huán)壽命比較長(zhǎng)。熱定型法重要用于制造等壓環(huán)。（2）從加工過(guò)程看，單體橢圓法在鍛造和機(jī)械加工時(shí)要用專用模具和靠模車床，設(shè)備復(fù)雜，而熱定型法無(wú)論從鍛造或機(jī)械加工看都比前法簡(jiǎn)樸，因此它生產(chǎn)率高，成本低。前一種辦法合用于大批量生產(chǎn)，后一種辦法大、中、小批量生產(chǎn)均可。圖4活塞環(huán)熱定型加溫曲線圖4活塞環(huán)熱定型加溫曲線（3）單體橢圓法節(jié)約金屬材料，由于它切削加工裕量可以留得很少。3.3活塞環(huán)加工工藝規(guī)程為了進(jìn)行科學(xué)管理，將工藝過(guò)程各項(xiàng)內(nèi)容寫(xiě)成文獻(xiàn)，用來(lái)指引生產(chǎn)和組織生產(chǎn)，工廠各種工藝規(guī)程是將關(guān)于內(nèi)容編寫(xiě)成各種文獻(xiàn)圖紙和表格等形式來(lái)表達(dá)，這些文獻(xiàn)統(tǒng)稱為工藝文獻(xiàn)。零件生產(chǎn)所用工藝文獻(xiàn)種類諸多，也沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)定格式，由各工廠自行規(guī)定。重要工藝文獻(xiàn)有工藝過(guò)程卡片、工序卡片、調(diào)節(jié)卡片、檢查卡片等。1工藝過(guò)程卡片：也稱綜合卡片或工藝流程卡片。在卡片上規(guī)定了制造該零件所通過(guò)各個(gè)車間，通過(guò)所有工藝過(guò)程。按照零件工藝過(guò)程加工順序列出所有工序，表達(dá)零件生產(chǎn)路線。以及對(duì)每個(gè)工序所使用設(shè)備，工藝參數(shù)等作出簡(jiǎn)要闡明，表達(dá)零件加工完整工藝過(guò)程。在單件、小批生產(chǎn)中普通只用工藝過(guò)程卡。2工序卡片：這種卡片也稱操作卡片，用來(lái)詳細(xì)指引工人進(jìn)行生產(chǎn)，這是為零件生產(chǎn)過(guò)程中每一道工序編寫(xiě)，是工藝過(guò)程卡上每一道工序詳細(xì)規(guī)定。在工藝過(guò)程上繪有工序簡(jiǎn)圖，注明定位基準(zhǔn)和加工表面工序尺寸，光潔度、技術(shù)規(guī)定等，并分出工步順序和內(nèi)容、切削規(guī)范和工時(shí)定額以及使用設(shè)備工、夾、量、輔具詳細(xì)狀況等。對(duì)于大批量生產(chǎn)零件和小批量生產(chǎn)核心零件，除了工藝卡片，還要詳細(xì)編制工藝裝備明細(xì)表。3調(diào)節(jié)卡片：對(duì)于在自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床上完畢工序，往往不用工序卡片，而要編制調(diào)節(jié)卡片，供機(jī)床操作人和調(diào)節(jié)人使用。4檢查卡片：它是檢查人員使用重要文獻(xiàn)，其中對(duì)檢核對(duì)象、檢查項(xiàng)目、檢查辦法及使用檢具均有詳細(xì)規(guī)定。零件加工完畢按檢查卡檢收。對(duì)于成批大量產(chǎn)品，普通需要檢查卡。3.4擬定毛坯制造辦法與加工余量3.4.1活塞環(huán)制造辦法當(dāng)前活塞環(huán)鍛造辦法重要有單體疊箱鍛造、雙片疊箱鍛造、筒體砂型鍛造和筒體離心鍛造，按毛坯形狀來(lái)分又可分為正圓和橢圓兩種。正圓長(zhǎng)處是型板制造簡(jiǎn)樸、加工設(shè)備簡(jiǎn)樸。缺陷是要進(jìn)行熱定形、開(kāi)口對(duì)面應(yīng)力大，開(kāi)口處徑向壓力低，熱穩(wěn)定性差，彈力消失厲害。橢圓環(huán)優(yōu)缺陷與正圓環(huán)相反。為了較好滿足活塞環(huán)特殊規(guī)定，以及批量化工作效率規(guī)定，咱們選取毛坯形狀為正圓。3.4.2加工余量擬定擬定內(nèi)外斷面上總余量為mm擬定上下兩個(gè)平面上總余量為mm3.5定位基準(zhǔn)選?。?）定位基準(zhǔn)選取活塞環(huán)兩端面是一切加工特別是外圓和內(nèi)圓加工基準(zhǔn)面。同步，兩端面加工質(zhì)量對(duì)活塞環(huán)性能影響很大。因而，有必要將兩端面加工作為活塞環(huán)加工工藝中最初工序，并且規(guī)定盡量提高加工精度。這就符合統(tǒng)一基準(zhǔn)原則。在后續(xù)工序中，除了使用兩端面為定位基本外，依照各工序特點(diǎn)，再選取內(nèi)圓或外圓定位，實(shí)現(xiàn)各工序定位。0.5/▽活塞環(huán)兩端面加工是以其自身作定位基準(zhǔn)，以外圓導(dǎo)向重復(fù)加工。加工精度高，環(huán)高公差普通為0.01-0.05mm，同一片環(huán)環(huán)高公差0.008mm，表面粗糙度0.5/▽（2）外圓仿形加工基準(zhǔn)選取外圓仿形加工可選取外圓定位與內(nèi)圓定位兩種辦法。這兩種定位辦法都采專心軸螺母裝夾a)外圓定位即選定毛坯外圓為定位基準(zhǔn)。這種定位辦法無(wú)內(nèi)襯支承，由三個(gè)同步移動(dòng)卡爪構(gòu)成定位元件，圖圖4-4外圓定位示意圖1-卡爪；2-定位卡片；3-工件卡爪與一組環(huán)外圓接觸。這種定位辦法長(zhǎng)處是外圓加工余量均勻。但由于定位元件與夾緊裝置分離，因而，三爪位置是可調(diào)，以保證環(huán)幾何中心與心軸軸線重疊。由于內(nèi)部無(wú)支承件，所需夾緊力較大。b)內(nèi)圓定位即選取毛坯內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)。這種定位辦法是在夾緊心軸上以內(nèi)襯鋁套支承定位。內(nèi)圓定位具備裝夾簡(jiǎn)樸，操作以便特點(diǎn)。但由于毛坯面粗糙，支承鋁套磨損大，因而定位精度低，鋁套消耗量大，-上壓環(huán)-上壓環(huán)8-螺帽在外圓仿形加工和銑切開(kāi)口后其她工序中所用精基準(zhǔn)都是選用外圓與端面，與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重疊。活塞環(huán)橢圓毛坯外形曲線是活塞環(huán)在自由狀態(tài)下外形曲線等距曲線，為了保證仿形加工外圓時(shí)工件外形與仿形運(yùn)動(dòng)相相應(yīng)，必要限制工件繞心軸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。為此在毛坯上設(shè)有定位凸塊或定位凹槽，見(jiàn)圖4-6。定位凸塊定位精度比定位凹槽要高。3.6活塞環(huán)普通工藝流程活塞環(huán)典型加工工藝如下：鑄造││┌─────────────────┐↓↓單體毛坯簡(jiǎn)體毛坯↓↓粗磨兩端面（去油）切片└─────────────────┘↓熱解決↓精磨兩端面（去油）↓半成品檢查↓靠模車外圓↓銑切開(kāi)口↓粗車內(nèi)圓│┌───────────────────────────────┐││││↓↓↓↓┌─────┐│精車外圓│精車外圓精車外圓切槽│切油槽│↓│││細(xì)車內(nèi)圓│精車內(nèi)圓↓↓│倒外角││細(xì)車內(nèi)圓銑油孔└─────┘│鍍鉻環(huán)↓↓↓┌────┐鍍鉻精車外圓鍍鉻↓↓↓↓↓精修開(kāi)口切扭曲槽車梯面細(xì)車內(nèi)圓銑油孔↓↓↓↓↓切扭曲槽鍍鉻磨梯面精修開(kāi)口車內(nèi)圓弧槽↓磨開(kāi)口內(nèi)圓弧表3-1工藝流程簡(jiǎn)介工序號(hào)工序內(nèi)容工序參數(shù)設(shè)備備注1鍛造2單體毛坯3粗磨端面雙端面磨床外圓端面基準(zhǔn)4去油去油爐5熱解決6細(xì)精磨平面雙端面磨床外圓面基準(zhǔn)導(dǎo)板導(dǎo)向持續(xù)穿磨7去油去油爐8半成品檢查9仿形車橢圓仿形車床內(nèi)圓端面，凸塊定位10銑切開(kāi)口11粗車內(nèi)圓專用車床外圓端面，氣動(dòng)夾緊12精車外圓專用車床外圓端面，氣動(dòng)夾緊13內(nèi)臺(tái)專用銑床外圓端面定位，氣動(dòng)夾緊14外臺(tái)專用銑床外圓端面、開(kāi)口定位15細(xì)車內(nèi)圓車床外圓端面16精修開(kāi)口專用銑床外圓開(kāi)口，端面定位基準(zhǔn)17磷化表面解決18成品檢查19上油配組20入庫(kù)3.7端面加工1活塞環(huán)兩端面是一切加工特別是內(nèi)外圓加工基準(zhǔn)面。同步，兩端面加工質(zhì)量對(duì)活塞環(huán)性能影響很大。因而，有必要將兩端面加工作為活塞環(huán)加工工藝中最初工序，并且規(guī)定盡量提高加工精度。普通活塞環(huán)兩端面要通過(guò)粗磨、半精磨、精磨三道工序，其特性是兩端面同步進(jìn)行磨削。過(guò)去采用單面加工，但因易于產(chǎn)生加工變形而減少端面平面度，因此除中型和大型活塞環(huán)外，均采用在雙面磨床上用同步磨削辦法加工。兩端面總加工余量在0.9—1.3mm之間。0.4/0.4/▽表面粗糙度：尺寸精度：環(huán)高H-0.0120～0.015;平行度：0.003；不容許擦傷、欠磨等缺陷。（2）切削用量：吃刀深度粗磨：0.2-0.6mm中磨：0.05-0.015mm精磨：0.005-0.015mm切削速度粗磨：750轉(zhuǎn)/分砂輪最大線速度29.45米/秒中磨：730轉(zhuǎn)/分砂輪最大線速度28.66米/秒精磨：465轉(zhuǎn)/分砂輪最大線速度18.26米/秒進(jìn)刀量（送環(huán)速度）粗磨：13-18米/分，110-160片/分。中磨：13-18米/分，110-160片/分精磨：15.8-31.6米/分，130-180片/分。所有加工余量分8-10次磨削，可分為粗磨3-4次，中磨1-2次，精磨4-5次。（3）工藝對(duì)砂輪規(guī)定：磨削加工中加工余量逐漸減少，加工精度逐漸提高。粗磨以高效率，高切削能力為主，細(xì)精磨以保證加工精度為主。粗磨（24-36粒度）→中磨(46-60粒度)→細(xì)磨（60-80粒度）→精磨（100-120粒度）。（4）工藝及技術(shù)規(guī)定a）粗磨同一高度公差0.03mm同一批環(huán)高度公差0.05mm穿磨次數(shù)3次-4次加工余量第一次0.50-0.60mm第二次0.20-0.30mm第三次0.15-0.20第四次圖圖4-140.10-0.15用0#輕柴油冷卻，兩平面光潔度Ra＜5μm。b）細(xì)磨：用一片環(huán)高公差0.01mm穿磨一次加工余量0.07-0.10#輕柴油冷卻。端面光潔度Ra＜1.25μm，磨后產(chǎn)品不得有擦傷。c）精磨同一片環(huán)高度公差0.08mm穿磨四次加工尺寸第一次（H+0.03）-0.015第二次（H+0.01）±0.005第三次H±0.005第四次H—0.005—0.01磨后活塞環(huán)兩平面不容許有擦傷，撓曲不大于0.03mm為了提高光潔度容許用油石打磨砂輪平面。端面光潔度Ra＜0.63μm冷卻液柴油95%+錠子油5%。出成品時(shí)兩端面部容許有磕碰現(xiàn)象。加工設(shè)備：M8101、M8102、M7675、DHG-N30A等專用雙端面磨床檢查量具1級(jí)千分尺3.8活塞環(huán)熱解決由于球狀石墨對(duì)金屬基體割裂作用較小，因而決定球鐵性能決定因素不是石墨，而是金屬基體，故通過(guò)熱解決變化金屬基體構(gòu)造就能有效提高球鐵機(jī)械性能，由于上述因素，當(dāng)前普通球鐵環(huán)都進(jìn)行熱解決，熱解決辦法重要有兩種：一種是正火，一種是淬火加回火，用正火辦法能得到高強(qiáng)度和高耐磨性珠光體球鐵環(huán)，用淬火辦法能得到強(qiáng)度更高和硬度更大回火馬氏體或貝氏體球鐵環(huán)，對(duì)進(jìn)行正火和淬火球鐵環(huán)，鑄態(tài)毛坯容許有少量滲碳體或萊氏體，鐵素體量也放得較寬，見(jiàn)JB/T6724-1993。正火工藝是在氣體介質(zhì)（氮?dú)獾龋┲屑訜岬?50～950℃，保溫2～4小時(shí)，然后在空氣中冷卻。淬火工藝是在氣體介質(zhì)（氮?dú)獾龋┲屑訜岬?50～950℃，保溫0.5～3小時(shí)，然后在油中冷卻。淬火后球鐵環(huán)必要進(jìn)行回火，回火工藝是加熱到450～650℃，保溫4～7小時(shí)，然后在空氣中冷卻。3.9活塞環(huán)平面加工1粗磨與中磨加工調(diào)節(jié)粗磨與半粗磨采用半自動(dòng)持續(xù)上料、用送料輪把環(huán)坯送入砂輪間，用相應(yīng)厚度鋼帶制成導(dǎo)軌，沿直徑方向通過(guò)砂輪磨削區(qū)，磨削2.5mm以上環(huán)高環(huán)坯用2.5mm鋼帶，1.5-2.0mm薄環(huán)用1.5mm鋼帶導(dǎo)向。粗磨機(jī)床兩個(gè)主磨頭是相對(duì)逆向旋轉(zhuǎn)，磨削特點(diǎn)是（如圖4-17）環(huán)坯通過(guò)砂輪間、砂輪外圓處線速度為29.45米/秒，中心區(qū)只有1.99米/秒，相差15倍。砂輪外圓切削能力最佳，應(yīng)肩負(fù)切削量2/3左右。當(dāng)?shù)谝淮未帜ハ饔嗔繛?.5左右時(shí)，砂輪進(jìn)口與出口間應(yīng)調(diào)節(jié)為0.18mm喇叭口（如圖4-18）。應(yīng)注意，保證主磨頭為基準(zhǔn)，只能調(diào)節(jié)輔助磨頭。圖圖4修整器與砂輪狀況圖4磨削方向各部尺寸示意圖2精磨加工精磨也在雙端面磨床上進(jìn)行，但機(jī)床精度更高。為此，磨頭主軸需采用高精度軸承，運(yùn)轉(zhuǎn)要平穩(wěn)，并用冷卻液使機(jī)床溫度穩(wěn)定，精磨普通采用M8102磨床，其基本特點(diǎn)是磨削能力小，精度高。精磨總是采用油磨，慣用柴油或柴油與錠子油混合液作冷卻液，借助冷卻液沖走磨屑，使砂輪保持清潔狀態(tài)，此外還使磨削液充分冷卻，避免不均勻熱膨脹，提高磨削精度。油磨還可以選用比干磨時(shí)硬度較高砂輪，可提高生產(chǎn)率，減少砂輪消耗。0.4/▽精磨采用兩平面直鋼板導(dǎo)向持續(xù)磨削，兩砂輪轉(zhuǎn)速n=465轉(zhuǎn)/分，普通穿磨3-4次，最后一次只留有0.005mm加工余量，以保證環(huán)高公差穩(wěn)定和高平行度和表面粗糙度。使用100粒度砂輪，表面粗糙度可穩(wěn)定達(dá)到0.4/▽由于采用油作為冷卻液，普通不會(huì)產(chǎn)生銹蝕，但為了便于內(nèi)外圓加工，精磨后應(yīng)采用化學(xué)或物理辦法去油。3.10活塞環(huán)仿形加工活塞環(huán)仿形加工是機(jī)械加工中核心工序，它將直接決定活塞環(huán)徑向壓力分布狀態(tài)，從而決定了活塞環(huán)在內(nèi)燃機(jī)中使用性能。同步，仿形加工表面是后來(lái)各加工工序定位基準(zhǔn)，決定后來(lái)各工序加工余量均勻性。因此掌握基本橢圓曲線理論，對(duì)的操作與調(diào)節(jié)非常重要。否則活塞環(huán)質(zhì)量就得不到基本保證?；钊h(huán)自由狀態(tài)成型辦法1活塞環(huán)自由形狀活塞環(huán)在自由狀態(tài)下并非正圓，在裝入氣缸狀態(tài)下才變成正圓。未裝入氣缸時(shí)活塞環(huán)形狀叫做自由形狀，它決定了活塞環(huán)在裝入氣缸后接觸壓力分布。這種自由狀態(tài)究竟如何來(lái)擬定，在理論上，一方面要擬定適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)性能所需求接觸壓力分布。另一方面通過(guò)計(jì)算求得這樣接觸壓力分布自由形狀。依照計(jì)算值制作靠模，然后用此靠模車出活塞環(huán)在自由狀態(tài)下形狀?；钊h(huán)接觸壓力分布大體可分為三類：（1）等壓分布，它是在活塞環(huán)整個(gè)圓周上分布著相似接觸壓力；（2）梨形分布，即在活塞環(huán)開(kāi)口處接觸壓力高于環(huán)周平均接觸壓力；（3）蘋(píng)果形分布，即在活塞環(huán)開(kāi)口處接觸壓力低于環(huán)周平均接觸壓力。如圖4-21。2活塞環(huán)外徑曲線成形辦法（1）正圓毛坯熱定型法這種辦法是將毛坯鍛造并加工成正圓，而后切開(kāi)環(huán)開(kāi)口，再把開(kāi)口沿切線方向撐開(kāi)。將間隔塊插入間隙中，在600℃左右進(jìn)行熱解決，于是活塞環(huán)就在撐開(kāi)狀態(tài)下被固定下來(lái)。這種辦法可制造出開(kāi)口間隙恰當(dāng)、等壓分布活塞環(huán)。這種辦法缺陷是開(kāi)口兩側(cè)承受最大彎曲應(yīng)力；同步由于熱定形時(shí)在不同位置予以不同應(yīng)力狀態(tài)下受熱影響，故經(jīng)熱解決后形狀未必是抱負(fù)自由狀態(tài)下形狀。因而，事實(shí)上要將環(huán)再在閉合狀態(tài)下進(jìn)行一次加工。并且正圓毛坯環(huán)具備開(kāi)口處接觸壓力低，使用時(shí)變形大缺陷，因此當(dāng)前已不大使用了。見(jiàn)圖4-22。圖壓力分布圖圖壓力分布圖為使熱定型環(huán)獲得正橢圓度所用撐開(kāi)嵌塊形狀（2）橢圓毛坯正圓加工辦法為克服正圓毛坯環(huán)缺陷，隨后發(fā)展了鍛造橢圓毛坯后再正圓加工辦法。這種辦法是先將毛坯，作成自由狀態(tài)下形狀，再?gòu)倪@種毛坯中切掉相稱于自由開(kāi)口某些，將切去開(kāi)口毛坯放進(jìn)彈性套筒內(nèi)，收緊套筒使開(kāi)口閉合，于閉合狀態(tài)下將環(huán)上下端面夾緊，然后卸下彈性套筒，在車床上將外圓車成正圓。外圓加工后，再將環(huán)壓到圓筒中加工內(nèi)圓。這種加工辦法得到環(huán)，其徑向壓力分布均勻性比熱定形環(huán)為好，且熱變形小。這種辦法缺陷是在作外圓加工時(shí)，由于硬將橢圓毛坯閉合成正圓形，因此在毛坯中產(chǎn)生了很大應(yīng)力，其中一某些作為殘存應(yīng)力留在活塞環(huán)中，因而使環(huán)失圓，且對(duì)徑向壓力分布產(chǎn)生不良影響。為了克服上述缺陷，浮現(xiàn)了橢圓毛坯靠模加工法。（3）單體橢圓毛坯靠模橢圓加工法這種辦法是以徑向壓力分布曲線為基本，用徑向壓力分布函數(shù)計(jì)算出自由狀態(tài)下活塞環(huán)形狀，依照曲線規(guī)定制出靠模，用這種靠模對(duì)橢圓毛坯進(jìn)行外圓加工，然后切掉相稱于自由開(kāi)口間隙那一某些，再裝入筒形夾具中車削內(nèi)圓。用這種辦法加工活塞環(huán)，至少在理論上能符合所需要徑向壓力分布。但事實(shí)上通過(guò)加工環(huán)放入正圓量規(guī)中時(shí)，其接觸并不抱負(fù)。重要因素是靠模加工外圓毛坯壁厚有不均勻狀況，裝到夾具去時(shí)，局部位置產(chǎn)生應(yīng)力不均勻之故，也就是說(shuō)，對(duì)外圓無(wú)論如何精準(zhǔn)地進(jìn)行靠模加工，如果在應(yīng)力不均勻狀態(tài)下車削內(nèi)圓由于殘存應(yīng)力影響，使環(huán)外徑變形，產(chǎn)生局部透光。為了防止這種狀況，除了鍛造毛坯應(yīng)當(dāng)形狀對(duì)的外，在加工時(shí)要充分注意定位精確，使加殘存量盡量均勻。為了改進(jìn)這種只進(jìn)行外圓靠模車削缺陷，可采用內(nèi)外圓同步靠模車削辦法，減小殘存應(yīng)力影響，進(jìn)一步接近理論規(guī)定。（4）正圓毛坯橢圓加工法在生產(chǎn)批量不大，只能供應(yīng)正圓筒體毛坯時(shí)，也可采用正圓毛坯橢圓加工法。這種辦法是加大毛坯余量，把正圓毛坯按靠模車削辦法加工。這種辦法有見(jiàn)效快、生產(chǎn)周期短長(zhǎng)處，缺陷是加工殘存量很不均勻，加工余應(yīng)力很大，要經(jīng)多次加工消除。這種辦法只適合批量不大、工裝不齊生產(chǎn)。（5）橢圓筒體靠模加工法在生產(chǎn)球墨鑄鐵時(shí)，單體鑄毛坯很難控制質(zhì)量，只能提供筒體毛坯，這時(shí)也可采用橢圓筒體毛坯加工法。這種加工法是對(duì)橢圓筒體毛坯直接靠模車削內(nèi)外圓，并切為單體。這種辦法比正圓筒體靠模加工殘存應(yīng)力小，但切片要困難些。3.11銑切開(kāi)口加工3.11.1活塞環(huán)開(kāi)口銑削加工特點(diǎn)及工藝規(guī)定活塞環(huán)銑切開(kāi)口是在仿形加工后，不卸下工件，將心軸裝上雙頭銑切開(kāi)開(kāi)口，然后再卸下工件。1銑切開(kāi)口切削用量a、銑削速度銑削速度ν是指銑刀刀齒線速度，即，式中D為銑刀外徑，D＝60-75n為銑刀每分鐘轉(zhuǎn)速，n＝160-190轉(zhuǎn)/分，因而ν＝30-45米/分b、銑削進(jìn)給量在工藝上所給出進(jìn)給速度是指每分鐘進(jìn)給量S分（毫米/分），用來(lái)計(jì)算加工零件機(jī)動(dòng)時(shí)間。此外為了考慮銑刀負(fù)荷和加工質(zhì)量要有每齒進(jìn)給量S齒（毫米/齒）和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量S轉(zhuǎn)（毫米/轉(zhuǎn)）。這三種進(jìn)給量之間關(guān)系為：S分=S轉(zhuǎn)·n＝S齒·Z·n式中S分為每分鐘進(jìn)給量，S轉(zhuǎn)為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，S齒為每齒進(jìn)給量，n為轉(zhuǎn)速，Z為銑刀齒數(shù)。c、銑削深度銑削深度t即每次進(jìn)給所切除金屬層厚度?；钊h(huán)銑切開(kāi)口，只進(jìn)行一次進(jìn)給，即銑切深度等于活塞環(huán)成品徑向厚度加上加工余量，普通在4-6mm之間。2銑切辦法a、逆銑法，銑刀與工件進(jìn)給方向相反運(yùn)動(dòng)逆銑法，這種辦法切削力與進(jìn)給力方向相反，減少振動(dòng)使之加工平穩(wěn)。b、雙刀刀削，為了提高生產(chǎn)效率與保證加工幾何精度，避免重復(fù)誤差影響，采用雙刀切削。3.11.2銑切開(kāi)口工藝規(guī)定1銑切開(kāi)口工藝基準(zhǔn)：銑切開(kāi)口工序與仿形加工共用裝夾心軸，裝夾定位同樣是端面、內(nèi)圓及定位凸塊，在銑床上安裝心軸定位基準(zhǔn)是心軸兩端中心孔與心軸尾部定位扁方，由銑床上液壓頂針夾緊。2工藝規(guī)定（見(jiàn)圖4-24）a、切去某些必要