汽车制造工艺学课程设计题目：设计活塞环的机械加工工艺规程院系：襄樊学院机汽学院班级：0713姓名：薛明学号：07131010指导教师：张进二零一零年九月十四日汽车制造工艺学课程设计任务书一、设计目的汽车制造工艺学课程设计是综合运用《汽车制造工艺学》及有关课程内容，分析和解决实际工程问题的一个重要教学环节。

通过课程设计培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力。

在设计过程中，学生应熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。

汽车制造工艺学课程设计是作为未来从事机械制造技术工作的一次基本训练。

二、设计的题目和内容1、课程设计的题目：设计活塞环的机械加工工艺规程条件：年产5000件。

零件图如附件所示。

2、设计应完成的内容：1）制定指定零件（或零件组）的机械加工工艺规程，编制机械加工工艺卡片，选择所用机床、夹具、刀具、量具、辅具；（一套）2）对所制定的工艺进行必要的分析论证和计算；3）确定毛坯制造方法及主要表面的总余量；4）确定主要工序的工序尺寸、公差和技术要求；5）对主要工序进行工序设计，编制机械加工工序卡片，画出的工序简图，选择切削用量；（一份）6）设计加工该零件的毛坯图或者零件与毛坯合图；（一张）7）编写设计说明书。

（封面、目录参考附后、不少于1万字）（一份）2010年9月目录第一章概述-----------------------------------------------------------( )1.1 活塞环的作用-----------------------------------------( )1.2 活塞环的种类---------------------------------------- ( ）1.3 活塞环的工作条件-------------------------------------( )1.4 活塞环各部分名称及代号------------------------------( )第二章活塞环的结构尺寸及受力分析---------------------------( )2.1 径向厚度 a1 --------------------------------------( )2.2 环高 h1--------------------------------------------( )2.3 自由开口尺寸m-------------------------------------( )2.4 活塞环组合----------------------------------------( )2.5 活塞环的计算---------------------------------------( )2.5.1 径向压力P2.5.2 工作状态下活塞环的闭口间隙S12.5.3 切向弹力Ft2.5.4 平均比压 P02.5.5 活塞环的工作应力和安装应力2.6 课程设计中活塞环的主要参数选择------------------( )第三章活塞环的制造工艺-------------------------------------------( )3.1 活塞环的生产特点----------------------------------( )3.2 活塞环的加工方法----------------------------------( )3.3 活塞环的加工工艺规程------------------------------( )3.4 确定毛坯的制造方法与加工余量--------------------( )3.4.1 活塞环的制造方法3.4.2 加工余量的确定3.5 定位基准的选择--------------------------------------( )3.6 活塞环一般工艺流程----------------------------------( )3.7 端面加工----------------------------------------------( )3.8 活塞环的热处理---------------------------------------( )3.9 活塞环的平面加工--------------------------------------( )3.10 活塞环的仿形加工------------------------------------( )3.11 铣切开口加工-----------------------------------------( )3.11.1 活塞环开口铣削加工的特点及工艺要求3.11.2 铣切开口的工艺要求3.12 内圆加工的工艺要求----------------------------------( )3.13 精车外圆---------------------------------------------( )3.14 精修开口--------------------------------------------( )3.15 活塞环的表面处理------------------------------------( )参考文献----------------------------------------------------------------( )附件一活塞环零件图附件二活塞环毛坯图附件三活塞环机械加工工艺规程卡片附件四活塞环机械加工工序卡片第一章概述活塞环是内燃机关键零件之一，它与活塞、气缸套相互联系在一起，组成发动机动力源组件。

随着内燃机向高强化、低排放、高寿命方向发展，对活塞环质量要求越来越高，不仅要求活塞环有很高的可靠性、经济性，而更重要的是要有最佳性能。

1.1 活塞环的作用活塞环在内燃机中，其主要作用有四点：1密封在往复式内燃机中，活塞环是一种运动件，亦是一种密封件。

活塞环在高速往复运动状态下，在高温、高压燃气的作用下，完成对燃烧室和曲轴箱之间的密封作用，即阻止气缸中燃烧产生的高温高压气体窜到曲轴箱中，这是活塞环的主导功能。

一般，燃气通过活塞环有三条通道：（1）活塞环与气缸内壁的周向间隙；（2）活塞环与环槽上、下侧面间隙；（3）活塞环开口间隙。

其中活塞环与气缸内壁的周向间隙是燃气漏泄的主要途径，为减少漏气量，要求活塞环与气缸内壁之间必须存在一条连续不断的线贴合区域，并使环的一个平面与相应活塞环槽的一个侧面处于良好接触状态，从而达到切断漏气通道的作用。

同时，由于环槽底燃气压力，把活塞环紧紧压向气缸内壁，亦有利于环的密封。

另外，活塞环与气缸内表面的几何形状贴合良好与否、环的截面形状以及环的数量等都对密封有很大影响。

2控制润滑油活塞环控制润滑油作用就是活塞环对气缸壁润滑油膜厚度的控制和调节。

活塞环在气缸中阻止润滑油从曲轴箱进入燃烧室，从而降低滑油耗量。

我们知道，活塞环组中滑油是无规则的，中小型机多用飞溅方式，强载机则用压力循环润滑。

为了使活塞环正常滑动，必须不断地供给滑油，同时又要求活塞环能刮落气缸壁上的过多滑油，也就是既要保证活塞环润滑所需要的油膜厚度，又要保持较低的滑油耗量，以防止过多的滑油上窜到燃烧室，不仅滑油耗量增大，又会因燃烧产生的积碳影响传热性能。

3导热活塞环在气缸中起着传热作用。

当内燃机工作时，活塞温度很高，一部分热量经活塞环传给气缸壁，再由气缸壁传至冷却水，从而降低活塞温度。

一般，冷却活塞中，活塞环传导的热量为30～40%；非冷却活塞中，活塞环传导的热量可达活塞顶所承受热量的70～80%。

活塞环的散热作用实际上与环的几何尺寸，截面形状，材料的导热性、热膨胀系数，环与环槽间的间隙以及有关表面精度等都有很大关系，应慎重选取。

4 支承导向活塞在气缸内运动靠环支撑。

因活塞受燃气的加热而膨胀，所以气缸与活塞之间必须留有间隙，以防活塞咬死。

对热负荷高的发动机，其间隙更要大一些，由于间隙的存在，活塞就必须依赖活塞环才能在气缸内保持运动平衡，防止活塞不断撞击气缸壁。

一旦减弱和破坏活塞环的支承作用，必将导致活塞组件失去运动平衡，从而产生噪声、偏磨、擦伤等故障，甚至出现融着、折损和拉缸等严重故障。

因此，活塞环基体材料的选择，活塞环断面形状，以及必要的结构力学计算，强度、应力计算，刚性、共振频率计算以及各种变形计算尤为重要。

1.2 活塞环的种类活塞环按功能分类，可以分为以气密功能为主导的气环和以控油功能为主导的油环。

扭曲环的扭转角度一般为径向厚度上的扭曲量为环径向厚度的0.5～1.5% ，而扭曲的斜角为15ˊ～30ˊ。

但倒角环[图（g）]和锥面环[图（f）]的斜角度比较大，倒角环可达 10o～20o；（1）外阶梯倒角油环广泛应用于大缸径发动机，作为向下刮油和布油环。

（2）鼻形环切台呈鼻形外切扭曲环。

作为中速发动机的向下刮油环。

钩形切口保证了刮油边尖角的竖实性和不变形侧面接触宽度。

（3）开槽油环侧面平行，具有两个接触环岸，并有回油孔的油环。

由于环岸狭窄，可得到高的比压是最常见的一种油环。

它通过回油槽或油孔把刮油带一分为二，根据实际应用需要，通过控制刮油带的宽度，来改变油环表面接触压力和刮油效率。

（4）弹簧胀圈油环在油环背面加有各种形式的衬簧，称作弹簧胀圈油环，其结构型式很多。

螺旋弹簧由方形或圆形截面的钢丝制作，环的接触压力通过弹簧扩胀作用而获得。

衬簧可以使环的压力增高，环压均匀和弹性稳定，从而使油膜均匀、磨损下降，机油消耗下降。

式中：d1—公称直径表示标准缸径的活塞环工作直径；h1—环高，表示上、下端面的轴向距离自由开口尺寸；S1—闭口间隙，表示在工作状态下开口间的距离。

图环高与开口间隙关系2.3.自由开口尺寸m自由开口尺寸指在自由状态下，环开口两端径向中点的弦距。

它的大小既要满足活塞环弹力的要求，又要满足工作应力和安装应力的要求，m值过大，工作应力较大，会造成较大的弹性消失，m值过小，会产生较大的安装应力造成断环，或过度变形失去圆度。

一般，合金铸铁气环和整体油环m/ d1=13～14%，最大不超过16%；球铁环m/ d1=8～11%，最大不超过12%；内撑弹簧组合油环比相应平环小4-5mm。

2.4 活塞环组合活塞环的组合，在强化发动机中特别重要，一般要求是：1第一环要加倍强化，因为它工作条件最差，对窜气、窜油均有重大影响。

第一环要求避免发生逆倒角的情况。

2中间环的情况在二冲程和四冲程柴油机中是不同的。

二冲程柴油机的第二环，甚至全部压缩环与第一环都是相似的。

这是因为二冲程的活塞环经过气口时，工作条件不利。

四冲程柴油机的第二环的工作条件不很厉害，尺寸多较第一环薄一些。

在高速发动机上主要还是防窜油的作用，端面要求贴合承压，为此，多要求扭曲环，对高增压高平均有效压力的发动机上，第二环有采用高强度材料的趋向。