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畢業(yè)設計(論文)開題報告
題目：活塞環(huán)銑開口夾具設計與裝配工藝規(guī)劃
系 別 機電信息系
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
班 級
姓 名
學 號
導 師
2012年12月22日
5
1. 開題綜述
1.1題目背景
活塞環(huán)在內燃機中，其主要作用有四點：
1 密封
在往復式內燃機中，活塞環(huán)是一種運動件，亦是一種密封件【1】?；钊h(huán)在高速往復運動狀態(tài)下，在高溫、高壓燃氣的作用下，完成對燃燒室和曲軸箱之間的密封作用，即阻止氣缸中燃燒產生的高溫高壓氣體竄到曲軸箱中，這是活塞環(huán)的主導功能【2】。 一般，燃氣通過活塞環(huán)有三條通道：
（1）活塞環(huán)與氣缸內壁的周向間隙；
（2）活塞環(huán)與環(huán)槽上、下側面間隙；
（3）活塞環(huán)開口間隙。其中活塞環(huán)與氣缸內壁的周向間隙是燃氣漏泄的主要途徑，為減少漏氣量，要求活塞環(huán)與氣缸內壁之間必須存在一條連續(xù)不斷的線貼合區(qū)域，并使環(huán)的一個平面與相應活塞環(huán)槽的一個側面處于良好接觸狀態(tài)，從而達到切斷漏氣通道的作用。同時，由于環(huán)槽底燃氣壓力，把活塞環(huán)緊緊壓向氣缸內壁，亦有利于環(huán)的密封【3】。另外，活塞環(huán)與氣缸內表面的幾何形狀貼合良好與否、環(huán)的截面形狀以及環(huán)的數量等都對密封有很大影響。
2 控制潤滑油
活塞環(huán)控制潤滑油作用就是活塞環(huán)對氣缸壁潤滑油膜厚度的控制和調節(jié)【4】。活塞環(huán)在氣缸中阻止?jié)櫥蛷那S箱進入燃燒室，從而降低滑油耗量【5】。我們知道，活塞環(huán)組中滑油是無規(guī)則的，中小型機多用飛濺方式，強載機則用壓力循環(huán)潤滑【6】。為了使活塞環(huán)正?；瑒樱仨毑粩嗟毓┙o滑油，同時又要求活塞環(huán)能刮落氣缸壁上的過多滑油，也就是既要保證活塞環(huán)潤滑所需要的油膜厚度，又要保持較低的滑油耗量，以防止過多的滑油上竄到燃燒室，不僅滑油耗量增大，又會因燃燒產生的積碳影響傳熱性能【7】。
3 導熱
活塞環(huán)在氣缸中起著傳熱作用。當內燃機工作時，活塞溫度很高，一部分熱量經活塞環(huán)傳給氣缸壁，再由氣缸壁傳至冷卻水，從而降低活塞溫度【8】。一般，冷卻活塞中，活塞環(huán)傳導的熱量為30～40%；非冷卻活塞中，活塞環(huán)傳導的熱量可達活塞頂所承受熱量的70～80%【9】?；钊h(huán)的散熱作用實際上與環(huán)的幾何尺寸，截面形狀，材料的導熱性、熱膨脹系數，環(huán)與環(huán)槽間的間隙以及有關表面精度等都有很大關系，應慎重選取。
4 支承導向
活塞在氣缸內運動靠環(huán)支撐。因活塞受燃氣的加熱而膨脹，所以氣缸與活塞之間必須留有間隙，以防活塞咬死【10】。對熱負荷高的發(fā)動機，其間隙更要大一些，由于間隙的存在，活塞就必須依賴活塞環(huán)才能在氣缸內保持運動平衡，防止活塞不斷撞擊氣缸壁【11】。一旦減弱和破壞活塞環(huán)的支承作用，必將導致活塞組件失去運動平衡，從而產生噪聲、偏磨、擦傷等故障，甚至出現融著、折損和拉缸等嚴重故障【12】。因此，活塞環(huán)基體材料的選擇，活塞環(huán)斷面形狀，以及必要的結構力學計算，強度、應力計算，剛性、共振頻率計算以及各種變形計算尤為重要【13】。
1.2 夾具設計的研究意義
所謂機床夾具，是指用來裝夾工件，使工件固定在機床上，利于加工成標準 件的一種裝置【14】。機床夾具作為機械制造業(yè)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，對整個機械制造業(yè)的水平提升有著極其蕈要的影響，甚至有些時候是關鍵性的影響。如果要實現機械制造的現代化，必須首先提高機床夾具的現代化水平，提高機床災具的制造效率，實現機床災具的標準化【15】。然而，傳統的機床夾具還占據著機械制造業(yè)的絕對主導地位，這成為了機械制造業(yè)的現代化進程的障礙因素。由于機床災具的優(yōu)劣，決定著機電產品標準件的質量和制作精度，機床夾具設計對機電產品的質量有著非常重要的現實意義，隨著機械制造領域理論研究的日益深入，機床夾具的設計必將迎來充分發(fā)展的時期【16】。
1.3 夾具設計國內外研究情況
目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛，以前的我國制造業(yè)普遍使用剛性專機加工各種各樣的零部件，導致改型和生產個零部件周期較長。隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種各種零件的需求與日俱增，加工設備和工藝也向著柔性化的方向轉變。加工裝備的柔性概念和需求主要體現在對設備快速性和適應性的需求上，因此制造商不得不尋求柔性和產量之間的最佳組合。當然，在滿足了柔性的條件下、也有著不同的解決方案，如：模塊化、可變換化、可重新配置化、在線兼容性等。不論采用哪種方案，使用高性能的液壓夾具都顯得尤為重要，現在，柔性專機、可重新配置的機床及專用加工中心的組合應用，使得發(fā)動機零件的加工變得越來越柔性化，具體情況取決于每個加工項目的產量配額。
2 本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1 主要內容：
（1）活塞環(huán)銑開口零件的工藝分析；活塞環(huán)銑開口零件工件的定位分析（自由
度）；
（2）活塞環(huán)銑開口零件夾具定位誤差計算、夾緊力的分析與計算；
（3）活塞環(huán)銑開口零件夾具的工作原理；設計中存在的問題；
（4）活塞環(huán)銑開口零件夾具裝配工藝設計與仿真。
2.2 研究方案：
活塞環(huán)零件圖：
圖1 活塞環(huán)零件圖
方案一：
活塞環(huán)的缺口過去是裝在單配夾具的凸肩上進行銑切的, 夾具體凸肩的
外徑相等于環(huán)的內徑?，F改進了一套既活塞環(huán)缺口用的夾具,適合于一定范圍的
大小不同活塞環(huán), 消除了由于活塞環(huán)內徑的不同, 而須配制不同夾具的缺點, 而
且節(jié)省了很多的金屬材料及加工費用。
圖2 活塞環(huán)銑開口夾具
方案二：
將多個活塞環(huán)預先裝到套筒4上，套筒以內孔定心，裝上夾具后，用油缸1經拉桿3開口墊圈5等零件，將工件軸向夾緊。
圖3 活塞環(huán)銑開口夾具
1-油缸；2-對刀塊；3-拉桿；4-套筒；5-開口墊圈
方案比較：
方案一適合于一定范圍的大小不同活塞環(huán) ，適合單件加工。方案二可同時進
行多個零件的加工，比較適合高效率的生產，提高生產率，節(jié)省時間。所以選用
方案二。
3 本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
3.1 課題研究重點以及難點：
（1）活塞環(huán)銑開口零件的工藝分析；活塞環(huán)銑開口零件工件的定位分析（自由
度）；
（2）活塞環(huán)銑開口零件工件定位誤差計算；活塞環(huán)銑開口零件工件夾緊力的分析
與計算；
（3）活塞環(huán)銑開口零件夾具的工作原理；活塞環(huán)銑開口零件設計中存在的問題；
（4）活塞環(huán)銑開口零件夾具裝配工藝設計與仿真。
3.2 前期開展工作：
查閱各種學術文獻，期刊雜志，科技報紙等資料深入了解本課題內容以及本夾具的具體工作狀況。分析工件的構成，了解其加工零件的方式、方法。
4 完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）
第1--3周：查閱資料，完成基礎知識的積累和開題報告。
第4--7周：工件的分析；定位分析（自由度）。
第7--10周：活塞環(huán)銑開口零件夾具的工作原理；設計中存在的問題。
第11--14周：活塞環(huán)銑開口零件夾具裝配工藝設計與仿真。
第15--16周：完成畢業(yè)論文。
5 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導教師： 年 月 日
6 所在系審查意見：
系主管領導： 年 月 日
參考文獻
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