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北華航天工業(yè)學院
本科生畢業(yè)設計報告（論文）撰寫規(guī)范
畢業(yè)設計報告（論文）是學生對所從事畢業(yè)設計工作和取得成果的完整表述。報告(論文)的撰寫是學生基本能力訓練的過程。為加強管理，規(guī)范寫作，提高畢業(yè)設計（論文）質量，根據(jù)《北華航天工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）工作暫行規(guī)定》制定本規(guī)范。
一、畢業(yè)設計報告（論文）的結構與要求
畢業(yè)設計報告（論文）包括封面、內(nèi)容摘要（中英文）、關鍵詞（中英文）、目錄、正文、注釋、參考文獻、附錄、致謝等幾部分。理工類論文全文不少于1.5萬字，設計說明書不少于0.8萬字，文科、管理類論文全文為1.2萬字左右。（外語專業(yè)為8 000～10 000詞）。畢業(yè)設計報告（論文）一律打印，封面由學校統(tǒng)一印制。
（一）題目
畢業(yè)設計報告（論文）的題目應當簡短、明確，有概括性，能體現(xiàn)畢業(yè)設計（論文）的核心內(nèi)容、專業(yè)特點和學科范疇。畢業(yè)設計報告（論文）題目不得超過25個字，不得設置副標題，不得使用標點符號，可以分行書寫，用詞必須規(guī)范。
（二）內(nèi)容摘要
內(nèi)容摘要應扼要敘述論文的主要內(nèi)容、特點，文字要精練，是一篇具有獨立性和完整性的短文，包括基本研究內(nèi)容、研究方法、創(chuàng)造方法、創(chuàng)造性成果及其理論與實際意義。內(nèi)容摘要中不應使用公式、圖表，不標注引用文獻編號，并應避免將內(nèi)容摘要撰寫成目錄式的內(nèi)容介紹。中文內(nèi)容摘要應在400字以內(nèi)，英文內(nèi)容摘要（Abstract）應與中文內(nèi)容摘要內(nèi)容相同。
（三）關鍵詞
關鍵詞是供檢索用的主題詞條，應采用能夠覆蓋畢業(yè)設計（論文）主要內(nèi)容的通用專業(yè)術語(參照相應的專業(yè)術語標準)，一般列舉3～5個，按照詞條的外延層次（學科目錄分類）從大到小排列。英文關鍵詞（Key words）應與中文關鍵詞相同。
（四）目錄
目錄應獨立成頁，按2～3級標題編寫，要求層次清晰，且要與正文標題一致，主要包括內(nèi)容摘要（中、英文）、正文主要層次標題、參考文獻、附錄、致謝等，且標明對應頁數(shù)。
（五）正文
正文包括緒論（引言）、論文主體和結論等部分。正文必須從頁首開始。
緒論一般作為專業(yè)技術類論文的第1章，應綜述前人在本領域的工作成果，說明畢業(yè)設計（論文）選題的目的、背景和意義，國內(nèi)外文獻資料情況以及所要研究的主要內(nèi)容。
文管類論文的緒論（引言）一般作為論文的前言，內(nèi)容包括對寫作目的、意義的說明，對所研究問題的認識并提出問題。要寫得簡明扼要，篇幅不應太長。
論文主體是全文的核心部分，應結構合理，層次清晰，重點突出，文字通順簡練。
結論是對主要成果的歸納，要突出創(chuàng)新點，以簡練的文字對所做的主要工作進行評價。結論一般為500字左右。
（六）注釋
對所創(chuàng)造的名詞術語的解釋或對引文出處的說明。注釋一律采用腳注形式。
（七）參考文獻
參考文獻是論文的不可缺少的組成部分。它反映了畢業(yè)論文工作中取材的廣博程度。畢業(yè)論文的參考文獻必須是學生本人真正閱讀過的。參考文獻數(shù)量理工類一般在8～10篇，其中學術期刊類文獻不少于5篇，外文文獻不少于2篇，但對土建類專業(yè)，學術期刊類文獻和外文文獻篇數(shù)可酌減，具體數(shù)量由相關系確定；文科、管理類一般不少于13篇。其中學術期刊類文獻不少于5篇，外文文獻不少于2篇。
引用網(wǎng)上文獻時，應注明該文獻的準確網(wǎng)頁地址。網(wǎng)上參考文獻不包含在上述規(guī)定的文獻數(shù)量之內(nèi)。
產(chǎn)品說明、未公開出版或發(fā)表的研究報告等不列為參考文獻，有確需說明的可以在致謝中予以說明。
不論何種類型的論文都要將其中與所撰寫論文內(nèi)容最直接相關的一篇外文文獻譯成中文，字數(shù)不少于3 000個漢字，并將外文文獻原文以及對應的中文譯文一并編入附錄。
（八）附錄
對不宜放在正文中但對論文確有作用的材料，外文文獻及中文譯文、冗長公式推導、輔助性數(shù)學工具、符號說明（含縮寫）、較大型的程序流程圖、較長的程序代碼段、圖紙、數(shù)據(jù)表格等，可以編制成報告（論文）的附錄。附錄字數(shù)不計入報告應達到的文字數(shù)量，篇幅不宜太長，一般不要超過正文。
（九）致謝
對整個畢業(yè)論文工作進行簡單的回顧總結，對導師和對為畢業(yè)設計（論文）工作、報告（論文）撰寫等提供幫助的組織或個人表示感謝。內(nèi)容盡量簡潔明了，實事求是。
二、畢業(yè)設計報告（論文）排版打印要求
論文必須使用標準A4打印紙（29.7厘米×21厘米）、以Word格式編排打印，英文及阿拉伯數(shù)字為Times New Roman。頁面上、下頁邊距各2.5厘米，左頁邊距2.5厘米，右頁邊距2.2厘米，并按如下要求排版：
（一）封面
封面采用教務處制定的畢業(yè)設計報告（論文）封面。封面所填內(nèi)容文字格式為宋體、三號字。題目較長的，可以分成兩行填寫，并注意上下兩行勻稱、美觀。
保持封面線形、位置及長度，不得隨意改變。
（二）內(nèi)容摘要
摘要標題用小二號黑體字居中排印，然后隔行打印摘要的文字部分，摘要內(nèi)容按照正文要求處理。內(nèi)容摘要與關鍵詞中英文應各占一頁，不設置頁碼。
（三）關鍵詞
關鍵詞與內(nèi)容摘要同處一頁，位于內(nèi)容摘要之后，空一行，另起一行并以“關鍵詞： ”開頭(黑體字)，后跟3～5個關鍵詞(字體不加粗)，關鍵詞之間空一字，其他要求同正文。
關鍵詞如需轉行應同第一個關鍵詞對齊。
（四）目錄
題頭“目錄”應居中，黑體、小二號字，“目”與“錄”之間空兩字，段落設置為：段前1行，段后0.5行。然后，隔行打印目錄的內(nèi)容。
目錄列至正文的2～3級標題以及附錄、參考文獻和致謝所在頁碼，標題與頁碼之間加“…………”連接，并應使用計算機文字處理軟件的“插入-索引和目錄”自動生成，內(nèi)容打印要求與正文相同。目錄頁不設置頁碼。
（五）正文
正文必須從正面開始，并設置為第1頁。頁碼在頁末外側打印，用阿拉伯數(shù)字編排。
1.標題與字號
論文題目為黑體、二號字，居中，段落設置為：段前1行，段后1行。
論文每級標題的層次代號及字體字號見下表：
理工類論文層次代號及說明
層次名稱
示 例
說 明
章
第1章□□…□（小二號黑體）
章序及章名居中排，章序用阿拉伯數(shù)字
節(jié)
1.1└┘□□…□ （小三號黑體）
題序頂格書寫，與標題間空一格，下面闡述內(nèi)容另起一段
條
1.1.1└┘□□……□ （四號黑體）
款
1.1.1.1└┘□□……□└┘□□……□□□□…… （小四號黑體）
題序頂格書寫，與標題間空一格，下面闡述內(nèi)容在標題后空一格接排
項
└┘└┘(1)□□…□└┘□□…□□…□□□□… （正文用小四號宋體）
題序空二格書寫，以下內(nèi)容接排
↑ ↑
版心左邊線 版心右邊線
文管類論文層次代號及說明
一級標題
二級標題
三級標題
四級標題
五級標題
└┘└┘一、□□□□□（小二號黑體）
└┘└┘（一）□□□□（小三號黑體）
└┘└┘1.□□□□ （ 四號黑體）
□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
└┘└┘（1）□□□□ （小四號黑體）
□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
└┘└┘①□□□□□ （小四號宋體）
空兩格書寫
空兩格書寫
空兩格書寫
空兩格書寫
空兩行書寫
↑ ↑
版心左邊線 版心右邊線
文管類論文在論文題目和第一個一級標題之間必須有一段過渡性的文字；所有的一級子標題和二級子標題之間也必須有一段過渡性的文字。
正文一律使用標準小四號宋體字，段落開頭空兩個字，行間距為固定值20磅；
2. 公式與圖表
正文中的公式原則上居中。如公式前有文字，文字應與正文左側對齊，公式末尾不加標點。數(shù)學表達式必須符合科學表達方式，公式中的乘號必須使用數(shù)學符號“×”，不得用星號“*”或字母“x”代替。公式錄入必須使用公式編輯器或插入“域”。公式序號一律用阿拉伯數(shù)字連續(xù)逐章編序，如第2章的第3個公式序號為“（2-3）”，附錄2中的第3個公式序號為“（②-3）”等，公式序號的右側符號靠右邊線頂邊排寫，公式與序號之間不加虛線。
公式中第一次出現(xiàn)的物理量應給予注釋，注釋的轉行應與破折號“——”后第一個字對齊，格式見下例：
式中└─┘Mf ——試樣斷裂前的最大扭矩（N·m）；
θf ——試樣斷裂時的單位長度上的相對扭
dφ
d l
轉角，θf = （rad/mm）。
公式中應注意分數(shù)線的長短（主、副分線嚴格區(qū)分），長分線與等號對齊，如
正文中的插圖應與文字緊密配合，文圖相符，內(nèi)容正確，繪制規(guī)范。
理工類論文插圖按章編號并置于插圖的正下方居中，如第2章的第3個插圖序號為“圖2-3”，插圖序號和圖題使用標準五號宋體字。
文管類論文插圖按自然順序編號并置于插圖的正下方居中，如“圖1”，插圖不命名，插圖序號使用標準五號宋體字。圖中的文字應使用沒有邊框的圖文框或文本框，并注意與線段、圖形之間的疊放次序及組合關系。如果圖中文字或數(shù)碼過多，也可以使用小五號宋體字或更小的宋體字。引用圖應說明出處，在插圖序號右上角加引用文獻注釋編號。
正文中的插表不加左右邊線。理工類論文插表逐章單獨編序，插表序號置于插表的正上方居中，如“表2-3”（插表應有表名）；文管類論文插表全文統(tǒng)一編號，如：“表1”（插表不命名），插表序號及表名使用標準五號宋體字。
3. 頁眉與頁腳
論文除封面外，各頁均應加頁眉，頁眉文字居中，為“北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文”。頁眉的文字用華文行楷、五號字，距邊界1.5厘米，設置黑色雙線0.5磅下邊框，應用于段落。
論文中的注釋，用數(shù)字加圓圈標注（如①②…），要求排印在該頁頁腳。序號按頁分別編號，不采用通篇文章統(tǒng)一編號方式。注釋只限于寫在注釋序號出現(xiàn)的同頁，不得隔頁。文字用五號、宋體字。引文出處的注釋也在當頁的頁腳排印，書寫格式同參考文獻。所有注釋均須采用插入“引用”或“腳注和尾注”的方法生成，腳注和尾注所列的文獻應當列入?yún)⒖嘉墨I，但工具書除外。
4. 數(shù)字
正文中除習慣用中文數(shù)字表示的以外，一般數(shù)字均用阿拉伯數(shù)字。具體內(nèi)容包括：
（1）世紀、年代、年、月、日和時刻一律用阿拉伯數(shù)字，如20世紀，80年代，4時3刻等。年號要用四位數(shù)，如1989年，不能簡寫為89年；標注時間時，月、日要用兩位數(shù)，如2007年02月05日。
（2）數(shù)值與計算（含負整數(shù)、分數(shù)、小數(shù)、百分比、約數(shù)等）一律用阿拉伯數(shù)字，如4.5%，10個月，500多種等。
（3）一個數(shù)值的書寫形式要照顧到上下文。不是出現(xiàn)在一組表示科學計量和具有統(tǒng)計意義數(shù)字中的一位數(shù)字可以用漢字，如一個人，六條意見。星期的表示一律用漢字，如星期六。鄰近兩個數(shù)字并列連用，表示概數(shù)，應該用漢字數(shù)字，數(shù)字間不用頓號隔開，如三五天，七八十種，四十五六歲，一千七八百元等。
（4）數(shù)字作為詞素構成定型的詞、詞組、慣用語、縮略語等應當使用漢字。如二倍體，三葉蟲，第三世界，“七五”規(guī)劃，相隔十萬八千里等。
（5）5位以上的數(shù)字，尾數(shù)零多的，可以寫為以萬、億為單位的數(shù)。如345 000 000公里可寫為3.45億公里或34 500萬公里。
（6）數(shù)字的書寫一般每兩數(shù)碼占一格，數(shù)字間分節(jié)不用分位號“，”，凡4位以上的數(shù)都從個位起每3位數(shù)空半個數(shù)碼（1/4漢字）。例如：“3 000 000”，小數(shù)點后的數(shù)從小數(shù)點起向右按每三位一組分節(jié)。用阿拉伯數(shù)字書寫的多位數(shù)不能從數(shù)字中間轉行。
其他需要注意的還有：
（1）所有數(shù)碼一律采用半角字表示，如1234。
（2）使用“首先”、“其次”或“第一”、“第二”等順序詞時，其后不能使用頓號“、”，必須使用逗號“，”，且“首先”、“其次”應與“最后，”相對應。
（3）英文字母后不得使用頓號，可根據(jù)具體情況分別使用逗號“，”或圓點“.”。
（4）英文摘要必須按標準格式書寫。標點符號后要加一個空格，不得使用漢語中的專用符號，如書名號“《》”、頓號“、”圓句號“?！钡?。
（5）注意區(qū)別外國人名中的分隔符（如馬克·吐溫）與英語中的縮寫符（如St.Luis），又如:羅伯特·S.卡普蘭的英文為：Robert S.Kaplan。
（6）破折號（即兩字線）為中文狀態(tài)下“減號鍵”的上檔鍵“——”，不得連續(xù)使用幾個減號“-------”。
（7）數(shù)碼和時間區(qū)間不得使用連字符“-”或一字線“—”，而應使用動態(tài)鍵盤“標點符號”中的波浪線“～”，如：“x的取值范圍為0～30”，“論文寫作時間為2001年11月28日～2002年5月28日”。
（六）致謝
致謝獨占一頁，題頭“致謝”應居中，黑體、小二號字，“致”與“謝”之間空兩字，段落設置為：段前1行，段后0.5行，然后另起一行打印致謝的內(nèi)容。致謝內(nèi)容按照正文要求處理。
（七）參考文獻
另起頁。名稱為小二號黑體。獨占行，居中，段落設置為：段前1行，段后0.5行。參考文獻的內(nèi)容按文獻的重要性程度排序，分別按參考論文（刊物上發(fā)表的）、參考書目和其他參考資料（報紙文章、電子文獻、網(wǎng)站上發(fā)表的等）不同類別列于正文之后。
按照GB7714—87《文后參考文獻著錄規(guī)則》規(guī)定的格式打印，內(nèi)容打印要求與設計報告（論文）正文相同。參考文獻從頁首開始，著錄格式如下：
A.連續(xù)出版物
［序號］ 主要作者．文獻題名．刊名，出版年份，卷號(期號)：起止頁碼．
例：
［１］ 袁慶龍，候文義．Ni-P合金鍍層組織形貌及顯微硬度研究．太原理工大學學報，2001，32(1)：51-53.
B.專著
［序號］ 主要作者．文獻題名．版次(第一版省略)．出版地：出版者，出版年：頁碼．
例：
［2］ 劉國鈞，鄭如斯．中國書的故事．北京：中國青年出版社，1979：115．
C.會議論文集
［序號］ 析出責任者．析出題名．見(英文用In)：主編．論文集名．(供選擇項：會議名，會址，開會年)出版地：出版者，出版年：起止頁碼．
例：
［3］孫品一．高校學報編輯工作現(xiàn)代化特征．見：中國高等學校自然科學學報研究會．科技編輯學論文集(2)．北京：北京師范大學出版社，1998：10-22．
D.學位論文
［序號］ 主要作者．文獻題名．保存地：保存單位，年份：
例：
［4］張和生．地質力學系統(tǒng)理論．太原：太原理工大學，1998：
E.報告
［序號］ 主要責任者．文獻題名．報告地：報告會主辦單位，年份：
例：
［5］馮西橋．核反應堆壓力容器的LBB分析．北京：清華大學核能技術設計研究院，1997：
F.專利文獻
［序號］ 專利所有者．專利題名．專利國別：專利號，發(fā)布日期：
例：
［6］姜錫洲．一種溫熱外敷藥制備方案．中國專利：881056078，1983-08-12：
G.國際、國家標準
［序號］ 標準代號．標準名稱．出版地：出版者，出版年：
例：
［7］GB/T 16159—1996．漢語拼音正詞法基本規(guī)則．北京：中國標準出版社，1996：
H.電子文獻
［序號］ 主要責任者．電子文獻題名．電子文獻的出版或可獲得地址(電子文獻地址用文字表述)，發(fā)表或更新日期/引用日期(任選) ：
例：
［8］姚伯元．畢業(yè)設計(論文)規(guī)范化管理與培養(yǎng)學生綜合素質．中國高等教育網(wǎng)教學研究，2005-2-2：
I. 外文文獻
外文文獻列印個市銅中文文獻，文獻中第一個詞和每個實詞的第一個字母大寫，余者小寫；文獻中的外文字母一律用正體。
例：
［9］S. Niwa, M. Suzuki and K. Kimura. Electrical Shock Absorber for Docking System in Space. IEEE International Workshop on Intelligent Motion Control, Bogazici University, Istenbul. 1990: 825-830
（八）附錄
名稱為小二號黑體。獨占行，居中，“附”與“錄”之間空兩字，段落設置為：段前1行，段后0.5行。每個附錄均從頁首開始，并在附錄起始頁的左上角用標準小四號黑體字注明附錄序號。附錄序號采用“附錄1”、“附錄2”等，其中外文文獻的中文譯文作為附錄1，外文原文作為附錄2。內(nèi)容格式要求同正文。
文管類附錄序號相應采用“附錄一”、“附錄二”等。
（九）軟件
較短的軟件流程圖和原始程序清單可按軟件文檔格式附在論文后面，大型軟件可根據(jù)各專業(yè)要求將軟件流程圖、原始程序清單以及所設計的軟件系統(tǒng)刻錄在光盤上作為設計成果上交。
三、畢業(yè)論文（設計）裝訂順序
定稿需要在左側裝訂，在左邊豎裝兩個釘，兩釘之間及與頁邊的距離要勻稱、美觀。定稿文本的裝訂順序具體要求如下：
（一）畢業(yè)設計報告（論文）封面
（二）畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性及知識產(chǎn)權聲明
（三）內(nèi)容摘要與關鍵詞（中英文）
（四）目錄
（五）正文
（六）致謝
（七）參考文獻
（八）附錄
封面示例
畢業(yè)設計報告(論文)
報告(論文)題目：
作者所在系部：
作者所在專業(yè)：
作者所在班級：
作 者 姓 名 ：
作 者 學 號 ：
指導教師姓名：
完 成 時 間 ：
北華航天工業(yè)學院教務處制
中文摘要示例
摘 要
交會對接技術是發(fā)展空間在軌基礎設施的關鍵技術。本文對基于計算機視覺的空間飛行器自動對接系統(tǒng)進行了詳細的研究。
首先，討論了許多常規(guī)姿態(tài)表示方法，并指出姿態(tài)表示的復雜性。然后給出李代數(shù)法姿態(tài)表示和可能的定義。在各種姿態(tài)表示下，給出了空間飛行器姿態(tài)運動學和動力學方程。為后面建立對接系統(tǒng)數(shù)學模型打下了基礎……
關鍵詞 交會對接 計算機視覺 非線性最小二乘 非線性觀測器 非線性控制器
外文摘要示例
Abstract
Rendezvous and docking are two of the key techniques to develop an inorbit space infrastructure. In this thesis, an automatic spacecraft docking system based on computer vision is studied in detail.
First, a number of conventional methods for attitude representation are discussed and their complexity in dealing with the problem of attitude representation are…
Key words rendezvous and docking computer vision nonlinear least spuares
nonlinear observer nonlinear controller
目錄示例（理工類）
目 錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.2 交會對接技術發(fā)展概況 2
1.2.1 美國空間交會對接發(fā)展概況 3
1.2.2 俄羅斯空間交會對接發(fā)展概況…………………………….3
1.2.3 俄羅斯、美國聯(lián)合飛行 4
1.2.4 歐空局空間交會對接發(fā)展概況 5
1.2.5 我國的空間交會對接發(fā)展概況 5
1.3 相關工作 5
1.3.1 姿態(tài)表示和空間飛行器和運動方程………………………5
1.3.2 對接制導 6
1.4 本文主要研究內(nèi)容 8
第2章 空間飛行器姿態(tài)表示和運動方程 …………………………………10
2.1 引言 10
2.2 標準正交旋轉矩陣姿態(tài)表示 10
……
致謝 53
參考文獻 54
附錄1 56
附錄2 58
目錄示例（文管類）
目 錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
一、當前國際貨幣體系的狀況及成因 1
（一）國際貨幣體系的狀況 2
（二）國際貨幣體系的成因 8
1．經(jīng)濟上的原因 8
2．政治上的原因 8
二、國際貨幣新體系構想 12
（一）理論界關于國際貨幣體系的幾種設想 12
（二）以美元、日元、德國馬克為中心的國際貨幣新體系構想 18
三、國際貨幣體系變革對我國的影響及對策 ………………………………26
（一）國際貨幣體系變革對我國經(jīng)濟的影響 26
（二）我國的對策 32
……
致謝……………………………………………………………………………37
參考文獻 38
附錄一 39
附錄二 43
正文示例（理工類）
第1章緒論
1.1 課題背景
空間科學技術的發(fā)展是異常迅速的，每個時期都可以找到一個具有典型代表性的技術成就。通?？梢宰鬟@樣一個概括：50年代為衛(wèi)星上天時代；60年代為載人飛船（阿波羅）時代；70年代為星際控測時代；80年代為航天飛機時代；90年代為空間站時代。永久性載人空間站是本世紀最復雜、最巨大的航天工程，也可以說是當今空間技術進展的一個重要里程碑[1]。
……
1.2 交會對接技術發(fā)展概況
自從六十年代美、俄羅斯分別在空間軌道上實現(xiàn)了兩個飛行器交會對接，至今二十多年來（即美、俄羅斯）已經(jīng)在軌道上至少成功地進行了160多次交會對接，其中俄羅斯占120多次。俄羅斯在交會對接技術方面居世界領先地位[9]。下面概述美國、俄羅斯和歐空局和我國空間交會對接技術發(fā)展狀況。
1.2.1 美國空間交會對接發(fā)展概況
1957年俄羅斯發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星[10]，迫使美國迅速作出反應在太空與之競爭。
……
正文示例（文管類）
國際貨幣新體系構想 （二號黑體）
自從本世紀七十年代布魯頓木森體系互解以來，國際貨幣體系進入動蕩不安的狀態(tài)。特別是進入九十年代以來，陸續(xù)出現(xiàn)墨西哥金融危機、美元對日元和德國馬克的大幅度貶值的現(xiàn)象，引起了金融界的恐慌，……
近年來，隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和改革開放的不斷深化擴大，國際經(jīng)濟的變化也越來越直接地影響我國經(jīng)濟發(fā)展?！菙[在我國經(jīng)濟理論界面前的一個重要課題。
……
一、當前國際貨幣體系的狀況及原因
（一）國際貨幣體系的現(xiàn)狀
國際貨幣體系又稱國際貨幣制度，它是指為……
（二）國際貨幣體系的成因
造成以上狀況的原因既有經(jīng)濟上的，也有政治上的。
1．經(jīng)濟上的原因
××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××
2．政治上的原因
××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××
（1）(黑體、小四號)×××××
①××××××××××××
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目 錄 第一章 緒 論 .1 1.1 本課題的研究意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢 ....1 1.2 本課題的基本內(nèi)容，預計可能遇到的困難，解決問題的 方法和措施 ...............................................1 1.3 本課題采用的研究手段和可行性分析 ....................2 第二章 活塞結構特點 .2 2.1 活塞的工作環(huán)境及承受的作用力 ........................2 2.2 活塞的結構特點 ......................................2 第三章 活塞的工藝規(guī)程的制訂. 3 3.1 制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料及活塞的工藝分析 ......3 3.1.1 產(chǎn)品的零件圖 (見圖紙 ) ................................3 3.1.2 產(chǎn)品驗收的質量標準 ..................................3 3.1.3 產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型 ............................4 3.2 活塞的材料及毛坯制造 ................................5 3.2.1 材料選擇 ............................................5 3.2.2 毛坯的選擇 ..........................................5 3.2.3 確定的機械加工余量 ...................................6 3.2.4 毛坯的制造方法及工藝特點 ............................6 3.3 基準的選擇 ..........................................6 3.3.1 定位基準的選擇 ......................................6 3.3.2 粗基準和精基準的選擇 ................................7 3.4 擬定工藝路線 ........................................8 3.4.1 加工方法的確定 ......................................8 3.4.2 加工工序的安排 ......................................9 3.5 活塞加工余量的確定 .................................10 3.5.1 加工余量的確定方法 .................................11 3.5.2 加工余量的確定 .....................................11 3.6 工序尺寸與公差的確定 ...............................12 3.7 機床與工藝裝備的確定 ...............................14 3.7.1 機床的選擇 .........................................14 3.7.2 夾具的選擇 .........................................14 3.7.3 刀具的選擇 ...........................................14 3.7.4 量具的選擇 .........................................15 3.8 切削用量的確定 .....................................15 3.8.1 切削用量的選擇 .....................................15 3.9 工序時間的計算 .....................................16 第四章 銑五槽夾具設計 20 4.1 活塞五槽加工夾具的定位及誤差分析 ...................20 4.1.1 定位方式和定位元件 .................................20 4.1.2 定位誤差分析與計算 .................................20 4.2 工件的夾緊裝置的設計 ...............................21 4.2.1 夾緊裝置的組成 .....................................21 4.2.2 夾緊力的確定 .......................................21 4.3 對定裝置 ...........................................22 4.4 標準件的選取 .......................................22 4.5 夾具體的設計 .......................................22 4.5.1 夾具體的毛坯結構 ...................................22 4.5.2 夾具體外形尺寸的確定 ...............................22 4.5.3 夾具體的排屑結構 ...................................23 第五章 鉆四孔夾具設計 23 5.1 工件的定位 .........................................23 5.2 定位誤差的分析與計算 ...............................23 5.3 工件的夾緊 .........................................25 5.4 導向裝置的確定 .....................................25 5.5 標準件的選擇 .......................................26 第六章 結論 27 6.1 設計體會 ...........................................27 6.2 前景展望 ...........................................27 參考文獻 27 致 謝 28 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文
活塞的機械加工工藝及夾具設計
學 生：
指導老師：
（北華航天工業(yè)學院 ）
第一章 緒論
1.1 本課題的研究意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢
活塞是發(fā)動機中的重要零件之一。它在工作時承受發(fā)動機汽缸內(nèi)高溫氣體的壓力，并通過活塞銷、連桿將壓力傳給曲軸。因此活塞是在高溫、高壓和連續(xù)變負載下工作的。
發(fā)動機活塞的材料為鋁合金，它的導熱性好、重量輕、慣性力小，并具有較好的切削加工性。鋁活塞的毛坯采用金屬模澆鑄。毛坯的精度較高，活塞銷孔也能鑄出，因此機械加工余量可以相應地減少。毛坯在機械加工前要切去澆冒口，并進行時效處理，以消除鑄造時因冷卻不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應力。
1.2 本課題的基本內(nèi)容，預計可能遇到的困難，解決問題的方法和措施
本課題基本內(nèi)容是某活塞機械加工工藝及其夾具設計，要研究的主要內(nèi)容有：
1）設計開始的過程中，我們應該認真分析零件圖，了解要加工零件的結構特點和相關的技術要求，對活塞的每一個細節(jié)，都應仔細的分析，如活塞加工表面的平行度、同軸度、粗糙度等，特別是要注意各部分自身精度（同軸度、圓度、粗糙度）和它們的相互位置精度（軸線之間的平行度、垂直度以及軸線與平面之間的平行度、垂直度等要求），該加工零件的各孔的尺寸是整個設計加工的關鍵，必須弄懂其每個尺寸的意義。我們采用Solideworks軟件繪制零件圖，一方面增加對零件的了解認識，另一方面增加我們對Solideworks軟件的熟悉。
2）活塞的加工工藝過程是整個設計的重點內(nèi)容，在設計過程中，我們必須嚴格地選擇毛坯、制訂工藝規(guī)程、確定加工余量、計算工藝尺寸、計算工時定額以及定位誤差的分析，為了與實際加工相吻合，我們還必須對加工設備、切削用量、加工裝備等進行選擇和設計，這個階段內(nèi)容較多，涉及的范圍也比較廣，為了設計的參數(shù)合理，我們必須廣泛查閱相關的書籍，達到設計的合理性和實用性。
3）為了工件定位準確和夾緊的快速，提高效率和降低工人的勞動強度，提高零件加工精度和安裝找正方便，我們要采用專用的夾具。在夾具設計過程中，我們統(tǒng)一采用以端面和中心孔為主要定位面來進行加工。因為我們未學習過夾具的設計和計算。所以工作量大大地增加了，只有通過在實習過程中對夾具的感性認識和夾具設計參考書以及夾具圖冊來進行設計和計算。所以，夾具的設計是整個設計的重點，也是一個難點。
夾具的設計必須要保證夾具的定位準確和機構合理，考慮夾具的定位誤差和安裝誤差。我們將通過對工件與夾具的認真分析，結合一些夾具的具體設計事例，查閱相關的夾具設計資料，聯(lián)系在工廠看到的一些活塞加工的夾具來解決這些問題。
1.3 本課題采用的研究手段和可行性分析
根據(jù)活塞零件的特點，活塞加工不宜采用工序集中的原則，一般采用工序分散的原則來安排加工順序，因為活塞加工一般為大批生產(chǎn)，加工要求較高，且剛性較差，所以加工應劃分階段，盡可能將粗、精加工分開進行。逐步提高定位基準的精度和加工表面的精度。
在加工發(fā)動機活塞零件的工藝過程中，我們必須保證其各部分的加工精度和與連接部件的裝配精度，其主要技術要求如下：
1）裙部外圓要求與汽缸精密配合，尺寸公差為6級精度等級，表面粗糙度
Ra0.63um。
2）為了使活塞銷工作時能在空中自由轉動，活塞銷孔尺寸公差為6級以上精度、表面粗糙度Ra0.16um、圓度公差0.0015mm、孔的圓柱度公差0.003 mm。
3）為了使活塞銷和銷孔受力均勻，減少不均勻摩擦，活塞銷孔對裙部軸線必須垂直，在100 mm長度上公差為0.035mm，對稱度為0.2 mm。
4）銷孔軸線到頂面距離為56，上下偏差為+0.08 mm，-0.08 mm。
5）為使活塞環(huán)能隨氣缸套孔徑大小而自由地漲縮，環(huán)槽的寬度尺寸、表面粗糙度及對裙部外圓軸線的位置也有較高的要求。 [1]
第二章 活塞結構特點
2.1 活塞的工作環(huán)境及承受的作用力
活塞在氣缸內(nèi)工作時，混合氣在燃燒室內(nèi)燃燒時產(chǎn)生的溫度超過890攝氏度；活塞高速運動時其加速度達到25000～70000m/s；四沖程發(fā)動機工作時活塞頂部中心溫度在330攝氏度左右，二沖程發(fā)動機則為400到450攝氏度。由此可見，活塞是在一個高溫的環(huán)境中工作。在發(fā)動機汽缸內(nèi)，活塞在一部分工作循環(huán)壓縮氣體，而在另一部分工作循環(huán)，汽缸內(nèi)的混合氣體燃燒膨脹，活塞承受高溫氣體壓力，并把壓力通過活塞銷、連桿傳給曲軸?？梢娀钊窃诟邷馗邏合伦鏖L時間變負荷的往復運動，活塞的結構就要適應這樣的工作條件。
2.2 活塞的結構特點
活塞頂面用于承受高溫氣體的壓力,在活塞外圓表面上有三個環(huán)槽，離頂面最遠的一個環(huán)槽是油環(huán)槽，槽內(nèi)裝有油環(huán)，將氣缸壁上多余的潤滑油刮去，第一環(huán)為氣環(huán)槽 ，用于安裝氣環(huán)，密封燃燒工質，第二環(huán)為扭曲環(huán)。活塞環(huán)上部分稱為頭部，其余部分稱為活塞裙部。
活塞采用ZL101鋁銅合金材料鍛造，它由頂部、頭部、裙部三部分組成。頭部呈圓錐體，裙部呈橢圓，頂部為ω形；頭部有三道環(huán)槽，上面兩道安裝氣環(huán)，下面一道安裝油環(huán)；油環(huán)底部分布著兩排回油孔，油槽下面還有一排油孔；活塞頭部從上至下呈圓錐體，裙部呈橢圓，內(nèi)腔復雜，壁厚較均勻。
為了減少向裙部傳導的熱量，在活塞（主要是高速內(nèi)燃機用活塞）上銑有橫槽，以減少向下傳熱的面積。在活塞上還銑有縱向槽（稍斜）以增加活塞裙部的彈性（橫向槽也有類似作用）。為了活塞的氣密性和耐磨性，增加其壽命，在氣環(huán)槽下鑲嵌一高鎳鑄鐵環(huán)。使鑄鐵的熱膨脹系數(shù)更接近ZL101，以便滿足零件要求。
活塞銷孔內(nèi)裝活塞銷與連桿小頭孔相連接。為了使活塞銷的磨損均勻，在工作溫度下，應使活塞銷在活塞孔及連桿小頭襯套孔中能自由轉動，即所謂“浮動式”活塞銷。為了避免活塞銷在工作過程中軸向竄動，在鎖環(huán)槽中裝有鎖環(huán)。[4]
3 活塞的工藝規(guī)程的制訂
3.1 制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料及活塞的工藝分析
3.1.1 產(chǎn)品的零件圖(見圖紙)
3.1.2 產(chǎn)品驗收的質量標準
活塞的技術要求已由國家科委制定了國家標準，對各部分的尺寸公關、形狀和位置公差以及表面粗糙度均有詳細的規(guī)定，現(xiàn)采用JB3931—85標準說明如下：
(1) 活塞裙部外圓要求與氣缸很精密的配合，因此裙部外圓尺寸公差一般為IT6，對于高速內(nèi)燃機要達IT5。為了減少機械加工的困難，將活塞裙部和氣缸套孔徑的制造公差放大三倍，裝配時將活塞按裙部尺寸分為三組，氣缸套按孔徑尺寸分成三組，對相應的組的進行裝配，以保證達到要求的間隙。裙部的橢圓度和錐度公差在分組尺寸公差范圍內(nèi)。裙部外圓粗糙度Ra≤0.63μm。[5]
(2) 對于浮動式活塞銷孔，為了使活塞在工作過程中能在孔中自由轉動，銷孔尺寸公差IT6級以上。為了減少機械加工工作量，活塞銷孔和活塞銷的裝配也采用分組裝配法，當銷孔內(nèi)圓表面粗糙度Ra≤0.16。
(3) 活塞銷孔的位置公差要求如下：
a. 銷孔軸心線到頂面的距離影響氣缸的壓縮比，影響發(fā)動機的效率，對于此活塞這一距離為56±0.08mm。
b. 銷孔軸心線對裙部軸心線的垂直度過影響活塞銷、銷孔及連桿的受力情況。垂直度誤差過大將使活塞銷、銷孔及連桿單側受力，活塞在氣缸中傾斜，加劇磨損，垂直度在100mm長度上為0.030mm。
c. 銷孔軸心線在裙部軸心線的對稱度誤差也會引起不均勻磨損，對稱度公差為0.030mm。
(4) 為了使活塞 環(huán)能隨氣缸孔徑大小的變化而自由地脹縮，對活塞環(huán)槽作下列規(guī)定：
a. 活塞環(huán)平面母線對裙部軸線的垂直度，且在長度上為0.06mm。
b. 活塞環(huán)槽平面對裙部軸線圓跳動為0.04mm。
c．環(huán)槽寬度尺寸公差為0.015～0.035mm
d.活塞環(huán)槽上下面平面粗糙度Ra≤0.63μm。
(5) 為了保證發(fā)動機運轉平穩(wěn)，同一發(fā)動機各活塞的重量不應相差很大，重量差不得大于名義重量的2.2％。活塞按重量分組裝配。[6]
Error! No bookmark name given.3.1.3 產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型
生產(chǎn)綱領是企業(yè)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的包括備品和廢品在內(nèi)的年產(chǎn)量?？砂聪率接嬎?
( 1 )
式中：——零件的年生產(chǎn)綱領（件／年）；
——產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺／年）；
——每臺產(chǎn)品中，該零件的數(shù)量（件／臺）；
——備品率；
——廢品率；
根據(jù)零件易磨損和損壞的程度，備品率定為2.8 %-4.7 %，現(xiàn)取4%，此活塞屬于機械零件，一般廢品率取1 %。
故 ＝ 6 × 1 ×（1 + 4 %+ 1 %）
＝6.3 （萬件）
生產(chǎn)類型是企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，一般分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型。其中成批生產(chǎn)又可以分為大批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和小批生產(chǎn)。
根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》中查得：本產(chǎn)品屬于輕型機械，且生產(chǎn)綱領為6.3萬臺，遠遠大于5萬臺，所以此活塞的生產(chǎn)屬于大量生產(chǎn)。結合活塞加工JB3931--85標準其工藝過程的主要特點為:
(1) 工件具有互換性,裝配采用分組選擇裝配法。
(2) 鑄件廣泛采用金屬模機器造型高生產(chǎn)率毛坯制造方法，毛坯精度高，加工余量小。
(3) 廣泛采用高生產(chǎn)率的專用機床及自動機床，按流水線形式排列。
(4) 廣泛采用高生產(chǎn)率刀具、夾具和量具。
(5) 對操作工人的技術要求較低，對調整工人的技術要求較高。
(6) 必須制定詳細的工藝規(guī)程。[7]
3.2 活塞的材料及毛坯制造
鑄造鋁合金按化學成分可分為：鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金。
3.2.1 材料選擇
采用高碳合金工具鋼整體淬火的活塞，在工作中和釬桿接觸的平面不變形，不易產(chǎn)生裂紋，而采用低碳合金鋼滲碳淬火的活塞，在工作中和釬桿接觸的平面易產(chǎn)生變形（平面凹陷）和裂紋，如果裂紋擴大，就會產(chǎn)生斷裂使活塞報廢。
在高速柴油機中，為了減少往復直線運動部分的慣性作用,都采用了銅硅鋁合金作為活塞材料。在低速、重負荷、低級燃料的發(fā)動機中，有時用鑄鐵作為活塞材料。在汽車工業(yè)中很少用鑄鐵活塞。
銅硅鋁合金比鑄鐵具有下列優(yōu)點:
(1) 導熱性好,使活塞頂面的溫度降低較快，可以提高發(fā)動機的壓縮比，又不至于引起混合氣體的自燃，因而可以提高發(fā)動機的功率；
(2) 重量輕,慣性力小；
(3) 可切削性好。但它也有一些缺點:
a. 材料的價格比較貴；
b. 熱膨脹系數(shù)大,約為鑄鐵的兩倍；
c. 機械強度及耐磨性較差。
但總的來說,鋁合金的優(yōu)點超過缺點，所以在高速內(nèi)燃機中都用它。而且耐磨性方面可以通過鑲嵌一高鎳鑄鐵環(huán)來提高其氣密性和耐磨性，增加其壽命。
3.2.2 毛坯的選擇
選擇毛坯應考慮的因素：
(1）零件力學性能的要求 相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力學性能有所不同。鑄鐵件的強度，離心澆注、壓力澆注的鑄件，金屬型澆注的鑄件，砂型澆注的鑄件依次遞減。
(2）零件的結構形狀和外輪廓尺寸 形狀較簡單、壁厚均勻的毛坯可采用金屬型鑄造。
(3）生產(chǎn)綱領和批量 生產(chǎn)綱領大時宜采用高精度與高生產(chǎn)率的毛坯制造方法。(4）現(xiàn)場生產(chǎn)條件和發(fā)展 應經(jīng)過技術經(jīng)濟分析和論證。
從生產(chǎn)批量來看，此零件屬于大批量生產(chǎn)，宜采用精度和生產(chǎn)率高的毛坯制造方法，以減少材料消耗和機械加工工作量?？煽紤]用金屬鑄造、熔模鑄造、模鍛、精鍛等方法獲得毛坯；從零件的結構來看，由于此零件屬于外形較復雜的小型零件，而且它的壁厚不算薄。故可以考慮采用壓鑄、金屬鑄造、熔模鑄造等精密鑄造方法。同時可以減少切削加工或不進行切削加工；從毛坯的制造方法來看，鑄鋁和鑄銅等有色金屬材料適合用鑄造方法獲得毛坯；從鑄鋁件的力學性能來看，可采用金屬型鑄造的鑄件、金屬型澆注的鑄件、砂型澆注的鑄件，且強度依次遞減,毛坯質量依次降低。
綜上所述，該活塞零件的材料選用ZL101，該材料的成分及性能見表1，毛坯采用金屬型鑄造。用金屬型鑄型，在重力下澆注成型。對鋁合金鑄件有細化組織的作用，生產(chǎn)率高，無粉塵，但是設備費用高，手工操作時，勞動條件差。鑄件表面的粗糙度Ra12.5～6.3μm，結晶細，加工余量小。適用于成批大量的生產(chǎn)。[8]
3.2.3 確定的機械加工余量
鑄鍛件的機械加工余量按JB3735-85確定，確定時，根據(jù)估算的鍛件的重量、加工精度及鍛件形狀的復雜系數(shù)，由《簡明機械加工工藝手冊》查得：金屬型鑄件的尺寸公差等級為6～8級?？刹榈茫?
(1) 外圓的加工余量為4.0mm。
(2) 銷孔的加工余量為3.0mm。
3.2.4 毛坯的制造方法及工藝特點
金屬型澆注結構緊密，能承受較大壓力，其生產(chǎn)率較高，適用于鐵碳合金、有色金屬及其合金的大批大量生產(chǎn)。金屬型鑄造允許毛坯的最大質量為110kg，毛坯的最小壁厚為1.5mm，形狀復雜程度一般，精度等級CT要求為6～8級，毛坯的尺寸公差為0.09～0.47，表面粗糙度為Ra為12.5～6.3μm，加工余量等級為F。
3.3 基準的選擇
3.3.1 定位基準的選擇
定位基準的選擇一般原則:
a. 選最大尺寸表面為安裝面，選最長距離的表面為導向面，選最小尺寸的表面為支承面。
b. 首先考慮保證空間位置精度，再考慮保證尺寸精度。
c. 應盡量選擇零件的主要表面為定位基準。
3.3.2 粗基準和精基準的選擇
(1) 粗基準的選擇除了應考慮以上的一般原則外，還必須考慮以下幾個原則：
a. 盡量選擇不加工表面作為粗基準，如果在工件上有很多不需加工的表面，則應以其中與加工面的位置精度要求較高的表面作為粗基準。
b. 選擇加工余量均勻的表面作為粗基準。
c. 選擇加工余量較小的表面作為粗基準。
d. 選作粗基準的表面應平整，沒有澆口、冒口、飛邊等缺陷，以便定位可靠。
e. 粗基準一般只能使用一次，特別是主要的定位基準，以避免產(chǎn)生較大的位置誤差。
(2) 根據(jù)上述的選擇粗基準的基本原則，綜合以上各個原則并考慮活塞的實際情況選擇加工粗基準如下：
a. 以活塞毛坯內(nèi)腔為粗基準加工外圓和端面,再以外圓為基準加工精基準止口。因為粗車后的外圓面是加工余量小、較準確的、光潔的、面積較大的平面，而且它也是一個重要的表面，它的余量比較均勻。
b. 直接以活塞毛坯外圓和端面為粗基準加工精基準止口,由于活塞的毛坯加工是采用金屬型鑄造，其鑄造精度較高，加工余量小且余量均勻，以其作為粗基準同樣可以滿足加工要求。
（3）精基準的選擇：
和粗基準一樣，精基準的選擇除了要考慮一般原則外，還有它自身應當注意的問題：
a. 盡量用設計基準作為定位基準，實現(xiàn)“基準重合”，以避免產(chǎn)生基準不重合誤差。
b. 當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工很多表面時，應盡可能的采用此組精基準定位，實現(xiàn)“基準統(tǒng)一”，以避免產(chǎn)生基準轉換誤差。
c. 當精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時，應選擇加工表面本身作為精基準，即遵循“自為基準”的原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。
d. 為獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可遵循“互為基準”、反復加工的原則。
e. 有多種方案可供選擇時，應選擇定位準確、穩(wěn)定、加緊可靠，可使夾具結構簡單的表面作為精基準。
那么根據(jù)以上的各個原則，結合實際情況對精基準的選擇如下：
活塞是一個薄壁零件,在外力作用下很容易產(chǎn)生變形?；钊饕砻娴某叽缇群托挝痪鹊囊蠖己芨?因此希望以一個統(tǒng)一基面定位來加工這些要求高的表面。目前生產(chǎn)活塞的工廠大多采用止口和端面做為統(tǒng)一基準。止口是專門為加工活塞而設置的輔助基準面，在結構上和功能上沒有任何作用。在精加工時,除精車外圓等少數(shù)工序用止口處的錐面和頂面上的中心孔定位,其余工序都采用止口和端面定位。
3.4 擬定工藝路線
機械加工工藝路線的最終確定，一般要通過一定范圍的論證，即通過對幾條工藝路線的分析與比較，從中選出一條適合本廠條件的、確保加工質量、高效和低成本的最佳工藝路線。下面將從以上幾個方面來確定活塞的機械加工工藝路線。
3.4.1 加工方法的確定
零件表面加工方法的選擇應考慮的問題:
（1）零件表面的加工方法，主要取決于加工表面的技術要求。這些技術要求還包括由于基準不重合而提高了對作為精基準表面的技術要求。根據(jù)各加工表面的技術要求，首先選擇能保證該要求的最終加工方法，然后確定各工序、工步的加工方法。
（2）選擇加工方法應考慮每種加工方法的加工經(jīng)濟精度范圍；材料的性質及可加工性；工件的結構形狀及尺寸大??；生產(chǎn)綱領及批量；工廠現(xiàn)有設備條件等。
(3) 加工經(jīng)濟精度分析。各種加工方法所能達到的加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度都是在一定的范圍內(nèi)的。任何一種加工方法只要精心操作、細心調整、選擇合適的切削用量，其加工經(jīng)濟精度就可以得到提高，其加工表面粗糙度值就可以減少。但是加工經(jīng)濟精度提高得愈高，表面粗糙度值減少得愈小，則所消耗的時間與成本也會愈大。
生產(chǎn)上加工經(jīng)濟精度的高低是用其可以控制的加工誤差的大小來表示的。加工誤差小，則加工精度高；加工誤差大，則加工精度低。一般來說，加工誤差和加工成本之間成反比例關系。
可以看出：對一種加工方法來說，加工誤差小到一定程度，加工成本提高很多，加工誤差卻降低得很少；加工誤差大到一定程度以后，即使加工誤差增大很，加工成本降低得很少。 因此所謂加工經(jīng)濟精度是指在正常加工條件下所能保證的加工精度和表面粗糙度。
（4）材料的性質及可加工性。本零件的材料采用ZL101，它的化學成分是:Si6.5～7.5％,Cu＜0.1%,Mg0.25~0.45%,Zn＜0.1%,其余為Al。這種材料的工藝性能如下：
a. 切削性能：ZL101的硬度為100HB，為易切削材料。
b. 熱處理性能：鋁活塞毛坯在機械加工前要切去澆冒口，并進行時效處理，消除鑄造時因冷卻不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應力。時效處理是將活塞加熱至210～240℃，保溫7～9h后，自然冷卻，活塞經(jīng)過時效處理后能增加強度和硬度。
(5) 生產(chǎn)率的要求。本活塞零件的生產(chǎn)類型屬于大批大量生產(chǎn)。因而對生產(chǎn)率要求就相對的比較高。
綜合以上幾點，再考慮工廠的工藝能力和現(xiàn)有設備的加工經(jīng)濟精度，查《機械加工工藝手冊》對擬訂本零件的加工方法如表4。
3.4.2 加工工序的安排
按照加工順序的選擇原則：
(1）先加工基準面，再加工其它表面。
(2）一般情況下，先加工平面，后加工孔。
續(xù)表4
加工階段
加工要求
粗加工階段
主要是去除各加工表面的余量，并作出精基準，因此這一階段關鍵問題是提高生產(chǎn)率
半精加工階段
在半精加工階段減小粗加工中留下的誤差，使加工面達到一定的精度，為精加工作好準備
精加工階段
在精加工階段，應確保尺寸、形狀和位置精度達到圖紙規(guī)定的精度要求以及表面粗糙度要求
續(xù)表5
加工階段
加工要求
精密、超精密加工、光整加工階段
這是對那些要求很高的零件安排的，是為了達到零件最終的精度要求
(3）先加工主要表面，后加工次要表面。[11]
(4）先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
根據(jù)活塞零件加工的實際情況，本設計擬定了加工路線來進行比較分析：
a. 工藝過程
15：粗車端面
20：粗車小端外圓
25：粗鏜內(nèi)孔
30：粗車大端外圓
35：半精車小端外圓
40：粗切外圓環(huán)槽、頂面
45：精車小端外圓
50：鉆四孔
60: 鉆斜油孔
65：鉆六孔
70: 鉆斜油孔上端直孔
80：銑環(huán)槽
85：銑小端五槽
90:大端锪孔
100：精車止口
115：精車外圓、環(huán)槽并倒角
120：精中心孔
125：鉆大端小孔
127：銑氣門內(nèi)槽
圖形見所附機械加工工藝過程卡片。
b. 熱處理工序的安排：
時效處理：為了消除殘余應力，對于尺寸大、結構復雜的鑄件，需在粗加工之前、后各安排一次時效處理；對于一般鑄件在鑄造后或粗加工后安排一次實效處理；對于精度高、鋼度低的零件，在粗車、粗磨、半精磨后需要各安排一次實效處理。
鋁合金熱處理安排在機加工前，鋁活塞毛坯在機械加工前要切去冒口，并進行時效處理，消除鑄造時因冷卻不均勻而帶來的內(nèi)應力。時效處理是將活塞加熱至180～200攝氏度，保溫6～8h后，自然冷卻?；钊?jīng)過時效處理后還能增加強度和硬度。
c. 其它輔助工序的安排：
檢查、檢驗工序、去毛刺、平衡、清洗工序等也是工藝規(guī)程的重要組成部分。檢查、檢驗工序是保證產(chǎn)品質量合格的關鍵工序之一，每個操作過程中和操作結束以后都必須自檢。在工藝規(guī)程中，下列情況下應安排檢查工序：零件加工完畢之后；從一個車間到另一個車間的前后；工時較長或重要的關鍵工序前后。
故根據(jù)以上原則，在零件加工完畢后安排一次終驗工序。
在工藝過程的適當之處安排去毛刺處理。
在工藝過程的最后一般安排清洗工序。
表面鍍錫：在活塞表面鍍錫可以改善活塞初期磨合性，因為錫的質地軟，親油性好，可以提高冷啟動時活塞的抗拉缸性能。
d. 集中與分散：
同一個工件，同樣的加工內(nèi)容，可以安排兩種不同形式的工藝規(guī)程：一種是工序集中，另一種是工序分散。前者是使每個工序中包括盡可能多的工步內(nèi)容，因而使總的工序數(shù)目減少，夾具的數(shù)目和工件的安裝次數(shù)也相應的減少。后者是將工藝路線中的工步內(nèi)容分散在更多的工序中完成，因而每道工序的工步少，工藝路線長。它們各有所長。前者有利于保證各加工面間的相互位置精度要求，有利于采用高生產(chǎn)效率的機車，節(jié)省安裝工件的時間，減少工件的搬動次數(shù)。而后者可使每個工序使用的設備和夾具比較簡單，調整、對刀也比較簡單，對操作工人的技術水平要求比較低。
考慮到此活塞零件的結構特點和技術要求、以及工廠機床設備、工人技術水平等條件，本設計采用工序相對集中的原則，也就是每個工序所包含的內(nèi)容相對較多，所使用的工藝設備與裝備少，同時選擇合理的切削用量，減少了工件的搬運、裝夾等輔助時間，它的設備數(shù)量少，加工過程中大量使用組合夾具、刀具和機床，生產(chǎn)效率高，廠房占地面積小，總投資少，但該加工方式對工人的技術水平要求相對較高，不利于產(chǎn)品快速更新?lián)Q代，總體考慮還是適合此活塞零件的生產(chǎn)加工的。[12]
3.5 活塞加工余量的確定
完成某工序所需切除的材料層的厚度稱為工序余量，從毛坯到成品的整個工藝過程中所切除的材料層的厚度稱為總余量。加工總余量的大小取決于加工過程中各個工序所切除的金屬厚度的總和。每一工序所切除的金屬層厚度稱為工序余量。
3.5.1 加工余量的確定方法
對于本設計加工余量的確定主要查表修正法。因為考慮到對于影響加工余量的個個誤差因素并不是很清楚，而且也沒有一定的測量手段和掌握必要的統(tǒng)計分析資料，所以采用分析計算法也不適合。而經(jīng)驗法確定的加工余量又往往偏大，所以采用查表修正法是最適合的。
3.5.2 加工余量的確定
本設計主要以《簡明機械加工工藝手冊》為依據(jù)來確定加工余量。應用時再結合加工實際情況進行修正。
由于加工工序相對集中，故對各加工部位的加工余量確定如下：
（1）外圓的加工:
外圓加工為粗～精車,根據(jù)其尺寸選精車加工余量為0.3mm,粗車加工余量為3.7mm。
金剛石車裙部橢圓時長短軸之差為。
（2）端面的加工:
端面的加工:端面的加工采用一次性加工。機械加工余量則選為1.0mm。
（3）止口的加工:
止口采用粗～精車加工，精車加工余量為0.3mm，粗車加工余量為1.2mm。
（4）銷孔的加工:
銷孔的最終加工為滾壓，故根據(jù)其尺寸選其加工余量為0.10mm，滾壓前的精鏜的加工余量可選為0.20mm，而粗鏜雙邊加工余量可選為2.7mm。
（5）直油孔和斜油孔的加工:
它們的加工方法都是鉆,加工余量直接由它的孔徑來決定。
（6）環(huán)槽的加工:
對環(huán)槽的加工采用粗～精車加工，根據(jù)零件和毛坯的尺寸確定其總加工余量為12.79mm，粗車余量為12.69mm,精車余量為0.3mm。
（7）頂面的加工：
頂面加工路線為粗車—銑氣門內(nèi)、外槽，根據(jù)零件和毛坯的尺寸確定其總加工余量為14.17mm，粗車加工余量為3.17mm,粗銑加工余量均為11.0mm。
（8）銷孔卡環(huán)槽的加工：
銷孔卡環(huán)槽在精鏜銷孔后一次性車削完成，加工余量為4.8mm。
以上對于加工余量的確定只是初步確定,還有待進一步的檢驗與修正。
3.6 工序尺寸與公差的確定
工序尺寸是某工序加工后應達到的尺寸，允許工序尺寸的變動量就是工序公差。工序尺寸的計算要根據(jù)零件圖上的設計尺寸、已經(jīng)確定的工序余量、定位基準的轉換關系來進行，而工序公差則按各工序加工方法的經(jīng)濟精度選定。又分兩種情況：
a. 表面要進行多次加工而工序基準與設計基準重合時，如外圓和內(nèi)孔的加工，其工序尺寸和工序公差的確定較簡單，可直接計算獲得。
b. 設計基準與工序基準或定位基準不重合；測量基準與設計基準不重合時；零件在加工中要多次轉換基準時；加工一個面要保證好幾個設計尺寸時，須用尺寸鏈原理進行分析和計算。
（1）工序尺寸與公差的確定的步驟如下：
a. 確定各加工工序的加工余量。
b. 從終加工工序開始，即從設計尺開始，到第一道終加工工序，依次加上每次加工余量，可分別得到各工序基本尺寸。
c. 除終加工工序外，其它各加工工序按各自所采用加工方法的加工經(jīng)濟精度確定工序的尺寸公差。
d. 填寫工序尺寸并按“入體原則”標注工序尺寸公差。
上面所說的“入體原則”是指對被包容尺寸（軸的外徑，實體長、寬、高），其最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差為零。對包容尺寸（孔的直徑、槽的寬度），其最小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差為零。毛坯尺寸按雙向或不對稱偏差形式標注。
e. 當工藝基準無法同設計基準重合等情況下，確定了工序余量后，需通過工藝尺寸鏈進行工序尺寸和公差換算。
（2）具體的計算如下：
a. 對外圓的加工：
粗車： 248＋0.25＝248.255mm
毛坯: 248.25＋3.75＝252mm
（2）公差的選擇：
由《簡明機械加工工藝手冊》有：
a. 外圓的加工：外圓的直徑處于120～180 mm的范圍
粗車： IT12～IT13 公差530μm
精車: IT7～IT8 公差40μm
金剛石車：IT5～IT6 公差20μm
b. 中心孔的加工：銷孔的孔徑處于50～80 mm的范圍
粗鏜： IT12～IT13 公差400μm
精鏜： IT7～IT8 公差46μm
滾壓： IT6 公差19μm
c. 油孔的加工：油孔的直徑范圍為＞3～6 mm
鉆孔： IT12～IT13 公差80μm
d. 槽的加工：槽的圓柱直徑范圍為＞120～180 mm
粗車： IT12～IT13 公差530μm
精車: IT7～IT8 公差80μm
其余公差見工藝過程卡,另外毛坯公差由《機械加工余量手冊》查得，就不再列出。
（4）各種加工方法所能達到的表面粗糙度：
查《機械加工工藝手冊》表5.2-6有：粗車：Ra＝5～20μm；精車：Ra＝0.8～1.6μm；金剛石車：Ra＝0.025～0.4μm；粗鏜： Ra＝5～20μm；精鏜： Ra＝0.8～1.6μm；滾壓：Ra＝0.8～1.6μm；圓柱銑刀粗銑： Ra＝2.5～20μm；鉆孔： Ra＝0.08～0.20μm。
（5）主要工序的匯總如表7所示。
表 7 工序余量和公差表
Tab 7 Process margin and tolerances table
工序名稱
工序余量
（mm）
工序公差
（mm）
工序基本尺寸與偏差
基本尺寸（mm）
上偏差（mm）
下偏差（mm）
精車外圓
0.25
IT7
130.2
0
-0.040
粗車外圓
3.75
IT12
130.45
0
-0.32
滾壓銷孔
0.1
IT6
52.12
+0.010
0
精鏜銷孔
0.2
IT7
52.02
+0.046
0
粗鏜銷孔
2.7
IT12
51.82
+0.20
0
注：其余一次性加工的加工余量沒有逐個列出（詳見后附工序卡）
3.7 機床與工藝裝備的確定
工藝裝備的確定包括：機床、夾具、刀具、量具等加工設備的選擇。
3.7.1 機床的選擇
本設計所使用的機床主要是C620車床。
3.7.2 夾具的選擇
本設計的夾具均為隨床夾具或使用組合夾具，并且自成系列。
3.7.3刀具的選擇
刀具選擇包括刀具的類型、構造和材料的選擇。主要應根據(jù)加工方法、工序應達到的加工精度、粗糙度、工件的材料、生產(chǎn)率、和經(jīng)濟性等因素加以考慮，原則上盡量采用標準刀具，必要時采用各種高生產(chǎn)率的復合刀具。
故此根據(jù)零件的實際情況，并依據(jù)《簡明機械加工工藝手冊》選擇如下所示：
1 YG8普通外圓車刀。2YG8普通車刀3.采用YG8專用鏜刀 4 .采用直柄麻花鉆（GB1436-85） 5.采用普通砂輪 6. YG8X普通外圓車刀、頂尖7. YG8X普通外圓車刀、專用組合刀具 8. YG8專用鏜刀9.專用切槽刀 10.金剛石車刀
11：Φ50圓柱銑刀（GB1115-85） 12.盤銑刀
車刀部分參數(shù)：
主偏角Kr：
系統(tǒng)剛性好（L/D﹤6），加工盤套之類的工件可取30度～45度。當切深較小，走刀量大時可取10度～30度。
副偏角Kr′：精車5°～10°；粗車10°～15°；粗鏜15°～20°。
刃傾角λs：精車、精鏜0°～40°；粗車、粗鏜-5°～-10°。
3.7.4 量具的選擇
（1）量具選擇的原則
量具的選擇應做到量具的精度應與零件的加工精度相適應。
量具的量程應與被測零件的尺寸大小相適應。量具的類型應與被測表面的性質、生產(chǎn)類型、生產(chǎn)方式相適應。
同時按量具的極限尺寸選擇量儀時還與被測尺寸的公差值，測量精度系數(shù)，測量工具和測量方法的極限誤差有關。
故對于量具的選擇按上面所述確定如下：
按量具的極限尺寸選擇量儀，應保證：
≥ ( 4 )
式中: T-被測尺寸的公差值（mm）；
K-測量精度系數(shù)；
-測量工具和測量方法的極限誤差。
根據(jù)上式并查《簡明機械加工工藝手冊》選游標卡尺測量范圍: 0～300mm；用途：測內(nèi)外徑以及長度、高度；選深度游標卡尺測量范圍: 0～200mm；用途:測各孔深度；選杠桿百分表測量范圍: 0～18mm；用途:測量油孔等的等高 。對機床、工夾具及刀具的選擇如附錄機械加工工藝卡片所示。
3.8 切削用量的確定
正確的選用切削用量，對保證產(chǎn)品質量，提高切削效率和經(jīng)濟效益，具有重要的作用。切削用量選擇主要依據(jù)工件材料，加工精度和表面粗糙度的要求，還應考慮刀具合理的耐用度，工藝系統(tǒng)剛度急機床功率等條件。 其基本原則是：
（1）應首先選擇一個盡可能大的切削深度；
（2）其次選擇一個較大的進給量；
（3）最后在刀具和機床功率允許條件下選擇一個合理的切削速度。[13]
3.8.1 切削用量的選擇
切削用量的選擇方法有：計算法和查表法，本設計基本上采用查表法。考慮以上因素并查《簡明機械加工工藝手冊》確定如下：
(1) 活塞外圓的車削加工：
a. 已知條件：工件材料ZL101,金屬型鑄造，時效處理，＝202MPa。加工要求：外圓車削，表面粗糙度Ra＝0.4μm,使用機床：C620
b. 確定粗加工時的切削用量：
確定切削深度 計算可得單邊總余量 ＝4.0/2＝2.0mm,留0.15mm作為半精車余量，取粗車切削深度 ＝1.85mm。
確定進給量 由《機械加工工藝手冊》可查得＝0.8~1.2mm/r，初步選定＝1.0 mm/r。
確定切削速度 由《機械加工工藝手冊》可查得＝1.667~4.667m/s，?。?.8m/s。
確定主軸轉速 由公式＝π/1000即π×132.3×/1000＝2.0，得＝4.81 r/s，根據(jù)機床說明書，取n＝5.0 r/s,此時切削速度為V＝πdn/1000＝π×132.3×5.0/1000＝3.1m/s 。
c．校核機床功率 由《機械加工工藝手冊》可查得切削力的公式及相關數(shù)據(jù)。主切削力：
( 5 )
代入相關數(shù)據(jù)可求得?。?953 (N)
切削功率：
＝×＝1953×2.08＝4062 (kw)＝4.06 (kw)
由機床說明書查得，機床電機功率PN=7.5(kw),取機床傳動效率η=0.8時：
＝4.06≤×0.8＝7.5×0.8＝6 (kw)
所以機床功率足夠，最后選定粗車的切削用量為＝0.625mm，＝1.0 mm/r，＝2.08 m/s。
同理可算得，精車時的切削用量為＝0.15mm，＝0.5 mm/r，＝1.66 m/s。車床轉速＝4.0r/s。
同理可算得其它表面加工的切削用量如表8所示。 [14]
3.9 工序時間的計算
所謂時間定額是指在一定條件下完成一道工序所需要消耗的時間。它是安排作業(yè)計劃、進行成本核算、確定設備數(shù)量、人員編制以及規(guī)劃生產(chǎn)面積的重要依據(jù)。
時間定額訂的過緊，容易導致忽視產(chǎn)品質量的傾向，或者會影響工人的主動性、創(chuàng)造性和積極性。時間定額訂的過松又起不到指導生產(chǎn)和促進生產(chǎn)發(fā)展的積極作用。因此合理的制訂時間定額對保證產(chǎn) 品質量、提高勞動生產(chǎn)率、降低成本都是十分重要的。
（1）工時定額的基本組成
單件工時定額由下列公式組成：
( 6 )
式中：—基本時間，對機床加工工序來說，就是機動時間。它是直接改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、表面質量等消耗的時間。
—鋪助時間，為保證基本時間的完成進行的輔助動作所消耗的時間。如裝卸工件、操作機床、測量、改變切削用量等?？蓮挠嘘P表格中查取，也可按
估算；
—工作地點的服務時間，如調整和更換刀具、修砂輪、潤滑檫試機床，清除切屑等。一般可按（0.02～0.07）×（）計算；
—休息時間，可按0.02×（）計算；
—準備終結時間，成批生產(chǎn)時間，每加工一批之前工人要熟悉工藝文件、領取毛坯、領取和安裝工藝裝備、調整機床等，加工終了時拆下和歸還工裝，送成品等。在大批量生產(chǎn)中，每個工作地點常期固定完成一道工序內(nèi)容，故單件定額中不計入；
基本時間和工序時間之和稱為工序時間，以表示。即：
( 7 )
（2） 現(xiàn)在根據(jù)技術時間定額的組成確定工序的時間定額
a、工序四
基本時間 ( 8 )
( 9 )
代入數(shù)據(jù)得
＝35.0 (s)
其中： —刀具的行程長度（mm）；
—主軸每轉刀具的進給量（mm/r）；
—進給次數(shù)；
—機床主軸每分鐘轉數(shù)（r/min）；
—加工長度（mm）；
—刀具的切入尺寸（mm）；
—刀具的切出尺寸（mm）；
—試切附加長度（mm）。
輔助時間：輔助時間按 估算,在這里取系數(shù)為0.18。
則工序時間為
帶入數(shù)據(jù)可得 ＝35.4 (s)
b、工序五中端面的加工
基本時間
帶入數(shù)據(jù)得 =5.0 (s)
其中： ——端面外徑 （mm）
——端面內(nèi)徑（mm）
輔助時間按 估算
在這里取系數(shù)為0.17則工序時間為
帶入數(shù)據(jù)可得 ＝5.8 (s)
把將所有工序切削用量和工時定額如表8。
單個活塞的加工時間定額：
( 10 )
其中工作地點的服務時間Tw系數(shù)取0.05，由于本設計為大批量生產(chǎn)，準備終結時間Tk不考慮，則
＝（1＋0.02＋0.05）×9.083＝9.719 (h)
表 8 切削用量及工時定額表
Tab 8 Time quota and cutting tables
工序號
切削深度
ap（mm）
進給量f
（mm/r）
切削速度v
（m/s）
車床轉速
（r/s）
基本時間Tj
（s）
工序時間Tg
（s）
0
05
10
15
1.85
1.0
2.08
5.0
30.0
34.9
20
25
2.7
1.2
1.85
11.0
7.6
8.9
30
35
40
43
續(xù)表8
工序號
切削深度
ap（mm）
進給量f
（mm/r）
切削速度v
（m/s）
車床轉速
（r/s）
基本時間Tj
（s）
工序時間Tg
（s）
45
50
3.19
3.17
3.0
0.4
0.35
0.30
0.62
0.62
0.62
1.5
1.5
1.5
11.0
13.0
60
65
2.4
2.2
0.2
0.19
0.83
0.83
5.0
5.0
2.1
2.5
67
70
4.1
3.8
0.3
0.3
0.69
0.69
2.0
15.3
18.0
80
85
90
0.05
0.05
0.35
0.35
0.75
0.75
4.5
4.5
8.3
9.8
100
0.04
0.35
0.55
3.47
6.0
7.0
110
0.04
0.30
0.50
3.0
7.0
6.0
115
4.1
0.3
0.69
2．0
5.0
5.9
120
125
127
4 銑五槽夾具設計
4.1 活塞五槽加工夾具的定位及誤差分析
4.1.1 定位方式和定位元件
1.定位方式是運用一面兩銷的方式，定位元件分別是定位板，心軸，菱形銷。
4.1.2 定位誤差分析與計算
(1) 產(chǎn)生定位誤差的原因
a. 基準不重合帶來的定位誤差
夾具定位基準與工序基準不重合，兩基準之間的位置誤差會反映到被加工表面的位置上去，所產(chǎn)生的定位誤差稱之為基準轉換誤差。
b. 間隙引起的定位誤差
在使用心軸、銷、定位套定位時，定位面與定位元件間的間隙可使工件定心不準產(chǎn)生定位誤差。單菱形銷與孔的定位情況，最大間隙為
( 12 )
式中 ——定位孔最大直徑；
——定位銷最小直徑；
△——銷與孔的最小間隙；
——銷的公差；
——孔的公差；
由于銷與孔之間有間隙，工件安裝時孔中心可能偏離銷中心，其偏離的最大范圍是以δ為直徑，以銷中心為圓心的圓。若定位時讓工件始終靠緊銷的一側，即定位以銷的一條母線為基準，工件的定位誤差僅為。
菱形銷與活塞銷孔的配合為H7/g6，所以，=5.12+0.05＝5.17mm，5－0.014＝4.986mm，菱形銷與孔的最大間隙為＝5.17－4.986＝0.184mm。
c. 與夾具有關的因素產(chǎn)生的定位誤差
這類因素基本上屬于夾具設計與制造中的誤差，如：
1）定位基準面與定位元件表面的開關誤差。
2）導向元件，對刀元件與定位元件間的位置誤差，及其形狀誤差導致產(chǎn)生的導向誤差和對刀誤差。
3）夾具在機床上安裝誤差，即對定誤差導致工件相對刀具主軸或運動方向產(chǎn)生的位置誤差。
4）夾緊力使工件或夾具產(chǎn)生變形，產(chǎn)生位置誤差。
5）定位元件與定位元件間的位置誤差，以及定位元件、對刀元件、導向元件、定向元件等元件的磨損。
上述定位誤差的分析計算，一般是在成批大量生產(chǎn)中用調整法加工時，需要分析，對于具體夾具的定位誤差需要具體分析，要找出各個產(chǎn)生定位誤差的環(huán)節(jié)及大小，然后按照極值法或概率法求出總的定位誤差。如果采用試切法加工，一般就不作定位誤差的分析計算了。
4.2 工件的夾緊裝置的設計
4.2.1 夾緊裝置的組成
典型的夾緊裝置，是由下列幾個部分組成。
(1) 夾緊元件與夾緊機構: 夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件。通過它和工件受壓面的直接接觸而完成夾緊動作。本夾具的設計根據(jù)零件的特點設計螺旋夾緊裝置。樣式見總裝配圖。
4.2.2 夾緊力的確定
(1) 夾緊力的計算
夾緊力的大小需要準確的場合 ，一般需要實驗來確定。通常，由于切削力本身是估算的，工件與支撐件間的摩擦因數(shù)也是近似的，因此夾緊力也是粗略估算。在計算夾緊力時，將夾具和工件看作一個剛性系統(tǒng)，以切削力的作用點、方向和大小處于最不利于夾緊的狀況為工件的受力狀況，根據(jù)切削力、夾緊力（大工件還應考慮重力，運動速度較大時應考慮慣性力），以及夾緊機構的具體尺寸，列出工件的靜力方程式，求出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)，作為實際所需夾緊力。[17]
本設計中，夾緊機構選用最常用的壓板夾緊機構。加工活塞時采用的夾緊工件的勞動強度也不是很大，為節(jié)約成本，動力裝置采用手動夾緊機構。此時夾緊力的方向也符合“夾緊力的方向應用有利于工件的準確定位，不會破壞定位。實際所需夾緊力的計算如下。
壓板夾緊機構是夾緊機構中應用最廣泛的一種，
4.3 對定裝置
夾具體底面是夾具的主要基準面，要求底面經(jīng)過比較精密的加工，夾具的各定位元件相對于此底面應有較高的位置精度要求。為了保證夾具具有相對切屑運動的準確的方向，夾具體底平面的對稱中心線上開有定向槽，安裝上兩個定向鍵，夾具靠這兩個定向鍵定位在工作臺面中心線上的T型槽內(nèi)，采用良好的配合，一般選用H7/h6，再用T型槽螺釘固定夾具。由此可見，為了保證工件相對切屑運動方向有準確的方向，夾具上的第二定位基準（導向）的定位元件必須與兩個定向鍵保持較高的位置精度。
4.4 標準件的選取
壓板連接夾具體壓緊螺栓的選取GB/T5783—2000，螺紋規(guī)格為直徑d＝M8，長L＝45mm,性能等級為8﹒8級，表面氧化，材料45＃鋼，全螺紋螺栓，標記為： GB5783 M8×45。
連接夾具與機床定位鍵選取GB2206—80，寬度B＝20mm，熱處理：HRC40～45,偏差為h6的A型定位鍵，標記為： 定位鍵 A20h6 GB2206—80。
與定位鍵配合使用的螺釘同樣選取GB/T65－2000，螺紋直徑分別為d＝M6，公稱長度L＝10mm,性能等級為4.8級，材料45＃鋼，不經(jīng)表面處理開槽圓柱頭螺釘，標記為： GB/T65 M6×16。
與銷孔配合定位的菱形銷選取GB2204－80可換定位銷，材料20鋼，表面滲碳處理，深度0.8～1.2mm，HRC55～60。
連接菱形銷與襯套的鍵選取GB/1096－1979，圓頭普通平鍵（A型），寬度b＝10mm,h＝8mm，長度L＝80mm，材料45鋼，標記為： 鍵 10×80 GB/T1096。[19]
4.5 夾具體的設計
4.5.1 夾具體的毛坯結構
在選擇夾具體的毛坯結構時，應以結構合理性、工藝性、經(jīng)濟性、標準化的可能性以及工廠的具體條件為依據(jù)綜合考慮。根據(jù)夾具的工作條件和受力情況，本夾具的毛坯采用鑄造結構可滿足要求。
4.5.2 夾具體外形尺寸的確定
夾具制造屬單件生產(chǎn)性質，為縮短設計和制造周期，減少設計和制造費用，所以夾具體設計，一般不作復雜的計算。通常都是參照類似的夾具結構，按經(jīng)驗類比法估計確定。實際上在繪制夾具總圖時，根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置以及其他輔助機構和裝置在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。根據(jù)《機床夾具設計手冊》表1-9-2 夾具體結構尺寸的經(jīng)驗數(shù)據(jù)及表1-9-3 夾具體座耳尺寸兩表可初步擬訂夾具體的尺寸。（見銑四槽夾具體零件圖）
4.5.3 夾具體的排屑結構
為了便于排除切屑，不使其積聚在定位元件工作表面上而影響工件正確定位，一般在設計夾具體時，應采取必要的措施。參閱《機床夾具設計手冊》表1-9-4，采用切屑自動排除結構。
5 鉆四孔夾具設計
5.1 工件的定位
1.由于加工的四孔沒有嚴格的位置要求，只限制四個自由度就行。所以采用中心孔定位。
5.2 定位誤差的分析與計算
本設計是采用孔定位，因而可能產(chǎn)生的誤差是元件的中心孔與定位軸之間的間隙引
起軸向的誤差和心軸與活塞內(nèi)壁配合產(chǎn)生的徑向誤差。以中心孔與定位軸的定位誤差為例：
根據(jù)《機械制造裝備設計》第265頁可查最大間隙公式為
(17)
圖 6 夾具裝配圖
式中 —定位孔最大直徑；
—定位心軸最小直徑；
Δ —銷孔的最小間隙；
—銷的公差；
—孔的公差。
由于銷孔與之間有間隙，工件安裝時孔中心可能偏離銷孔中心，其偏離的最大范圍是以δ為直徑，以銷中心為圓心的圓。若定位時讓工件始終靠緊銷的一側，即定位以銷的一條母線為基準，工件的定位誤差公為：。
本設計選用的活塞中心孔最大直徑為 = 127.12mm + 0.05mm =127.17mm，定位銷直徑選定為 = 127.1mm，其長度選定為 = 10mm。定位銷與銷孔間采用H7/g6，銷軸最小尺寸為＝127.1－0.014＝127.086，所以其定位誤差最大間隙由公式得：
＝0.084。
5.3 工件的夾緊
查《機械加工工藝手冊》表10·4—11有：鉆孔加工時軸向力計算公式為：
( 18 )
式中 — 鉆削加工軸向切削力；
— 鉆頭