发动机活塞机械加工工艺规程及钻夹具设计机械.docx

摘 要
机械加工工艺过程，是指用机械加工方法逐步改变毛坯的状态（形状、尺寸和表面质量），使之成为合格的零件所进行的全部过程。发动机活塞的机械加工工艺是很典型的工艺过程。活塞的机械加工工艺过程包括结构工艺性分析、毛坯的选择、基准的选择、加工余量的确定、工艺路线的拟定、工序尺寸及公差的确定和加工设备的选择等。其中，加工余量的确定需遵守一定的原则，并通过查表和计算而得；简单的工序尺寸及其公差可以根据零件图而直接得到，但复杂的需通过尺寸链的计算而得；其他步骤的确定也得遵守一定的原则。最后，要填写相关的工艺文件。
为了提高劳动生产率，保证加工质量和改善劳动条件，需要设计专用的夹具来加工。机床夹具是用来准确、迅速地确定工件与机床、刀具间的相对位置的工艺装配。在钻油孔工序中，设计了专用的钻夹具来进行加工。钻夹具的设计是完成装夹机构、分度装置、操纵机构和夹具体的设计，以及如何将这些机构装配起来形成一个完整的装配的过程。结构方案确定以后，绘制了主要的零件图和装配图。

关键词： 活塞加工 ； 工艺过程 ； 夹具设计

Abstract
Mechanical manufacturing process is all course carrying on of changing the state of the blank (the form, size and surface quality) with mechanical manufacturing method progressively, and making it become qualified products. The mechanical manufacturing process of the engine piston is a very typical process. The mechanical manufacturing process of the engine piston includes analysis of structure, choosing block, choosing standard , confirming process size and tolerance and choosing equipment, etc. . Among them, confirming the allowance of finish must meet certain principle by checking some table and computing; The size of simple working procedure and its tolerance obtain directly according to the detail drawing, but complex must through computing size chain; Other steps also must meet certain principle. Finally, fill in relevant files.
In order to enhance the productivity, guarante the processing quality and improve working condition, needs to design the special-purpose fixture to process. The jig used on Machine tools is a tooling used to confirm work piece’s relative position with the machine tools and cutting tool exactly and rapidly. When drilling the oil hole, we design the special-purpose jig which used on drill. The process of designing jig used on drill includes designing fixture, indexing mechanism, handle mechanism, and fixture body, and how to fit them into a whole assemblage. After confirming structure plan, we should draw up the assembly drawing. This jig is simple, also the working procedure precision request is not very high, therefore does not have to carry on the precision analysis.

Key words: piston ； process ； designing jig

目 录
绪论…………………………………………………………………… 1
第一部分 发动机活塞机械加工工艺规程………………………… 2
第1章 工艺过程概述及其重要性…………………………………… 2
1．1 工艺过程概述………………………………………………… 2
1．1．1 生产过程、工艺过程和工艺规程………………… 2
1．1．2 机械加工工艺过程及其组成……………………… 2
1．1．3 设计工艺过程的基本要求………………………… 3
1．1．4 设计工艺过程的技术依据………………………… 3
1．2 工艺过程重要性……………………………………………… 4
第2章 活塞加工基础知识…………………………………………… 5
2．1 活塞功用和结构特点………………………………………… 5
2．2 活塞的技术要求……………………………………………… 7
2．3 活塞的材料…………………………………………………… 8
第3章 活塞加工工艺规程的拟定…………………………………… 9
3．1 活塞的结构工艺性分析……………………………………… 9
3．2 毛坯的选择……………………………………………………12
3.2.1 毛坯选择原则……………………………………………12
3.2.2 铝活塞毛坯的选择………………………………………14
3．3 定位基准的选择……………………………………………… 15
3．3．1 工件的定位………………………………………… 15
3．3．2 基准的概念………………………………………… 18
3．3．3 定位基准选择的原则……………………………… 19
3．3．4 活塞加工基准的选择……………………………… 19
3．4 加工余量的确定……………………………………………… 21
3．4．1 毛坯的加工余量…………………………………… 21
3．4．2 工序间的加工余量………………………………… 22
3．5 加工工艺路线的拟定…………………………………………22
3．5．1 表面加工方法的选择……………………………… 22
3．5．2 加工阶段的划分…………………………………… 25
3．5．3 工序集中与工序分散……………………………… 26
3．5．4 加工顺序的安排…………………………………… 26
3．6 工序尺寸及公差确定…………………………………………27
3．6．1 简单的工序尺寸…………………………………… 27
3．6．2 尺寸链……………………………………………… 28
3．6．3 活塞加工主要工序尺寸及其公差的确定………… 30
3．7 加工设备的选择…………………………………………… 32

第二部分 钻油孔夹具的设计………………………………… 34
第1章 机床夹具概述…………………………………… 34
1．1 机床夹具的定义及分类…………………………………… 34
1．1．1 机床夹具的定义……………………………………34
1．1．2 机床夹具的分类……………………………………34
1．2 机床夹具的功用和组成…………………………………… 35
1．2．1 功用…………………………………………………35
1．2．2 组成…………………………………………………36
1．3 夹具的设计特点和基本要求…………………………………37
1．3．1 夹具设计工作的特点………………………………37
1．3．2 设计的基本要求……………………………………37
1．4 机床夹具在工艺系统中的地位………………………………38
第2章 工件的装夹…………………………………………40
2．1 装夹的定义……………………………………………………40
2．2 工件定位的原理………………………………………………40
2．3 对定位元件的基本要求………………………………………40
2．4 定位基面和定位基面…………………………………………41
2．4．1 工件以平面定位时的定位元件…………………… 41
2．4．2 工件以圆孔定位时的定位元件…………………… 41
2．4．3 工件以外圆柱面定位时的定位元件……………… 42
2．5 夹紧装置的组成和基本要求…………………………………42
2．6 基本夹紧机构…………………………………………………43
第3章 夹具的其他装置……………………………………44
3．1 对刀装置………………………………………………………44
3．1．1 对刀装置的基本结构……………………………… 44
3．1．2 对刀装置尺寸的确定……………………………… 44
3．2 分度装置…………………………………………………… 45
3．2．1 分度装置的基本形式……………………………… 45
3．3 靠模装置………………………………………………………47
3．4 夹具体…………………………………………………………47
3．4．1 夹具体的结构形式………………………………… 47
3．4．2 夹具体的毛坯类型………………………………… 47
3．4．3 夹具体设计的基本要求…………………………… 48
第4章 钻床夹具设计基础知识……………………………50
4．1 钻模的结构类型和特点………………………………………50

4．2 钻床夹具设计要点………………………………………… 51
4．2．1 钻模类型的选择……………………………………51
4．2．2 钻模板的选择………………………………………51
4．2．3 钻套的选择与设计…………………………………52
4．2．4 支脚的设计…………………………………………53
第5章 活塞机械加工过程中钻床专用夹具的设计………54
5．1 工件加工工艺分析……………………………………………54
5．2 确定夹具的结构方案…………………………………………54
5．3 绘制夹具总装配图……………………………………………56
5．4 标注尺寸及技术要求…………………………………………57
5．5 夹具精度分析…………………………………………………58
结论…………………………………………………………59
致谢…………………………………………………………60
参考文献……………………………………………………61
附录…………………………………………………………

绪论

制造业是国民经济的支柱产业。据统计美国68％的财富来源于制造业，日本国民总产值的49％是有制造业提供的。中国制造业在工业总产值中也占有40％的比例。而机械制造业正是制造业的重中之重。
制造技术是使原材料变成产品的技术的总称，是制造业本身赖以生存的关键基础技术。有人指出，当代的机械制造它已经不是传统意义上的机械制造，它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技术与新兴工业。一些先进的制造技术诸如敏捷制造、绿色制造、并行工程、快速成形技术、虚拟制造等等不断涌现。认为传统的机械制造已经退出历史舞台，没有用武之地。
然而，机械加工技术各种新的制造技术的基础。机械加工技术即传统意义上的机械制造技术。它是以力学、切削理论为主要基础的一门学科。各种工艺理论包括切削机理的研究，以及机床基本性能（如精度、可靠性、刚度、热变形、震动、噪声等）及试验的研究，是传统机械制造中的基础理论研究。现代机械制造技术的发展，无一不是基础理论和试验研究的综合效果。随着机械制造技术向着高精度、高效率、和高度自动化方向的迅速发展，以及新材料、新刀具与新加工方法的不断涌现，有关这些基础理论的研究必将进一步等到重视与加强。
工艺是机械产品设计、制造过程中的重要组成部分。研究零件机械加工工艺过程的科学即为机械制造工艺学，是制造工艺的重要组成部分，它是一门综合性的技术应用科学，是研究制造过程中各种加工过程的规律、合理选择过程参数和控制这些参数的方法与手段的科学，即研究制造过程的本质、相互联系和反展规律的科学。
由此可见，研究机械加工工艺有其重要的作用和现实意义。
随着科学技术的进步、生产的发展和商品市场的竞争，新产品会不断出现，产品的品种和规格业越来越多，质量要求也更高。多品种、短周期、小批量生产逐渐占重要地位。为此，设计与制造机械加工过程中重要的工艺装配——夹具是很重要的环节。而且它对于保证加工质量，扩大机床的使用范围，降低成本等均起着重要作用。
由此看出，夹具的设计是具有很大的现实意义。
汽车的制造工艺从一定程度上反映一个国家的制造技术水平，而发动机活塞的制造工艺是汽车制造工艺中一个重要的环节。发动机活塞结构复杂、技术要求高、制造精度要求很高，其机械加工工艺规程的制定值得研究，有其重要的意义。
现在活塞的加工大多为大批量的生产，故都在专用机床上加工，其工艺过程变得简单，生产效率也很高。但本设计是针对中小批量的活塞生产而制定的工艺规程，其工艺过程更能体现机械加工的特点。而其钻夹具的设计也体现了夹具设计的精髓。
第一部分 发动机活塞机械加工工艺规程
第1章 工艺过程概述及其重要性
1.1 工艺过程概述
1.1.1 生产过程、工艺过程与工艺规程
工厂的生产过程是将原材料或者半成品转变为成品所进行的全部过程。工厂的生产过程，是一个十分复杂的过程，它不仅包括那些直接作用到生产对象上去的工作，而且也包括许多生产准备工作和生产辅助工作。
在工厂的生产过程中，占重要地位的是工艺过程。工艺过程是与改变原材料或者半成品使之成为成品直接有关的过程。工艺过程有锻压、铸造、机械加工、冲压、焊接、热处理、表面处理、装配和试车等。因此，工艺过程可分为机械加工工艺过程、铸造工艺过程、锻造工艺过程、焊接工艺过程、热处理工艺过程、装配工艺过程等。
通常把合理的工艺过程编写成技术文件（机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片或机械加工工艺卡片），用于指导生产，这类文件称为工艺规程。
1.1.2 机械加工工艺过程及其组成
机械加工工艺过程，是指用机械加工方法逐步改变毛坯的状态（形状、尺寸和表面质量），使之成为合格的零件所进行的全部过程。

（1）工序
机械加工工艺过程是由一系列工序组成的，毛坯依次通过这些工序而变为成品。
工序是工艺过程的基本组成部分，它是指在一个工作地点上，对一个工件（或一组工件）进行加工所进行的连续工作。在组织计划工作中，工序是工艺过程的基本单元。
完成一个工序，常需要进行许多工作，这些工作可分为基本工作（切削）和辅助工作（装卸工件、开动机床、引进工具和测量工件等）两部分。在辅助工作中，工件的安装占有很重要的地位。
（2）安装
在同一道工序中，工件可能要安装几次。工件在机床上每装卸一次所完成的那部分工序，称为安装。
（3）工位
在一次安装中，工件在机床上所占的位置。在这个位置上所完成的那部分工序，称为工位。工位分单工位和多工位。
（4）工步
在一次安装或一个工位中，当加工表面、切削工具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的那部分工序，称为工步。一个工步有可以分为几次走刀。
（5）走刀
走刀是指在一个工步中，切削用量从被加工表面上每切去一层金属所进行的工作。当工件表面上需要切去的金属太厚，不可能或不宜一次切下时，就需要分几次走刀来进行加工。
1.1.3 设计工艺过程的基本要求
一个零件可以采用不同的工艺过程制造出来，但是，正确与合理的工艺过程，应满足下列基本要求：
（1） 保证产品的质量符合设计图的技术条件所规定的要求；
（2） 保证高的劳动生产率；
（3） 保证经济上的合理性。
另外，在设计工艺过程时，必须特别重视改善劳动条件。
同时，所设计的工艺过程要能够保证产品质量的稳定。即工艺过程要能够可靠的实现图纸和技术条件所规定的要求。也就是说，产品的质量尽可能不依赖操作者的技艺，而要决定于设备、工艺装配和工艺方法的完善程度。
总之，在设计工艺过程中，要合理解决技术和经济问题。为了使所设计的工艺过程更为合理，就必须对各种可行的方案进行分析比较。以使工艺过程能全面的符合质量、生产率和经济性的要求。
1.1.4 设计工艺过程的技术依据
零件机械加工的工艺过程，取决于零件的要求、产量的大小和现场的生产条件。所以，在设计工艺过程时，必须掌握下列资料作为基本的依据。
（1） 零件图及其技术条件
零件图及其技术条件，时制造的对象，时设计工艺过程的主要技术依据。
（2） 生产量
工艺过程必须根据给定的生产量的大小来设计。产品的产量及其劳动量的
大小，是影响生产类型的主要因素生产可分为三种类型，即单件生产、成批生产和大量生产。如果生产类型不同，则设计工艺过程的详细程度也有所不同。单件生产时，一般只设计工艺路线；在成批和大量生产时，才详细地设计工艺过程。
（3） 生产条件
设计工艺过程，可能是在现有工厂的条件下，或者是在新设计的工厂条
件下进行。在后一种情况下，可以根据需要和我国当前可能的条件来选择设备，因而可以采用较为先进的技术。而在前一种情况下，主要应从工厂现有的机床设备出发来设计较为合理的工艺过程，使得现有的设备得到充分利用。
新技术、新工艺的发展，新设备的不断出现，标志着生产工艺水平的不
断提高。因此，为了更好的保证质量、提高劳动生产率并降低生产成本，在设计工艺过程时，要充分注意新技术的引用。

1.2 工艺过程的重要性
在机械产品的制造过程中，机械加工在总劳动量中占的比重最大，大约为60％，而且它是获得复杂构形和高精度零件的主要手段。今年来，由于科学技术的飞速发展，对产品的精度要求也越来越高。因此，机械加工工艺过程在产品生产的整个工艺过程中，占有重要的地位。
先进工艺过程的采用，与发展机械工业的技术水平有非常重大的关系。工艺过程的设计，在生产准备过程中起着决定性的作用。按照规定的工艺过程组织生产，对保证产品的质量和经济性，并对提高生产率都有十分重要的意义。同时，生产中的各种生产准备工作和生产辅助工作，也都以规定的工艺过程为依据。而且，只有执行规定的工艺过程，才能够建立起正常的生产秩序。因此，设计正确合理的工艺过程，是一项十分重要的工作。

第2章 活塞加工基础知识
通过对活塞零件图的审查及其查阅关于活塞的相关资料及标准，对活塞的功用、结构特点、材料选择及其技术要求等有了初步了解，以便于制定其机械加工工艺规程，现简要说明如下：
2.1 活塞的功用和结构特点
图1是发动机活塞结构示意图（其零件图见附图）。图示中1为活塞顶面，它承受着高温高压气体的直接作用。3为气环槽，在气环槽中装有气环，用以密封活塞顶面的燃烧室。4为油环槽，通过油环把飞溅到气缸套内壁上的多余润滑油刮掉，并通过油环槽内的回油孔 2 流回油底壳。活塞中间的贯穿孔,称为活塞销孔，5为挡圈槽，活塞销孔6内装有活塞销，通过活塞销将活塞、连杆联接起来。两端挡圈槽内装有弹性挡圈，防止活塞销的窜动。7和8分别称为上开裆和下开裆，用于连杆定位。底部的止口9是机械加工的工艺基准，它在发动机工作过程中没有作用。12、11、10分别称为头部外圆、环岸外圆和裙部外圆，其中裙部外圆在活塞工作过程中起导向作用。活塞裙部与缸壁直接接触，不但要保证活塞良好的导向性能，而且要能承载受缸壁给予的侧向压力。
活塞在工作状态下，沿活塞销孔的方向会伸长，原因有三：一是作用在活塞顶部的燃气压力使顶面在销座跨度内发生弯曲，导致销座部位的裙部向外扩张；二是活塞裙部在侧向力的作用下压向缸壁，致使裙部有变扁的趋势；三是活塞受热发生膨胀，但因活塞在销座方向的刚度大，而在垂直于销座方向上刚度较差，膨胀时互相牵制，刚度大的方向发生膨胀时，有牵动低刚度方向活塞壁反向回缩的趋势。为了使得活塞工作条件下，保持活塞与缸壁之间具有均匀的间隙，常用下述方法对活塞的变形加以控制和补偿。

图1发动机活塞结构示意图
1－活塞顶面 2－回油孔 3－气环槽
4－油环槽 5－挡圈槽 6－活塞销孔
7－上开档 8－下开档 9－止口
10－裙部外圆 11－环岸外圆 12－头部外圆
（1） 开绝热槽
在活塞油环槽底部，在活塞销座的两侧边开出绝热槽，减少从活塞头部传
到裙部的热量以降低裙部的温度。
（2） 活塞裙部作成椭圆形
热量通过活塞顶部传到活塞裙部， 温度升高产生热变形。再是活塞裙部圆周 上壁厚不均匀，销孔轴线方向厚，热膨胀量大；垂直于销孔方向热膨胀量小。从而使活塞裙部由于热变形变成椭圆。如图2所示。为了能够补偿活塞的热变形，将活塞作成椭圆形，并使其长轴方向与销座方向垂直。每100mm缸径，椭圆的长轴之差约为0.3～0.5mm。图1所示活塞之差为0.5mm。

图 2 活塞工作过程中的变形
a)受力变形 b）热变形
（3） 镶装刚片
在铝合金活塞中镶入热膨胀系数壁铝合金销的材料，以阻碍活塞的热膨胀。
（4） 沿活塞高度方向对直径进行补偿
活塞工作时，顶面与高温气体直接接触，热量由头部传到裙部，头部温度高，热膨胀量大；裙部温度低热膨胀量小。为了补偿这种 不均匀的热变形，把活塞头部的外径设计得比裙部外径小，同时活塞裙部也设计成上小下大的锥形，即裙部为一椭圆锥面。通常，活塞裙部的直径差约为0.045～0.075mm。零件图所示活塞的裙部母线是抛物线，称为桶面活塞。桶面活塞在热膨胀后仍呈桶形，在活塞作往复运动时，与缸壁形成双向油楔，大大改善了裙部的润滑条件病提高了裙部的承载能力。
实践证明，活塞裙部表面的微观轮廓对活塞寿命，特别是对抗咬合性有很大的影响。表面粗糙度太小的表面，其抗咬合性反而不好，其凹处可以存储润滑油，凸处容易磨合，因而，可以改善活塞的工作性能。
为了防止活塞环岸部分与缸壁咬合，可以在环岸部分加工处细小的环槽，从而使得活塞在过热或者碳渣落入装配间隙的情况下具有一定的退让性。
高速汽油机的活塞销孔中心线与裙不中心线不相交，而是向承受膨胀侧压力的一侧偏移1～2mm。零件图所示活塞偏移量为1mm。
为了改善和加速磨合，活塞外表面镀有一层薄锡。
2．2 活塞的技术要求
活塞的裙部外圆、活塞销孔及环槽都是比较重要的表面。因此，对这些表面要提出比较高的精度喝表面粗糙度要求。另外，为了保证发动机运转平稳，对装配在同一发动机上的各活塞的重量差要加以控制。
铝合金活塞的技术条件已有国家标准JB3931-85，对于各部分的尺寸公差，形状和位置公差以及表面粗糙度均作了详细规定（附图1为活塞零件图及部分技术要求）。
（1）裙部外圆 裙部外圆起导向作用，要求与气缸精密配合，其尺寸公差等级一般为IT6,，对于高速内燃机的活塞甚至要求为IT5。在大批量生产中为了减少机械加工的难度，经常将活塞裙部和气缸套孔径的制造公差均放大，装配时采用分组装配法，以保证达到要求的间隙。在此，活塞裙部的制造精度为IT6，表面粗糙度为Ra0.4m。并且，活塞裙部直径差一般为0.045～0.075。在此为0.05～0.075。
（2）销孔 销孔尺寸精度要求很高，一般在IT6以上，为了减少机械加工的困难，活塞销孔的加工和活塞销的装配也采用分组装配法。此活塞的销孔尺寸为φ28，表面粗糙度为Ra0.1m。其圆柱度公差为4级，公差值为1.5m。活塞销孔的位置度公差是：
1）销孔的轴心线到顶面的距离（压缩高）影响气缸的压缩比，即影响发动机的效率， 因此必须控制在一定的范围内，此活塞的这一距离为52.5±0.06mm。
2）销孔轴心线对顶部外圆轴心线的垂直度影响活塞销、活塞销孔和连杆的受力情况。垂直度误差过大将使活塞销、销孔和连杆单侧受力，导致活塞在气缸中倾斜，加剧磨损。其垂直度公差规定为6级。
3）销孔轴心线对头部外圆轴心线的对称度误差 也会引起不均匀磨损，此活塞的对称度为0.20mm。
4）两段销孔中心线的同轴度公差按相关公差的零公差给出，即销孔为最大实体尺寸时，同轴度公差为零。
5）销孔中心线裙部中心线的偏移量在图示活塞中为1mm。以1mm为理论正确尺寸，销孔中心线的位置度公差为0.1mm。
（3）环槽 为了使活塞环能随气缸套孔径大小的变化而自由的胀缩，对图示活塞环槽作下列规定：
1）环槽两侧面对头部外圆轴心线的垂直度公差等级为9级；
2）环槽两侧面对头部外圆轴心线的圆跳动公差等级为8级；
3）环槽宽度尺寸公差等级为IT8；
4）环岸的尺寸公差等级为IT9;
5) 槽底的尺寸公差等级为IT11;
6）环槽两侧面的表面粗糙度为Ra0.8m。
（4）活塞质量
了保证发动机的运转平稳，同一台发动机的活塞其相互间的质量差不应相差很大，图示活塞之质量差要求不大于8g。
2．3 活塞的材料
由前面分析可知，活塞工作的主要特点是在高温高压下作长期的连续变负荷往复运动。为了提高活塞的工作性能和可靠性，其材料必须满足如下要求：
（1）在高温高压下具有足够的强度和刚度；
（2）较小的结构质量；
（3）良好的耐应性和抗腐蚀性；
（4）良好的导热性，热膨胀系数小。
为了满足上述要求，在汽油发动机和高速柴油机中活塞的材料一般都选用硅铝共晶合金。而在低速、高负荷、低级燃料的发动机中有时采用铸铁作为活塞材料。
铝合金比铸铁具有下列优点：
（1）导热性好，使活塞顶面的温度降低较快，可以提高发动机的压缩比，又不至引起混合气体自燃，因而可以提高发动机的功率；
（2）质量小，惯性力小；
（3）可切削性好；
（4）铸造性能好。
但它也有下述缺点：
（1）材料价格较贵；
（2）热膨胀系数大，约为铸铁的两倍；
（3）机械强度及耐磨性较差。
综合比较，高速发动机中都用铝合金作为活塞的材料。
目前，国内外广泛使用的活塞材料为含硅12％的共晶硅铝合金，如ZL82、ZL9等。图示活塞使用材料代号为ZL8。

第3章 活塞加工工艺规程的拟定
通过以上叙述，对活塞的工作条件、结构及其技术要求等都有了初步了解，也给工艺规程的制定作了必要的准备。
3.1 活塞的结构工艺性分析
铝合金活塞的特点可以归纳为：结构复杂，内应力大；壁薄刚性差，容易发生径向变形；精度要求很高；活塞的线膨胀系数大，加工时有较大的热变形；铝合金的硬度低，容易产生碰伤；活塞质量有严格的要求必须加以控制。下面根据这些特点分析活塞的工艺特点及工艺上应采取的措施：
3.1.1 结构复杂,内应力大
由零件图知，活塞内腔的结构与形状均较复杂，顶部、头部及裙部各处的壁厚又相差较多。在毛坯制造过程中势必产生较大的内应力。因此，在机械加工之前，要安排人工失效处理，以消除内应力。
3.1.2 壁薄、刚性差、易变形
除了销座之外，活塞裙部的壁厚均较薄。采用铸件毛坯时，需要设置冒口，以避免浇不足，冷隔、缩孔等缺陷。
活塞的薄壁结构使得活塞裙部极易发生受力变形，引起变形的因素主要是夹紧力及切削力。根据这一特点，在工艺上采用如下相应措施：
（1）尽量避免在裙部径向力夹紧 除非采取特殊措施，否则不应在裙部的径向施加加紧力，以免裙部产生不均匀变形。一般说来，夹紧力的方向应当平行于活塞的轴心线。由于活塞顶部厚度尺寸相对较大，径向刚度较高，在第一环岸部位，沿径向施加夹紧力是可以的。
前面已经述及，为了减少从头部传导给裙部的热量，汽油机的活塞油环槽中开有绝热槽；为了使裙部具有一定的弹性；由于这些槽的存在，加之裙部壁厚较薄，活塞的径向刚度很小，径向夹紧裙部时，容易产生较大的变形，影响加工精度。因而，活塞下部设有止口。以止口内孔与端面定位时，可在销孔、销座上部的凹坑处或者顶面施加轴向夹紧力。也可以在活塞毛坯顶面设置工艺凸台，利用止口处的锥面和凸台上的中心孔定位并实现轴向夹紧。采用这些措施，都可以避免因径向刚度差而产生的夹紧变形，为保证加工精度创造了必要的条件。
特别的，在钻孔工序时，由于孔径很小，受力不是很大，且有开档处有销子撑着，加上轻微的变形可以在后续工序中消除，故可以利用三爪卡盘夹紧裙部。
（2）控制切削力的大小
加工过程中的切削力会造成活塞裙部的径向变形，在安排加工工艺过程时，应当从选择适当的加工方法及合理的切削用量两方面来加以控制，特别对于各精加工工序更应仔细权衡。活塞销孔的加工采用单刃粗镗－半精镗－精镗工艺就比采用多刃的扩孔、绞孔工艺要好。又例如，椭圆裙部精加工时，采用单刃细车就比切入磨削要哈。为了控制切削力的大小，还必须控制加工时的切削深度a及进给量f，必要时还可以用增加走刀次数以减少切削深度，从而控制切削力的大小。
3.1.3 铝合金活塞的线膨胀系数大
铝合金活塞的线膨胀系数比黑色金属大一倍，一次在加工过程中和检验过程中温度变化会造成明显的尺寸变化。由于活塞裙部厚度部均匀，温度变化也将造成裙部几何形状的变化，因而给加工增加了一定的难度。例如，直径为100mm的铝合金活塞，实际测量其直径随温度的变化量可知：当温度提高1℃时，活塞直径约增大0.00085mm。为了控制活塞加工时的热膨胀，在活塞加工中特别时最终精加工中应采用措施控制活塞温度。控制措施大概有两个方面：一是控制精加工的切削用量以减少切削热；二是保证冷却效果以控制活塞的温度。
3.1.4 活塞精度要求高
活塞裙部外圆及销孔的尺寸精度要求极高，如汽车铝活塞的裙部尺寸，按装配要求，其公差等级为IT4～IT6。零件图所示活塞的裙部直径公差值为0.01mm，其公差等级为IT4。活塞销孔的直径公差要求甚至更高。零件图所示活塞的销孔直径公差，按装配要求应为0.0025。这样高的要求，要保证加工精度是极其困难的。
为了保证活塞能达到装配尺寸要求而又部不至于过多增加活塞的加工成本，活塞加工工艺过程中将销孔直径及裙部直径公差放大到经济精度的范围内，精加工完成后进行精密测量将活塞按尺寸分组以便进行分组装配。活塞零件图上标注的销孔直径及裙部直径公差是放大后的公差，裙部尺寸公差已经放大到IT8～IT9；销孔尺寸公差已经放大到IT5～IT6。
3.1.5 铝合金材料硬度低
铝合金质地较软，很容易碰伤而形成伤痕，使得已经加工的精密表面受到损害。因而活塞外表面精加工后不能任意堆放，工序间运输过程中必须单个存放，一般应当用木质材料分隔。
3.1.6 活塞质量有严格要求
每一台汽车发动机的活塞，质量差应不大于±4g。为了准确控制活塞质
量，首先要控制活塞顶面的壁厚，为此，在加工活塞止口时，必须以活塞顶部内表面作度量基准。其次，在活塞各表面精加工以后，用下述方法之一来控制活塞的质量:一是逐一称量活塞的质量，对不符合质量要求的活塞，在裙部止口的内圆柱表面上切除一部分金属；二是称量以后，按活塞质量大小进行分组，使得同一组的活塞质量差满足±4g的要求。
3.2 毛坯的选择
查阅【1】乔世民主编、高等教育出版社出版的《机械制造基础》第五章，第二节可知毛坯的选择原则，现将原文抄录如下：
3．2．1 毛坯选择原则
5.2 毛坯选择的原则
5.2.1 满足材料的工艺性能要求零件材料的选择与毛坯的选择关系密切，零件材料的工艺性能直接影响着毛坯生产方法的选择。按加工工艺方法的不同，金属材料可分为铸造合金和压力加工合金两大类。各种材料与毛坯生产方法的关系见表 5.2.1。

根据表 5.2.1可以粗略地估计各种材料所能适应的毛坯生产方法和各种方法所能适应的材料。例如，碳素钢主要适应锻造生产，但有些碳素钢也具有较好的铸造性能。这时就要在保证满足力学性能要求的前提下，根据材料工艺性能的好坏来作出选择。应当指出，铸铁、铸铝等铸造合金焊接性一般都较差，因此，在采用“铸—焊”方法生产毛坯时，主要是利用各种铸钢。
5.2.2 满足零件的使用要求
机械产品都是由若干零件组成的，保证零件的使用要求是保证产品使用要求的基础。因此，毛坯选择首先必须保证满足零件的使用性能要求。零件的使用要求主要包括零件的工作条件（通常指零件的受力情况、工作环境和接触介质等）对零件结构形状和尺寸的要求，以及对零件性能的要求。
1.结构形状和尺寸的要求机械零件由于使用功能的不同，其结构形状和尺寸往往差异较大，各种毛坯制造方法对零件结构形状和尺寸的适应能力也不相同。所以，选择毛坯时，应认真分析零件的结构形状和尺寸特点，选择与之相适应的毛坯制造方法。对于结构形状复杂的中小型零件，为使毛坯形状与零件较为接近，应选择铸件毛坯。为满足结构形状复杂的要求，可根据其他方面的要求选择砂型铸造、金属型铸造或熔模铸造等；对于结构形状很复杂且轮廓尺寸不大的零件，宜选择熔模铸造。对于结构形状较为复杂，且抗冲击能力、抗疲劳强度要求较高的中小型零件，宜选择模锻件毛坯；对于那些结构形状相当复杂且轮廓尺寸又较大的大型零件，宜选择组合毛坯。
2.力学性能的要求对于力学性能要求较高，特别是工作时要承受冲击和交变载荷的零件，为了提高抗冲击和抗疲劳破坏的能力，一般应选择锻造毛坯，如机床、汽车的传动轴和齿轮等；对于由于其他方面原因需采用铸件，但又要求零件的金相组织致密、承载能力较强的零件，应选择相应的能满足要求的铸造方法，如压力铸造、金属型铸造和离心铸造等。
3.表面质量的要求为降低生产成本，现代机械产品上的某些非配合表面有尽量不加工的趋势，即实现少、无切削加工。为保证这类表面的外观质量，对于尺寸较小的非铁金属件，宜选择金属型铸造、压力铸造或精密模锻；对于尺寸较小的钢铁件，则宜选择熔模铸造（铸钢件）或精密模锻（结构钢件）。
4.其他方面的要求对于具有某些特殊要求的零件，必须结合毛坯材料和生产方法来满足这些要求。例如，某些有耐压要求的套筒零件，要求零件金相组织致密，不能有气孔、砂眼等缺陷。如果零件选材为钢材，则宜选择型材（如液压油缸常采用无缝钢管）；如果零件选材为铸铁，则宜选择离心铸造（如内燃机的汽缸套，其材料为 QT 600-2，毛坯即为离心铸造铸件），对于在自动机床上进行加工的中小型零件，由于要求毛坯精度较高，故宜采用冷拉型材，如微型轴承的内、外圈是在自动车床上加工的，其毛坯采用冷拉圆钢。
5.2.3 满足降低生产成本的要求
要降低毛坯的生