柴油機(jī)連桿加工工藝及工裝夾具設(shè)計-擴(kuò)大頭孔、銑剖分面
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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題目:基于發(fā)動機(jī)的連桿數(shù)控仿真與工裝夾具設(shè)計
1畢業(yè)設(shè)計(論文)綜述(題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況)
1.1 題目背景
隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,汽車發(fā)動機(jī)的連桿在整個工作運行過程中起著越來越重要的作用。模具是制造業(yè)中使用量大,影響面廣的工具產(chǎn)品。在現(xiàn)代化批量生產(chǎn)中,沒有高水平的模具,就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品,它對企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本具有重要的作用。
連桿是發(fā)動機(jī)的主要傳動件之一,連桿在工作中,除承受燃燒室燃?xì)猱a(chǎn)生的壓力外,還要承受縱向和橫向的慣性力。因此,連桿在一個復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下工作。它既受交變的拉壓應(yīng)力、又受彎曲應(yīng)力。
1.2 研究意義
連桿的作用是將活塞承受的力傳給曲軸,并使活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。
連桿是汽車發(fā)動機(jī)中的的重要零件,連桿最大的應(yīng)用市場在于汽車工業(yè)。中國是全球汽車生產(chǎn)和消費大國。我國汽車產(chǎn)量快速增長,占世界汽車總產(chǎn)量的比重也在快速提升,我國汽車工業(yè)在世界的地位正在快速加強(qiáng)。汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,零部件國產(chǎn)化逐步提升,也給我國汽車零部件產(chǎn)業(yè)帶來巨大的市場空間和發(fā)展機(jī)會。
1.3 國內(nèi)外相關(guān)研究情況
連桿的材料要具有良好的綜合力學(xué)性能及工藝性能。以往連桿材料幾乎普遍采用碳素調(diào)質(zhì)鋼和合金調(diào)質(zhì)鋼,20世紀(jì)70年代由于石油危機(jī),為節(jié)省能源,歐美和日本開始大量應(yīng)用非調(diào)質(zhì)鋼,并取得很大的進(jìn)展。隨著汽車工業(yè)制造技術(shù)的發(fā)展,對于汽車發(fā)動機(jī)的動力性能 及可靠性要求越來越高,而連桿的強(qiáng)度、剛度對提高發(fā)動機(jī)的動力性及可靠性至關(guān)重要,因此國 內(nèi)外各大汽車公司對發(fā)動機(jī)連桿 用材料及制造技術(shù)的研究都非常重視。
目前在國內(nèi),連桿生產(chǎn)線大多由組合專用機(jī)床和通用機(jī)床組成流水生產(chǎn)線,同國外相比,工序能力指數(shù)及自動化程度均較低。有些關(guān)鍵工序也有采用高精設(shè)備和新工藝的,比如螺栓孔槍鉆、槍鉸和冷劑,拉削技術(shù)的應(yīng)用,體蓋組立扭矩+轉(zhuǎn)角,刀具自動補(bǔ)償功能的大小孔精鏜,電子綜合測量技術(shù)等。大的生產(chǎn)廠家主要有一汽集團(tuán)、二汽集團(tuán)、上柴、康明斯等。
我國各大汽車集團(tuán)的主機(jī)廠 發(fā)動機(jī)鍛鋼連桿制造技術(shù)與國外 差距不大,不論從鍛件的強(qiáng)度, 表面強(qiáng)化技術(shù),還是尺寸精度及 產(chǎn)品的穩(wěn)定性方面,都接近國外 發(fā)達(dá)國家的水平。配件廠近年技 術(shù)有所提升,但還存在一些問 題,鍛件成形及控冷技術(shù)落后, 產(chǎn)品性能不穩(wěn)定。 在連桿輕量化方面,我國還 相當(dāng)落后,鈦合金連桿,纖維強(qiáng) 化鋁合金連桿、粉末冶金鍛造連 桿的研究還沒有開展,是今后要 開展的課題。
2本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1 本課題研究的主要內(nèi)容
涉及連桿的工藝工裝,總體方案的設(shè)計、結(jié)構(gòu)形成、結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計。
了解其工作原理,熟悉零件的加工工藝過程及工序,根據(jù)發(fā)動機(jī)連桿給出連桿的加工工藝過程卡片及工序卡。
熟練運用CAD/CAM軟件對連桿進(jìn)行形體三維造型設(shè)計;確定連桿模具類型及結(jié)構(gòu),完成連桿上、下模具三維圖紙的繪制;
根據(jù)加工產(chǎn)品的具體結(jié)構(gòu)和要求,擬定分析設(shè)備設(shè)計方案。
繪制整套的零件圖、裝配圖、各零件的精度配合。
用CAD進(jìn)行造型。根據(jù)連桿的尺寸繪制出連桿的毛柸圖、連桿裝配圖及連桿的圖紙。
本次的連桿工藝工裝設(shè)計,綜合考慮了各方面因素,在生產(chǎn)運行過程中更加的平穩(wěn),承載能力得到了進(jìn)一步加強(qiáng),潤滑好,磨損小,加工制造更容易。在改變運動的傳遞方向,擴(kuò)大行程,實現(xiàn)增力和遠(yuǎn)程傳動等方面更容易。
連桿的工藝工裝設(shè)計首先對各個零件進(jìn)行設(shè)計和造型,最后裝配成連桿實體,進(jìn)而進(jìn)行工藝分析,零件的材料及機(jī)械性能要求,零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸,它在很大程度上決定采用毛坯制造方法的經(jīng)濟(jì)性,充分考慮利用新工藝、新材料、新技術(shù)的可能性,還有基準(zhǔn)面的選擇,最后確定工藝路線,確定了兩個工藝路線,最后根據(jù)生產(chǎn)實際綜合確定一工藝路線。另外再進(jìn)行夾具的設(shè)計。
2.2 擬采用的研究方案、研究方法或措施
連桿的加工路線主要分三個階段:第一個階段是粗基準(zhǔn)的加工。第二個階段是連桿體和蓋切開前的加工,第三個階段為連桿體和蓋合裝后的加工。
由此我設(shè)計了兩條工藝路線分析比較
方案A:模鍛毛柸-調(diào)質(zhì)處理-銑大小頭兩端面-拉小頭孔-拉大頭孔兩側(cè)面-打標(biāo)記號-鉆螺栓孔-精加工螺栓孔-鉆油孔-切斷-精拉結(jié)合面、半圓面-磨結(jié)合面-裝配螺栓-清洗、合面-粗磨大小頭孔兩端面-半精鏜大頭孔-擠壓銅套-倒角-精磨兩端面-精鏜大頭、銅套孔-終檢
方案B:模鍛毛柸-調(diào)質(zhì)處理-拉小頭孔-粗磨大小頭兩端面-拉大頭孔半圓面及結(jié)合面-磨結(jié)合面-螺栓座面-鉆油孔-鉆,擴(kuò),鉸螺栓孔-去毛刺,清洗-裝配螺栓-粗鏜大頭孔-精磨大小頭兩端面-半精鏜,精鏜大頭孔及小頭孔-壓銅套,倒角-精鏜小頭襯套孔-去毛刺-清洗-終檢
對兩種方案的分析:
A方案考慮到了精基準(zhǔn)選擇時應(yīng)遵循統(tǒng)一基準(zhǔn)的原則。首先將兩個側(cè)面這個后續(xù)工序中的精基準(zhǔn)面加工出來。而B方案先把孔加工出來,但是按“先加工基準(zhǔn)面,再加工其他表面”,“先加工平面,后加工孔”,兩端面的接觸面大,便于做粗基準(zhǔn),加工也方便,所以在粗基準(zhǔn)的選擇上還是A方案合適。并且在鏜削大頭孔的工序中,A方案是反復(fù)幾次的粗精加工,可以達(dá)到要求,而B方案是一道工序完成,會使得零件不能充分變形。
綜上所述,方案A工序安排比較合理,最終選擇方案A作為該零件的加工路線。
3本課題研究的重點及難點,前期已開展工作
3.1重點及難點
連桿工藝工裝設(shè)計和零件的材料及機(jī)械性能要求
3.2 前期已開展工作
連桿加工工藝分析
根據(jù)連桿機(jī)構(gòu)特點和精度要求,結(jié)合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”和“基準(zhǔn)重合”的原則分析如何對連桿加工基準(zhǔn)進(jìn)行合理選擇;在保證加工精度的前提下如何確定夾緊力的方向和著力點;怎樣合理選擇連桿個部位加工方式及工藝流程。
連桿加工余量和工序尺寸分析
給出了各工序加工余量的確定方法;工序尺寸與設(shè)計尺寸標(biāo)注方法相同和不同兩種情況下如何確定各工序加工尺寸及偏差。
3.3 完成本課題進(jìn)度計劃
(1)1-3周:參觀調(diào)研,通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)和刊物,了解和掌握CAD/CAM的相關(guān)內(nèi)容和連桿的功用、工作原理以及各種加工方法;編寫開題報告。
(2)4-8周:完成方案設(shè)計和結(jié)構(gòu)方案設(shè)計,確定擬實施的方案,完成英文資料翻譯。
(3)9-13周:運用CAD/CAM軟件對連桿進(jìn)行形體三維造型設(shè)計;確定連桿模具類型及結(jié)構(gòu),完成連桿上、下模具三維圖紙的繪制;模具形狀尺寸及公差要求進(jìn)行相關(guān)計算;設(shè)計連桿的工裝夾具;寫出中期報告。
(4)14-18周:編制數(shù)控加工工藝規(guī)程;運用Mastercam對連桿所設(shè)計的上、下模具進(jìn)行數(shù)控仿真加工,并對對設(shè)計的對設(shè)計方案和仿真的結(jié)果進(jìn)行相關(guān)分析;完成設(shè)計圖紙,寫出畢業(yè)論文,準(zhǔn)備答辯。
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽名:
年 月 日
所在系審查意見
系主管領(lǐng)導(dǎo)簽名:
年 月
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