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開題報告
設計題目:某型汽車發(fā)動機曲軸工藝及夾具設計
學生姓名:
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指導教師:
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學 歷:
1、課題論證
1.1課題研究的目的與意義
1.1.1課題研究的目的
經(jīng)過十多年的高速增長,我國汽車年產(chǎn)量從2005年的576萬輛增長到2016年的2802萬輛,汽車年銷量在此期間內(nèi)的增速高達386%。2017年,我國汽車產(chǎn)銷呈小幅增長,全年共產(chǎn)銷 2901.54萬輛和2887.89萬輛汽車,同比增長3.19%和3.04%。2016年中國汽車市場年產(chǎn)量占全球汽車年產(chǎn)量的30%,自2009年以來一直保持在世界第一的位置。隨著汽車發(fā)動機曲軸的發(fā)展及市場上對各種汽車發(fā)動機曲軸的需求的不斷擴大,對汽車發(fā)動機曲軸的研究發(fā)展以及對汽車水泵上各類零件的優(yōu)化改進,生產(chǎn)加工逐漸變得十分重要。
1.1.2課題研究的意義
機械的加工工藝及夾具設計是在完成了大學的全部課程之后,進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用,使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的認識和提高,為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下夯實的基礎。機械加工是實現(xiàn)產(chǎn)品設計、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段,是企業(yè)進行生產(chǎn)準備,計劃的修改、加工的操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù),提高經(jīng)濟效益的技術(shù)保證。夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分,好的夾具設計可以提高產(chǎn)品的勞動生產(chǎn)率,保證和提高加工精度,降低了生產(chǎn)成本等,還可以擴大機床的使用范圍,從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。
1.2文獻綜述(相關(guān)課題國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀)
1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀
隨著現(xiàn)代機械加工的快速發(fā)展,機械加工技術(shù)快速發(fā)展,慢慢的涌現(xiàn)出了許多先進的機械加工技術(shù)方法,比如微型機械加工技術(shù)、快速成形技術(shù)、精密超精密加工技術(shù)等。
1、微型機械加工技術(shù)
隨著微/納米科學與技術(shù)(Micro/NanoScienceandTechnology)的發(fā)展,以本身形狀尺寸微小或操作尺度極小為特征的微機械已成為人們認識和改造微觀世界的一種高新科技。微機械由于具有能夠在狹小空間內(nèi)進行作業(yè),而又不擾亂工作環(huán)境和對象的特點,在航空航天、精密儀器、生物醫(yī)療等領域有著廣闊的應用潛力,并成為納米技術(shù)研究的重要手段,因而受到高度重視并被列為21世紀關(guān)鍵技術(shù)之首。
2、快速成形機械加工技術(shù)
快速成形技術(shù)是20世紀發(fā)展起來的,可根據(jù)CAD模型快速制造出樣件或者零件。它是一種材料累加加工制造方法,即通過材料的有序累加而完成三維成形的。快速成形技術(shù)集成了CNC技術(shù)、材料技術(shù)、激光技術(shù)以及CAD技術(shù)等現(xiàn)代的科技成果,是現(xiàn)代先進機械加工技術(shù)的重要組成部分。
3、精密超精密機械加工技術(shù)
精密和超精密加工時現(xiàn)代機械加工制造技術(shù)的一個重要組成部分,是衡量一個國家高科技制造業(yè)水平高低的重要指標之一。20世紀60年代以來,隨著計算機及信息技術(shù)的發(fā)展,對制造技術(shù)提出了更高的要求,不僅要求獲得極高的尺寸、形位精度,而且要求獲得極高的表面質(zhì)量。正是在這樣的市場需求下,超精密加工技術(shù)得到了迅速的發(fā)展,各種工藝、新方法不斷涌現(xiàn)。
我國于80 年代末開始就對組合夾具元件的設計與管理進行了研究和開發(fā),在總結(jié)和吸取我國應用和發(fā)展槽系列夾具經(jīng)驗的基礎上,根據(jù)現(xiàn)代的機械加工特征及夾具的發(fā)展趨勢,研制出了新一代孔系列的組合夾具系統(tǒng)。此系統(tǒng)發(fā)揮了槽的平移可調(diào)性和孔的旋轉(zhuǎn)可調(diào)性的優(yōu)勢,可直接組裝獲得任何直線尺寸和角度尺寸。此系統(tǒng)把大中小三個系列的元件融為一體,可在一塊多夾具基礎板上,既能組裝單個大工件夾具,又能組裝多個中小零件夾具,有利于組裝夾具基礎板長期固定在機床工作臺上,此系統(tǒng)還設有孔系和槽系過渡元件,便于實現(xiàn)孔、槽系夾具元件混合使用。
圖1多元化夾具
1.2.2國外研究現(xiàn)狀
國外的研究現(xiàn)狀:夾具的設計包括三個步驟:設備規(guī)劃、夾具規(guī)劃和夾具結(jié)構(gòu)設計。目前,Joneja以及Ferreira等人在進行CAPP 方面的研究中對設備規(guī)劃有詳細論述。計算機輔助夾具設計(CAFD) 就夾具方面也作了一些工作:Chou YC ,Chandru 等人提出的自動夾具定位和夾緊的一種方法;De Meter EC提出的利用機械杠桿原理進行定位和夾緊位置選擇的一種算法;Markus A等人提出的針對棱柱形工件進行組合夾具設計的基于規(guī)則的系統(tǒng)。目前,關(guān)于工件夾具的自動化配置方面的工作,自動夾具結(jié)構(gòu)設計( AFCD) 中很少提及。TrappeyAJC等人提出了一個二維組合夾具元件的配置算法。幾乎所有的AFCD 研究者都承認,在一個成功的AFCD 系統(tǒng)中, 工件的幾何形狀是一個關(guān)鍵因素。Nnaji B ,Alladin S等人也對具有復雜幾何形狀的工件進行嘗試研究。然而其結(jié)果也僅僅適用于特定的幾 何體,比如多邊形棱柱。
圖2 模塊化夾具
1.3課題研究的內(nèi)容、總體方案及技術(shù)路線、進度安排等
1.3.1研究的內(nèi)容:
汽車發(fā)動機曲軸是發(fā)動機的心臟,曲軸和連桿、活塞等一起組成曲柄連桿機構(gòu)。工作時活塞推力經(jīng)連桿傳到曲軸,曲軸將活塞的往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)槔@其軸線的旋轉(zhuǎn)運動,并向外輸出功率。曲軸由三部分組成:1)曲軸前端;2)由若干個連桿軸徑、曲柄臂及主軸徑組成的曲拐;3)曲軸后端。曲軸由其自身的主軸徑安裝在發(fā)動機上,其連桿軸徑上裝有連桿。具體內(nèi)容如下:
(1)繪制汽車發(fā)動機曲軸零件圖及毛坯圖;
(2)對汽車發(fā)動機曲軸進行工藝分析,確定其工藝要求;
(3)確定毛坯并擬定工藝路線并編寫過程卡及工序卡片;
(4)確定工序尺寸、加工余量等;
(5)選擇配套的刀具;
(6)計算切削用量、額定時間;
(7)確定定位基準和定位元件;
(8)計算夾具的夾緊力和定位誤差;
(9)設計工裝的夾緊機構(gòu);
(10)繪制夾具總圖及量具的圖紙;
(11)編寫說明書。
1.3.2總體方案及技術(shù)路線:
(1)生產(chǎn)綱領:
生產(chǎn)綱領為40000件/年
(2)粗糙度分析
曲軸臂與主軸徑及連桿軸徑的連接圓角R3.5,表面的粗糙度分別為Ra0.8um,所有油道的進出口表面粗糙度是Ra1.6um。連桿主經(jīng)的端面表面粗糙度是Ra0.6um;連桿主經(jīng)表面粗糙度是Ra0.32um;其余表面或內(nèi)孔等表面的粗糙度分別為Ra3.2um、Ra0.4um。
(3)形位公差分析
正是齒輪軸的軸徑對曲軸軸線的圓跳動為0.025。皮帶輪軸軸徑對曲軸軸線的徑向跳動為0.04。其余各段的行位公差按圖紙要求。
(4)熱處理分析
主軸徑及連桿軸徑要表面淬火,淬硬深度2.5~4.5mm,硬度HRC55~63,油封軸徑也要表面淬火,淬火深度1.2~2mm,硬度HRC50~63。
1.3.3技術(shù)路線:
其技術(shù)路線為:首先根據(jù)曲軸零件圖,選擇此零件圖的毛坯圖,。擬定加工工藝路線,選擇兩個工藝路線分析后確定最佳的一個工藝路線,做工序卡,再次設計某一道工序的夾具圖紙,設計加緊和定位方案,繪制夾具裝配圖,再繪制量具的圖紙CAD及三維,最后編寫說明書。
1.3.4進度安排
時間
設計任務及要求
1-2周
案調(diào)研、搜集畢業(yè)設計課題資料
3-4周
收集整理相關(guān)資料、完成開題報告
5-6周
準備開題,準備相關(guān)設計的資料,安排進程和設計計劃
7-8周
零件加工工藝過程設計
9-10周
繪制夾具裝配圖及主要零件圖及量具圖紙
11-12周
編制設計說明書、整理設計資料
13-16周
提交設計(論文)全部資料、準備畢業(yè)答辯
1.4注意存在的問題
1.工藝編制合理:
在編制工藝時要合理,如果不合理此零件圖為大批量,容易造成成本比較高。
2.夾具加緊和定位:
夾具在設計的時候需要考慮定位自由度和加緊;如果自由度不夠,夾具就會容易松動偏移。
3.量具的設計:
量具在設計的時候,需要根據(jù)某個工序設計,要設計準確。
1.5參考文獻
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2、答辯組論證結(jié)論
(1)方案可行,技術(shù)路線清晰 □ (2)方案可行,技術(shù)路線基本清晰 □
(3)方案基本可行,技術(shù)路線不很清晰 □ (4)方案和技術(shù)路線不很清晰 □
(5)方案和技術(shù)路線不清晰 □
3、 指導教師意見:同意開題 教研室主任意見:
指導教師(簽名): 教研室主任(簽名):
2020年 3月 13日 年 月 日
注:(1) 開題報告是用文字體現(xiàn)的設計(論文)總構(gòu)想,篇幅不必過大,但要把計劃設計的課題、如何設計、理論依據(jù)和研究現(xiàn)狀等主要問題說清楚;
(2) 字數(shù)不少于3000字,參考文獻不少于6篇,印刷字符在10萬印刷符以上。