連桿加工工藝.doc

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本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告 題 目 4125A柴油機(jī)連桿加工工藝及 銑削小頭孔端面夾具設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 所在院(系) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 2013 年 3 月 2 日 題 目 4125A柴油機(jī)連桿加工工藝及銑削大頭孔端面夾具設(shè)計(jì) 一、選題的目的及研究意義 1、選題的目的 在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，人類(lèi)文明已經(jīng)達(dá)到了空前的飛躍，機(jī)械化取代手工生產(chǎn)已成為全球公認(rèn)的趨勢(shì)，社會(huì)的各行各業(yè)，包括交通、農(nóng)牧、石油、化工、煤炭、電力、輕紡、電子、通信、醫(yī)療、軍事等，都離不開(kāi)各種各樣的機(jī)械設(shè)備，而所有的這些設(shè)備都是由機(jī)械制造工業(yè)提供的，在機(jī)械制造學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)體系中，以機(jī)械制造過(guò)程中的工藝技術(shù)問(wèn)題為研究對(duì)象的一門(mén)技術(shù)科學(xué)，即是機(jī)械制造工藝學(xué)：以工件在機(jī)床上的裝夾為對(duì)象的一門(mén)技術(shù)科學(xué)，即是機(jī)床夾具設(shè)計(jì)。 連桿是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一，它由連桿體及連桿蓋兩部分組成。 連桿體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。為了減少磨損和便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦有鋼質(zhì)的底，底的內(nèi)表面澆有一層耐磨巴氏合金軸瓦金屬。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，可以用來(lái)補(bǔ)償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷(xiāo)與活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷(xiāo)的磨損，同時(shí)便于在磨損后進(jìn)行修理和更換。 連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。連桿大、小頭兩端對(duì)稱(chēng)分布在連桿中截面的兩側(cè)?？紤]到裝夾、安放、搬運(yùn)等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔(或油槽)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把氣缸體下部的潤(rùn)滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤(rùn)滑連桿小頭襯套與活塞銷(xiāo)之間的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副 2、研究意義 在這個(gè)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)如此激烈的年代，企業(yè)若要生存發(fā)展就必須不斷地改進(jìn)，用最廉價(jià)的生產(chǎn)成本創(chuàng)造出最高的利潤(rùn)，這必然跟我們的工藝過(guò)程有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，如何合理地安排工藝路線是提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本的最有效方法之一，當(dāng)然夾具的利用也是提高生產(chǎn)效率的有效手段。傳統(tǒng)的手工裝夾不僅增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且大大降低了生產(chǎn)效率。連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件。它的作用是連接曲軸和活塞，把作用在活塞頂面的膨脹氣體所作的功傳給曲軸，推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，從而將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮汽缸中的氣體。所以，連桿除上下運(yùn)動(dòng)外，還左右擺動(dòng)作復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)。連桿工作時(shí)，主要承受氣體壓力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的交變載荷， 要求它應(yīng)有足夠的疲勞強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)剛度。同時(shí)，由于連桿既是傳力零件，又是運(yùn)動(dòng)件，不能單靠加大連桿尺寸來(lái)提高其承載能力，須綜合材料選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱處理及表面強(qiáng)化等因素來(lái)確保連桿的可靠性。連桿在機(jī)器中應(yīng)用之廣以及它在機(jī)器中的作用和地位不言而喻。因此，本課題所研究的連桿加工工藝和夾具設(shè)計(jì)都是非常有意義的。 二、綜述與本課題相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、研究方法及應(yīng)用領(lǐng)域等 1、柴油機(jī)連桿的研究現(xiàn)狀 汽車(chē)制造業(yè)是我國(guó)支柱產(chǎn)業(yè)之一。根據(jù)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)“十五規(guī)劃”，汽車(chē)總產(chǎn)量2005年為300萬(wàn)輛，2010年為450萬(wàn)輛，2015年為600萬(wàn)輛。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大型載重汽車(chē)、工程專(zhuān)用車(chē)、農(nóng)運(yùn)汽車(chē)等品種和數(shù)量需求都很大；隨著人們生活水平的不斷提高，轎車(chē)的需求量逐年大幅度增長(zhǎng)。這不僅向汽車(chē)工業(yè)提出了新的要求，而且向汽車(chē)零部件生產(chǎn)行業(yè)提出了變革性的挑戰(zhàn)，同時(shí)也是促進(jìn)汽車(chē)零部件加工業(yè)發(fā)展的新機(jī)遇。我國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的勢(shì)頭，是要從零部件的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)逐步向整車(chē)設(shè)計(jì)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)過(guò)渡，這應(yīng)該是形成中國(guó)汽車(chē)工業(yè)特色和優(yōu)勢(shì)的必由之路。 連桿不僅在汽車(chē)行業(yè)得到廣泛使用，在摩托車(chē)行業(yè)使用也頗為廣泛。在汽車(chē)和摩托車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)中，連桿扮演了很重要的角色。在中國(guó)，由于連桿的需求量很大，對(duì)質(zhì)量的要求越來(lái)越高，連桿研究的意義也越來(lái)越大。國(guó)內(nèi)外的研究部門(mén)對(duì)連桿的研究正是如火如荼。 連桿是汽車(chē)的心臟——發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，其工作條件惡劣，是承受強(qiáng)烈沖擊力和動(dòng)態(tài)應(yīng)力最高的動(dòng)力學(xué)負(fù)荷部件。目前，國(guó)內(nèi)連桿生產(chǎn)的各種小廠家所用的設(shè)備和工藝參差不齊，產(chǎn)品質(zhì)量也未達(dá)到統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)“八五”、“九五”技術(shù)改造，已經(jīng)形成幾家批量較大的連桿專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠，但其生產(chǎn)線、設(shè)備和工藝都由國(guó)外引進(jìn)，投資大、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的比重小是亟需改變的局面，而且仍無(wú)法滿(mǎn)足日益發(fā)展的汽車(chē)、摩托車(chē)和內(nèi)燃機(jī)制造業(yè)對(duì)連桿批量和精度的要求。因此，提高連桿鍛造成型精度，節(jié)約設(shè)備投入，提高材料利用率，增大自主創(chuàng)新的比重是主要發(fā)展方向。隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展和傳統(tǒng)制造業(yè)的不斷改進(jìn)，需求用新的成形技術(shù)制造連桿，這種新的技術(shù)必須具有設(shè)備投資小、生產(chǎn)效率、材料利用率和能量利用率高、連桿成形質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。 2、柴油機(jī)連桿的發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)代的高性能發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)連桿的要求是重量輕、強(qiáng)度高、剛度好、慣性力小，盡量采用強(qiáng)化工藝等。發(fā)展趨勢(shì)是采用短連桿結(jié)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)部件重量的減輕，有助于降低能耗和噪聲；可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的排放。對(duì)短連桿的需求是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)正朝著體積小和功率大的方向發(fā)展。 現(xiàn)代的高性能發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)連桿的要求是重量輕、強(qiáng)度高、剛度好、慣性力小，盡量采用強(qiáng)化工藝等。發(fā)展趨勢(shì)是采用短連桿結(jié)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)部件重量的減輕，有助于降低能耗和噪聲；可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的排放。對(duì)短連桿的需求是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)正朝著體積小和功率大的方向發(fā)展。 現(xiàn)代高速柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出高效、節(jié) 能、環(huán)保節(jié)約的趨勢(shì), 導(dǎo)致柴油機(jī)主關(guān)鍵零件的 制造不斷涌現(xiàn)出新材料與新工藝。以發(fā)動(dòng)機(jī)連桿為例, 其作用是將活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的輸出。連桿自身的可靠性, 要求制造連桿體的材料有足夠的強(qiáng)度, 連桿體的幾何結(jié)構(gòu)有良好的結(jié)構(gòu)剛度。 此外,現(xiàn)代高速柴油機(jī)對(duì)連桿的加工工藝也有新的要求,在加工的過(guò)程中,既要把連桿加工好,而且要經(jīng)濟(jì)環(huán)保,這樣就要求我們研發(fā)新的加工工藝. 3、研究方法及應(yīng)用領(lǐng)域 1）對(duì)連桿零件進(jìn)行工藝審查，找出主要技術(shù)要求和分析關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題，審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性； 2）擬定工藝路線：零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí)通常應(yīng)初擬2~3個(gè)較為不同的該零件的加工工藝路線，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后取其中的最佳方案實(shí)施之。 三、對(duì)本課題將要解決的主要問(wèn)題及解決問(wèn)題的思路與方法、擬采用的研究方法（技術(shù)路線）或設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）方案進(jìn)行說(shuō)明 1、研究的主要內(nèi)容 （1）了解柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的基本工作原理及主要組成部分； （2）大批大量生產(chǎn)條件下，制定連桿計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程并用計(jì)算機(jī)軟件模擬制造過(guò)程； （3）完成銑削大頭孔端面夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （4）計(jì)算機(jī)繪制裝配圖1張，零件圖若干張。 （5）編寫(xiě)工藝規(guī)程卡一套，完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份； 基本參數(shù)：4125A型柴油發(fā)動(dòng)的連桿機(jī)械加工主要技術(shù)要求1）連桿小頭孔尺寸精度為IT7,Ra≤1.6微米,圓柱度公差為0.005mm。2）連桿大頭孔尺寸精度為IT6，Ra≤0.8微米，圓柱度公差為0.012mm。3）連桿小頭孔及小頭銅套孔中心線對(duì)大頭孔中心線的平行度在垂直面內(nèi)的平行度公差為0.004mm;其在水平面內(nèi)的平行度為0.06mm。4）連桿大、小頭孔中心距極限偏差為0.05mm。5) 連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線的垂直度公差為0.1mm，Ra≤3.2微米。6）兩螺栓孔中心對(duì)連桿大頭孔端面的垂直度公差為0.15mm。 在本課題中主要考慮在加工連桿時(shí)流程,基準(zhǔn)的確定,夾具的設(shè)計(jì)以及怎樣保證一些基本參數(shù)的技術(shù)要求等。 2、解決問(wèn)題的思路與方法 通過(guò)大學(xué)里學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，首先進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)，結(jié)合大三、大四時(shí)課設(shè)的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)，在此過(guò)程中，可以參考大四學(xué)期課設(shè)“CA6140法蘭盤(pán)加工工藝”的設(shè)計(jì)，首先了解柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的基本工作原理及主要組成部分，各部分的特點(diǎn)及其受力情況，加工面的技術(shù)要求，然后考慮其加工時(shí)的夾具設(shè)計(jì)并計(jì)算加工有關(guān)的數(shù)據(jù)。 3、擬采用的研究方法 論文寫(xiě)作過(guò)程中采用的方法與手段有：理論研究法，比較分析法，因素分析法，文獻(xiàn)研究法，定性分析法，定量分析法，社會(huì)調(diào)查法等。 論文采用的技術(shù)路線：選題——收集資料——設(shè)計(jì)關(guān)鍵夾具——編制加工工藝——撰寫(xiě)、修改論文——確定終稿 可行性論證：本論文按照畢業(yè)設(shè)計(jì)方案要求，根據(jù)進(jìn)度安排，大量查閱資料，采用比較分析法，因素分析法，定性分析法等方法，運(yùn)用所學(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí)，與同學(xué)之間的相互交流，再加上老師的指導(dǎo)，取長(zhǎng)補(bǔ)短不斷的修改補(bǔ)充，能夠較好的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 四、檢索與本課題有關(guān)參考文獻(xiàn)資料的簡(jiǎn)要說(shuō)明 [1]陳宏鈞.實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004. [2]沈海珊.實(shí)用銑工手冊(cè)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1982. [3]王秀倫,邊文義,張運(yùn)祥.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社.1984. [4]蔡安江,張麗,王紅巖.機(jī)床工程生產(chǎn)實(shí)習(xí)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2005. [5]龔定安,蔡建國(guó).銑工手冊(cè)[M].陜西：陜西科學(xué)技術(shù)出版社.1981. [6]孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1991. [7]趙維緩.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1979. [8孫麗嬡.機(jī)械制造工藝及專(zhuān)用夾具[M].北京：冶金工業(yè)出版社.2003. [9]劉文劍,曹天河,趙維緩.夾具工程師手冊(cè)[M].黑龍江:黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社1987. [10]于駿一.典型零件制造工藝[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1989. [11]陳明.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005. 五、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程安排 （1）1----3周 收集、閱讀、理解資料，完成外文翻譯1篇，制定研究方案，完成開(kāi)題報(bào)告，進(jìn)行開(kāi)題答辯； （2）4---14周，閱讀連桿零件圖，計(jì)算機(jī)模擬編制工藝規(guī)程；銑削大頭孔端面夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)度校核，繪制裝配圖及零件圖； （3）15----16周撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)； （4）6月12日——6月15日，整理熟悉設(shè)計(jì)過(guò)程，完成答辯。 六、指導(dǎo)教師意見(jiàn) 1．對(duì)開(kāi)題報(bào)告的評(píng)語(yǔ) 2．對(duì)開(kāi)題報(bào)告的意見(jiàn)及建議 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 所在院（系）審查意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人簽字(蓋公章) 年 月 日