連桿加工工藝.doc

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本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 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 學(xué)生姓名 所在院(系) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)班級 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 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，社會的各行各業(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)域的知識體系中，以機(jī)械制造過程中的工藝技術(shù)問題為研究對象的一門技術(shù)科學(xué)，即是機(jī)械制造工藝學(xué)：以工件在機(jī)床上的裝夾為對象的一門技術(shù)科學(xué)，即是機(jī)床夾具設(shè)計。 連桿是汽車發(fā)動機(jī)中的主要傳動部件之一，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，可以用來補(bǔ)償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時便于在磨損后進(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、小頭兩端對稱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)動機(jī)工作時，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動，把氣缸體下部的潤滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動運(yùn)動副 2、研究意義 在這個市場經(jīng)濟(jì)競爭如此激烈的年代，企業(yè)若要生存發(fā)展就必須不斷地改進(jìn)，用最廉價的生產(chǎn)成本創(chuàng)造出最高的利潤，這必然跟我們的工藝過程有著千絲萬縷的聯(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強(qiáng)度，而且大大降低了生產(chǎn)效率。連桿是發(fā)動機(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，推動曲軸旋轉(zhuǎn)，從而將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，又受曲軸的驅(qū)動而帶動活塞壓縮汽缸中的氣體。所以，連桿除上下運(yùn)動外，還左右擺動作復(fù)雜的平面運(yùn)動。連桿工作時，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，由于連桿既是傳力零件，又是運(yùn)動件，不能單靠加大連桿尺寸來提高其承載能力，須綜合材料選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱處理及表面強(qiáng)化等因素來確保連桿的可靠性。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、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 汽車制造業(yè)是我國支柱產(chǎn)業(yè)之一。根據(jù)我國汽車工業(yè)“十五規(guī)劃”，汽車總產(chǎn)量2005年為300萬輛，2010年為450萬輛，2015年為600萬輛。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大型載重汽車、工程專用車、農(nóng)運(yùn)汽車等品種和數(shù)量需求都很大；隨著人們生活水平的不斷提高，轎車的需求量逐年大幅度增長。這不僅向汽車工業(yè)提出了新的要求，而且向汽車零部件生產(chǎn)行業(yè)提出了變革性的挑戰(zhàn)，同時也是促進(jìn)汽車零部件加工業(yè)發(fā)展的新機(jī)遇。我國汽車工業(yè)發(fā)展的勢頭，是要從零部件的自主知識產(chǎn)權(quán)逐步向整車設(shè)計自主知識產(chǎn)權(quán)過渡，這應(yīng)該是形成中國汽車工業(yè)特色和優(yōu)勢的必由之路。 連桿不僅在汽車行業(yè)得到廣泛使用，在摩托車行業(yè)使用也頗為廣泛。在汽車和摩托車的發(fā)動機(jī)中，連桿扮演了很重要的角色。在中國，由于連桿的需求量很大，對質(zhì)量的要求越來越高，連桿研究的意義也越來越大。國內(nèi)外的研究部門對連桿的研究正是如火如荼。 連桿是汽車的心臟——發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，其工作條件惡劣，是承受強(qiáng)烈沖擊力和動態(tài)應(yīng)力最高的動力學(xué)負(fù)荷部件。目前，國內(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“八五”、“九五”技術(shù)改造，已經(jīng)形成幾家批量較大的連桿專業(yè)生產(chǎn)廠，但其生產(chǎn)線、設(shè)備和工藝都由國外引進(jìn)，投資大、自主知識產(chǎn)權(quán)的比重小是亟需改變的局面，而且仍無法滿足日益發(fā)展的汽車、摩托車和內(nèi)燃機(jī)制造業(yè)對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 現(xiàn)代的高性能發(fā)動機(jī)對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)展趨勢是采用短連桿結(jié)構(gòu)。發(fā)動機(jī)運(yùn)動部件重量的減輕，有助于降低能耗和噪聲；可以改善發(fā)動機(jī)的排放。對短連桿的需求是因為發(fā)動機(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)動機(jī)對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)展趨勢是采用短連桿結(jié)構(gòu)。發(fā)動機(jī)運(yùn)動部件重量的減輕，有助于降低能耗和噪聲；可以改善發(fā)動機(jī)的排放。對短連桿的需求是因為發(fā)動機(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, 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)動機(jī)連桿為例, 其作用是將活塞的直線往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動, 實現(xiàn)發(fā)動機(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)對連桿的加工工藝也有新的要求,在加工的過程中,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)械加工工藝過程是工藝規(guī)程設(shè)計的核心問題。設(shè)計時通常應(yīng)初擬2~3個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施之。 三、對本課題將要解決的主要問題及解決問題的思路與方法、擬采用的研究方法（技術(shù)路線）或設(shè)計（實驗）方案進(jìn)行說明 1、研究的主要內(nèi)容 （1）了解柴油發(fā)動機(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，制定連桿計算機(jī)輔助工藝規(guī)程并用計算機(jī)軟件模擬制造過程； （3）完成銑削大頭孔端面夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計； （4）計算機(jī)繪制裝配圖1張，零件圖若干張。 （5）編寫工藝規(guī)程卡一套，完成設(shè)計說明書一份； 基本參數(shù)：4125A型柴油發(fā)動的連桿機(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流程,基準(zhǔn)的確定,夾具的設(shè)計以及怎樣保證一些基本參數(shù)的技術(shù)要求等。 2、解決問題的思路與方法 通過大學(xué)里學(xué)習(xí)過的知識，首先進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)，結(jié)合大三、大四時課設(shè)的思路進(jìn)行設(shè)計，在此過程中，可以參考大四學(xué)期課設(shè)“CA6140法蘭盤加工工藝”的設(shè)計，首先了解柴油發(fā)動機(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，然后考慮其加工時的夾具設(shè)計并計算加工有關(guān)的數(shù)據(jù)。 3、擬采用的研究方法 論文寫作過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，社會調(diào)查法等。 論文采用的技術(shù)路線：選題——收集資料——設(shè)計關(guān)鍵夾具——編制加工工藝——撰寫、修改論文——確定終稿 可行性論證：本論文按照畢業(yè)設(shè)計方案要求，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，與同學(xué)之間的相互交流，再加上老師的指導(dǎo)，取長補(bǔ)短不斷的修改補(bǔ)充，能夠較好的完成畢業(yè)設(shè)計。 四、檢索與本課題有關(guān)參考文獻(xiàn)資料的簡要說明 [1]陳宏鈞.實用機(jī)械加工工藝手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004. [2]沈海珊.實用銑工手冊[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[M].北京：中國鐵道出版社.1984. [4]蔡安江,張麗,王紅巖.機(jī)床工程生產(chǎn)實習(xí)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2005. [5]龔定安,蔡建國.銑工手冊[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[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[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社.1979. [8孫麗嬡.機(jī)械制造工藝及專用夾具[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[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，完成開題報告，進(jìn)行開題答辯； （2）4---14周，閱讀連桿零件圖，計算機(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，強(qiáng)度校核，繪制裝配圖及零件圖； （3）15----16周撰寫說明書； （4）6月12日——6月15日，整理熟悉設(shè)計過程，完成答辯。 六、指導(dǎo)教師意見 1．對開題報告的評語 2．對開題報告的意見及建議 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 所在院（系）審查意見： 負(fù)責(zé)人簽字(蓋公章) 年 月 日