捷達發(fā)動機連桿加工工藝設計及夾具設計-含三維工件圖【含CAD圖紙、文檔全套】【GJ系列】

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畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目: 捷達發(fā)動機連桿加工工藝設計及夾具設計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-3 學 生 姓 名: 金釗 導 師 姓 名: 朱榮福 開 題 時 間: 2011年2月28日 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 金釗 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程07-3 指導教師姓名 朱榮福 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 捷達發(fā)動機連桿加工工藝設計及夾具設計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 汽車工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，在社會進步和經(jīng)濟發(fā)展中起著舉足輕重的作用。在現(xiàn)代社會中，汽車工業(yè)不僅能為人類提供數(shù)量最多及適宜的交通運輸工具，而且還能帶動相關工業(yè)的發(fā)展，促進整個社會的繁榮。目前全世界的汽車總產(chǎn)量已經(jīng)超過6400萬輛，在工業(yè)發(fā)達國家中汽車工業(yè)的產(chǎn)值已占其國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的8%以上，占其整個機械制造業(yè)產(chǎn)值的30%。汽車工業(yè)在100多年的發(fā)展過程中，經(jīng)歷激烈的國際市場競爭與兼并改組世界能源危機及第三次工業(yè)革命的沖擊，依然發(fā)展勢頭強勁，并呈現(xiàn)出兩種迥然不同的發(fā)展模式。一種是美、日、歐洲等主要工業(yè)發(fā)達國家發(fā)展汽車工業(yè)的模式：資本高度集中壟斷，利用其高科技優(yōu)勢自主開發(fā)產(chǎn)品，頻繁換型，采取大批量規(guī)模經(jīng)營的生產(chǎn)方式，同時將產(chǎn)品輸出轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y本輸出，以多種合作方式跨國經(jīng)營，使汽車的生產(chǎn)趨于國際化。另一種是一些新興工業(yè)發(fā)達國家發(fā)展中國家發(fā)展汽車工業(yè)的模式：采用優(yōu)惠政策引進外資及先進的技術與裝備，先期進口散件進行裝車，之后逐步提高汽車零件的國產(chǎn)化率，進而達到零部件自給，最終形成自成體系的汽車工業(yè)。第二種模式中，韓國和西班牙先獲得了成功經(jīng)驗，之后巴西、中國和墨西哥亦采用了這種模式使各自國家的汽車工業(yè)獲得了快速發(fā)展。 汽車工業(yè)是當代工業(yè)大生產(chǎn)的典型代表。它實行大批量規(guī)模生產(chǎn)，追求大批量、優(yōu)質(zhì)量、低成本與高效益的綜合經(jīng)濟目標。為達此目標，汽車工業(yè)要不斷吸收與采納新技術、新工藝核心材料方便的最新研究成果。目前汽車工業(yè)已成為先進制造技術的重要載體，許多高效自動的加工制造技術，如柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）等均已應用于汽車工業(yè)中。但無論是傳統(tǒng)的制造技術還是先進制造技術，其核心均是以工藝信息內(nèi)容為中心?？梢姽に噯栴}在整個制造業(yè)乃至汽車制造中的重要性。 眾所周知，連桿是發(fā)動機的五大主關件之一，其在發(fā)動機中的地位是顯而易見的。它是發(fā)動機傳遞動力的主要運動件，在機體中做復雜的平面運動，連桿小頭隨活塞作上下往復運動；連桿大頭隨曲軸作高速回轉(zhuǎn)運動；連桿桿身在大、小頭孔運動的合成下作復雜的擺動。 連桿在承受往復的慣性力之外，還要承受高壓氣體的壓力，在氣體的壓力和慣性力合成下形成交變載荷，這就要求連桿具有耐疲勞、抗沖擊，并具備足夠的強度、剛度和較好的韌性。 連桿材料一般采用45鋼或40cr，45Mn2等優(yōu)質(zhì)鋼或合金鋼。鋼制連桿都用模鍛制造毛坯。它的鍛造工藝有兩種方案，將連桿體和蓋分開鍛造，連桿體和蓋整體鍛造。 從鍛造后材料的組織來看，分開鍛造的連桿蓋金屬纖維是連續(xù)的，因此具有較高的強度，而整體鍛造的連桿，銑切后，連桿蓋的金屬纖維是斷裂的，因而削弱了強度。整體鍛造要增加切開連桿的工序，但整體鍛造可以提高材料利用率，減少結合面的加工余量。加工時裝夾也比較方便。工廠中連桿的材料是40cr，調(diào)質(zhì)處理，整體鍛造，只需要一套鍛模，一次便可鍛成，也有利于組織和管理生產(chǎn)。鍛造師表面冷卻速度快，對內(nèi)產(chǎn)生壓應力，表面應力是平衡的，但銑分開面后應力不平衡，易變形，所以要增加校力這一工序。 曲軸連桿廠的連桿加工屬于大批量生產(chǎn)，而連桿剛性差，因此工藝路線多為工序分散，大部分工序用高生產(chǎn)的組合機床和專用機床，并廣泛地使用氣動、液動夾具、以提高生產(chǎn)率。在加工過程中，連桿毛坯件的大頭孔是橢圓的，沿橢圓短軸銑分開面，去掉加工余量，正好是一個圓與曲軸相配合，毛坯鍛造后要進行磁場探傷，檢驗裂紋，并校直保證直線度。在車間，連桿的工藝過程卡把工序排為40多個，主要分為粗加工，半精加工和精加工三個階段。 首先進行兩端面加工。連桿的兩端面是連桿加工過程中最主要的定位基準面，而且在許多工序中使用，所以應先加工它，且隨著工藝過程的進行要逐漸精化其基準，以提高其定位精度。在車間銑兩端時，為保證兩端面對稱于桿身軸線，以桿身定位，在專用銑床上裝兩把硬質(zhì)合金端銑刀盤，工件裝夾在回轉(zhuǎn)工作臺上作低速回轉(zhuǎn)進給運動，加工完一個面，轉(zhuǎn)過180°再加工另一端面。然后采用雙端面磨床進行磨削，以保證兩端面的平行度和高的生產(chǎn)率。 連桿大小頭端面對稱分布在桿身的兩側(cè)，由于大小頭孔厚度不等，所以大頭端面與同側(cè)小頭端面不在一個平面上，用這樣不等高面作定位基準，必定會產(chǎn)生定位誤差。因大小頭厚度公差要求不高，工廠在制定工藝時采用最經(jīng)濟的方法加工成一樣的厚度。這樣，以任一端面、小頭孔及工藝凸臺作為大部分工序的統(tǒng)一定位基準，有利于保證連桿的加工精度，而且端面面積大，定位也比較穩(wěn)定。 連桿大小頭孔德加工時連桿加工中的關鍵工序，尤其大頭孔的加工時連桿各部位加工中要求最高的部位，直接影響連桿成品的質(zhì)量。 一般先加工小頭孔，因尺寸小，鍛坯上不鍛出預孔，所以小頭孔首道工序為鉆削加工，加工方案多為：鉆--擴（拉）--鏜（鉸），采用有三個爪的浮動夾板，自動定心夾緊，它的錐度和小頭錐度相同，并用大孔心軸定位，避免轉(zhuǎn)動。然后加工大頭孔，一般都會鍛出預孔，所以加工方案為粗鏜--半精鏜--精鏜。采用整體鍛造大頭孔在半精鏜之后將連桿身蓋銑開，并以分開面定位鉆螺紋出孔，斜剖式結構連桿剛性不足，設計時加浮動支撐，然后合鉆擴，攻螺紋保證同軸度，修正螺紋孔時，可用銑刀擴孔，不用鉆頭，以消除向下的力。這一工序主要保證螺紋孔的垂直度，可將垂直度轉(zhuǎn)化為平行度進行檢驗。 組裝后精鏜大小頭孔，在專用雙軸鏜床上同時進行。大小頭孔的光整加工是保證孔的尺寸，形狀精度和表面粗糙度不可缺少的工序。大孔的衍磨是一種有切屑的加工，去掉波峰，提高孔德圓柱度，小孔的滾壓則是一種無切屑的加工，把波峰壓下去，降低表面粗糙度。 連桿本身剛度比較低，易變形，所以在安排工藝時應把各主要面粗、精加工工序分開，這樣，粗加工產(chǎn)生的變形在半精加工中得到修正，半精加工產(chǎn)生的變形在精加工中得到修正，最后達到零件的技術要求。 隨著科學技術的發(fā)展，各料、新工藝和新技術不斷涌現(xiàn)，機械制造工藝正向高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。電火花、電解、超聲波、種新材激光、電子束和離子束加工等工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。 數(shù)控機床的出現(xiàn)，提高了更新頻繁的小批量零件和形狀復雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術的迅速發(fā)展，大大推進了機械加工工藝的進步，使工藝過程的自動化達到了一個新的階段。目前，數(shù)控機床的工藝功能已由加工循環(huán)控制、加工中心，發(fā)展到適應控制。加工循環(huán)控制雖可以實現(xiàn)每個加工工序的自動化，但不同的工序中刀具的更換及工件的重新裝夾，仍須人工來完成。加工中心是一種高度自動化的多工序機床，能自動完成刀具的更換，工件的轉(zhuǎn)位和定位，主軸和進給量的變換等，使工件在機床上只安裝一次就能完成全部加工。因此，他可以顯著縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率，改善勞動條件，適應控制數(shù)控機床是一種具有“隨機應變”功能的機床，他能在加工中，根據(jù)切削條件的變化，自動調(diào)整切削條件，是機床保持最佳狀態(tài)下進行加工，因而有效提高加工效率，擴大品種，更好的保證了加工質(zhì)量，并達到最大的經(jīng)濟效率。 近年發(fā)展起來的以計算機為行動中心，完成加工、裝卸、運輸、管理的柔性制造系統(tǒng)，具有監(jiān)視、診斷、修復、自動轉(zhuǎn)位加工產(chǎn)品的功能，使多品種、中小批量生產(chǎn)實現(xiàn)了加工自動化，大大促進了自動化的進程，尤其是將計算機輔助設計與制造結合起來而形成的計算機集成制造系統(tǒng)，是加工自動化向智能化方向發(fā)展的又一關鍵性技術，并進一步朝著網(wǎng)絡化、集成化和智能化的方向發(fā)展。 工藝裝備的設計、制造、使用和管理，體現(xiàn)著一個企業(yè)的工藝技術水平，夾具設計與制造又是制造環(huán)境中的生產(chǎn)準備周期時間和加工成本的重要因素，工裝設計水平的高低，很大程度上反映出企業(yè)制造能力的高低。 夾具設計與制造是機電產(chǎn)品設計與制造的一項重要步驟，傳統(tǒng)的夾具設計制造時需大量的工時消耗和金屬材料的消耗。目前，基于特征參數(shù)化技術已在機電產(chǎn)品設計與制造的各個階段得到廣泛的應用，夾具設計也必須向標準化、系統(tǒng)化、參數(shù)化方向發(fā)展。而且，為了適應我國加入WTO后機電產(chǎn)品的創(chuàng)新能力和盡快機電產(chǎn)品設計制造的全程仿真，快速組合夾具的發(fā)展正是適應了這種要求。 夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。 在今天隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，“小體積、大功率、低油耗”的高性能發(fā)動機對連桿提出更新、更高的要求,對其連桿的工藝設計的目的和意義在于： 1）作為高速運動件重量要輕，減小慣性力，降低能耗和噪聲； 2）強度、剛度要高，并具有較高的韌性； 3）連桿比要大，連桿要短。 在機械制造工業(yè)中，完成工件所需要的加工工序時，經(jīng)常通過使用夾具來提高生產(chǎn)效率，提高加工精度，減少廢品，改善操作的勞動強度。設計宗旨是在確保質(zhì)量的前提下, 改善加工條件, 提高工作效率。 二、設計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1. 基本內(nèi)容 1) 客觀分析連桿的結構特點和主要技術要求，選出最佳材料和毛坯； 2) 分析連桿機械加工工藝過程并編制出連桿的機械加工工藝過程卡片； 3）計算工藝尺寸鏈和工時定額,以此減小加工誤差，提高生產(chǎn)效率； 4）設計出合理的夾具； 5）連桿和夾具的檢驗，利用AutoCAD畫出連桿及其夾具。 2. 擬解決的主要問題 2.1工序安排 連桿加工工序安排應注意兩個影響精度的因素：（1）連桿的剛度比較低，在外力作用下容易變形；（2）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削時會產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應力。因此在連桿加工工藝中，各主要表面的粗精加工工序一定要分開。 2.2定位基準 精基準：以桿身對稱面定位，便于保證對稱度的要求，而且采用雙面銑，可使部分切削力抵消。 統(tǒng)一精基準：以大小頭端面，小頭孔、大頭孔一側(cè)面定位。因為端面的面積大，定位穩(wěn)定可靠；用小頭孔定位可直接控制大小頭孔的中心距。 2.3夾具使用 應具備適應“一面一孔一凸臺”的統(tǒng)一精基準。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準”情況，這時小頭定位銷應做成活動的，當連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進行加工。 保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時，夾具可考慮重復定位情況，如采用夾具限制7個自由度（其是長圓柱銷限制4個，長菱形銷限制2個）。長銷定位目的就在于保證垂直度。但由于重復定位裝御有困難，因此要求夾具制造精度較高，且采取一定措施，一方面長圓柱銷削去一邊，另一方面設計頂出工件的裝置。 三、技術路線（研究方法） 調(diào)研和查閱資料 確定捷達發(fā)動機連桿工藝設計及其夾具設計方案 連桿加工過程中的夾具設計 連桿的結構特點及結構工藝性分析 夾具設計前的準備工作（生產(chǎn)綱領、零件圖與工序圖、工序內(nèi)容） 連桿的材料、毛坯及主要技術要求 定位基準的分析和定位方案的確定 連桿的機械加工工藝過程卡編寫 對刀元件和導向元件的選擇 夾具總圖的繪制及尺寸和夾具技術要求的標注 完成設計圖紙，說明書 四、進度安排 1.第1-2周（3月1～3月14） 調(diào)研、收集資料、撰寫開題報告。 2.第3-4周（3月15 ～3月28） 確定連桿的工藝設計及其夾具設計方案。 3.第5-8周（3月29 ～4月25） 連桿的CAD零件圖及工藝過程卡的編制。 4.第9-10周（4月26～5月9） 連桿工藝過程中夾具的設計。 5.第11-12周（5月10～5月16） 夾具圖的繪制。 7.第13-14周（5月17～5月30） 撰寫設計說明書，完善圖紙設計提交指導老師審核。 8.第15-16周（5月31～6月13） 畢業(yè)設計修改。 9.第17周（6月14～20） 畢業(yè)設計答辯。 五、參考文獻 [1] 韓英淳.《汽車制造工藝學》[M].北京：人民交通出版社 ，2005 [2] 顏懷祥.淺談連桿加工工藝中的一些新技術[J].《柴油機設計與制造》,2003,2 [3] 王晶梅.連桿加工工藝[J].《承德民族職業(yè)技術學院》,2002,4 [4] 劉燕萍.連桿夾具的設計[J].《機械工程與自動化》,2004,2 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