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本科毕业设计开题报告题目4125A柴油机连杆加工工艺及铣削小头孔端面夹具设计2013年3月2日题目4125A柴油机连杆加工工艺及铣削小头孔端面夹具设计一、选题的目的及研究意义1、选题的目的在科学技术迅猛发展的今天，人类文明已经达到了空前的飞跃，机械化取代手工生产已成为全球公认的趋势，社会的各行各业，包括交通、农牧、石油、化工、煤炭、电力、轻纺、电子、通信、医疗、军事等，都离不开各种各样的机械设备，而所有的这些设备都是由机械制造工业提供的，在机械制造学科领域的知识体系中，以机械制造过程中的工艺技术问题为研究对象的一门技术科学，即是机械制造工艺学：以工件在机床上的装夹为对象的一门技术科学，即是机床夹具设计。1连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，它由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起。为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴氏合金轴瓦金属。在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，可以用来补偿轴瓦的磨损。连杆小头用活塞销与活塞连接。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。连杆大、小头两端对称分布在连杆中截面的两侧。考虑到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等(基本尺寸相同)。在连杆小头的顶端设有油孔(或油槽)，发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头衬套与活塞销之间的摆动运动副2、研究意义在这个市场经济竞争如此激烈的年代，企业若要生存发展就必须不断地改进，用最廉价的生产成本创造出最高的利润，这必然跟我们的工艺过程有着千丝万缕的联系，如何合理地安排工艺路线是提高生产效率降低生产成本的最有效方法之一，当然夹具的利用也是提高生产效率的有效手段。传统的手工装夹不仅增加了工人的劳动强度，而且大大降低了生产效率。连杆是发动机的重要零件。它的作用是连接曲轴和活塞，把作用在活塞顶面的膨胀气体所作的功传给曲轴，推动曲轴旋转，从而将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩汽缸中的气体。所以，连杆除上下运动外，还左右摆动作复杂的平面运动。连杆工作时，主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷，要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度。同时，由于连杆既是传力零件，又是运动件，不能单靠加大连杆尺寸来提高其承载能力，须综合材料选用、结构设计、热处理及表面强化等因素来确保连杆的可靠性。连杆在机器中应用之广以及它在机器中的作用和地位不言而喻。因此，本课题所研究的连杆加工工艺和夹具设计都是非常有意义的。二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等1、柴油机连杆的研究现状汽车制造业是我国支柱产业之一。根据我国汽车工业“十五规划”，汽车总产量2005年为300万辆，2010年为450万辆，2015年为600万辆。随着经济的发展，大型载重汽车、工程专用车、农运汽车等品种和数量需求都很大；随着人们生活水平的不断提高，轿车的需求量逐年大幅度增长。这不仅向汽车工业提出了新的要求，而且向汽车零部件生产行业提出了变革性的挑战，同时也是促进汽车零部件加工业2发展的新机遇。我国汽车工业发展的势头，是要从零部件的自主知识产权逐步向整车设计自主知识产权过渡，这应该是形成中国汽车工业特色和优势的必由之路。连杆不仅在汽车行业得到广泛使用，在摩托车行业使用也颇为广泛。在汽车和摩托车的发动机中，连杆扮演了很重要的角色。在中国，由于连杆的需求量很大，对质量的要求越来越高，连杆研究的意义也越来越大。国内外的研究部门对连杆的研究正是如火如荼。连杆是汽车的心脏——发动机的关键零部件之一，其工作条件恶劣，是承受强烈冲击力和动态应力最高的动力学负荷部件。目前，国内连杆生产的各种小厂家所用的设备和工艺参差不齐，产品质量也未达到统一的标准。通过“八五”、“九五”技术改造，已经形成几家批量较大的连杆专业生产厂，但其生产线、设备和工艺都由国外引进，投资大、自主知识产权的比重小是亟需改变的局面，而且仍无法满足日益发展的汽车、摩托车和内燃机制造业对连杆批量和精度的要求。因此，提高连杆锻造成型精度，节约设备投入，提高材料利用率，增大自主创新的比重是主要发展方向。随着汽车工业的发展和传统制造业的不断改进，需求用新的成形技术制造连杆，这种新的技术必须具有设备投资小、生产效率、材料利用率和能量利用率高、连杆成形质量稳定的优点。2、柴油机连杆的发展趋势近年来，我国柴油机的技术水平获得较大发展，通过技术引进，不但使我们掌握了国外柴油机先进技术，同时对我国柴油机制造工厂进行了相应的技术改造，补充和更新了一批关键工艺装备，健全了工厂的基础设施，加强了质保管理系统，相应培养了一批专业人才，积累了他们对先进柴油机的制造和试验的经验，在消化、吸收国外先进技术同时，给我国自行研制柴油机奠定了良好的基础。与此同时，在各研究设计院所、高等院校和制造企业通力合作下，我国也研制了不少新一代船用柴油机产品，通过大量研究和试制工作，也取得了不少丰硕成果。80年代初以来,我国陆续引进了一些较先进机型的生产许可证，如DeutzMwM604B和234，$20，ATL25，DL22，SEMTPielstiekPA6和PC2，MTU331／396等，1991年又引进了MTU956／1163．02。其中有的机型已投产有的正在准备投产，这些对我国柴油机的发展起到了积极作用。在吸收国外先进技术的同时，我国对老机型作了改进提高，如12VE230柴油机功率从1618kW提高到2426kW，同时也开发了一些新机型。但总的说来，我国现有的船用柴油机主要技术指标如强载度、可3靠性和燃油消耗率等与国外先进机型相比，尚存在不少差距。现代的高性能发动机对连杆的要求是重量轻、强度高、刚度好、惯性力小，尽量采用强化工艺等。发展趋势是采用短连杆结构。发动机运动部件重量的减轻，有助于降低能耗和噪声；可以改善发动机的排放。对短连杆的需求是因为发动机正朝着体积小和功率大的方向发展。现代的高性能发动机对连杆的要求是重量轻、强度高、刚度好、惯性力小，尽量采用强化工艺等。发展趋势是采用短连杆结构。发动机运动部件重量的减轻，有助于降低能耗和噪声；可以改善发动机的排放。对短连杆的需求是因为发动机正朝着体积小和功率大的方向发展。现代高速柴油机技术的发展呈现出高效、节能、环保节约的趋势,导致柴油机主关键零件的制造不断涌现出新材料与新工艺。以发动机连杆为例,其作用是将活塞的直线往复运动转化为曲轴的旋转运动,实现发动机由化学能转变为机械能的输出。连杆自身的可靠性,要求制造连杆体的材料有足够的强度,连杆体的几何结构有良好的结构刚度。此外,现代高速柴油机对连杆的加工工艺也有新的要求,在加工的过程中,既要把连杆加工好,而且要经济环保,这样就要求我们研发新的加工工艺.3、研究方法及应用领域对连杆零件进行工艺审查，找出主要技术要求和分析关键的技术问题，审查零件的结构工艺性；拟定工艺路线：零件的机械加工工艺过程是工艺规程设计的核心问题。设计时通常应初拟2~3个较为不同的该零件的加工工艺路线，经技术经济分析后取其中的最佳方案实施之。以往，连杆的的制造以铸造法和锻造法为主；20世纪80年代以来，由于采用粉末锻造法大批量生产的粉锻连杆具有力学性能优、尺寸精度高、质量较轻及质量偏差很小等特点，因而相继在发达国家快速发展，逐渐取代铸造和锻造连杆2。而高密度烧结法制造连杆也快速发展，并具有良好的力学性能。4三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案进行说明1、研究的主要内容（1）了解柴油发动机的基本工作原理及主要组成部分；（2）大批大量生产条件下，制定连杆计算机辅助工艺规程并用计算机软件模拟制造过程；（3）完成铣削大头孔端面夹具结构设计；（4）计算机绘制装配图1张，零件图若干张。（5）编写工艺规程卡一套，完成设计说明书一份；基本参数：4125A型柴油发动的连杆机械加工主要技术要求1）连杆小头孔尺寸精度为IT7,Ra≤1.6微米,圆柱度公差为0.005mm。2）连杆大头孔尺寸精度为IT6，Ra≤0.8微米，圆柱度公差为0.012mm。3）连杆小头孔及小头铜套孔中心线对大头孔中心线的平行度在垂直面内的平行度公差为0.004mm;其在水平面内的平行度为0.06mm。4）连杆大、小头孔中心距极限偏差为0.05mm。5)连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度公差为0.1mm，Ra≤3.2微米。6）两螺栓孔中心对连杆大头孔端面的垂直度公差为0.15mm。在本课题中主要考虑在加工连杆时流程,基准的确定,夹具的设计以及怎样保证一些基本参数的技术要求等。2、解决问题的思路与方法通过大学里学习过的知识，首先进行系统的总结，结合大三、大四时课设的思路进行设计，在此过程中，可以参考大四学期课设“CA6140法兰盘加工工艺”的设计，首先了解柴油发动机的基本工作原理及主要组成部分，各部分的特点及其受力情况，加工面的技术要求，然后考虑其加工时的夹具设计并计算加工有关的数据。3、拟采用的研究方法论文写作过程中采用的方法与手段有：理论研究法，比较分析法，因素分析法，文献研究法，定性分析法，定量分析法，社会调查法等。论文采用的技术路线：选题——收集资料——设计关键夹具——编制加工工艺——撰写、修改论文——确定终稿可行性论证：本论文按照毕业设计方案要求，根据进度安排，大量查阅资料，采用比较分析法，因素分析法，定性分析法等方法，运用所学习的相关知识，与同学之间的相互交流，再加上老师的指导，取长补短不断的修改补充，能够较好的完成毕业设计。5四、检索与本课题有关参考文献资料的简要说明[1]陈宏钧.《实用机械加工工艺手册》[M].北京：机械工业出版社.2004.[2]沈海珊.《实用铣工手册》[M].上海：上海科学技术出版社.1982.[3]王秀伦.边文义.张运祥.《机床夹具设计》[M].北京：中国铁道出版社.1984.[4]蔡安江.张丽.王红岩.《机床工程生产实习》[M].北京:机械工业出版社.2005.[5]龚定安.蔡建国.《铣工手册》[M].陕西：陕西科学技术出版社.1981.[6]孟少农.《机械加工工艺手册》[M].北京：机械工业出版社.1991.[7]赵维缓.《金属机械加工工艺人员手册》[M].上海：上海科学技术出版社.1979.[8孙丽嫒.《机械制造工艺及专用夹具》[M].北京：冶金工业出版社.2003.[9]刘文剑.曹天河,赵维缓.《夹具工程师手册》[M].黑龙江：黑龙江科学技出版社1987.[10]于骏一.《典型零件制造工艺》[M].北京：机械工业出版社.1989.[11]陈明.《机械制造工艺学》[M].北京：机械工业出版社.2005.五、毕业设计进程安排（1）1----3周收集、阅读、理解资料，完成外文翻译1篇，制定研究方案，完成开题报告，进行开题答辩；（2）4---14周，阅读连杆零件图，计算机模拟编制工艺规程；铣削大头孔端面夹具结构设计，强度校核，绘制装配图及零件图；（3）15----16周撰写说明书；（4）6月12日——6月15日，整理熟悉设计过程，完成答辩。6六、指导教师意见1．对开题报告的评语2．对开题报告的意见及建议指导教师（签名）：年月日所在院（系）审查意见：负责人签字(盖公章)年月日