CLMJ01-001@微型车曲轴成形工艺及模具设计
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机械毕业设计全套
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CLMJ01-001@微型车曲轴成形工艺及模具设计,机械毕业设计全套
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毕业设计（论文） 开题报告 设计（论文）题目 :微型车曲轴成形工艺及模具设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆工程 07-9 班 学 生 姓 名 : 吕守宏 导 师 姓 名 : 王国田 开 题 时 间 : 2011 年 3 月 11 日 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 nts 毕业设计（论文） 开题报告 学生姓名 吕守宏 系部 汽车与交通工程学院 专业、 班级 车辆工程 07 9 班 指导教师姓名 王国田 职称 实验师 从事 专业 汽车服务 是否 外聘 是 否 题目名称 微型车曲轴成形工艺及模具设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 研究现状 ： 汽车曲轴是汽车发动机的主要运动部件，工作情况极其复杂，他的性能优劣直接影响着发动机的可靠性和寿命。 曲轴作为内燃机中承受冲击载荷传递动力的关键零件，是内燃机 5大件 (机体、缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴 )中最难以保证加工质量的零部件。曲轴恶劣的工况条件，对其材质、毛坯加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求 都十分严格。其中任何一个环节的质量对曲轴的寿命和整机的可靠性都有很大的影响。因此世界各国十分重视技术研究，不断改进曲轴加工工艺，最大可能地提高曲轴寿命。 由于曲轴的锻造工艺复杂，如何降低载荷、提高模具的使用寿命都是制定曲轴成形工艺所必须重点考虑的，因此，优化曲轴模具结构、消除成形缺陷、提高材料利用率、改善曲轴精密模锻工艺不但可以提高生产效率，也可以为同类曲轴相关模具设计提供理论和实践依据。 从 80年代发展至今，许多发达国家在曲轴生产过程中，广泛运用 CAD CAM， CAE技术，采用生产管理信息系统和集成 制造系统，实现了锻造生产对原材料、工艺和工艺装备最佳方案的选择和整个过程的控制，其锻造生产的合理化、自动化程度很高。 1.国内 研究现状 近年来，我国汽车生产企业以及曲轴专业生产厂家通过对引进技术的消化吸收和自行开发，总体水平有了较大的提高。例如东风汽车公司载重汽车曲轴是在一条由德国奥姆科公司生产的自动线上，运用“ r，全纤维墩锻法实现锻造的。锻件重量 150 kg。自动线由 6台主机和相配套的机械手组成。毛坯经中频感应加热后送入 930 mm的辊锻机，经辊锻备坯后由机械手送入 1 2万 t楔式热模锻压力机模锻 ，模锻成型、切边后送入 800t机械式切边压力机切边， 180t液压曲轴扭转机扭出曲拐转角，最后将曲轴送入 1600t液压校正机对锻件进行精压。整条线的工作完全自动化，单件生产节拍 40S。中国第一汽车集团公司于 1991年装备了一条大体上相同的锻造自动线，用于锻造载重汽车曲轴。这条自动线是由德阳第二重型机器厂按照德国的生产许可证生产的。 在引进技术、走跨越式发展道路的同时，我们也看到，国内曲轴制造技术的发展受到诸多方面的限制，距世界先进水平仍相差很远，甚至于还满足不了我国汽车制造业发展速度的需要。我国曲轴专 !Ik生产厂家不是很多。且整体规模小、专业化程度低、企业设备陈旧、产品设计和工艺落后、性能寿命和可靠性差、品种杂乱和“三化”程度低，这些都影响了汽车整车的技术需要和运行稳定性要求。目前，国内虽已有批先进的锻造设备，但由于数量少，加之模具制造技术和其他一些设施跟不nts 上，使一部分先进设备来充分发挥应有的作用。从总体上讲，改造和更新陈旧的普通锻造设各、改进落后的曲轴制造工艺、推广应用曲轴设计先进技术，在我国锻造业尤其是汽车制造领域，显得尤为急迫。 从大环境看，我国锻造业具有悠久的历史，对我国国民经济和社会主义现代化建设 做出了巨大贡献，但是，整个锻造行业的发展与我国乃至世界信息化进程的速度相比，还很不适应。就锻造技术而言，还有不少落后的工艺、能耗高、科学化及现代化水平低，与国外先进水平相比尚有较大差距；就锻造设备而言，既有微机控制的自动锻造生产线，也有使用了近百年的夹杆锤。因此，我国的锻件总量可谓世界前列，但锻造业的发展并非世界强国，主要表现有：自动化水平低，设备重复建设，利用率偏低，特别是大型锻造设备，布局不合理：人均劳动生产率低：大锻件、模锻件的产量大，但锻件精度低，能耗高，材料利用率低；研究方法比较落后，新工艺推广慢 ，信息化与科技武装尚处于起步阶段。 二十世纪九十年代中后期，锻造技术在中国大陆得到了快速发展，研究前沿主要在以下方面：(1)突出发展精密净形成型，发展少无切削技术。国内部分企业热精锻的齿轮精度己达 rr7 9级，冷精锻的尺寸精度可达 0 02 0 05ram。 (2)塑性加工的智能化。在国内塑性加工业界，现代信息技术受到普遍重视， CAD CAM CAE技术的应用日益广泛，计算机模拟成为国内塑性加工中一个最为活跃的领域。部分科研单位采用这一技术来进行塑性加工工艺过程的模拟，达到预知金属的流动、应变、应力、温度分布、 模具受力、可能的缺陷及失效形式的目的。有科研人员开发的应用软件或者对已有软件进行的二次开发，甚至可以预知产品的显微结构、性能以及残余应力，这对于优化工艺参数和模具结构、缩短产品研制周期、降低研制成本具有重要意义。 (3)复合技术。如铸锻复合工艺、冲锻复合工艺、冷热复合锻造工艺以及轧锻复合工艺等，这些工艺的发展带动国内锻造行业不断探索新的工艺和新的设备与技术。 (4)液压成型技术。近年来由于国内汽车工业的发展，在液压成型汽车零部件方面有了新的进展。液压成型技术的应用，简化了模具结构，缩短了产品的生产周期，同时还可 以制造出其它方法所不能制造的复杂工件。 (5)激光成型技术。激光在制造业得到越来越广泛的重视，国内锻造行业正在积极探索以激光成型技术为基础的快速原型制造。 (6)新材料精密成型工艺。为了减轻机械设各和汽车的重量，轻合金 (铝、镁合金等 )新材料的应用越来越多，这些新材料的精密成型技术是中国急需发展的重要技术方向，目前国内已着手研究具有自主知识产权的串行工艺和装备，以期进入世界竞争的行列。 2.国外 研究现状 随着经济的全球化，信息时代的深入发展，世界锻造市场进入了时尚市场的时代，即市场呈现多样性和多变性，主要特点为个 性化需求明显，快字当头。欧洲锻造工业自 L999年后呈现增长强劲，特别是 2000年其锻造业非常火爆。日本及亚洲其他些国家的锻造业表现平平，其中日本和韩国在 2000年前后出现了前所未有的滑坡。印度锻造业有所发展，是亚洲地区近年来发展最快的国家。俄罗斯锻造工业复苏，不断地冲击着亚太市场。美国在汽车锻件生产方面有所回升，但仍受到巨大进口的冲击，其锻造业主要集中在航空、航天及军事器械领域，汽车锻件几乎被进口锻件占领。在美洲，巴西锻造工业开始显示强劲发展，成为欧、日锻造企业在美国市场 上潜在的强有力的竞争对手。总的来讲，由于世界汽车工业、机车船舶工业以及航空航天业的高速发展，带动世界锻造业呈总体上升的趋 nts 势。 为适应制造业全球化生产和销售的需要，发达国家加大了锻造业的技术发展力度，基本走向如下：(1)突出发展精密净形成形和少无切削技术。 (2)锻造成形过程向着科学化、数字化和可控化发展。成形技术的开发和应用更加合理，更加符合金属实际情况，可以找到最优的方法和工艺。所有的变形和过程控制、设计都在实现数字化，如 CAD CAM CAE的应用，以及模拟技术的应用，同时利用数字 化技术，对整个成形过程 进行控制。 (3)产品的全过程控制，锻造生产企业不再是简单的锻件供应商，而要发展成为零部件供应商，为此锻件从零件设计开始就要考虑整体工艺问题。 (4)锻造技术的灵活性与柔性发展。 (5)复合技术在锻造行业的应用引起重。 选题目的与意义： 在汽车锻件中，曲轴是最重要的锻件之一。曲轴精密锻造技术是微车曲轴锻造成形工艺的重要发展趋势。精锻后的曲轴只需少量加工就可直接使用，提高了生产效率及材料利用率，降低了生产成本，因此大大提高了曲轴的市场竞争能力。 目前我国生产的曲轴锻件仍然存在加工余量大且不均匀、锻件热成形充不满、锻件 及模具结构设计困难等问题，使得曲轴的生产质量受到限制。 曲轴材质以及毛坯加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求都十分严格。如果其中任何一个环节质量没有得到保证，则可严重影响曲轴的使用寿命和整机的可靠性。世界汽车工业发达国家对曲轴的加工十分重视，并不断改进曲轴加工工艺 。 因此，通过课题的研究过程掌握汽车发动机曲轴模具的设计过程，了解锻造的基本工艺，熟练应用 PROE、 CAD等绘图软件，并具有一定的实验技能和生产实践知识。 在生产实践中，有限元分析软件与 CAD系统的集成应用使设计水平发生了质的 飞跃，改变了我国传统锻造产业的基本面貌，主要表现在以下几个方面： (1)增加设计功能，减少设计成本； (2)缩短设计和分析的循环周期： (3)增加产品和工程的可靠性； (4)采用优化设计，降低材料的消耗或成本； (5)在产品制造或工程旌工前预先发现潜在的问题； (6)模拟各种试验方案，减少试验时间和经费等等。 二、 设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 主要内容： 1 分析 国内外微型车曲轴的成形方法及研究现状 。 2 分析微型车曲轴的结构并设计曲轴 。 3 确定曲轴成形工艺并设计曲轴成形模具 。 解决的主要问题 ： 1 对 国内外微型车曲轴的成形工艺的现状 进行分析对比。 2 对 微型车曲轴的结构 进行分析 并利用软件设计曲轴二位和三维零件图 。 4 研究如何确定曲轴机构设计 中的各 参数 。 3 研究 曲轴的成形方法，设计曲轴成形模具。 5 分析曲轴成形的工艺方法及工艺过程 。 6 研究如何确定 曲轴成形模具 设计 中的各项 参数。 nts 三、 技术路线（研究方法） 调查研究，收集资料 分析曲轴成形方法 曲轴结构的设计 曲轴结构分析 选择曲轴成形方案 曲轴成形方法及其特点比较 锻造成形模具设计 曲轴铸造成形工艺分析 完成微型车曲轴成形工艺及模具设计 曲轴的设计要求 曲轴参数的确定 制图.创建三位图形 确定曲轴模具参数 曲轴模具结构设计 曲轴锻压成形工艺分析 制图.创建三位图形 nts 四、 进度安排 （ 1）资料收集，整理，完成开题报告 第 12 周 （ 2 月 28 日 3 月 11 日） （ 2）论文的撰写，完成中期检查 第 39 周 （ 3 月 14 日 4 月 22 日） （ 3）毕业论文提交 第 913 周 （ 4 月 25 日 5 月 20 日） （ 4） 设计审核 、 修改 第 1316 周 （ 5 月 22 日 6 月 10 日） （ 5） 毕业 设计 答辩 准备及 答辩 第 17 周 （ 6 月 13 日 6 月 17 日） 五、 参考文献 1 王一治介绍几种曲轴制造先进技术机械制造， 1996， 11. 2 王一治国内外曲轴制造工艺综述山东农机， 2001， 05. 3 李海国国内外内燃机曲轴制造 技术现状及发展趋势制造技术与机床， 2003，（ 5）： 12-15. 4 李海国内燃机曲轴制造技术现状及发展方向机械工人， 2003， 2： 7 8 5 李海国曲轴圆角滚压强化工艺综述山东农机， 2002， 2 6 罗晴岚曲轴锻件的生产与模锻线设计锻压机械， 2001， (2)： 6-12. 7 罗晴岚 . 曲红亮 .汽车内燃机锻造生产论述 J. 锻压装备与制造技术 ， 2004， ( 2) : 24-26. 8 李井会 .许维军刘洪波曲轴制造工艺综述 . 船舶工业技术经济信息， 2002， 27： 7 9. 9 顾卫星铸造高新技术的发展与应用机械工艺师， 1995， 4 10 周敬恩 . 模具材料选用、热处理与使用寿命 . 金属热处理 1999， 5. 11 徐耀坤 . 模具材料及热处理技术对模具寿命影响的研究 . 锻压技术 , 2002, 4. 12 何剑斌 . 发动机曲轴的制造工艺与发展 . 中国高新技术企业 , 2008, 4. 13 黄应勇 . 曾林微型汽车曲轴加工工艺探究 . 沿海企业与科技 , 2010(9). 14 汤晓宇 . 汽车发动机曲轴机械加工技术 . 汽车工艺与材料 , 2007(6). 15 王建军 . 发动机曲轴制造工艺及生产线柔性化改造研究 . 中国科技博览 , 2009(1
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