气门摇臂轴支座零件的加工工艺分析及部分工装设计-开题题报告

毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文 献 综 述一、设计（或研究）的依据、背景以及研究意义随着科学技术的进步与飞跃发展，我国的机械行业得到了大幅度的提升。材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能” 1。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格 2-3。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，对中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求 4。气门摇臂轴支座零件是 1105 柴油机中摇臂结合部的气门摇臂轴支座，它是柴油机上气门控制系统的一个重要零件。直径为 18mm 的孔用来装配摇臂轴、轴的两端各安装进、排气气门摇臂。直径为 16mm 的孔内装一个减压轴，用于降低汽缸内压力，便于启动柴油机。两孔间距 56mm 可以保证减压轴在摇臂上打开气门，起到支撑的作用。直径 11mm 的孔用 M10 的螺杆与汽缸盖相连，直径 3mm 的孔用来排油 5。气门摇臂轴支座零件在实际生产中，往往需求量较大，加工精度对其影响较大。分析本零件，零件材料为 HT200，首先分析灰铸铁材料的性能，灰铸铁是一种脆性较高，硬度较低的材料，因此其铸造性能好，切削加工性能优越，故本零件毛坯可选择铸造的方法。在后期的零件加工的过程中，要想得到最终的理想工件，不仅需要使用高精度是机床，而且夹具也是起着至关重要的作用，夹具的设计是否合理将直接影响零件最后的精度和性能。此次的设计是对大学期间所学各课程及相关的应用绘图软件的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。其目的在于： （1）巩固我们在大学里所学的知识，也是对以前所学知识的综合性的检验；（2）加强我们查阅资料的能力，熟悉有关资料； （3）树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养我们的实际工作能力； （4）通过对气门摇臂轴支座的机械制造工艺设计，使我们在机械制造工艺规程设计，工艺方案论证，机械加工余量计算，工艺尺寸的确定，编写技术文件及查阅技术文献等各个方面受到一次综合性的训练，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。 （5）能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效，省力，经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。 （6）通过零件图，装配图绘制，使我们对于 AutoCAD 绘图软件的使用能得到进一步的提高。二、国内外研究现状（1）国外研究现状从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的央具，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势，随着我国加入 WTO 和制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好前景 6-8。在产品设计方面，普遍采用计算机辅助产品设计(CAD)、计算机辅助工程分析(CAE)和计算机仿真技术；在加工技术方面，巳实现了底层(车间层)的自动化，包括广泛地采用加工中心(或数控技术)、自动引导小车(AGV)等 9-12。近 10 余年来，发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路，提出了一系列新的制造系统。如计算机集成制造系统、智能制造系统、并行工程、敏捷制造等。（2）国内研究现状机械行业作为一个传统而又具有发展潜力的行业，伴随着德国现在提出的“工业4.0”的概念以及中国提出的“2025 计划” ，机械制造业面临着有逐步向智能化方向转变，最终实现全自动化、柔性化制造 13-15。我国在现代机械设计方面起步较晚，中国机械工程学会于 1983 年 5 月才召开了“第一次机械设计方法学讨论会” ，但经过了多年的努力，我国在现代设计方法的研究方面已经取得了可喜的成绩，现在的中国可以自豪地称为“世界的工厂” ， “MADE IN CHINA”已经是世界闻名了。虽然有了很大的进步，但是我国目前的整体机械设计水平还是有待于提高的，下面讨论我国现阶段使用较多的几种设计方式。研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 34 年就要更新 5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020左右 16-17。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、 （FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求 18-20： （1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；（2）能装夹一组具有相似性特征的工件；（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；（5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率。通过对比国内外发展现状的研究，我们明显可知，目前我国的机械加工能力远远赶不上国外，而夹具则是主要影响因素之一 21。因此，本文开展对气门摇臂轴支座零件的加工工艺分析及部分工装设计研究显示得非常重要。参考文献：1 崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.北京：化学工业出版社.2009.2 陈宏钧.机械加工工艺设计员手册.北京：机械工业出版社.2009.3 王先逵.机械加工工艺手册.北京：机械工业出版社.2007.4 吴拓.机械制造工艺与机床夹具课程设计指导.20065 陈余辉.机械制造工艺与夹具.上海：上海科学技术出版社.2010.6 吴拓，方琼珊.机械制造工艺与机床与夹具课程设计指导.北京：机械工业出版社2005.7 邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程.北京：机械工业出版社.2004.8吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社，2006.9余光国，马俊.机床夹具设计M.重庆：重庆大学出版社，1995. 10程绪琦.AutoCAD2008 中文标准教程M.北京：电子工业出版社，2008.4.11杨叔子.机械加工工艺师手册M.北京：机械工业出版社，2001.8.12邓文英.金属工艺学 上册M.北京：高等教育出版社，2001. 13邓文英.金属工艺学 下册M.北京：高等教育出版社，2001.14李益民.机械制造工艺设计简明手册M.北京：机械工业出版社，1994.7. 15孙丽媛 .机械制造工艺及专用夹具设计指导M.北京：冶金工业出版社，2007.16 L.Schulze,L.Li. Cooperative Coevolutionary Optimization Method for Product Family Design.17 Heng Liu,Ozalp Ozer. Managing a product family under stochastic technological changes. Int. J. Production Economics 122 (2009) 567580.18 Soon Chong Johnson Lim,Ying Liu,Wing Bun Lee. Multi-facet product information search and retrieval using semantically annotated product family ontology. Information Processing and Management 46 (2010) 479493.19 Petri Helo,Qianli Xu,Kristianto,Roger Jianxin Jiao. Product Family Design And Logistics Decision Support System.20 Taioun Kim,Hae Kyung Lee,Eun Mi Youn. Product Family Design based on Analytic Network Process. 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1、研究或解决的问题本毕业设计拟解决的问题主要有以下几个方面：（1）通过对查阅资料，掌握其气门摇臂轴支座零件的重要性。（2）掌握气门摇臂轴支座零件加工工艺和相应夹具的设计流程。（3）学习 AutoCAD，并绘制气门摇臂轴支座零件图和毛坯图。（4）编制气门摇臂轴支座零件的机械加工工艺规程；（选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图。拟订零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备（刀具、夹具、量具、辅具） ，确定各工序切削用量及工序尺寸，计算某一代表工序的工时定额。）填写工艺文件：工艺过程卡片、工序卡片。（5）设计加工该零件 通孔和 通孔的专用夹具；绘制夹具装配图和0.27180.16主要的夹具零件图。（6）撰写说明书，完成相应的夹具设计和加工工艺设计。2、拟采用的研究手段初步拟采用理论分析和结构设计相结合的研究方法。针对气门摇臂轴支座主要采取以下方法： 结合所学知识，首先对零件进行工艺分析，深入明白该零件的用途和作用。对零件毛坯进行设计。其中包括：毛坯的选择、毛坯尺寸的确定。确定零件的工艺加工方案及工序。其中包括：加工方案的确定、工艺路线的确定、加工设备与工艺设备、切削用量和工时的确定等。结合本零件的特征，初步采用以下的加工工艺路线，如表 1 所示：表 1 拟采取的加工工艺路线需加工表面 尺寸精度等级表面粗糙度 Ra/m加工方案上端面2IT14 12.5 粗铣36mm 下端面 IT12 6.3 粗铣半精铣前端面8IT11 3.2 m粗铣半精铣后端面2IT11 3.2 粗铣半精铣前端面6IT14 12.5 粗铣后端面 IT14 12.5 m粗铣通孔1IT14 12.5 钻偏 内孔30IT14 12.5 钻通孔0.2718IT8 1.6 m钻扩粗铰精铰通孔0.16IT8 1.6钻扩粗铰精铰工装夹具的确定。其中包括：夹具结构方案、夹具固定方案、装配图尺寸的确定。针对某个工序夹具设计。其中包括：定位方案、导向装置、加紧机构、复制定位装置、夹具体的设计等。定位方案的定位元件选择一个长定心轴，定心轴与定位孔的配合尺寸为 配716Hg合完成定位，如图 1 所示；导向装置采用与孔尺寸相对应的快换钻套做导向元件，相应的卧式镗床上面采用快换夹头，如图 2 所示；加紧机构在定心轴上直接做出一段螺杆，装夹工件时，先将工件定位孔装入带有螺母的定心轴上，实现定位，然后在工件与螺母之间插上开口垫圈，最后拧紧螺母压紧工件，如图 3 所示；为了减小加工时工件的变形，保证加工时工艺系统的刚度， 后端面处增加辅助支承，如图 4 所示。26 图 1 定位方案结构示意图 图 2 导向装置结构示意图 图 3 加紧机构示意图 图 4 辅助定位装置示意图 撰写毕业设计说明书，准备答辩。三、 工作进度安排第 1-2 周：选择设计方向，收集资料，确定设计内容，撰写开题报告。第 3-4 周：调研并学习气门摇臂轴支座的工艺设计和夹具的设计方法。第 5-6 周：绘制气门摇臂轴支座夹具结构图及工作原理图。第 7-8 周：根据设计要求对相关参数进行计算并绘制气门摇臂轴支座的夹具装配图及部分零件图。第 9-10 周：结合零件的特点，编制零件的加工工艺规程。第 11-12 周：总结材料，撰写毕业论文初稿。第 13 周：查漏补缺并根据老师提出的修改意见完善图纸及论文。第 14 周：毕业设计定稿、打印，毕业答辩。 毕 业 设 计 开 题 报 告指导