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锻件 结构设计 工艺 分析

资源描述：

锻件的结构设计与工艺性分析,锻件,结构设计,工艺,分析

内容简介：

一、选题的目的、意义、研究现状现代科学技术的迅猛发展，迫使作为现代工业基础的机械制造业也必须紧跟时代的脉搏，并应超前于其他工业部门的发展，为他们提供大量优质的装备。我国的机械制造产品质量虽有较大的提高，然而与世界发达的工业国家相比，在某些方面仍然存在产品性能差、寿命短、质量不稳定等问题。其原因当然是多方面的，首要的是设计，所以设计要相应改变。机械零件制造结构设计是把零件设计得最大限度地满足制造条件，即根据零件的功能进行理论设计及计算，并按照制造条件确定零件的结构5。这样做，方便去除多余功能或过剩功能的结构，以便优化结构，减少毛坯废品，省工省料，降低成本，提高产品的价值。在机械设计中，不仅要保证所设计的机械设备具有良好的工作性能，而且还要考虑能否制造和便于制造。这种在机械设计中综合考虑制造、装配工艺及维修等方面各种技术问题，称为机械设计工艺性，机器及其零部件的工艺性体现在结构设计当中，所以又称为结构设计工艺性7。结构设计工艺性问题设计的面较广，它存在于零部件生产的各个阶段：材料选择、毛坯生产、机械加工、热处理、机器装配、机器操作、维修等。在结构设计中，产生矛盾事，应统筹安排，综合考虑，找出主要问题，予以妥善解决。一般机器中的金属机械零件的传统生产过程是：制造毛坯，热处理后切削加工，或再经热处理后精加工而成零件。通常毛坯制造是：铸造生产铸件；锻造生产锻件；焊接生产焊件；挤压生产挤压件；冲压生产冲压件。各种方法有各自的应用价值，哪一种方法都没有老化。“锻压”是人类发明的最古老的生产技术之一，也是机械制造业中重要的技术之一。它包含了锻造和冲压技术，以及与之相关的塑性变形技术。锻造作为金属加工的主要方法和手段之一，使其在国民经济中占有举足轻重的地位，在装备制造业中涉及到：机械、汽车、船舶、航空、航天、大型发电设备、化工容器、军工、轻工等领域。特别是机械、汽车制造业中是不可或缺的主要加工工艺1。 而锻件的结构设计及其工艺性分析，是接下来我所要讨论的课题。锻件的结构工艺性是指锻件的结构设计在满足使用性能和保证质量的前提下，在一定的生产条件和生产规模下，能以最少的劳动量，最低的成本、最高的生产率的方法锻造成型的性质3。锻件是由坯料（型钢或钢锭）经加热后锻造而成的坯件。锻件的力学性能好，因为锻件是锻钢组织，结晶致密，晶粒细小，纤维组织分配合理，故强度高，耐冲击抗疲劳。金属经过锻造加工后能改善其组织结构和力学性能。经过锻造方法热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。锻造加工能保证金属纤维组织的连续性，使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线完整，可保证零件具有良好的力学性能与长的使用寿命。锻件是机器中负重载荷的零件，特别适合结构尺寸小而载荷大或受疲劳载荷的零件。锻造方法有许多种,一般可分为自由锻造、模型锻造、特种锻造三类1。目前国内外的锻造方法主要的仍然是自由锻和模锻，工业发达国家的模锻大大超过自由锻。锻造工艺是发展趋势，因为模锻生产率高，锻件尺寸精度高，材料利用率高，纤维组织沿锻件轮廓分布，故力学性能好。如果能结合胎膜锻、型砧锻，其经济效益会显著提高，只要生产锻件批量够大，就会降低锻件成本而提高经济效益。由于品种多而批量不大的产品生产需要，自由锻仍然是适用的，如果能结合胎膜锻、型砧锻，其经济效益会显著提高。 二、研究方案及预期结果本课题有待解决的主要关键问题：（1）对各种锻件的具体案例的结构设计；（2）对各种锻件工艺性进行分析；（3）把握锻件的结构设计及其工艺性的制造规律；（4）通过其规律的把握，达到灵活运用制造技术，合理设计零件结构及其工艺的目的。在进行机械设计的过程中，不仅要保证所设计的机械设备具有良好的工作性能，而且还要考虑能否制造和便于制造。这种在机械设计中综合考虑制造、装配工艺及维修等方面各种技术问题，称为机械设计工艺性，机器及其零部件的工艺性体现在结构设计当中，所以又称为结构设计工艺性3。结构设计工艺性问题设计的面较广，它存在于零部件生产的各个阶段：材料选择、毛坯生产、机械加工、热处理、机器装配、机器操作、维修等。在结构设计中，产生矛盾事，应统筹安排，综合考虑，找出主要问题，予以妥善解决2。选择和确定合理的机械结构是机械设计的一个重要方面。不仅要求机械结构设计合理、适用、质量优良，而且还要求经济、可靠。否则，即使结构设计得很复杂，但也无法实现其功能，甚至造成机械结构和零件的过早失效。结构设计与机械零件的设计和制造过程中的加工工艺有着密切的联系。只有满足机械运动的经济性、可靠性，才能符合设计要求，并能制造出相应合格的零件。机械零件制造结构设计是把零件设计得最大限度地满足制造条件，即根据零件的功能进行理论设计及计算，并按照制造条件确定零件的结构。这样做，方便去除多余功能或过剩功能的结构，以便优化结构，减少毛坯废品，省工省料，降低成本，提高产品的价值。产品的竞争力来源于严格的管理和降低成本。零件的工艺结构设计不合理，不仅零件制造困难，费用高，质量也不容易保证。有些零件即使设计出来也无法制造，这种失效属于工艺结构设计失效11。因此锻造工艺是发展趋势，不懂锻件设计就有可能违反锻造原理和锻造结构工艺性,轻则延长零件的生产周期，增加制造困难，增加成本；重则可能无法把您设计的零件锻造出来。降低机械产品成本，则首先是设计。在功能相同的条件下，产品零件结构有利于制造时降低成本的关键。本设计将通过对各种锻件的具体案例的结构设计及其工艺性进行分析，把握锻件的结构设计及其工艺性的制造规律，并通过其规律的把握，达到灵活运用制造技术，合理设计零件结构及其工艺的目的。本设计将通过对30-40个锻件的工艺性分析，画出合理与不合理之处，说明其原因。三毕业设计工作计划及进度安排第1周明确设计任务，根据课题要求查阅资料，借参考书；第2周写开题报告,查阅相关外文资料；第3周选择并确定外文翻译内容，进行外文翻译；第4周完成开题报告；完成外文翻译；第5周上交开题报告、外文翻译，进行总体方案及总体结构设计；第6周熟悉锻件结构，熟悉绘图软件的使用；第7周分析锻件作用及其工艺特点，进行工艺性分析；第8周制定工艺路线；第9周确定机械加工余量，工序尺寸等；第10周编制锻件加工工艺规程；第11周进行锻件结构设计；第12周绘制零件图；第13周整体修改整理图纸；第14周撰写设计计算说明书；第15周修改整理设计计算说明书；第16周修改、整理、排版、打印、装订；第17周教师评阅，准备答辩。四、主要参考文献1.李集仁.锻工实用技术J.江苏：江苏科学技术出版社，2006.8.2.沈其文.机械制造工艺禁忌M.北京：机械工业出版社，2007.10.3.戴启勋.机械零件结构工艺性300例J.北京.机械工业出版社.2006.104.王仲仁.锻压技术M.北京：机械工业出版社，2006.3.5.成大先.机械设计M.北京：化学工业出版社，2006.1.6.孟少农.机械加工工艺M.北京：机械工业出版社，2008.9.7.何少平、李国顺.机械结构工艺性J.长