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汽车发动机
曲轴
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设计
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开题报告设计题目：某型汽车发动机曲轴工艺及夹具设计 学生姓名： 学院名称： 专业名称： 班级名称： 学 号： 指导教师： 教师职称: 学 历：1、课题论证1.1课题研究的目的与意义1.1.1课题研究的目的经过十多年的高速增长，我国汽车年产量从2005年的576万辆增长到2016年的2802万辆，汽车年销量在此期间内的增速高达386%。2017年，我国汽车产销呈小幅增长，全年共产销 2901.54万辆和2887.89万辆汽车，同比增长3.19%和3.04%。2016年中国汽车市场年产量占全球汽车年产量的30%，自2009年以来一直保持在世界第一的位置。随着汽车发动机曲轴的发展及市场上对各种汽车发动机曲轴的需求的不断扩大，对汽车发动机曲轴的研究发展以及对汽车水泵上各类零件的优化改进，生产加工逐渐变得十分重要。1.1.2课题研究的意义机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的认识和提高，为以后从事专业技术的工作打下夯实的基础。机械加工是实现产品设计、保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划的修改、加工的操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，提高经济效益的技术保证。夹具是制造系统的重要组成部分，好的夹具设计可以提高产品的劳动生产率，保证和提高加工精度，降低了生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。1.2文献综述（相关课题国内外研究的现状）1.2.1国内研究现状随着现代机械加工的快速发展，机械加工技术快速发展，慢慢的涌现出了许多先进的机械加工技术方法，比如微型机械加工技术、快速成形技术、精密超精密加工技术等。1、微型机械加工技术 随着微/纳米科学与技术（Micro/NanoScienceandTechnology）的发展，以本身形状尺寸微小或操作尺度极小为特征的微机械已成为人们认识和改造微观世界的一种高新科技。微机械由于具有能够在狭小空间内进行作业，而又不扰乱工作环境和对象的特点，在航空航天、精密仪器、生物医疗等领域有着广阔的应用潜力，并成为纳米技术研究的重要手段，因而受到高度重视并被列为21世纪关键技术之首。2、快速成形机械加工技术 快速成形技术是20世纪发展起来的，可根据CAD模型快速制造出样件或者零件。它是一种材料累加加工制造方法，即通过材料的有序累加而完成三维成形的。快速成形技术集成了CNC技术、材料技术、激光技术以及CAD技术等现代的科技成果，是现代先进机械加工技术的重要组成部分。3、精密超精密机械加工技术 精密和超精密加工时现代机械加工制造技术的一个重要组成部分，是衡量一个国家高科技制造业水平高低的重要指标之一。20世纪60年代以来，随着计算机及信息技术的发展，对制造技术提出了更高的要求，不仅要求获得极高的尺寸、形位精度，而且要求获得极高的表面质量。正是在这样的市场需求下，超精密加工技术得到了迅速的发展，各种工艺、新方法不断涌现。我国于80 年代末开始就对组合夹具元件的设计与管理进行了研究和开发,在总结和吸取我国应用和发展槽系列夹具经验的基础上，根据现代的机械加工特征及夹具的发展趋势，研制出了新一代孔系列的组合夹具系统。此系统发挥了槽的平移可调性和孔的旋转可调性的优势，可直接组装获得任何直线尺寸和角度尺寸。此系统把大中小三个系列的元件融为一体，可在一块多夹具基础板上，既能组装单个大工件夹具，又能组装多个中小零件夹具，有利于组装夹具基础板长期固定在机床工作台上，此系统还设有孔系和槽系过渡元件，便于实现孔、槽系夹具元件混合使用。图1多元化夹具1.2.2国外研究现状国外的研究现状：夹具的设计包括三个步骤:设备规划、夹具规划和夹具结构设计。目前,Joneja以及Ferreira等人在进行CAPP 方面的研究中对设备规划有详细论述。计算机辅助夹具设计(CAFD) 就夹具方面也作了一些工作:Chou YC ,Chandru 等人提出的自动夹具定位和夹紧的一种方法;De Meter EC提出的利用机械杠杆原理进行定位和夹紧位置选择的一种算法;Markus A等人提出的针对棱柱形工件进行组合夹具设计的基于规则的系统。目前,关于工件夹具的自动化配置方面的工作,自动夹具结构设计( AFCD) 中很少提及。TrappeyAJC等人提出了一个二维组合夹具元件的配置算法。几乎所有的AFCD 研究者都承认,在一个成功的AFCD 系统中, 工件的几何形状是一个关键因素。Nnaji B ,Alladin S等人也对具有复杂几何形状的工件进行尝试研究。然而其结果也仅仅适用于特定的几 何体,比如多边形棱柱。图2 模块化夹具1.3课题研究的内容、总体方案及技术路线、进度安排等1.3.1研究的内容：汽车发动机曲轴是发动机的心脏,曲轴和连杆、活塞等一起组成曲柄连杆机构。工作时活塞推力经连杆传到曲轴，曲轴将活塞的往复运动转变为绕其轴线的旋转运动，并向外输出功率。曲轴由三部分组成：1）曲轴前端；2）由若干个连杆轴径、曲柄臂及主轴径组成的曲拐；3）曲轴后端。曲轴由其自身的主轴径安装在发动机上，其连杆轴径上装有连杆。具体内容如下：（1）绘制汽车发动机曲轴零件图及毛坯图；（2）对汽车发动机曲轴进行工艺分析，确定其工艺要求；（3）确定毛坯并拟定工艺路线并编写过程卡及工序卡片；（4）确定工序尺寸、加工余量等；（5）选择配套的刀具；（6）计算切削用量、额定时间；（7）确定定位基准和定位元件；（8）计算夹具的夹紧力和定位误差；（9）设计工装的夹紧机构；（10）绘制夹具总图及量具的图纸；（11）编写说明书。1.3.2总体方案及技术路线:（1）生产纲领:生产纲领为40000件/年（2）粗糙度分析 曲轴臂与主轴径及连杆轴径的连接圆角R3.5，表面的粗糙度分别为Ra0.8um，所有油道的进出口表面粗糙度是Ra1.6um。连杆主经的端面表面粗糙度是Ra0.6um；连杆主经表面粗糙度是Ra0.32um；其余表面或内孔等表面的粗糙度分别为Ra3.2um、Ra0.4um。（3）形位公差分析正是齿轮轴的轴径对曲轴轴线的圆跳动为0.025。皮带轮轴轴径对曲轴轴线的径向跳动为0.04。其余各段的行位公差按图纸要求。（4）热处理分析主轴径及连杆轴径要表面淬火，淬硬深度2.54.5mm，硬度HRC5563，油封轴径也要表面淬火，淬火深度1.22mm，硬度HRC5063。1.3.3技术路线：其技术路线为:首先根据曲轴零件图，选择此零件图的毛坯图，。拟定加工工艺路线，选择两个工艺路线分析后确定最佳的一个工艺路线，做工序卡，再次设计某一道工序的夹具图纸，设计加紧和定位方案，绘制夹具装配图，再绘制量具的图纸CAD及三维，最后编写说明书。1.3.4进度安排时间设计任务及要求1-2周案调研、搜集毕业设计课题资料3-4周收集整理相关资料、完成开题报告5-6周准备开题，准备相关设计的资料，安排进程和设计计划7-8周零件加工工艺过程设计9-10周绘制夹具装配图及主要零件图及量具图纸11-12周编制设计说明书、整理设计资料13-16周提交设计（论文）全部资料、准备毕业答辩1.4注意存在的问题1.工艺编制合理：在编制工艺时要合理，如果不合理此零件图为大批量，容易造成成本比较高。2.夹具加紧和定位：夹具在设计的时候需要考虑定位自由度和加紧；如果自由度不够，夹具就会容易松动偏移。3.量具的设计：量具在设计的时候，需要根据某个工序设计，要设计准确。1.5参考文献1 艾兴，肖诗纲. 切削用量简明手册，机械工业出版社，20152 陈家芳，潘建伟，鞠平实用金属切削计算手册M，上海：上海科学技术出版社，20103 李益民机械制造工艺设计简明手册第2版M，机械工业出版社，20154 邹青机械制造技术基础课程设计指导教程M，机械工业出版社，20105 尹成湖，周湛学机械加工工艺简明速查手册M，北京：化学工业出版社，201966 杨叔子. 机械加工工艺师手册M，北京：机械工业出版社，2004.7 龚定安，高化等. 机床夹具设计M，西安：西安交通大学出版社，1992.8 韩洪涛等.机械制造技术M，化学工业出版社，2003.9 刘志伟，张伟文，李会玲,机床夹具设计案例教学的研究J.现代制造技术与装备，2013.10 张亚明等. 机床夹具的分类与构成J.科技资讯，2008.11 李益明. 机械制造工艺设计简明手册M，北京：机械工业出版社，2016.12 王先逵. 机械制造工艺学M，北京：机械工来出版社， 2015.13 哈尔滨工业大学等. 机床夹具设计，第二版M，上海科学技术出版社，2015.14 孔晓玲. 互换性与测量技术M，北京大学出版社，2013.15 王泓. 机械制造基础M，北京：北京理工大学出版社，2006.16Yougyooth Sermsuti-anuwat. Milling fixture design: a tolerance Analysis approach. International Journal of Mechanical Engineering Education,2009,(8):111-11717Djordje Vukelic. Complex system for fixture selection, modification,and design. International Journal of Advanced Manufacturing Technology.2009,(9):731-7482、答辩组论证结论（1）方案可行，技术路线清晰 （2）方案可行，技术路线基本清晰 （3）方案基
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