基于ProE的空气压缩机曲轴工艺及夹具设计-三维图
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基于ProE的空气压缩机曲轴工艺及夹具设计-三维图,基于,ProE,空气压缩机,曲轴,工艺,夹具,设计,三维
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毕业设计(论文)开题报告课题基于Pro/E的空气压缩机曲轴加工工艺规程及夹具设计选题类型工程设计 一、选题依据(简述国内外研究现状、生产需求状况, 说明选题目的、意义，列出主要参考文献)：1.国内外研究现状 曲轴是压缩机中承受冲击载荷传递动力的关键零件,也是在压缩机5大件(机体、缸盖、曲轴、气缸、活塞) 中最难以保证加工质量的零件。纵观国内外空气压缩机曲轴制造技术的现状及发展趋势,可以看出目前国内曲轴制造技术与国外先进技术有相当的差距。虽然国内部分骨干企业从发达国家引进了不少先进设备,但整体技术水平仍比较低，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,这些都影响了整机适应国内及国际市场的能力。我们只有充分了解国内外空气压缩机曲轴制造技术现状及发展趋势,及时改进和提高曲轴制造技术水平,才能制造出具有世界一流水平的空气压缩机曲轴,以实力参与市场竞争。2. 生产需求状况空气压缩机是气压发生装置，是将机械能转换为气体压力能的转换装置。空气压缩机作为一种气体动力源的转换设备被广泛应用于生活生产的各个环节。例如：在建筑、钢铁、采矿和化学工业工厂中的众多用途。尤其是双螺杆式的空压机被广泛应用在机械、冶金、电子电力、医药、包装、化工、视频、采矿、纺织、交通等众多工业领域，并成为压缩空气的主品。曲轴的旋转是空气压缩机的动力源。也是整个机械系统的源动力。所以当前社会对空气压缩机曲轴的需求也日益扩增。3. 选题的目的、意义选此课题的目的是可以让自己综合运用机械制造工程原理课程及专业课程的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件工艺规程的能力。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，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关技术资料的能力。进一步提升自己识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。选此课题的意义是由于曲轴工况条件恶劣,因此对曲轴的材质、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具有很大的影响。所以本次设计让我们了解了机械制造的严谨细致，并且要注重加工安全。对以后的工作习惯有着良好的促进。参考文献1 刘文剑.夹具工程师手册M.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，19872 黄如林.切削加工简明实用手册M.北京：化学工业出版社，20043 仝基斌.工程图学基础M.北京：高等教育出版社，20144 陈宏均主编，实用机械加工工艺手册，机械工业出版社。20005 梁炳文主编，机械加工工艺与窍门精选，机械工业出版社。20016 吴宗泽.机械设计实用手册M.北京化学工业出版社，20007 王三民，诸文俊.机械原理与设计M.北京：机械工业出版社，20008 李昌年.机床夹具设计与制造M.北京：机械工业出版社，20069 李洪.机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，199010 朱红娟，范世祥.机械设计基础M.北京：电子工业出版社，201311 杨峻峰.机床与夹具M.北京：清华大学出版社，200712 武丽梅，回丽.机械原理M.北京：北京理工大学出版社，201513 东北重型机械学院.机床夹具设计手册M.199514 郭彩芬，王伟麟.机械制造技术M.北京：机械工业出版社，200915 陈家芳.车工常用技术手册M.上海：上海科学技术出版社，200716 陈宏均主编，实用机械加工工艺手册，机械工业出版社。200017 张世昌.机械制造技术基础M.高等教育出版社，201018 陆剑中，宋家宁.金属切削原理与刀具M.北京：机械工业出版社，200519 李益民主：.机械制造工艺设计简明手册.机工版，2005年7月第一版20 周增文 张亮蜂等编著，机械加工工艺基础，中南大学出版社。200321 李志尊，辛文彤，胡仁喜.AutoCAD2013中文版机械设计标准教程M.北京：科学出版社，201322 郑文虎编 ，机械加工实用经验，国防工业出版社。200523 仝基斌.工程图学基础M.北京：高等教育出版社，201424代菊英, 唐建, 周春华,等. 机械制造与自动化M.南京机械工程学会出版社，201725霍忠堂, 穆塔里夫阿赫迈德, 李宁. 机械设计与制造M.辽宁省机械研究院出版社，201726刘昕, 余隋怀, 王淑侠,等.机械科学与技术M.西北工业大学出版社，201527程超, 秦国良.机械科学与技术M.西北工业大学出版社，201628蒋勇, 侯天强, 吕浩,等. 工程机械,M.天津工程机械研究院出版社，201629朱石沙, 唐利波, 刘金刚.机械设计M. 中国机械工程学会出版社，201730崔吉祥. 现代制造技术与装备M.山东省机械设计研究院出版社，201631袁栋, 张伟, 王峰.工程机械M. 天津工程机械研究院出版社，201632 Deb, K, 2005, Chapter 10: Multi - Objective Optimization, Search Methodologies: Introductory Tutorials in Optimization and Decision Support TechniqE:s,K. Burke and G. Kendall, eds. Springer, Berlin Heielberg, pp. 273-316. 33 Aute, v., and Azamm, s. 2006, A Genetic A1gorithms Based Approach for Multidisciplinary Multiobjective Collaborative Optimization, 11th AIAAISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimizanon Conference, Portsmouth, VA34 Heider, E.R.& D.C.Oliver. The structure of color space in naming and memory of two languages J. Foreign Language Teaching and Research, 1999。35 Heider, E.R.& D.C.Oliver. The structure of color space in naming and memory of two languages J. Foreign Language Teaching and Research, 1999. 二、主要研究(设计)内容、研究（设计）思路及工作方法或工作流程1.主要研究内容：（1）确定空气压缩机曲轴加工工艺过程；（2）设计空气压缩机曲轴某工序的机床夹具；（3）运用PRO/E绘图软件绘制空气压缩机曲轴的零件图及其夹具的装配图。2.研究思路：先根据所给的空气压缩机曲轴零件图，对整个空气压缩机曲轴零件进行其结构分析和工艺规程设计分析，再根据工艺规程设计分析对空气压缩机曲轴进行其关键工序夹具的设计分析，然后完成空气压缩机曲轴零件图、空气压缩机曲轴夹具设计图，最后完成设计说明书。3.工作流程：（1）查阅相关资料，对空气压缩机曲轴基本情况进行了解； （2）拟定空气压缩机曲轴的加工工艺路线；（3）制作并填写工艺过程卡片；（4）进行其关键工序的夹具设计；（5）绘制零件图和装配图；（6）编写设计说明书。三、毕业设计(论文)工作进度安排1.第1周 明确设计任务，收集整理空气压缩机曲轴的资料相关资料。2.第2周-第3周 查阅空气压缩机曲轴的相关资料，完成开题报告。3.第4周-第6周 考虑空气压缩机曲轴加工的工艺工序，完成工艺路线的拟定和工序卡片的制作。确定夹具的方案，完成夹具的设计。4.第7周-第9周 绘制空气压缩机曲轴及夹具的主要零件图、装配图。5.第10周-第12周 编写毕业设计说明书，准备答辩。指导教师意见 指导教师签名:_年 月 日毕业设计（论文）指导小组审核意见难度份量综合训练程度是否隶属科研项目组长_ （公 章） 年 月 日关于“基于Pro/E的空气压缩机曲轴加工工艺规程及夹具设计”文献综述摘要文章从曲轴毛培的铸造技术、锻压技术、机械加工技术、热处理等几个方面的参考文献综述，综合论述了国内外空气压缩机曲轴制造技术现状及发展趋势。关键词：曲轴 制造 发展趋势一、引言曲轴是空气压缩机的关键零件之一，也是空气压缩机中最难加工的工件之一。曲轴在空压机中是将活塞连杆的住复运动变为旋转运动，其在工作过程中会不断承受很大的弯曲应力和扭转,且受力情况异常复杂。所以对曲轴的抗拉强应力度、刚度、耐磨性、耐疲劳性以及冲击韧性等都提出了更高的要求。曲轴的主要失效形式是轴颈磨，因此对曲轴在生产制造环节强化磨损和疲劳断裂工艺技术和机械加工技术同样都有着更高的要求。二、国内外曲轴加工技术的现状由于曲轴工作条件恶劣，所以对曲轴的材质、毛坯加工精度和表面粗糙度、热处理、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。随着中国加入WTO,国内曲轴生产厂家已经意识到形势的紧迫性，引进了为数不少的先进设备和技术，以期提高产品的整体竞争力，使得曲轴的制造技术水平有了大幅提高。目前曲轴材质主要有球墨铸铁和钢两类。由于球墨铸铁曲轴成本只有调质钢曲轴成本的1/3左右， 且球墨铸铁的切削性能良好，可获得较理想的结构形状，并且和钢质曲轴一样可以进行各种热处理和表面强化处理来提高曲轴的抗疲劳强度、硬度和耐磨性。所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛应用。据统计资料显示，车用发动机曲轴采用球墨铸铁材质的比例在美国为90%，英国为85%，日本为60%。此外，德国、比利时等国家也已经大批量采用。国内采用球墨铸铁曲轴的趋势则更加明显，中小型功率柴油机曲轴85%以上采用球墨铸铁,而功率在160kW以上的发动机曲轴多采用锻钢曲轴。 曲轴的机械加工技术。曲轴主轴颈和连杆轴颈的粗加工、半精加工工艺和精加工工艺，大体分为以下几种: (1) 20 世纪70年代以前，曲轴粗加工采用的加工方式是多刀车床车削工艺。该工艺特点是生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备多采用多刀车床车削曲轴主轴颈及连杆轴颈，工序的质量稳定性差，容易产生较大的内应力，难以达到合理的加工余量。一般精加工采用曲轴磨床,通常靠手工操作，加工质量不稳定，尺寸的一致性差。老式生产线的主要特点是普通设备多，导致产品生产周期长、场地占用面积大，且完全是靠多台设备分解工序和余量来提高生产效率。 (2) 20 世纪70年代到80年代左右，曲轴粗加工采用数控车削、数控外铣加工，加工状况有所改善。精加工仍以普通磨床磨削工艺为主。数控车削设备价格相对便宜，不需要复杂的刀具，但只适合小批量生产。 (3) 20世纪80年中期又出现了数控内铣工艺，数控内铣加工性能指标要高于数控外铣加工，尤其是对于锻钢曲轴，内铣更有利于断屑。精加工工艺多采用半自动曲轴磨床，头架和尾座同步传动，加工精度有一定的提高。数控内铣设备价格较高,刀具费用也很高，但适合大批量生产。 (4) 1985年到1990年左右开发出了数控车拉、数控车车拉工艺。其突出优点是可对宽轴径进行分层加工，切削效率高，加工质量好，但车拉刀具结构复杂，技术含量高，并且长期依靠进口，好处是可集车车拉工艺加工连杆轴颈要两道工序于一起。(5)20世纪90年代中期又开发出CNC高速外铣工艺。数控高速外铣是一种新型加工工艺其适用范围广，特别双刀盘数控高速外铣以其加工效率高、加工质量稳定、自动化水平高，已成为当前曲轴主轴颈和连杆轴颈粗加工的发展方向。就比较而言，CNC车一车拉工艺加工连杆轴颈要二道工序，CNC高速外铣只要一道工序就能完成，切削速度高(目前最高可达350m/min)、切削时间较短、工序循环时间较短、切削力较小、工件温升较低、刀具寿命高、换刀次数少、加工精度更高、柔性更好。如德国BOEHRINGER公司专为汽车发动机曲轴设计制造的柔性的高速随动数控外铣床VDF315OM-4型，该设备应用工件回转和铣刀进给伺服连动控制技术，可以一次装夹不改变曲轴回转中心随动跟踪铣削曲轴的连杆轴颈。其采用一体化复合材料结构床身,工件两端电子同步旋转驱动，具有千式切削、加工精度高、切削效率高等特点;使用SIEMENS840DCNC控制系统，设备操作说明书在人机界面上，通过输入零件的基本参数即可自动生成加工程序，可以加工长度450700mm、回转直径在380mm以内的各种曲轴连杆轴颈直径误差仅为土0.02mm。(6)20世纪90年代开发的CBN高速磨削。英国LANDIS公司生产的曲轴磨床，磨削速度高达120m/s，用扒皮法一次装夹从毛坯到精磨完毕，耗时仅几分钟的时间。这将会出现以磨代替其它粗加工工艺的新局面。 进入21世纪以后，复合加工工艺已进入曲轴制造业中。复合加工是指一次装夹磨削所有主轴颈和连杆轴颈，磨削连杆轴颈采用先进的摆动跟踪磨削技术，这种磨削方式一个最大的优点就是柔性化好。复合加工有两种可以采用的工艺:顺序磨削主轴轴颈及连杆轴颈和同步磨削主轴轴颈或连杆轴颈。 由以上演变可以看出，曲轴的加工工艺正向着高速、高效、复合化方向发展。目前较为流行的粗加工工艺是主轴颈采用车一车拉工艺和高速外铣，连杆颈采用高速随动外铣，全部采用干式切削:精加工采用数控磨床加工，具有自动进给、自动修正砂轮、尺寸和圆度自动补偿、自动分度和两端电子同步驱动等功能。主轴颈和连杆颈可一次装夹全部磨削完毕:超精加工采用数控砂带抛光机，带尺寸控制装置。另外，为提高产品竞争力，近年来曲轴加工还采用了不少的特种工艺以增加其竞争资本。举例如下: 圆角滚压工艺。曲轴工作时需承受较大而复杂的冲击载荷，对抗疲劳强度有较高的要求。曲轴轴颈与侧面的连接过渡圆角处为应力集中区，也是曲轴疲劳破坏的敏感区域，是薄弱环节。因此，国外发展了圆角深滚压技术代替成形磨削方式。曲轴的圆角滚压，就是利用滚轮的压力作用，在曲轴的主轴颈和连杆颈过渡圆角处形成一条滚压塑性变形带，这条塑性变形带具有以下特点:(1)产生了残余压应力；(2)硬度提高；(3)表面粗糙度降低。 止推面精车滚压工艺。止推面精车滚压工艺用于曲轴止推面精车滚压加工;该工艺具有以下技术特点:滚压抛光止推面并在线测量、滚压抛光代替磨削加工、可同时进行车削加工、在刀盘上装有滚压抛光装置，可获得更高精度。目前性能较好的设备有德国赫根塞特公司的曲轴止推面车滚专机等。除此之外，还有滚磨光整工艺和砂带抛光工艺等。机床夹具是在机床上用以夹紧工件和引导刀具并保持与机床确定的相对位置的一种装置，是机械加工过程中不可缺少的工艺装备。夹具在新产品的研制过程中，对缩短研制周期起着重要的作用。夹具作为制造企业中重要的基础工艺装备，广泛应用于加工、检测和装配等制造过程中。作为生产准备的重要组成部分，夹具设计的效率直接影响到制造的生产准备时间和产品成本。一般来说，夹具设计过程不仅需要大量的有关零件设计、工艺和加工的数据，同时还需要设计人员具有很丰富的领域知识和设计经验。 本次设计就是在确定曲轴结构之后，设计与之相应的夹具，并采取合理的工艺措施对曲轴进行加工。参考文献1 刘文剑.夹具工程师手册M.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，19872 黄如林.切削加工简明实用手册M.北京：化学工业出版社，20043 仝基斌.工程图学基础M.北京：高等教育出版社，20144 陈宏均主编，实用机械加工工艺手册，机械工业出版社。20005 梁炳文主编，机械加工工艺与窍门精选，机械工业出版社。20016 吴宗泽.机械设计实用手册M.北京化学工业出版社，20007 王三民，诸文俊.机械原理与设计M.北京：机械工业出版社，20008 李昌年.机床夹具设计与制造M.北京：机械工业出版社，20069 李洪.机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，199010 朱红娟，范世祥.机械设计基础M.北京：电子工业出版社，201311 杨峻峰.机床与夹具M.北京：清华大学出版社，200712 武丽梅，回丽.机械原理M.北京：北京理工大学出版社，201513 东北重型机械学院.机床夹具设计手册M.199514 郭彩芬，王伟麟.机械制造技术M.北京：机械工业出版社，200915 陈家芳.车工常用技术手册M.上海：上海科学技术出版社，200716 陈宏均主编，实用机械加工工艺手册，机械工业出版社。200017 张世昌.机械制造技术基础M.高等教育出版社，201018 陆剑中，宋家宁.金属切削原理与刀具M.北京：机械工业出版社，200519 李益民主：.机械制造工艺设计简明手册.机工版，2005年7月第一版20 周增文 张亮蜂等编著，机械加工工艺基础，中南大学出版社。200321 李志尊，辛文彤，胡仁喜.AutoCAD2013中文版机械设计标准教程M.北京：科学出版社，201322 郑文虎编 ，机械加工实用经验，国防工业出版社。200523 仝基斌.工程图学基础M.北京：高等教育出版社，201424代菊英, 唐建, 周春华,等. 机械制造与自动化M.南京机械工程学会出版社，201725霍忠堂, 穆塔里夫阿赫迈德, 李宁. 机械设计与制造M.辽宁省机械研究院出版社，201726刘昕, 余隋怀, 王淑侠,等.机械科学与技术M.西北工业大学出版社，201527程超, 秦国良.机械科学与技术M.西北工业大学出版社，201628蒋勇, 侯天强, 吕浩,等. 工程机械,M.天津工程机械研究院出版社，201629朱石沙, 唐利波, 刘金刚.机械设计M. 中
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