機械設(shè)計制造及自動化畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告連桿加工工藝及銑槽夾具設(shè)計調(diào)研報告

1、大連交通大學信息工程學院2011屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）調(diào)研報告大連交通大學信息工程學院畢業(yè)設(shè)計(論文)調(diào)研報告專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學生姓名 顧曉華 班 級 07-3 班 指導(dǎo)教師 劉軍 職 稱 講師 所在單位 機制教研室 教研室主任 張秀艷 完成日期 2011年 9 月 10 日調(diào)研報告1 課題的目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析或設(shè)計方案比較、選型分析等）1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析：汽車制造業(yè)是我國支柱產(chǎn)業(yè)之一。根據(jù)我國汽車工業(yè)“十五規(guī)劃”，汽車總產(chǎn)量2005年為300萬輛，2010年為450萬輛，2015年為600萬輛。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大型載重汽車、工程專用車、農(nóng)運汽車等品種和

2、數(shù)量需求都很大；隨著人們生活水平的不斷提高，轎車的需求量逐年大幅度增長。這不僅向汽車工業(yè)提出了新的要求，而且向汽車零部件生產(chǎn)行業(yè)提出了變革性的挑戰(zhàn)，同時也是促進汽車零部件加工業(yè)發(fā)展的新機遇。我國汽車工業(yè)發(fā)展的勢頭，是要從零部件的自主知識產(chǎn)權(quán)逐步向整車設(shè)計自主知識產(chǎn)權(quán)過渡，這應(yīng)該是形成中國汽車工業(yè)特色和優(yōu)勢的必由之路。連桿不僅在汽車行業(yè)得到廣泛使用，在摩托車行業(yè)使用也頗為廣泛。在汽車和摩托車的發(fā)動機中，連桿扮演了很重要的角色。在中國，由于連桿的需求量很大，對質(zhì)量的要求越來越高，連桿研究的意義也越來越大。國內(nèi)外的研究部門對連桿的研究正是如火如荼。連桿是汽車的心臟發(fā)動機的關(guān)鍵零部件之一，其工作條件惡

3、劣，是承受強烈沖擊力和動態(tài)應(yīng)力最高的動力學負荷部件。目前，國內(nèi)連桿生產(chǎn)的各種小廠家所用的設(shè)備和工藝參差不齊，產(chǎn)品質(zhì)量也未達到統(tǒng)一的標準。通過“八五”、“九五”技術(shù)改造，已經(jīng)形成幾家批量較大的連桿專業(yè)生產(chǎn)廠，但其生產(chǎn)線、設(shè)備和工藝都由國外引進，投資大、自主知識產(chǎn)權(quán)的比重小是亟需改變的局面，而且仍無法滿足日益發(fā)展的汽車、摩托車和內(nèi)燃機制造業(yè)對連桿批量和精度的要求。因此，提高連桿鍛造成型精度，節(jié)約設(shè)備投入，提高材料利用率，增大自主創(chuàng)新的比重是主要發(fā)展方向。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和傳統(tǒng)制造業(yè)的不斷改進，需求用新的成形技術(shù)制造連桿，這種新的技術(shù)必須具有設(shè)備投資小、生產(chǎn)效率、材料利用率和能量利用率高、連桿成形

4、質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點。1.2課題的目的及意義：為了保證發(fā)動機運行可靠和平穩(wěn)，對連桿的機械性能、尺寸和重量精度的要求都很高。因此，國內(nèi)外對連桿的材料和制造工藝均在不斷地探討和革新。目前，國內(nèi)外各種連桿的生產(chǎn)方式主要有鍛造、鑄造、粉末冶金等。采用鑄造、粉末冶金出成形連桿，其機械性能不能保證。國外對碳纖維強化塑料連桿的研究，雖然投入很大，但目前尚存在一些難題沒有解決，因此還不能進入產(chǎn)業(yè)化。鍛造的連桿具有良好的機械性能和質(zhì)量穩(wěn)定性，但是錘鍛工藝因其震動噪聲大，而面臨著淘汰；輥鍛和楔橫軋制坯，再熱模鍛壓力機的售價很高，且利用這種工藝成型的連桿，其飛邊很大，材料利用率很低。因此，這種技術(shù)也不符合現(xiàn)在連桿生產(chǎn)的要

5、求。雖然連桿加工本身所包括的內(nèi)容并不復(fù)雜，但由于材質(zhì)、外形尺寸以及要求的加工精度，經(jīng)常給加工帶來不少困難。鍛造毛坯的精度及剛性差、孔加工的精度低、連續(xù)帶狀切削的斷屑、平面加工的毛刺、因夾壓和內(nèi)應(yīng)力的重新分布而產(chǎn)生的幾何變形等，是加工工藝長期以來需要研究和解決的主要技術(shù)問題。隨著新型刀具材料的不斷涌現(xiàn)，促進了刀具材料、加工工藝的相互替代及生產(chǎn)流程的變革；隨著高校加工工藝的出現(xiàn)，更合理和更經(jīng)濟地安排零件的加工工藝及生產(chǎn)流程便成了可能。同時也應(yīng)該看到，先進的制造技術(shù)仍需要通過精細的工作不斷地完善和提高。時間證明，從事生產(chǎn)準備全過程的工程技術(shù)人員越能長時間地穩(wěn)定于生產(chǎn)一線，零件的生產(chǎn)、質(zhì)量狀況就越好，

6、生產(chǎn)加工線各方面就越穩(wěn)定。其工藝設(shè)計通過現(xiàn)場的不斷改善，最終達到設(shè)計的目標。1.3選型分析比較：在具體研究過程中，首先材料的選擇很重要。高強度，輕量化和低成本是發(fā)動機連桿選用材料的發(fā)展趨勢，我國的發(fā)動機鍛鋼連桿制造技術(shù)與國外差距不大，但在連桿輕良化方面還相當落后。再者，連桿鍛造生產(chǎn)工藝的選擇應(yīng)當慎重。如輥鍛工藝就有四種工藝選擇可以提供參考。然后，連桿的毛坯，零件加工余量等，都是本次設(shè)計的重點研究內(nèi)容。最后，夾具的設(shè)計，它是本次設(shè)計最為重要的一部分。塑性加工成形作為成形制造技術(shù)的一個重要分支，已成為先進制造技術(shù)的重要發(fā)展方向。據(jù)預(yù)測，21世紀零件粗加工的75%和精加工的50%將采用塑性加工方式實

7、現(xiàn)。塑性加工技術(shù)由早期的“鍛打”發(fā)展到今天的“塑性加工成形”，是市場需求和技術(shù)進步的結(jié)果。如今，塑性加工成形技術(shù)已經(jīng)向精密化、職能化的方向發(fā)展。近年來，“近凈成形”、“凈成形”和“精密成形”等術(shù)語在相關(guān)學術(shù)論文里頻繁出現(xiàn)，說明人們對塑性加工的研究中心已經(jīng)轉(zhuǎn)移到“少無切削”。所有的制造技術(shù)，由工藝和設(shè)備組成。工藝的發(fā)展方向使設(shè)備要求提高，甚至迫使設(shè)備變革，新設(shè)備生產(chǎn)出來又推動工藝的發(fā)展。精密塑性加工成形對設(shè)備和工藝提出了更高的要求。近30年來，我國的許多科研人員一直致力于研究如何減小金屬塑性成形時的變形抗力。從一些事例中可以看到，在成形壓力和設(shè)備上的投資可以比以往的工藝投資低一個數(shù)量級，這對于我

8、國的現(xiàn)代化制造業(yè)發(fā)展是特別重要的。改進傳統(tǒng)工藝和設(shè)備以及新設(shè)備新工藝的研制，是降低成本、提高競爭能力的可靠途徑。在我國，一批先進的復(fù)合化精密塑性成型技術(shù)得到應(yīng)用，如開發(fā)了精密輥鍛模鍛技術(shù)，用于生產(chǎn)大型葉片；汽車前梁精密輥鍛精鍛復(fù)合成形技術(shù)，使設(shè)備投資降低80%，前梁疲勞壽命提高50%。這些工藝都明顯的見效了成形力，符合節(jié)能、節(jié)材、精密成形的要求。同時，計算機數(shù)值模擬技術(shù)、cad/cae/cam技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、快速原形制造等技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，也從相關(guān)的技術(shù)方面為塑性加工技術(shù)的精密化和智能化提供了技術(shù)支撐。2、課題任務(wù)、重點研究內(nèi)容、實現(xiàn)途徑2.1課題任務(wù)：本次設(shè)計論文課題的主要任務(wù)是進一步熟悉

9、機械制造工藝方面的知識，熟悉機床專用夾具設(shè)計的基本知識。零件的加工是由機床、夾具、工件所組成的工藝系統(tǒng)完成的，加工質(zhì)量、成本、效率在很大程度上取決于加工方法及由此而選用的機床、夾具和刀具。在這個論文設(shè)計過程中，將會涉及到上述知識的使用，采取最優(yōu)工藝方法設(shè)計。下面就對本次論文設(shè)計的課題任務(wù)進行簡單描述：2.11 零件分析，了解零件的用途及工作條件；分析零件圖上各項技術(shù)要求，確定主要加工表面；加工表面的尺寸精度和形狀精度；主要加工表面間的相互位置精度；加工表面粗糙度及其它方面的表面質(zhì)量要求；熱處理要求及其它要求；然后按零件分析結(jié)果手工繪制零件圖；2.12 根據(jù)零件用途確定毛坯類型；根據(jù)生產(chǎn)批量確定

10、毛坯制造方法；根據(jù)手冊查定表面加工余量及余量公差；然后手工繪制出連桿毛坯圖。2.13工藝規(guī)程設(shè)計。包括定位基準的選擇（包括粗、精基準的選擇）；零件表面加工方法的選擇；制定工藝路線；確定機械加工余量及毛坯尺寸，設(shè)計毛坯零件綜合圖；工序設(shè)計；選擇切削用量、確定時間定額；填寫機械加工工藝規(guī)程卡片和機械加工工序卡片。其中工序設(shè)計需要完成內(nèi)容包括：選擇加工設(shè)備與工藝裝備a.選擇機床b.選擇夾具c.選擇刀具d.選擇量具工序尺寸的確定及計算。2.14 機床夾具定位夾緊方案設(shè)計。首先，擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案，確定工件的定位方案，根據(jù)六點定位原則，分析工序圖上所規(guī)定的定位方案是否可取，否則應(yīng)提出修改意見或提出新的方

11、案。在確定了工件的定位方案后，即可根據(jù)定位基面的形狀，選取相應(yīng)的定位元件及確定尺寸精度和配合公差。然后，確定工件的夾緊方式計算夾緊力。最后，確定刀具的導(dǎo)向方式或?qū)Φ堆b置，對于鉆床夾具應(yīng)正確地選擇鉆套的型式，銑床要合理地設(shè)置對刀裝置，鏜床夾具應(yīng)合理地選擇鏜套類型。完成上述任務(wù)之后，進行夾具精度的校核，主要包括夾具在機床上的安裝誤差，對刀或?qū)蛘`差，定位誤差的校核。2.15 運用cad軟件和pro/e軟件制圖。其中包含一張裝配圖，一張銑夾具三維立體圖，一張裝配圖。2.16 編寫說明書。說明書內(nèi)容如下：目錄；總論或前言；對零件的工藝性分析（零件的作用結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)工藝性、關(guān)鍵表面的技術(shù)要求分析等）；

12、工藝設(shè)計確定生產(chǎn)類型。毛坯選擇與毛坯圖說明。工藝路線的確定（粗、精基準的選擇依據(jù)，各表面加工方法的確定，工序集中與工序分散的運用，工序前后順序的安排，選擇的加工設(shè)備及安裝，列出不同工藝方案，進行分析比較等）。加工余量、切削用量、工時定額（時間定額）的確定（說明數(shù)據(jù)來源，計算指定工序的時間定額）。夾具定位夾緊方案分析與論證。夾具精度校核。然后寫設(shè)計小結(jié)；最后附上參考文獻。2.2重點研究內(nèi)容：此次設(shè)計內(nèi)容中，最為重要的設(shè)計部分是銑夾具的設(shè)計。連桿的生產(chǎn)為大批量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)效率，因此銑加工的夾具采用專用夾具。中國的制造業(yè)發(fā)展到如今，許多制造加工所用夾具都采用專用設(shè)計夾具，在設(shè)計過程中，將充分參

13、考通用銑夾具月各種專用夾具的設(shè)計，來設(shè)計出最為符合此連桿銑加工的夾具。在設(shè)計過程中，主要參照以下參考文獻： 1 機床夾具設(shè)計手冊上?？茖W技術(shù)出版社，1998 2 夾具設(shè)計手冊楊黎明,國防工業(yè)出版社,1996 3 機械制造工藝學機械工業(yè)出版社，1991 4 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)機械工業(yè)出版社,2003 5 中文野火版教程零件設(shè)計范例詹友剛，清華大學出版社,2004 6 pro/engineer快速入門與零件設(shè)計教程陳鵬，清華大學出版社，20077 制造工藝基礎(chǔ)崔明鐸，哈爾濱工業(yè)大學出版社，20048 制造工藝過程（丹）阿爾廷，北京航空學院出版社，19869 連桿機構(gòu)的分析與綜合曹惟慶，科學出版社，2

14、00510連桿機構(gòu)設(shè)計 華大年，上海科學技術(shù)出版社，199511 連桿機構(gòu)的計算機輔助設(shè)計 梁崇高，阮平生，機械工業(yè)出版社，19862.3實現(xiàn)途徑：2.3.1 參考最新的有關(guān)連桿設(shè)計的期刊學術(shù)論文，研究國內(nèi)外關(guān)于連桿加工工藝的研究成果。從這些期刊學術(shù)論文以及國外的先進的知識來幫助設(shè)計的完成，采用最先進的加工工藝方法，使連桿獲得優(yōu)秀的質(zhì)量，并獲得最好的效益。關(guān)于學術(shù)論文期刊的參考，除了在2.2有列舉以外，我更多地參照學校數(shù)字圖書館內(nèi)，一起其他地方的期刊，論文等，上面的參考資料比較詳細，并且知識先進，很值得借鑒和學習。而學校圖書館內(nèi)，館藏了許多機械制造工藝，夾具的設(shè)計，以及各種專用夾具的設(shè)計，還有

15、連桿制造相關(guān)書籍等，都進行了詳細的參考。2.3.2 采用對比方法。由于機械加工工藝的方法具有多樣性，即使是很不起眼的一道加工，可能也有好幾種加工方法，為了取得質(zhì)量更優(yōu)的連桿，并獲取最大的效益，在設(shè)計過程中就得多多比較了。對比方法在設(shè)計過程中非常重要，設(shè)計是否先進，是否具有競爭力，是否能滿足市場發(fā)展的要求，就得看自己的設(shè)計與同類設(shè)計對比起來，有沒有先進之處。2.3.3 加強與指導(dǎo)老師的聯(lián)系。指導(dǎo)老師在我們的論文設(shè)計過程中，是最重要的角色。任何一個設(shè)計環(huán)節(jié)，都需要指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)。因為，我們初次開始獨立設(shè)計，雖然我們都具備了足夠多的獨立設(shè)計的基礎(chǔ)知識儲備，但是機械加工工藝設(shè)計是一門十分嚴肅、復(fù)雜、多樣的設(shè)計，而我們?nèi)狈?yīng)有的經(jīng)驗，難免在設(shè)計過程中粗心大意犯下