DEUTZ1013柴油机曲轴加工工艺规程设计
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本科毕业论文(设计)开题报告 论 文 题 目:DEUTZ1013柴油机曲轴加工工艺 规程设计 学 院:专 业 、班 级:学 生 姓 名:指导教师(职称): 毕业论文(设计)开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节,又是完成高质量毕业论文(设计)的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化,特制定本要求。一、选题依据1.论文(设计)题目及研究领域;2.论文(设计)工作的理论意义和应用价值;3.目前研究的概况和发展趋势。二、论文(设计)研究的内容1.重点解决的问题;2.拟开展研究的几个主要方面(论文写作大纲或设计思路);3.本论文(设计)预期取得的成果。三、论文(设计)工作安排1.拟采用的主要研究方法(技术路线或设计参数);2.论文(设计)进度计划。四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料,并在此基础上通过分析、研究、综合,形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面,要求思路清晰,文理通顺,较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求1.开题报告应在毕业论文(设计)工作开始后的前四周内完成;2.开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过;3.开题报告不合格或没有做开题报告的学生,须重做或补做合格后,方能继续论文(设计)工作,否则不允许参加答辩;4.开题报告通过后,原则上不允许更换论文题目或指导教师;5.开题报告的内容,要求打印并装订成册(部分专业可根据需要手写在统一纸张上,但封面需按统一格式打印)。一、选题依据1论文(设计)题目 DEUTZ1013柴油机曲轴加工工艺规程设计2研究领域本题目涉及柴油机机械加工工艺规程,优化生产线系统构图设计等多方面知识。3论文(设计)工作的理论意义 在经过一年的专业课学习及生产实习后,我对机械加工工艺有了比较全面的了解,但对其设计过程并不很了解。通过此次设计,学习DEUTZ1013柴油机曲轴加工工艺规程设计过程,掌握设计方法和步骤。学习和分析以前设计者的加工工艺规程设计思想,通过自己的理解和掌握的知识,希望加以改进和完善。最后完成自己知识的巩固和完善。4目前研究的概况和发展趋势以往在大量生产中,曲轴的加工一般是在专用的多刀半自动车床上进行的,采用宽刃成形车刀(三面刃),实现横向进给。切削力很大,所以对机床系统的刚度要求特别高。曲轴刚度低,为了减少切削力造成的扭转变形和弯曲变形。 目前领导了近半个世纪的多刀车切削工艺和手工磨削工艺,由于加工精度低和柔性差等原因正逐步退出历史舞台。取而代之的是高速、高精、高效的复合加工,由于国内条件有限,目前一些曲轴加工生产线以铣代车,铣削的最显著特点就是切削速度不受工件旋转不平衡地限制,可采用较高的切削速度以提高生产率,而且切削力比车削小,工件变形相对小,传动系统也相对简单,刚性较好。以一汽大柴为例粗加工采用内铣加工主轴颈和连杆轴颈,再经过粗磨,再转入精加工工序。本次设计采用相对来说比较先进的CNC内铣来完成曲轴24主轴颈和全部连杆轴颈的粗加工,来提高生产效率,降低产品成本。20世纪80年代后期,德国BOEHRINGER公司和HELLER公司开发出了完善的曲轴车车拉机床,该加工工艺是将曲轴车削工艺与曲轴车拉工艺完美结合,生产效率高、加工精度好、柔性强、自动化程度高、换刀时间短,特别割槽、平衡块侧面不用加工的曲轴的加工,加工后曲轴可直接进行精磨,而我们可以用车拉工序代替粗磨工序。在一汽大柴,我看见的半精加工依然是以粗磨为主,所以这次设计依然参考一汽大柴现有设备进行工艺编制,但是车拉工艺即将成为未来曲轴加工中流行的工艺。曲轴的作用是将活塞的往复运动转换为旋转运动,并将膨胀行程所作的功,通过安装在曲轴后端上的飞轮传递出去。飞轮能储存能量,使活塞的其他行程能正常工作,并使曲轴旋转均匀。为了平衡惯性力和减轻内燃机的振动,在曲轴的曲柄上还适当装置平衡质量。曲轴是引擎的心脏,如果它的功能无法准确的执行,那么引擎的马力就无法正常的发挥。曲轴的各相对角度必须正确,否则点火正时和气门正时就无法精确有序的一个汽缸接着一个汽缸的运作。如果这顺序出了问题,可以想见这结果就是爆震连连。 曲轴轴承的间隙也是另一个重点,主轴承和连杆轴承都必须有适当的间隙以使机油能够流动产生润滑和冷却效果。如果太小汽缸壁、活塞、气门机构.等就无法获得充分的润滑,会造成机件的磨损。如果太大抛出的机油量增加会使活塞和活塞环的工作加重,造成燃烧室过多的机油残留,导致积碳及相关后遗症。所以为了保证曲轴工作的安全可靠,曲轴加工的时候一定要保证准确的精度,和曲轴的强度、刚度。二、论文(设计)研究的内容1. 重点解决的问题 我们要学习和掌握DEUTZ1013柴油机曲轴加工工艺规程设计方法,应用CAD辅助设计。2. 拟开展研究的几个主要方面(论文写作大纲或设计思路) 年产量和批量的确定 毛坯的选择 定位基准的分析 工艺路线拟订 工艺卡的填写3.本论文(设计)预期取得的成果 通过学习及查阅相关资料,完成合理的DEUTZ1013柴油机曲轴加工工艺规程及工艺卡。3、 论文(设计)工作安排1.拟采用的主要研究方法(技术路线或设计参数); 第一步:收集企业原始资料。收集整理所要研究的DEUTZ1013柴油机曲轴加工工艺规程,并对所要改进的工艺规程进行分析。 第二步:找出重点问题,加以论证。 第三步:对工艺进行具体、细致分析整理。 第四步:完成各种型号曲轴加工工艺的工序卡。 第五步:整理图纸及说明书,总结论文。2. 论文(设计)进度计划 第一、二周:查阅曲轴加工工设计设计的相关文献并阅读。 第三周:撰写文件综述及开题报告。 第四周:完善并交开题报告。 第五周:总体方案分析及论证。 第六周: 深入学习有关曲轴工艺的相关知识,分析加工工艺。 第七周: 优化加工工艺中不合理的地方,绘制装配工艺图。 第八周:绘制工序卡。 第九周:夹具设计。 第十周:整理绘制的图纸。 第十一、十二周:校核装配工艺的相关尺寸。 第十三周:进行外文翻译。 第十四周:撰写说明书。 第十五周:提交毕业设计并准备答辩。 第十六周:答辩。 4、 论文(设计)参考文献1谭建芳,钟安飞,杨浩等. 曲轴加工工艺的优化J.装备制造技术,2004,(3):103-105,114.2徐鹏宇. 曲轴机械加工工艺浅析J.职业技术,2014,(6):94-94.3杨洪武. 曲轴的加工工艺及工装设计J.中国化工贸易,2016,8(3):205-206. 4杨梓嘉. 基于机械加工的三拐曲轴加工工艺研究J.机械工程师,2016,(3):86-87. 5李思乐,陈根,卞露英. 中速柴油机曲轴孔精镗质量控制J.现代制造技术与装备,2015,(3)77-79.6李洪伟,刘旭,庞恭贺,王领. 典型曲轴零件加工工艺分析及专用铣夹具设计J. 工具技术,2016,(05):80-82.7刘德岭. 机车柴油机曲轴连杆颈随动磨削工艺研究J.机械研究与应用,2006,(05):173-175.8吴红亮. DF7柴油机曲轴设计开发D.清华大学,2011.9王军. 中速柴油机曲轴关键加工工艺的研究D.大连交通大学,2012.10李波. 4V75柴油机曲轴系设计及CAE分析D.湖南大学,2012.11何睿,吴洁霞,赖立强,李跃朋,吴方圆,张云星. 发动机曲轴专利技术现状研究J.汽车工业研究,2015,(06):54-58.12段绍林,毛泽永,宋利强. 曲轴机加工工艺与设备现状及发展趋势J.内燃机,2010,(02):27-30.13王琛. 内燃机曲轴强度的现状和发展J.科技创新与应用,2014,(18):84.14Zissimos P. Mourelatons. A crankshaft system model for structural dynamic analysis of internal combustion engines. Computers & Structures, 2001,79(20-21): 2009-2027.15Matin ODriscoll Design for manufacture Journal of Materials Proccessing Technology,2002, 122:318321.16Tsai-C.Kuo,Samuel H. Huang,Hong-C Zhang, Design for manufacture and design for “X”:concept,applications,andperspectives,Computers&industrialengineering,2001,(141):241260.审 核 意 见指导教师评阅意见(对选题情况、研究内容、工作安排、文献综述等方面进行评阅)签字: 年 月 日教研室主任意见签字: 年 月 日学院教学指导委员会意见签字: 年 月 日公章:附:文献综述或报告文献综述我国重型柴油车的产量在逐年增加,中型、轻型车柴油化步伐也在加快,但在微型汽车、轿车领域,柴油车所占比例仍为零。而据专家预测,今后20年甚至更长时间内柴油机将成为世界车用动力的主流。但是,目前我国的柴油机发展还存在一些问题。 虽然我国柴油机产业自20世纪80年代后有了较快发展,最新投产的柴油机产品排放水平已经达到了欧洲号法规的要求,有的甚至达到了欧洲号排放标准,但整体发展仍然面临诸多问题。 首先,柴油机行业投入不足,严重制约了生产工艺水平、规模发展和自主开发能力的提高。现在,我国柴油机整体技术水平落后于国际先进水平10至20年,也落后于国内车用汽油机的发展。燃油喷射系统等关键零部件水平落后,已严重影响柴油机行业的发展。 其次,车用柴油机面临“缺重少轿”的状况。严重缺少吨以上集装箱式重型载货车以及各类专用车、轻型车用柴油机,轿车柴油机仍处于空白;升升的中型柴油机市场已呈现供大于求,升轻型柴油机市场也趋向饱和,骨干企业正在生产的多数产品从技术角度讲,也已是被淘汰的产品,发展潜力不大。 再有就是车用柴油机排放标准严重滞后,控制排放的技术手段也十分有限。虽然一些骨干企业生产的柴油机排放已能达到目前的要求,但进一步满足欧、欧排放标准仍十分困难。 除此之外,车用柴油含硫量高将成为控制柴油车排放的主要障碍。 发展柴油车已经成为无法回避的事实,要使柴油车和车用柴油机的发展跟上世界汽车工业发展的步伐,必须从观念上更新。目前在柴油车使用中存在的问题,是技术水平不足造成的,而不是柴油机本质的问题,是可以通过技术的进步加以解决的。 有关专家近日指出,应逐步减少行政干预,加强宏观调控。不同类型的车辆均应以满足法规作为统一标准,鼓励和支持技术先进柴油车的使用;做好车用柴油机发展的全面规划,有步骤、有计划地解决技术水平落后、产品不全、“缺重少轿”等问题,从而提高柴油机的产品质量;加大对柴油机的科技投入,开展重点科技项目的“攻关”工作;尽快建立和完善排放及能源法规;尽快实施燃油税,汽油和柴油的燃油税应同时实施,同时对高品质的燃油实行税收优惠政策;采取切实可行的措施以提高车用柴油的品质,并尽快制定车用柴油标准。 科技部、中国内燃机协会、中国汽车工程学会、大众汽车公司以及国内柴油机生产企业等国内外知名汽车专家们呼吁:应当用一分为二的观点来看待各种车用动力的发展,以完善的法规、科学的政策引导车辆的使用,以是否满足标准限值作为衡量一个产品能否在市场销售的惟一标准,有效发挥各种车用动力形式在不同运输环境中的作用。我国柴油机技术的攻关重点应放在电控技术、排放后处理技术、整机开发和匹配技术等关键技术研究和材料开发上;提高柴油品质,为各类柴油机新技术的应用奠定基础;把高速公路使用吨以上柴油载货车作为我国柴油车发展的重点,并为发展柴油轿车做好前期准备。1 粗加工以往在大量生产中,曲轴的加工一般是在专用的多刀半自动车床上进行的,采用宽刃成形车刀(三面刃),实现横向进给。切削力很大,所以对机床系统的刚度要求特别高。曲轴刚度低,为了减少切削力造成的扭转变形和弯曲变形。目前领导了近半个世纪的多刀车切削工艺和手工磨削工艺,由于加工精度低和柔性差等原因正逐步退出历史舞台。取而代之的是高速、高精、高效的复合加工,由于国内条件有限,目前一些曲轴加工生产线以铣代车,铣削的最显著特点就是切削速度不受工件旋转不平衡地限制,可采用较高的切削速度以提高生产率,而且切削力比车削小,工件变形相对小,传动系统也相对简单,刚性较好。以一汽大柴为例粗加工采用内铣加工主轴颈和连杆轴颈,再经过粗磨,再转入精加工工序。本次设计采用相对来说比较先进的CNC内铣来完成曲轴24主轴颈和全部连杆轴颈的粗加工,来提高生产效率,降低产产品成本。2 半精加工20世纪80年代后期,德国BOEHRINGER公司和HELLER公司开发出了完善的曲轴车车拉机床,该加工工艺是将曲轴车削工艺与曲轴车拉工艺完美结合,生产效率高、加工精度好、柔性强、自动化程度高、换刀时间短,特别割槽、平衡块侧面不用加工的曲轴的加工,加工后曲轴可直接进行精磨,而我们可以用车拉工序代替粗磨工序。在一汽大柴,我看见的半精加工依然是以粗磨为主,所以这次设计依然参考一汽大柴现有设备进行工艺编制,但是车拉工艺即将成为未来曲轴加工中流行的工艺之一。3 精磨工序曲轴精加工采用国内数控磨床磨削情况已相当普遍,产品加工精度已有相当程度的提高。为满足曲轴日益提高的加工要求,对曲轴磨床提出了很高的要求。现代曲轴磨床除了要有很高的静态、动态刚度和很高的加工精度外,还要求有很高的磨削效率和更多的柔性。近年来,更要求曲轴磨床具有稳定的加工精度,为此,对曲轴磨床的工序能力系数规定了Cp1.67,这意味着要求曲轴磨床的实际加工公差要比曲轴给定的公差小一半。随着现代驱动和控制技术、测量控制、CBN(立方氮化硼)砂轮和先进的机床部件的应用,为曲轴磨床的高精度、高效磨削加工创造了条件。一种称之为连杆颈随动磨削的工艺。正是体现了这些新技术综合应用的具体成果。这种随动磨削工艺可显著地提高曲轴连杆颈的磨削效率、加工精度和加工柔性。在对连杆颈进行随动磨削时,曲轴以主轴颈为轴线进行旋转,并在一次装夹下磨削所有连杆颈。在磨削过程中,磨头实现往复摆动进给,跟踪着偏心回转的连杆颈进行磨削加工。要实现随动磨削,X轴除了必须具有高的动态性能外,还必须具有足够的跟踪精度,以确保连杆颈所要求的形状公差。CBN砂轮的应用是实现连杆颈随动磨削的重要条件。由于CBN砂轮耐磨性高,在磨削过程中砂轮的直径几乎是不变的,一次修整可磨削600800条曲轴。CBN砂轮还可以采用很高的磨削速度,在曲轴磨床上一般可采用高达120140m/s的磨削速度,磨削效率很高。对于曲轴的精磨工序,有一点应该注意:如果对曲轴主轴的跳动要求比较高的情况下,应该先加工连杆轴颈,如果不高,应先加工主轴颈。为了比较经济的达到78级精度及的光洁度,轴颈在热处理前经过一次粗磨,淬火后再精磨两次。多次磨削是为了加快零件加工的节拍,并且容易达到较高的精度。首先磨主轴颈,然后再磨连杆轴。磨得时候考虑到机床功率的限制,每次磨两个主轴,一和五、二和四、最后是三。磨主轴颈时,以中心孔为定位基准,并且磨削时:采用死顶尖,工件与顶尖一起旋转,由于工件是进给运动,并且转速较低,因此可以达到较高的磨削精度;为了传递扭矩,有时可以用鸡心夹或者拨杆。磨连杆轴时则以精磨过的两端主轴颈定位,以大端定位销孔辅助周向定位,以保证与主轴颈的距离和不平衡度的要求。在大批量生产中,为了提高生产率,磨削通常在半自动磨床上进行。磨轮的快速进退,切入进给,微量进给,工件测量都是自动的。粗磨时可用两个磨轮同时加工位于同一轴线上的一对轴颈以提高生产率。精磨则很少这样进行,因为在精磨时同时工作的两个磨轮可能会有磨损不均匀的现象,从而引起曲轴变形较大。4 热处理工序曲轴的热处理关键技术是表面强化处理。球墨铸铁曲轴一般均采用正火处理,为表面处理做好组织准备,表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺。锻钢曲轴则采用轴颈与圆角淬火工艺。引进的设备有AEG全自动曲轴淬火机床、EMA淬火机床等。据国外资料介绍,球墨铸铁曲轴采用圆角滚压工艺与离子氮化结合使用进行复合强化,可使整条曲轴的抗疲劳强度提高130%以上。国内部分厂家近几年也进行了这方面的实践,取得了良好的效果。曲轴圆角滚压加工方面,德国赫根塞特(HEGENSCHEIDT-MFD AUTOMATIC)生产的机床应用了变压力滚压和矫正专利技术,是比较好的圆角滚压设备,但价格昂贵。目前国内在这方面的研究也有了一定的成果,东风汽车有限公司工艺研究所的“曲轴圆角滚压强化与滚压校直技术研究开发及应用”解决了国内企业化巨资引进国外技术的问题。
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