空氣壓縮機(jī)曲軸的加工工藝裝備及車Φ25.4外圓夾具設(shè)計(jì)含非標(biāo)7張CAD圖
空氣壓縮機(jī)曲軸的加工工藝裝備及車Φ25.4外圓夾具設(shè)計(jì)含非標(biāo)7張CAD圖,空氣壓縮機(jī),曲軸,加工,工藝,裝備,設(shè)備,夾具,設(shè)計(jì),非標(biāo),cad
XXX 設(shè) 計(jì)(XX)
開 題 報(bào) 告
課 題 ______________________________________
院(系、部) _____________________________________
專業(yè)及班級(jí) ______________________________________
姓名及學(xué)號(hào) ______________________________________
指 導(dǎo) 教 師 _______________________________________
日 期 ______________________________________
XX設(shè)計(jì)(XX)開題報(bào)告
課題
基于Pro/E的空氣壓縮機(jī)曲軸加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)
選題類型
工程設(shè)計(jì)
一、選題依據(jù)(簡述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、生產(chǎn)需求狀況, 說明選題目的、意義,列出主要參考文獻(xiàn)):
1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
曲軸是壓縮機(jī)中承受沖擊載荷傳遞動(dòng)力的關(guān)鍵零件,也是在壓縮機(jī)5大件(機(jī)體、缸蓋、曲軸、氣缸、活塞) 中最難以保證加工質(zhì)量的零件。縱觀國內(nèi)外空氣壓縮機(jī)曲軸制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,可以看出目前國內(nèi)曲軸制造技術(shù)與國外先進(jìn)技術(shù)有相當(dāng)?shù)牟罹?。雖然國內(nèi)部分骨干企業(yè)從發(fā)達(dá)國家引進(jìn)了不少先進(jìn)設(shè)備,但整體技術(shù)水平仍比較低,且整體規(guī)模小、專業(yè)化程度低、企業(yè)設(shè)備陳舊、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝落后、性能壽命和可靠性差、品種雜亂和“三化”程度低,這些都影響了整機(jī)適應(yīng)國內(nèi)及國際市場的能力。我們只有充分了解國內(nèi)外空氣壓縮機(jī)曲軸制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,及時(shí)改進(jìn)和提高曲軸制造技術(shù)水平,才能制造出具有世界一流水平的空氣壓縮機(jī)曲軸,以實(shí)力參與市場競爭。
2. 生產(chǎn)需求狀況
空氣壓縮機(jī)是氣壓發(fā)生裝置,是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體壓力能的轉(zhuǎn)換裝置??諝鈮嚎s機(jī)作為一種氣體動(dòng)力源的轉(zhuǎn)換設(shè)備被廣泛應(yīng)用于生活生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。例如:在建筑、鋼鐵、采礦和化學(xué)工業(yè)工廠中的眾多用途。尤其是雙螺桿式的空壓機(jī)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械、冶金、電子電力、醫(yī)藥、包裝、化工、視頻、采礦、紡織、交通等眾多工業(yè)領(lǐng)域,并成為壓縮空氣的主品。曲軸的旋轉(zhuǎn)是空氣壓縮機(jī)的動(dòng)力源。也是整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的源動(dòng)力。所以當(dāng)前社會(huì)對(duì)空氣壓縮機(jī)曲軸的需求也日益擴(kuò)增。
3. 選題的目的、意義
選此課題的目的是可以讓自己綜合運(yùn)用機(jī)械制造工程原理課程及專業(yè)課程的理論知識(shí),結(jié)合金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí),獨(dú)立地分析和解決機(jī)械加工工藝問題,初步具備設(shè)計(jì)中等復(fù)雜程度零件工藝規(guī)程的能力。能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求,運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法,學(xué)會(huì)擬訂夾具設(shè)計(jì)方案,完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。熟悉并運(yùn)用有關(guān)手冊、圖表、規(guī)范等有關(guān)技術(shù)資料的能力。進(jìn)一步提升自己識(shí)圖、制圖、運(yùn)算和編寫技術(shù)文件的基本技能。
選此課題的意義是由于曲軸工況條件惡劣,因此對(duì)曲軸的材質(zhì)、毛坯加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動(dòng)平衡等要求都十分嚴(yán)格。其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量對(duì)曲軸的壽命和整機(jī)的可靠性都具有很大的影響。所以本次設(shè)計(jì)讓我們了解了機(jī)械制造的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致,并且要注重加工安全。對(duì)以后的工作習(xí)慣有著良好的促進(jìn)。
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二、主要研究(設(shè)計(jì))內(nèi)容、研究(設(shè)計(jì))思路及工作方法或工作流程
1.主要研究內(nèi)容:
(1)確定空氣壓縮機(jī)曲軸加工工藝過程;
(2)設(shè)計(jì)空氣壓縮機(jī)曲軸某工序的機(jī)床夾具;
(3)運(yùn)用PRO/E繪圖軟件繪制空氣壓縮機(jī)曲軸的零件圖及其夾具的裝配圖。
2.研究思路:
先根據(jù)所給的空氣壓縮機(jī)曲軸零件圖,對(duì)整個(gè)空氣壓縮機(jī)曲軸零件進(jìn)行其結(jié)構(gòu)分析和工藝規(guī)程設(shè)計(jì)分析,再根據(jù)工藝規(guī)程設(shè)計(jì)分析對(duì)空氣壓縮機(jī)曲軸進(jìn)行其關(guān)鍵工序夾具的設(shè)計(jì)分析,然后完成空氣壓縮機(jī)曲軸零件圖、空氣壓縮機(jī)曲軸夾具設(shè)計(jì)圖,最后完成設(shè)計(jì)說明書。
3.工作流程:
(1)查閱相關(guān)資料,對(duì)空氣壓縮機(jī)曲軸基本情況進(jìn)行了解;
(2)擬定空氣壓縮機(jī)曲軸的加工工藝路線;
(3)制作并填寫工藝過程卡片;
(4)進(jìn)行其關(guān)鍵工序的夾具設(shè)計(jì);
(5)繪制零件圖和裝配圖;
(6)編寫設(shè)計(jì)說明書。
三、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作進(jìn)度安排
1.第1周 明確設(shè)計(jì)任務(wù),收集整理空氣壓縮機(jī)曲軸的資料相關(guān)資料。
2.第2周-第3周 查閱空氣壓縮機(jī)曲軸的相關(guān)資料,完成開題報(bào)告。
3.第4周-第6周 考慮空氣壓縮機(jī)曲軸加工的工藝工序,完成工藝路線的擬定和工序卡片的制作。確定夾具的方案,完成夾具的設(shè)計(jì)。
4.第7周-第9周 繪制空氣壓縮機(jī)曲軸及夾具的主要零件圖、裝配圖。
5.第10周-第12周 編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書,準(zhǔn)備答辯。
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽名:____________
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)指導(dǎo)小組審核意見
難度
份量
綜合訓(xùn)練程度
是否隸屬科研項(xiàng)目
組長____________
(公 章)
年 月 日
關(guān)于“基于Pro/E的空氣壓縮機(jī)曲軸加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)”文獻(xiàn)綜述
摘要
文章從曲軸毛培的鑄造技術(shù)、鍛壓技術(shù)、機(jī)械加工技術(shù)、熱處理等幾個(gè)方面的參考文獻(xiàn)綜述,綜合論述了國內(nèi)外空氣壓縮機(jī)曲軸制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞:曲軸 制造 發(fā)展趨勢
一、引言
曲軸是空氣壓縮機(jī)的關(guān)鍵零件之一,也是空氣壓縮機(jī)中最難加工的工件之一。曲軸在空壓機(jī)中是將活塞連桿的住復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),其在工作過程中會(huì)不斷承受很大的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn),且受力情況異常復(fù)雜。所以對(duì)曲軸的抗拉強(qiáng)應(yīng)力度、剛度、耐磨性、耐疲勞性以及沖擊韌性等都提出了更高的要求。曲軸的主要失效形式是軸頸磨,因此對(duì)曲軸在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)強(qiáng)化磨損和疲勞斷裂工藝技術(shù)和機(jī)械加工技術(shù)同樣都有著更高的要求。
二、國內(nèi)外曲軸加工技術(shù)的現(xiàn)狀
由于曲軸工作條件惡劣,所以對(duì)曲軸的材質(zhì)、毛坯加工精度和表面粗糙度、熱處理、動(dòng)平衡等要求都十分嚴(yán)格。如果其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量沒有得到保證則可嚴(yán)重影響曲軸的使用壽命和整機(jī)的可靠性。世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家對(duì)曲軸的加工十分重視,并不斷改進(jìn)曲軸加工工藝。隨著中國加入WTO,國內(nèi)曲軸生產(chǎn)廠家已經(jīng)意識(shí)到形勢的緊迫性,引進(jìn)了為數(shù)不少的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù),以期提高產(chǎn)品的整體競爭力,使得曲軸的制造技術(shù)水平有了大幅提高。
目前曲軸材質(zhì)主要有球墨鑄鐵和鋼兩類。由于球墨鑄鐵曲軸成本只有調(diào)質(zhì)鋼曲軸成本的1/3左右, 且球墨鑄鐵的切削性能良好,可獲得較理想的結(jié)構(gòu)形狀,并且和鋼質(zhì)曲軸一樣可以進(jìn)行各種熱處理和表面強(qiáng)化處理來提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度、硬度和耐磨性。所以球墨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示,車用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸采用球墨鑄鐵材質(zhì)的比例在美國為90%,英國為85%,日本為60%。此外,德國、比利時(shí)等國家也已經(jīng)大批量采用。國內(nèi)采用球墨鑄鐵曲軸的趨勢則更加明顯,中小型功率柴油機(jī)曲軸85%以上采用球墨鑄鐵,而功率在160kW以上的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸多采用鍛鋼曲軸。
曲軸的機(jī)械加工技術(shù)。曲軸主軸頸和連桿軸頸的粗加工、半精加工工藝和精加工工藝,大體分為以下幾種:
(1) 20 世紀(jì)70年代以前,曲軸粗加工采用的加工方式是多刀車床車削工藝。該工藝特點(diǎn)是生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度相對(duì)較低。粗加工設(shè)備多采用多刀車床車削曲軸主軸頸及連桿軸頸,工序的質(zhì)量穩(wěn)定性差,容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力,難以達(dá)到合理的加工余量。一般精加工采用曲軸磨床,通??渴止げ僮?,加工質(zhì)量不穩(wěn)定,尺寸的一致性差。老式生產(chǎn)線的主要特點(diǎn)是普通設(shè)備多,導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)周期長、場地占用面積大,且完全是靠多臺(tái)設(shè)備分解工序和余量來提高生產(chǎn)效率。
(2) 20 世紀(jì)70年代到80年代左右,曲軸粗加工采用數(shù)控車削、數(shù)控外銑加工,加工狀況有所改善。精加工仍以普通磨床磨削工藝為主。數(shù)控車削設(shè)備價(jià)格相對(duì)便宜,不需要復(fù)雜的刀具,但只適合小批量生產(chǎn)。
(3) 20世紀(jì)80年中期又出現(xiàn)了數(shù)控內(nèi)銑工藝,數(shù)控內(nèi)銑加工性能指標(biāo)要高于數(shù)控外銑加工,尤其是對(duì)于鍛鋼曲軸,內(nèi)銑更有利于斷屑。精加工工藝多采用半自動(dòng)曲軸磨床,頭架和尾座同步傳動(dòng),加工精度有一定的提高。數(shù)控內(nèi)銑設(shè)備價(jià)格較高,刀具費(fèi)用也很高,但適合大批量生產(chǎn)。
(4) 1985年到1990年左右開發(fā)出了數(shù)控車—拉、數(shù)控車—車?yán)に?。其突出?yōu)點(diǎn)是可對(duì)寬軸徑進(jìn)行分層加工,切削效率高,加工質(zhì)量好,但車?yán)毒呓Y(jié)構(gòu)復(fù)雜,技術(shù)含量高,并且長期依靠進(jìn)口,好處是可集車—車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要兩道工序于一起。
?(5)20世紀(jì)90年代中期又開發(fā)出CNC高速外銑工藝。數(shù)控高速外銑是一種新型加工工藝其適用范圍廣,特別雙刀盤數(shù)控高速外銑以其加工效率高、加工質(zhì)量穩(wěn)定、自動(dòng)化水平高,已成為當(dāng)前曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發(fā)展方向。就比較而言,CNC車一車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要二道工序,CNC高速外銑只要一道工序就能完成,切削速度高(目前最高可達(dá)350m/min)、切削時(shí)間較短、工序循環(huán)時(shí)間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數(shù)少、加工精度更高、柔性更好。如德國BOEHRINGER公司專為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸設(shè)計(jì)制造的柔性的高速隨動(dòng)數(shù)控外銑床VDF315OM-4型,該設(shè)備應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和銑刀進(jìn)給伺服連動(dòng)控制技術(shù),可以一次裝夾不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心隨動(dòng)跟蹤銑削曲軸的連桿軸頸。其采用一體化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)床身,工件兩端電子同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng),具有千式切削、加工精度高、切削效率高等特點(diǎn);使用SIEMENS?840D?CNC控制系統(tǒng),設(shè)備操作說明書在人機(jī)界面上,通過輸入零件的基本參數(shù)即可自動(dòng)生成加工程序,可以加工長度450~700mm、回轉(zhuǎn)直徑在380mm以內(nèi)的各種曲軸連桿軸頸直徑誤差僅為土0.02mm。
(6)?20世紀(jì)90年代開發(fā)的CBN高速磨削。英國LANDIS公司生產(chǎn)的曲軸磨床,磨削速度高達(dá)120m/s,用扒皮法一次裝夾從毛坯到精磨完畢,耗時(shí)僅幾分鐘的時(shí)間。這將會(huì)出現(xiàn)以磨代替其它粗加工工藝的新局面。
進(jìn)入21世紀(jì)以后,復(fù)合加工工藝已進(jìn)入曲軸制造業(yè)中。復(fù)合加工是指一次裝夾磨削所有主軸頸和連桿軸頸,磨削連桿軸頸采用先進(jìn)的擺動(dòng)跟蹤磨削技術(shù),這種磨削方式一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)就是柔性化好。復(fù)合加工有兩種可以采用的工藝:順序磨削主軸軸頸及連桿軸頸和同步磨削主軸軸頸或連桿軸頸。
?由以上演變可以看出,曲軸的加工工藝正向著高速、高效、復(fù)合化方向發(fā)展。目前較為流行的粗加工工藝是主軸頸采用車一車?yán)に嚭透咚偻忏?,連桿頸采用高速隨動(dòng)外銑,全部采用干式切削:精加工采用數(shù)控磨床加工,具有自動(dòng)進(jìn)給、自動(dòng)修正砂輪、尺寸和圓度自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)分度和兩端電子同步驅(qū)動(dòng)等功能。主軸頸和連桿頸可一次裝夾全部磨削完畢:超精加工采用數(shù)控砂帶拋光機(jī),帶尺寸控制裝置。另外,為提高產(chǎn)品競爭力,近年來曲軸加工還采用了不少的特種工藝以增加其競爭資本。舉例如下:
?圓角滾壓工藝。曲軸工作時(shí)需承受較大而復(fù)雜的沖擊載荷,對(duì)抗疲勞強(qiáng)度有較高的要求。曲軸軸頸與側(cè)面的連接過渡圓角處為應(yīng)力集中區(qū),也是曲軸疲勞破壞的敏感區(qū)域,是薄弱環(huán)節(jié)。因此,國外發(fā)展了圓角深滾壓技術(shù)代替成形磨削方式。曲軸的圓角滾壓,就是利用滾輪的壓力作用,在曲軸的主軸頸和連桿頸過渡圓角處形成一條滾壓塑性變形帶,這條塑性變形帶具有以下特點(diǎn):(1)產(chǎn)生了殘余壓應(yīng)力;(2)硬度提高;(3)表面粗糙度降低。
止推面精車滾壓工藝。止推面精車滾壓工藝用于曲軸止推面精車滾壓加工;該工藝具有以下技術(shù)特點(diǎn):滾壓拋光止推面并在線測量、滾壓拋光代替磨削加工、可同時(shí)進(jìn)行車削加工、在刀盤上裝有滾壓拋光裝置,可獲得更高精度。目前性能較好的設(shè)備有德國赫根塞特公司的曲軸止推面車滾專機(jī)等。除此之外,還有滾磨光整工藝和砂帶拋光工藝等。
?機(jī)床夾具是在機(jī)床上用以夾緊工件和引導(dǎo)刀具并保持與機(jī)床確定的相對(duì)位置的一種裝置,是機(jī)械加工過程中不可缺少的工藝裝備。夾具在新產(chǎn)品的研制過程中,對(duì)縮短研制周期起著重要的作用。夾具作為制造企業(yè)中重要的基礎(chǔ)工藝裝備,廣泛應(yīng)用于加工、檢測和裝配等制造過程中。作為生產(chǎn)準(zhǔn)備的重要組成部分,夾具設(shè)計(jì)的效率直接影響到制造的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和產(chǎn)品成本。一般來說,夾具設(shè)計(jì)過程不僅需要大量的有關(guān)零件設(shè)計(jì)、工藝和加工的數(shù)據(jù),同時(shí)還需要設(shè)計(jì)人員具有很豐富的領(lǐng)域知識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。
?本次設(shè)計(jì)就是在確定曲軸結(jié)構(gòu)之后,設(shè)計(jì)與之相應(yīng)的夾具,并采取合理的工藝措施對(duì)曲軸進(jìn)行加工。
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