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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
論文題目
閥螺栓的機(jī)械加工設(shè)計(jì)
一、選題背景和意義：
聯(lián)接技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有了悠久的歷史，聯(lián)接技術(shù)也有了100余年的發(fā)展。在人類文明史上，聯(lián)接技術(shù)的出現(xiàn)甚至可以和車輪的發(fā)明等量齊觀。最早出現(xiàn)的緊固件大概是形如繩索的蔓、藤、蘆葦、皮條等。至今緊固件已經(jīng)發(fā)展成了一個(gè)龐大的家族。在機(jī)械制造中有：鉚釘、焊接、楔、鍵、過盈配合件、銷、螺栓、螺母等。
螺栓聯(lián)接是目前機(jī)械工業(yè)應(yīng)用較為廣泛的一種聯(lián)接方式。螺栓聯(lián)接一般可以獲得很大的聯(lián)接力，安全可靠；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝和拆卸比較方便，可以重復(fù)使用；通過標(biāo)準(zhǔn)化可以實(shí)現(xiàn)大批量的生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高而成本較低，具有互換性。盡管具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是由于各方面的原因，長(zhǎng)期以來閥螺栓聯(lián)接一直沒有受到足夠的重視。閥螺栓緊固件產(chǎn)品雖小，但應(yīng)用非常廣。在今天，很難找到一部沒有螺紋聯(lián)接、沒有螺紋緊固件的機(jī)器。汽車、輕工等各行業(yè)都少不了螺紋緊固件。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品朝著高速、大功率、精密、小型本身和裝配技術(shù)各方面都對(duì)閥螺栓聯(lián)接提出了新的要求。這些要求可以歸納為：螺栓的最佳設(shè)計(jì)的安全性能，要求其在過載的情況下，自動(dòng)斷裂，以保護(hù)機(jī)器的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。
目前螺紋聯(lián)接技術(shù)可靠性、零件加工的一致性、零件的清潔度已經(jīng)成為制約我國(guó)水平的三大瓶頸工藝，螺紋聯(lián)接技術(shù)的應(yīng)用被列入國(guó)家863重點(diǎn)研究項(xiàng)目。
在過去的幾十年中，閥螺栓聯(lián)接隨著航空也汽車工業(yè)的發(fā)展而越來越被人們重視，從經(jīng)濟(jì)角度來看，螺釘、螺栓本省的價(jià)值很低，但他們所聯(lián)接的產(chǎn)品卻很昂貴，螺釘和螺栓失效時(shí)，損壞的不只是他們本身，而是整個(gè)產(chǎn)品。事實(shí)上螺紋聯(lián)接的問題引起的車輛及飛機(jī)事故多有發(fā)生，如同壓力容器上的螺紋聯(lián)接出了毛病一樣，后果不堪設(shè)想。由于聯(lián)接質(zhì)量不好所帶來的災(zāi)難性的后果使得人們感到對(duì)各種聯(lián)接方式的特殊性有必要進(jìn)行深入的討論。
二、課題關(guān)鍵問題及難點(diǎn)：
對(duì)閥螺栓的加工工藝的設(shè)計(jì)來了解閥螺栓的質(zhì)量和設(shè)計(jì)的合理性，使閥螺栓的性能和質(zhì)量得到很好的保障。對(duì)閥螺栓成形工藝的設(shè)計(jì)和加工技術(shù)要求、工藝方案的分析，來提高閥螺栓的產(chǎn)品質(zhì)量、工作性能，節(jié)約制造和加工成本，為企業(yè)贏得時(shí)間和效益。利用相關(guān)理論知識(shí)和參數(shù)化建模，建立三維模型和繪制CAD二維圖形。結(jié)合工作生產(chǎn)實(shí)際，正確選擇零件材料和毛坯的成形方法的設(shè)計(jì)，制定加工工藝規(guī)程（含工藝過程卡片、加工工藝卡片），進(jìn)行多種加工方案的比較（含技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較）。
閥螺栓的加工方案有多種，例如鍛造、鑄造、棒料加工等，如何選擇一種技術(shù)，經(jīng)濟(jì)經(jīng)性較好的加工方案是本論文的難點(diǎn)。
三、文獻(xiàn)綜述（或調(diào)研報(bào)告）：
結(jié)構(gòu)和形狀歸納為軸類的零件是機(jī)械零件中常見的典型零件之一，主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動(dòng)件, 以傳遞扭矩。按結(jié)構(gòu)形式不同, 可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等。很多軸是由復(fù)雜的三維自由曲面組成, 幾何精度要求較高, 加工技術(shù)難度大, 傳統(tǒng)的加工方法無法滿足葉片的精度要求。隨著加工技術(shù)與材料技術(shù)的發(fā)展, 軸的加工工藝也有很大發(fā)展, 隨基礎(chǔ)科學(xué)與工業(yè)技術(shù)的發(fā)展而同步。
1 確定工藝原則
一個(gè)軸零件可以有幾種不同的加工方法, 在設(shè)計(jì)加工工藝原則中須注意以下幾點(diǎn): 了解用途、性能和工作條件,安裝位置和作用; 找出主要的技術(shù)要求和分析關(guān)鍵的技術(shù)問題; 審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性;選重要表面為粗基準(zhǔn); 粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用, 應(yīng)盡可能選擇被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為精基準(zhǔn); 統(tǒng)一基準(zhǔn)原則, 盡可能在大多數(shù)工序中用同一個(gè)基準(zhǔn)
2 合理安排加工順序
為了充分發(fā)揮現(xiàn)代加工技術(shù)優(yōu)勢(shì), 建議對(duì)于復(fù)雜軸零件在一次安裝中進(jìn)行多工序的集中加工。用一種刀具完成零件不同工序的加工。
3 優(yōu)化裝夾方法
軸加工中傳統(tǒng)的裝夾方法為一夾一頂,這一加工方法, 對(duì)要求不高的軸沒有問題, 但對(duì)于精度要求高或長(zhǎng)徑比很大的超細(xì)長(zhǎng)軸就很難加工出合格產(chǎn)品。采用一夾一拉的裝夾方法可以解決這一問題這種方法在生產(chǎn)中尺寸精度可達(dá)6級(jí), 表面粗糙度可達(dá)1.6 以上。
4 選擇多種安裝方式
軸類零件常見的安裝方式是采用兩中心孔定位裝夾。一般采用三爪卡盤、四爪卡盤等通用夾具, 或各種高精度的自動(dòng)定心專用夾具。
工藝分析是數(shù)控加工編程的前期T藝準(zhǔn)備工作，無論是手工編程還是自動(dòng)編程，在編程之前均需對(duì)所加工的零件進(jìn)行工藝分析。全面合理的工藝分析是進(jìn)行數(shù)控編程的重要依據(jù)和保證。
通常，除按常規(guī)分析諸如零件的材料、形狀、尺寸、精度、表面粗糙度及毛坯形狀、熱處理要求外，還應(yīng)根據(jù)數(shù)控編程的加工特點(diǎn)，關(guān)注以下要點(diǎn):
(1) 圖樣尺寸的標(biāo)注與輪廓參數(shù)的確定
(2) 零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析
工藝分析是數(shù)控加工的前期準(zhǔn)備工作，且直接影響到編程質(zhì)量的優(yōu)劣。機(jī)械加工工藝方案, 必須體現(xiàn)技術(shù)先進(jìn),保證質(zhì)量,經(jīng)濟(jì)合理,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度及安全可靠的原則。
編制產(chǎn)品機(jī)械加工工藝的依據(jù)
a.產(chǎn)品訂貨合同及技術(shù)準(zhǔn)備計(jì)劃;
b.產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件;
c.產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模、批量;
d.有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及工藝資料;
e.現(xiàn)有的設(shè)備及工藝條件,如:機(jī)床,吊車,地坑。劃線平臺(tái),可采取的工藝措施及檢測(cè)手段等。
f.有關(guān)工作聯(lián)系單。
編制機(jī)械加工工藝工作應(yīng)做到以下幾點(diǎn)
(1)在編制加工工藝前應(yīng)熟知產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工作特性、零件在產(chǎn)品中的功能及裝配關(guān)系,熟知主要技術(shù)要求,以確定有效的工藝手段保證零件的加工質(zhì)量, 滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。
(2)編制零件的工藝時(shí),工序必須齊全。
(3)零件在各工序中的加工部位及完成程度應(yīng)規(guī)定明確。
(4)對(duì)于裝夾和工步較多的復(fù)雜工序,應(yīng)按“裝夾”和“工序”的層次編寫,并寫明裝夾找正的方法及找正精度。
(5)對(duì)于一些在“工藝守則”中有規(guī)定,但需規(guī)定具體數(shù)值的內(nèi)容, 在加工工藝中應(yīng)明確規(guī)定。
(6)對(duì)于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,視圖較多的加工件,為使工藝中涉及的加工表面易于查找,應(yīng)注明該表面所在視圖名稱及視圖中的位置。
(7)加工中必須使用的基準(zhǔn)在工藝上應(yīng)預(yù)明確, 上工序應(yīng)為下工序準(zhǔn)備好必要的基準(zhǔn)。
(8)為下道工序保留的夾頭,在本工序內(nèi)容中必須寫明。
(9)對(duì)毛坯形式、夾頭或余量提出了特殊要求應(yīng)在工藝內(nèi)容中說明。
(10)對(duì)于選定的工藝方法中必須進(jìn)行一些較為復(fù)雜的計(jì)算時(shí)(如尺寸鏈計(jì)算,掛輪計(jì)算,三角形孔系鏜孔坐標(biāo)計(jì)算等),工藝中應(yīng)給出計(jì)算結(jié)果, 若不能直接計(jì)算出結(jié)果時(shí),應(yīng)給出計(jì)算公式。
(11)與相關(guān)件焊合、把合,同加工或配做時(shí),必須寫出相關(guān)件的件號(hào)及名稱
(12)對(duì)于易變形的零件,加工過程中需自然時(shí)效時(shí),可安排“時(shí)效”工序,并注明停放時(shí)間。
(13)加工工序中使用工裝時(shí),應(yīng)在該工序的工裝欄內(nèi)填寫工裝編號(hào)、名稱及規(guī)格。幾個(gè)工序需用同一工裝時(shí), 這些工序的工裝欄內(nèi)應(yīng)寫上工裝編號(hào)、名稱及規(guī)格。
(14)對(duì)于工藝中所用較為復(fù)雜或特殊的工裝,應(yīng)在工藝中寫明使用要領(lǐng)。
(15)加工工序需要在機(jī)床上劃線或鉗工工作時(shí),應(yīng)另立工步。
(16)對(duì)于精度上有特殊要求的零件,在編制加工工藝的有關(guān)工序中,應(yīng)明確測(cè)量基準(zhǔn),測(cè)量工具或儀器,測(cè)量方法及精度要求。
(17)對(duì)于成對(duì)組合使用的相關(guān)件,為減少其相對(duì)誤差,提高裝配精度,在加工中一般采用組合加工。
(18)根據(jù)產(chǎn)品零件圖樣要求或零件的重要程度,在加工工藝中安排一次或幾次探傷工序。
四、方案（設(shè)計(jì)方案、或研究方案、研制方案）論證：
一、零件圖樣分析
1、零件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，兩端均為M20-7h外螺紋
2、定位部分外圓φ22mm與兩端螺紋外徑過度處為R1.5mm
3、右端120°錐孔是在裝配時(shí)，與閥座進(jìn)行鉚接用
二、毛坯的確定
1、毛坯材料、加工方法、尺寸的確定
2、熱處理工藝的制定和安排
三、定位基準(zhǔn)的確定
1、粗基準(zhǔn)的選擇
2、精基準(zhǔn)的選擇
3、基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換
四、劃分加工階段
根據(jù)圖中零件各部分不同的精度要求及主軸加工過程中的加工工序和熱處理工序會(huì)產(chǎn)生不同程度的加工誤差、應(yīng)力、主軸加工基本上劃分以下三個(gè)階段。
1、粗加工階段
2、半精加工階段
3、精加工階段
五、加工工藝分析
1）零件的加工方法可以用鍛造、鑄造和棒料加工，從經(jīng)濟(jì)性和合理性方面考慮，決定采用棒料加工
2）閥螺栓一般為多批量生產(chǎn)，可采用套螺紋機(jī)加工螺紋，生產(chǎn)效率高。若零星修配或生產(chǎn)批量較少，可采用普通車床加工螺紋，相應(yīng)將螺紋外徑改為φ19.8mm-φ19.85mm為宜
3）在加工螺紋外徑的時(shí)候，應(yīng)先加工長(zhǎng)度為56mm一端的外徑及端面，以減少因切斷后端面的修整，因?yàn)樵诩庸?20°坡口時(shí)，可以加工坡口端面
六、切削用量的選擇
合理選擇切削用量，是多快好省完成車削的一個(gè)重要方面。選擇切削用量時(shí)應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：
1）根據(jù)不同的加工步驟選擇不同的車削用量
粗車時(shí)，為了盡快把工件上多余的部分切除，可選擇較大的切削用量；精車時(shí)，為了保證螺紋精度和表面粗糙度，必須選擇較小的切削用量。如選用刀頭寬度稍小于槽底寬的切槽刀粗車時(shí)每邊留0.25-0.35mm左右的余量；用梯形螺紋車刀采用左右切削法車梯形螺紋兩側(cè)面時(shí)每邊留0.1-0.2mm左右的精車余量。
2）根據(jù)不同的工件材料選擇不同的切削用量
在車削脆性材料螺紋工件時(shí)（鑄鐵、鑄銅等），因脆性材料所含雜質(zhì)、氣孔較多，對(duì)車刀切削不利。切削速度過高會(huì)加劇刀具的磨損，吃刀深度過大會(huì)使螺紋牙尖爆裂。車塑性材料螺紋工件時(shí)，可相應(yīng)選擇較大的吃刀深度，但要防止“扎刀”現(xiàn)象。
3）根據(jù)不同的切削方法選擇不同的切削用量
采用直進(jìn)法切削螺紋工件時(shí)，車削橫截面面積較大，車刀受力和受熱情況比較嚴(yán)重，就選擇較小的切削用量；采用左右切削法時(shí)，車削橫截面面積較小，車刀受力和受熱情況得到改善，則選擇較大的切削用量。
七、螺紋車刀的裝夾
1）裝夾車刀時(shí)，刀尖位置一般應(yīng)對(duì)準(zhǔn)工件軸線中心（可根據(jù)尾座頂尖高度檢查）。
2）車刀刀尖角的對(duì)稱中心線必須與工件軸線垂直，裝刀時(shí)可用樣板對(duì)刀（如果把車刀裝歪，車出的牙形將歪斜）
八、加工工序的安排和工序的確定
1、加工順序方案確定
外表面粗加工——外表面精加工——孔粗加工——孔精加工
2、工序確定
3、工藝路線
九、計(jì)算背吃刀量、進(jìn)給速度、切削速度
十、填寫工藝過程卡片、加工工藝卡片
五、進(jìn)度安排：
第1周 查閱資料，熟悉被設(shè)計(jì)零件的工作條件，明確設(shè)計(jì)思路。
第2周 完成開題報(bào)告
第3周 分析零件圖、產(chǎn)品裝配圖，正確選擇毛坯形式，畫出毛坯簡(jiǎn)圖。
第4周 選擇定位基準(zhǔn)、擬訂工藝路線
第5~6周 確定加工余量和工序尺寸
第7周 確定切削用量和工時(shí)定額
第8周 確定各工序的設(shè)備、刀夾量具和輔助工具
第9周 確定各工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法、填寫工藝文件
參考文獻(xiàn)：
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六、指導(dǎo)教師意見：
在查閱資料的基礎(chǔ)上，較詳細(xì)地做出了課題的背景、意義、綜述、安排等，方案基本可行，同意開題。
簽名：何紅媛 2012 年12月20日
七、開題審查小組意見：
簽名： 年 月 日