空氣壓縮機曲軸的加工工藝裝備及車Φ25.4外圓夾具設計含非標7張CAD圖,空氣壓縮機,曲軸,加工,工藝,裝備,設備,夾具,設計,非標,cad XXX 設 計（XX） 開 題 報 告 課 題 ______________________________________ 院（系、部) _____________________________________ 專業(yè)及班級 ______________________________________ 姓名及學號 ______________________________________ 指 導 教 師 _______________________________________ 日 期 ______________________________________ XX設計(XX)開題報告 課題 基于Pro/E的空氣壓縮機曲軸加工工藝規(guī)程及夾具設計 選題類型 工程設計 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)： 1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 曲軸是壓縮機中承受沖擊載荷傳遞動力的關(guān)鍵零件,也是在壓縮機5大件(機體、缸蓋、曲軸、氣缸、活塞) 中最難以保證加工質(zhì)量的零件?？v觀國內(nèi)外空氣壓縮機曲軸制造技術(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)與國外先進技術(shù)有相當?shù)牟罹唷ｋm然國內(nèi)部分骨干企業(yè)從發(fā)達國家引進了不少先進設備,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)設備陳舊、產(chǎn)品設計和工藝落后、性能壽命和可靠性差、品種雜亂和“三化”程度低,這些都影響了整機適應國內(nèi)及國際市場的能力。我們只有充分了解國內(nèi)外空氣壓縮機曲軸制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,及時改進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曲軸,以實力參與市場競爭。 2. 生產(chǎn)需求狀況 空氣壓縮機是氣壓發(fā)生裝置，是將機械能轉(zhuǎn)換為氣體壓力能的轉(zhuǎn)換裝置。空氣壓縮機作為一種氣體動力源的轉(zhuǎn)換設備被廣泛應用于生活生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。例如：在建筑、鋼鐵、采礦和化學工業(yè)工廠中的眾多用途。尤其是雙螺桿式的空壓機被廣泛應用在機械、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)領域，并成為壓縮空氣的主品。曲軸的旋轉(zhuǎn)是空氣壓縮機的動力源。也是整個機械系統(tǒng)的源動力。所以當前社會對空氣壓縮機曲軸的需求也日益擴增。 3. 選題的目的、意義 選此課題的目的是可以讓自己綜合運用機械制造工程原理課程及專業(yè)課程的理論知識，結(jié)合金工實習、生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決機械加工工藝問題，初步具備設計中等復雜程度零件工藝規(guī)程的能力。能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設計，進一步提高結(jié)構(gòu)設計能力。熟悉并運用有關(guān)手冊、圖表、規(guī)范等有關(guān)技術(shù)資料的能力。進一步提升自己識圖、制圖、運算和編寫技術(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、熱處理和表面強化、動平衡等要求都十分嚴格。其中任何一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量對曲軸的壽命和整機的可靠性都具有很大的影響。所以本次設計讓我們了解了機械制造的嚴謹細致，并且要注重加工安全。對以后的工作習慣有著良好的促進。 參考文獻 [1] 劉文劍.夾具工程師手冊[M].哈爾濱：黑龍江科學技術(shù)出版社，1987 [2] 黃如林.切削加工簡明實用手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004 [3] 仝基斌.工程圖學基礎[M].北京：高等教育出版社，2014 [4] 陳宏均主編，《實用機械加工工藝手冊》，機械工業(yè)出版社。2000 [5] 梁炳文主編，《機械加工工藝與竅門精選》，機械工業(yè)出版社。2001 [6] 吳宗澤.機械設計實用手冊[M].北京化學工業(yè)出版社，2000 [7] 王三民，諸文俊.機械原理與設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000? 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Foreign Language Teaching and Research, 1999. 二、主要研究(設計)內(nèi)容、研究（設計）思路及工作方法或工作流程 1.主要研究內(nèi)容： （1）確定空氣壓縮機曲軸加工工藝過程； （2）設計空氣壓縮機曲軸某工序的機床夾具； （3）運用PRO/E繪圖軟件繪制空氣壓縮機曲軸的零件圖及其夾具的裝配圖。 2.研究思路： 先根據(jù)所給的空氣壓縮機曲軸零件圖，對整個空氣壓縮機曲軸零件進行其結(jié)構(gòu)分析和工藝規(guī)程設計分析，再根據(jù)工藝規(guī)程設計分析對空氣壓縮機曲軸進行其關(guān)鍵工序夾具的設計分析，然后完成空氣壓縮機曲軸零件圖、空氣壓縮機曲軸夾具設計圖，最后完成設計說明書。 3.工作流程： （1）查閱相關(guān)資料，對空氣壓縮機曲軸基本情況進行了解； （2）擬定空氣壓縮機曲軸的加工工藝路線； （3）制作并填寫工藝過程卡片； （4）進行其關(guān)鍵工序的夾具設計； （5）繪制零件圖和裝配圖； （6）編寫設計說明書。 三、畢業(yè)設計(論文)工作進度安排 1.第1周 明確設計任務，收集整理空氣壓縮機曲軸的資料相關(guān)資料。 2.第2周-第3周 查閱空氣壓縮機曲軸的相關(guān)資料，完成開題報告。 3.第4周-第6周 考慮空氣壓縮機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，完成夾具的設計。 4.第7周-第9周 繪制空氣壓縮機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)設計說明書，準備答辯。 指導教師意見 指導教師簽名:____________ 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）指導小組審核意見 難度 份量 綜合訓練程度 是否隸屬科研項目 組長____________ （公 章） 年 月 日 關(guān)于“基于Pro/E的空氣壓縮機曲軸加工工藝規(guī)程及夾具設計”文獻綜述 摘要 文章從曲軸毛培的鑄造技術(shù)、鍛壓技術(shù)、機械加工技術(shù)、熱處理等幾個方面的參考文獻綜述，綜合論述了國內(nèi)外空氣壓縮機曲軸制造技術(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 曲軸是空氣壓縮機的關(guān)鍵零件之一，也是空氣壓縮機中最難加工的工件之一。曲軸在空壓機中是將活塞連桿的住復運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，其在工作過程中會不斷承受很大的彎曲應力和扭轉(zhuǎn),且受力情況異常復雜。所以對曲軸的抗拉強應力度、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，因此對曲軸在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)強化磨損和疲勞斷裂工藝技術(shù)和機械加工技術(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，所以對曲軸的材質(zhì)、毛坯加工精度和表面粗糙度、熱處理、動平衡等要求都十分嚴格。如果其中任何一個環(huán)節(jié)質(zhì)量沒有得到保證則可嚴重影響曲軸的使用壽命和整機的可靠性。世界工業(yè)發(fā)達國家對曲軸的加工十分重視，并不斷改進曲軸加工工藝。隨著中國加入WTO,國內(nèi)曲軸生產(chǎn)廠家已經(jīng)意識到形勢的緊迫性，引進了為數(shù)不少的先進設備和技術(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)曲軸一樣可以進行各種熱處理和表面強化處理來提高曲軸的抗疲勞強度、硬度和耐磨性。所以球墨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到了廣泛應用。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，車用發(fā)動機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，中小型功率柴油機曲軸85%以上采用球墨鑄鐵,而功率在160kW以上的發(fā)動機曲軸多采用鍛鋼曲軸。 曲軸的機械加工技術(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。該工藝特點是生產(chǎn)效率和自動化程度相對較低。粗加工設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)應力，難以達到合理的加工余量。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)線的主要特點是普通設備多，導致產(chǎn)品生產(chǎn)周期長、場地占用面積大，且完全是靠多臺設備分解工序和余量來提高生產(chǎn)效率。 (2) 20 世紀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)控車削設備價格相對便宜，不需要復雜的刀具，但只適合小批量生產(chǎn)。 (3) 20世紀80年中期又出現(xiàn)了數(shù)控內(nèi)銑工藝，數(shù)控內(nèi)銑加工性能指標要高于數(shù)控外銑加工，尤其是對于鍛鋼曲軸，內(nèi)銑更有利于斷屑。精加工工藝多采用半自動曲軸磨床，頭架和尾座同步傳動，加工精度有一定的提高。數(shù)控內(nèi)銑設備價格較高,刀具費用也很高，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—車拉工藝。其突出優(yōu)點是可對寬軸徑進行分層加工，切削效率高，加工質(zhì)量好，但車拉刀具結(jié)構(gòu)復雜，技術(shù)含量高，并且長期依靠進口，好處是可集車—車拉工藝加工連桿軸頸要兩道工序于一起。 ?(5)20世紀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、自動化水平高，已成為當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車一車拉工藝加工連桿軸頸要二道工序，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350m/min)、切削時間較短、工序循環(huán)時間較短、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)動機曲軸設計制造的柔性的高速隨動數(shù)控外銑床VDF315OM-4型，該設備應用工件回轉(zhuǎn)和銑刀進給伺服連動控制技術(shù)，可以一次裝夾不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心隨動跟蹤銑削曲軸的連桿軸頸。其采用一體化復合材料結(jié)構(gòu)床身,工件兩端電子同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，具有千式切削、加工精度高、切削效率高等特點;使用SIEMENS?840D?CNC控制系統(tǒng)，設備操作說明書在人機界面上，通過輸入零件的基本參數(shù)即可自動生成加工程序，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120m/s，用扒皮法一次裝夾從毛坯到精磨完畢，耗時僅幾分鐘的時間。這將會出現(xiàn)以磨代替其它粗加工工藝的新局面。 進入21世紀以后，復合加工工藝已進入曲軸制造業(yè)中。復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的擺動跟蹤磨削技術(shù)，這種磨削方式一個最大的優(yōu)點就是柔性化好。復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拉工藝和高速外銑，連桿頸采用高速隨動外銑，全部采用干式切削:精加工采用數(shù)控磨床加工，具有自動進給、自動修正砂輪、尺寸和圓度自動補償、自動分度和兩端電子同步驅(qū)動等功能。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，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。曲軸工作時需承受較大而復雜的沖擊載荷，對抗疲勞強度有較高的要求。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:(1)產(chǎn)生了殘余壓應力；(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:滾壓拋光止推面并在線測量、滾壓拋光代替磨削加工、可同時進行車削加工、在刀盤上裝有滾壓拋光裝置，可獲得更高精度。目前性能較好的設備有德國赫根塞特公司的曲軸止推面車滾專機等。除此之外，還有滾磨光整工藝和砂帶拋光工藝等。 ?機床夾具是在機床上用以夾緊工件和引導刀具并保持與機床確定的相對位置的一種裝置，是機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)中重要的基礎工藝裝備，廣泛應用于加工、檢測和裝配等制造過程中。作為生產(chǎn)準備的重要組成部分，夾具設計的效率直接影響到制造的生產(chǎn)準備時間和產(chǎn)品成本。一般來說，夾具設計過程不僅需要大量的有關(guān)零件設計、工藝和加工的數(shù)據(jù)，同時還需要設計人員具有很豐富的領域知識和設計經(jīng)驗。 ?本次設計就是在確定曲軸結(jié)構(gòu)之后，設計與之相應的夾具，并采取合理的工藝措施對曲軸進行加工。 參考文獻 [1] 劉文劍.夾具工程師手冊[M].哈爾濱：黑龍江科學技術(shù)出版社，1987 [2] 黃如林.切削加工簡明實用手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004 [3] 仝基斌.工程圖學基礎[M].北京：高等教育出版社，2014 [4] 陳宏均主編，《實用機械加工工藝手冊》，機械工業(yè)出版社。2000 [5] 梁炳文主編，《機械加工工藝與竅門精選》，機械工業(yè)出版社。2001 [6] 吳宗澤.機械設計實用手冊[M].北京化學工業(yè)出版社，2000 [7] 王三民，諸文俊.機械原理與設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000? 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