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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)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(guò)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(guò)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(lái)閥螺栓聯(lián)接一直沒(méi)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(méi)有螺紋聯(lián)接、沒(méi)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(guò)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(guò)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(lái)越被人們重視，從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)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(wèn)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(lái)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(wèn)題及難點(diǎn)：
對(duì)閥螺栓的加工工藝的設(shè)計(jì)來(lái)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(lái)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(guò)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(jiàn)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(wú)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(wèn)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(méi)有問(wèn)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(wèn)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(jiàn)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(wú)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(shuō)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)高會(huì)加劇刀具的磨損，吃刀深度過(guò)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(guò)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(kāi)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
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六、指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
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(kāi)題。
簽名：何紅媛 2012 年12月20日
七、開(kāi)題審查小組意見(jiàn)：
簽名： 年 月 日