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開題報(bào)告
設(shè)計(jì)題目：某型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸工藝及夾具設(shè)計(jì)
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1、課題論證
1.1課題研究的目的與意義
1.1.1課題研究的目的
經(jīng)過(guò)十多年的高速增長(zhǎng)，我國(guó)汽車年產(chǎn)量從2005年的576萬(wàn)輛增長(zhǎng)到2016年的2802萬(wàn)輛，汽車年銷量在此期間內(nèi)的增速高達(dá)386%。2017年，我國(guó)汽車產(chǎn)銷呈小幅增長(zhǎng)，全年共產(chǎn)銷 2901.54萬(wàn)輛和2887.89萬(wàn)輛汽車，同比增長(zhǎng)3.19%和3.04%。2016年中國(guó)汽車市場(chǎng)年產(chǎn)量占全球汽車年產(chǎn)量的30%，自2009年以來(lái)一直保持在世界第一的位置。隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的發(fā)展及市場(chǎng)上對(duì)各種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的需求的不斷擴(kuò)大，對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的研究發(fā)展以及對(duì)汽車水泵上各類零件的優(yōu)化改進(jìn)，生產(chǎn)加工逐漸變得十分重要。
1.1.2課題研究的意義
機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在完成了大學(xué)的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的綜合運(yùn)用，使我對(duì)專業(yè)知識(shí)、技能有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。機(jī)械加工是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃的修改、加工的操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測(cè)和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品的勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低了生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。
1.2文獻(xiàn)綜述（相關(guān)課題國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀）
1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
隨著現(xiàn)代機(jī)械加工的快速發(fā)展，機(jī)械加工技術(shù)快速發(fā)展，慢慢的涌現(xiàn)出了許多先進(jìn)的機(jī)械加工技術(shù)方法，比如微型機(jī)械加工技術(shù)、快速成形技術(shù)、精密超精密加工技術(shù)等。
1、微型機(jī)械加工技術(shù)
隨著微/納米科學(xué)與技術(shù)（Micro/NanoScienceandTechnology）的發(fā)展，以本身形狀尺寸微小或操作尺度極小為特征的微機(jī)械已成為人們認(rèn)識(shí)和改造微觀世界的一種高新科技。微機(jī)械由于具有能夠在狹小空間內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，而又不擾亂工作環(huán)境和對(duì)象的特點(diǎn)，在航空航天、精密儀器、生物醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用潛力，并成為納米技術(shù)研究的重要手段，因而受到高度重視并被列為21世紀(jì)關(guān)鍵技術(shù)之首。
2、快速成形機(jī)械加工技術(shù)
快速成形技術(shù)是20世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的，可根據(jù)CAD模型快速制造出樣件或者零件。它是一種材料累加加工制造方法，即通過(guò)材料的有序累加而完成三維成形的。快速成形技術(shù)集成了CNC技術(shù)、材料技術(shù)、激光技術(shù)以及CAD技術(shù)等現(xiàn)代的科技成果，是現(xiàn)代先進(jìn)機(jī)械加工技術(shù)的重要組成部分。
3、精密超精密機(jī)械加工技術(shù)
精密和超精密加工時(shí)現(xiàn)代機(jī)械加工制造技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，是衡量一個(gè)國(guó)家高科技制造業(yè)水平高低的重要指標(biāo)之一。20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)的發(fā)展，對(duì)制造技術(shù)提出了更高的要求，不僅要求獲得極高的尺寸、形位精度，而且要求獲得極高的表面質(zhì)量。正是在這樣的市場(chǎng)需求下，超精密加工技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，各種工藝、新方法不斷涌現(xiàn)。
我國(guó)于80 年代末開始就對(duì)組合夾具元件的設(shè)計(jì)與管理進(jìn)行了研究和開發(fā),在總結(jié)和吸取我國(guó)應(yīng)用和發(fā)展槽系列夾具經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)代的機(jī)械加工特征及夾具的發(fā)展趨勢(shì)，研制出了新一代孔系列的組合夾具系統(tǒng)。此系統(tǒng)發(fā)揮了槽的平移可調(diào)性和孔的旋轉(zhuǎn)可調(diào)性的優(yōu)勢(shì)，可直接組裝獲得任何直線尺寸和角度尺寸。此系統(tǒng)把大中小三個(gè)系列的元件融為一體，可在一塊多夾具基礎(chǔ)板上，既能組裝單個(gè)大工件夾具，又能組裝多個(gè)中小零件夾具，有利于組裝夾具基礎(chǔ)板長(zhǎng)期固定在機(jī)床工作臺(tái)上，此系統(tǒng)還設(shè)有孔系和槽系過(guò)渡元件，便于實(shí)現(xiàn)孔、槽系夾具元件混合使用。
圖1多元化夾具
1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀
國(guó)外的研究現(xiàn)狀：夾具的設(shè)計(jì)包括三個(gè)步驟:設(shè)備規(guī)劃、夾具規(guī)劃和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。目前,Joneja以及Ferreira等人在進(jìn)行CAPP 方面的研究中對(duì)設(shè)備規(guī)劃有詳細(xì)論述。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)(CAFD) 就夾具方面也作了一些工作:Chou YC ,Chandru 等人提出的自動(dòng)夾具定位和夾緊的一種方法;De Meter EC提出的利用機(jī)械杠桿原理進(jìn)行定位和夾緊位置選擇的一種算法;Markus A等人提出的針對(duì)棱柱形工件進(jìn)行組合夾具設(shè)計(jì)的基于規(guī)則的系統(tǒng)。目前,關(guān)于工件夾具的自動(dòng)化配置方面的工作,自動(dòng)夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)( AFCD) 中很少提及。TrappeyAJC等人提出了一個(gè)二維組合夾具元件的配置算法。幾乎所有的AFCD 研究者都承認(rèn),在一個(gè)成功的AFCD 系統(tǒng)中, 工件的幾何形狀是一個(gè)關(guān)鍵因素。Nnaji B ,Alladin S等人也對(duì)具有復(fù)雜幾何形狀的工件進(jìn)行嘗試研究。然而其結(jié)果也僅僅適用于特定的幾 何體,比如多邊形棱柱。
圖2 模塊化夾具
1.3課題研究的內(nèi)容、總體方案及技術(shù)路線、進(jìn)度安排等
1.3.1研究的內(nèi)容：
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟,曲軸和連桿、活塞等一起組成曲柄連桿機(jī)構(gòu)。工作時(shí)活塞推力經(jīng)連桿傳到曲軸，曲軸將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槔@其軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并向外輸出功率。曲軸由三部分組成：1）曲軸前端；2）由若干個(gè)連桿軸徑、曲柄臂及主軸徑組成的曲拐；3）曲軸后端。曲軸由其自身的主軸徑安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上，其連桿軸徑上裝有連桿。具體內(nèi)容如下：
（1）繪制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸零件圖及毛坯圖；
（2）對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸進(jìn)行工藝分析，確定其工藝要求；
（3）確定毛坯并擬定工藝路線并編寫過(guò)程卡及工序卡片；
（4）確定工序尺寸、加工余量等；
（5）選擇配套的刀具；
（6）計(jì)算切削用量、額定時(shí)間；
（7）確定定位基準(zhǔn)和定位元件；
（8）計(jì)算夾具的夾緊力和定位誤差；
（9）設(shè)計(jì)工裝的夾緊機(jī)構(gòu)；
（10）繪制夾具總圖及量具的圖紙；
（11）編寫說(shuō)明書。
1.3.2總體方案及技術(shù)路線:
（1）生產(chǎn)綱領(lǐng):
生產(chǎn)綱領(lǐng)為40000件/年
（2）粗糙度分析
曲軸臂與主軸徑及連桿軸徑的連接圓角R3.5，表面的粗糙度分別為Ra0.8um，所有油道的進(jìn)出口表面粗糙度是Ra1.6um。連桿主經(jīng)的端面表面粗糙度是Ra0.6um；連桿主經(jīng)表面粗糙度是Ra0.32um；其余表面或內(nèi)孔等表面的粗糙度分別為Ra3.2um、Ra0.4um。
（3）形位公差分析
正是齒輪軸的軸徑對(duì)曲軸軸線的圓跳動(dòng)為0.025。皮帶輪軸軸徑對(duì)曲軸軸線的徑向跳動(dòng)為0.04。其余各段的行位公差按圖紙要求。
（4）熱處理分析
主軸徑及連桿軸徑要表面淬火，淬硬深度2.5～4.5mm，硬度HRC55～63，油封軸徑也要表面淬火，淬火深度1.2～2mm，硬度HRC50～63。
1.3.3技術(shù)路線：
其技術(shù)路線為:首先根據(jù)曲軸零件圖，選擇此零件圖的毛坯圖，。擬定加工工藝路線，選擇兩個(gè)工藝路線分析后確定最佳的一個(gè)工藝路線，做工序卡，再次設(shè)計(jì)某一道工序的夾具圖紙，設(shè)計(jì)加緊和定位方案，繪制夾具裝配圖，再繪制量具的圖紙CAD及三維，最后編寫說(shuō)明書。
1.3.4進(jìn)度安排
時(shí)間
設(shè)計(jì)任務(wù)及要求
1-2周
案調(diào)研、搜集畢業(yè)設(shè)計(jì)課題資料
3-4周
收集整理相關(guān)資料、完成開題報(bào)告
5-6周
準(zhǔn)備開題，準(zhǔn)備相關(guān)設(shè)計(jì)的資料，安排進(jìn)程和設(shè)計(jì)計(jì)劃
7-8周
零件加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)
9-10周
繪制夾具裝配圖及主要零件圖及量具圖紙
11-12周
編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書、整理設(shè)計(jì)資料
13-16周
提交設(shè)計(jì)（論文）全部資料、準(zhǔn)備畢業(yè)答辯
1.4注意存在的問(wèn)題
1.工藝編制合理：
在編制工藝時(shí)要合理，如果不合理此零件圖為大批量，容易造成成本比較高。
2.夾具加緊和定位：
夾具在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要考慮定位自由度和加緊；如果自由度不夠，夾具就會(huì)容易松動(dòng)偏移。
3.量具的設(shè)計(jì)：
量具在設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要根據(jù)某個(gè)工序設(shè)計(jì)，要設(shè)計(jì)準(zhǔn)確。
1.5參考文獻(xiàn)
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[4] 鄒青．機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2010．
[5] 尹成湖，周湛學(xué)．機(jī)械加工工藝簡(jiǎn)明速查手冊(cè)[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2019．6．
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[12] 王先逵. 機(jī)械制造工藝學(xué)[M]，北京：機(jī)械工來(lái)出版社， 2015.
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[17]Djordje Vukelic. Complex system for fixture selection, modification,and design. International Journal of Advanced Manufacturing Technology.2009,(9):731-748
2、答辯組論證結(jié)論
（1）方案可行，技術(shù)路線清晰 □ （2）方案可行，技術(shù)路線基本清晰 □
（3）方案基本可行，技術(shù)路線不很清晰 □ （4）方案和技術(shù)路線不很清晰 □
（5）方案和技術(shù)路線不清晰 □
3、 指導(dǎo)教師意見：同意開題 教研室主任意見：
指導(dǎo)教師（簽名）： 教研室主任（簽名）：
2020年 3月 13日 年 月 日
注：(1) 開題報(bào)告是用文字體現(xiàn)的設(shè)計(jì)（論文）總構(gòu)想，篇幅不必過(guò)大，但要把計(jì)劃設(shè)計(jì)的課題、如何設(shè)計(jì)、理論依據(jù)和研究現(xiàn)狀等主要問(wèn)題說(shuō)清楚；
(2) 字?jǐn)?shù)不少于3000字，參考文獻(xiàn)不少于6篇，印刷字符在10萬(wàn)印刷符以上。