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1、德州职业技术学院毕业设计（论文）开 题 报 告 （201 4 届）题 目 连杆铣槽专用夹具设计 指导教师 系 部 机械工程系 专业班级 机械设计与制造 学 号 姓 名 论文联系QQ1491882184 二一 六 年 十一 月 日课题研究的目的、意义：在机械加工过程中，为了保证加工精度，固定工件，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具，简称夹具。夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备 。机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相 对于机床或刀具有一个正确的位置并在加工过程中保持这个位置不变。机床夹具在机
2、械加工中的作用可以归纳这几个方面：保证加工精度；提高生产效率、降低成本；扩大机床工艺范围；减轻工人的劳动强度。其组成包括定位元件、夹紧装置、夹具与机床间的连接元件、对刀或导向元件、其他装置或元件、夹具体。根据夹具的使用范围可分为：通用夹具，专用夹具，通用可调夹具和成组夹具，组合夹具，随行夹具。在这里我们着重于夹具设计的自动化、标准化、通用化和高效化；并注重绿色设计，使操作舒适、敏捷、准确。这样有利于缩短生产周期和降低成本，使获得良好的经济效益。 不同的夹具，无论其结构形式、工作环境、设计原则等，均不相同，然究其之首位，无论从生产地位还是数量而言，机床夹具当属其首要地位。 连杆机构是内燃发动机中
3、的主要传动机构，我们日常生活中有内燃机之处均可见其踪迹。连杆的作用是把活塞与曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动， 以输出动力，主要承受气体压力和往复惯性所产生的交变载荷，要求其应有足够的疲劳强度和结构刚度。因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。本课题国内外研究的历史和现状（文献综述）：连杆的应用现如今主要体现在汽车工业的发动机制造上，所以，我们从简单介绍一下汽车发动机连杆中国汽车产业在“十五”期间发生了天翻地覆的变化，汽车产量5年翻了一番多，汽车市场由卖方市场转为买方市场，一举由2001年的世界第七大汽车生产国跃升为世界第三大汽车
4、生产国和消费国。随着汽车产业的快速发展，对于汽车发动机的动力性能及可靠性要求越来越高，而连杆强度、刚度对提高发动机的动力性及可靠性至关重要，因此国内外各大汽车公司对发动机连杆用材料及制造技术的研究都非常重视。十五期间，国内企业普遍采取裂解连杆体和连杆盖分界面技术，可以大幅度地减少机械加工工序，由此开发了高强度低韧性的高碳非调质钢和粉末冶金锻件，以满足工艺的需要。中国在调质钢应用方面与国外差距不大，但在锻造技术方面与国外比还有一些差距。国外连杆毛坯的加热大多采用电加热或感应加热，加热时间短，加热温度控制稳定，采用辊锻制坯，液压模锻成形，锻件尺寸精度高，避免了锻件表面的脱碳。国内多数连杆生产厂采用
5、的是空气锤制坯，蒸汽锤成形，连杆锻件普遍存在的问题是尺寸精度差、锻件表面状态不好、锻件表面脱碳严重等问题中国发动机连杆行业多为配套生产，很多连杆生产企业都为发动机企业配套生产相关型号，2009年，在全球汽车市场普遍不景气的情况下，中国车市逆市上扬，在国家相关政策的推动下，一跃成为全球第一汽车生产和消费大国。2010年前10月，我国汽车销量为1467.70万台，同期上涨也超过30%。2009年，国家推出1.6L排量（含）以下乘用车购置税减半和汽车下乡政策，共同推动了2010年汽油机销量和轻型柴油机的销量。政策对汽油机销售的影响更加明显，推动作用更为突出，使得2009年前11个月汽油机销量增幅比柴
6、油机高13.53%。不过受国家政策推动，国内小排量汽油机销量增幅较大，相比之下，轿车柴油机和其他燃料发动机市场表现一般，发展缓慢。发动机是传统汽车的核心零部件，而发动机连杆又为发动机的重要配件，其产销量必然与发动机的产销量发展趋势保持同步。截止2010年9月底，我国发动机销售总量为1241.42万台，与上年同期相比增长33.43%。伴随着发动机的强劲增长及我国车市的繁荣，连杆作为发动机的重要配件也必然快速增长。同时因为汽油发动机在市场上更受到大家的推崇，汽油发动机连杆也必然要比柴油发动机连杆在市场上走俏，其配套机会会更强。中国发动机连杆行业外部政策环境良好，2004年6月国家正式颁布实施新汽车
7、产业发展政策。该政策的新政策重点鼓励“自主”发展，并给予税收支持，同时强调企业集团和联盟，强化企业间战略重组，支持汽车生产企业以资产重组方式发展大型汽车企业集团，增强竞争力，国家对汽车行业的扶持，使我国汽车市场快速发展，而作为汽车发动机主要配件的连杆也在此带动下快速发展。2009年国家推行小排放汽车税收减半及车辆下乡政策，对我国车市有积极的推动作用，尤其是汽油发动机小排量车，2009年年底，出现抢购现象。与发动机息息相关的连杆在这种大环境趋势下，发展必然良好。2010年10月中共中央关于制定“十二五”规划的建议，正式提出在“十二五”期间培育发展战略性新兴产业,新能源汽车名列七大产业之中。这意味
8、着,在“十二五”阶段，新能源汽车将成为汽车业发展的重中之重。连杆作为传统能源发动机的重要配件虽然会受到一定影响，但并不会很大。因为新能源汽车虽然是大势所趋，但也不是一蹴而就的，美国是混合动力电动汽车全球销量最大的国家,但混合动力电动汽车在美国的汽车销量占有比例目前还相当低,2008年约占整体汽车销量的2.4%。中国虽然会大力发展新能源汽车，但是短期内该车市场拥有的比例不会提高。中国发动机连杆行业社会环境良好：近年来石油的价格上涨了好几倍，但是汽车消费量没有停顿下来，尤其是这两年，每年以30%的销量快速增长，连杆作为汽车发动机的重要配件必然会随着这种快速增长而增长。然而，中国连杆产业发展出现的问
9、题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后。，但是在吸取国内外连杆加工经验的基础上，开始采用诸多新型设备，形成了自己的工艺特点。如连杆外部平面的加工采用五台大行程、单溜板、转台式立式拉床，大小头毛坯孔的粗加工，采用两台大刚性双面八轴镗床，切断采用双面卧式圆盘铣床，螺栓孔部分的粗、精加工采用十一工位托盘式自动线；带止口斜结合面的加工采用一台卧式大拉床，平衡去重部分采用电子天平八工位称重去重自动线。
10、机床的设计力求高精度、大刚性、大流量冷却、自动排屑、机外换刀。电气上采用程控、监控系统等，综上所述，便是学生所了解的关于连杆机构的些许情况课题研究的目标：（1）使学生熟练地运用在学校内所学的相关的专业课程，用自己的所学专业知识结合生产实践设计出机加工过程中某个机械零件的专用机床夹具，对自己在校内的学习有明确的认知，了解到自己的不足之处，并加以弥补（2）培养锻炼我们独立编写技术手册的能力，独立编写万能的机加工的相关工序、工艺、独立分析和解决加工过程中的工艺问题，能够根据被加工零件的技术要求，运用所学原理与方法，完成夹具结构设计（3）培养我们使用相关本工程的技术手册，正确查阅有关的图表，学会使用各
11、类资源，解决加工中出现的缺陷、难题课题研究的基本内容：图1.1 为连杆零件的铣槽工序简图,零件材料为45#钢,生产类型为成批生产,所用机床为X62W 。本工序内容铣工件两端面处的八个槽,此前连杆的其它部分已经加工好,并且两端面间的平行度公差为0.03/100。要求设计本工序所用的机床夹具。课题的具体内容：1、分析工件的结构特点及本工序的加工精度要求。2、拟定工件的定位、夹紧方案及其他辅助装置的结构方案。3、对自己设计的夹具进行质量评定。内容包括：工件加工定位要求：夹具定位方案的优化及定位误差分析计算，夹具夹紧方案的拟定：夹具的操作性等内容。4、绘制夹具装配图及主要零件图。5、设计总结。认真作好
12、各阶段的总结，以及最后的综合总结，完成毕业设计说明书。课题研究步骤、方法及措施：（一）连杆的结构工艺性分析以及技术要求： 连杆由连杆大头、杆身。连杆小头三部分组成。连杆机械加工的主要内容有小端孔、大端孔和与其垂直的两端平面。以及连杆杆身和螺栓孔。这些表面都要求达到一定精度。同时为了提高疲劳强度，要求有较小的表面粗糙度数值，不允许有细微的伤痕或裂纹。高速杆杆身要求对全部非工作表面进行喷丸处理，圆角过渡都应抛光。 工件已加工过的大小头孔径分别为42.6+0.1 0 mm和15.3+0.1 0mm，两孔中心 距为570.06mm大、小头厚度均为14.3 0 0.1mm。 已经完成的工件部分精度要求分
13、别为4530、10+0.2 0、3.2+0.4 0 𝛗42.6+0.1 0 570.06、𝛗15+0.1 014.30 -0.1均在较容易达到范围。 在加工槽口时，槽口的宽度由刀具的直接保证，而槽口的宽度和位置则和设计的夹具有关。槽口的位置包括两方面的要求：（1）槽口的中心面应通过42.6+0.10mm的中心线，但没有在工序图上提出，说明此项要求精度较低，因此可不作重点考虑。（2）要求槽口的中心面和两孔中心线所在平面的夹角为45+30，需要分析与这两个要求有关的夹具精度 （二）定位夹紧方案 连杆的大端孔有8个槽需要铣削，因为连杆端面已经经过精加工。为了消除基准不
14、重合误差，定位时应采用一面两孔的的组合定位方式（一个大平面和与其垂直的两个圆孔），定位元件是一面两销。大端孔使用短圆柱销定位限制y轴移动和x轴移动两个自由度，小孔菱形销子定位限制z轴移动，然后底部采用支承板限制z轴移动、x轴转动、y轴转动，限制了6个自由度，是为过定位 （三）夹紧装置的设计： 针对连杆体的加工特点和加工批量，对连杆体的夹紧装置应满足于装卸工件方便、结构简单，所以采用手工装夹最为合适 （四）夹具体设计： 夹具体的作用是将定位以及夹具装置连接成一体，并能正确的装夹在机床上，加工时能承受一部分的切削应力，所以夹具体一般采用铸铁材料 （五）定位误差的计算： 因采用了基准重合原则，误差较容易计算。 （六）夹紧力的计算： 先计算切削力，然后根据静力平衡原理计算夹紧力： （七）绘制夹具与零件的装配图以及夹具总图。课题研究的成果形式：（1）完成连杆的端面铣槽专用夹具设计（2）将设计完成的夹具绘制装配图以及夹具总图（3）计算分析设计完成的夹具的优缺点计算其误差（4）完成夹具的机械加工工艺卡和工序卡（5）编写关于连杆端面铣槽专用夹具设计的相关论文文章指导教师意见：需要其他各专业论文、毕业设计、联系QQ1491882184签名： 年 月 日系毕业设计（论文）工作指导小组意见：签名：年 月 日7
