毕业设计开题报告

毕业设计开题报告课题名称发动机凸轮轴机加工艺设计课题来源东风公司发动机厂专业机械设计制造及其自动化班级T713-3学号17学生姓名石磊指导教师唐远志完成日期2011年3月14日课题来源、目的、意义1．课题的来源本课题来源于东风公司发动机厂。2．本课题研究目的本课题分析EQ6100发动机凸轮轴的结构特点，进行凸轮轴的结构工艺性分析，对主要加工工序的进行分析，编制发动机凸轮轴机加工工艺规程。3本课题研究的意义编制发动机凸轮轴机加工工艺规程。用以指导发动机凸轮轴的实际加工生产，到达提高生产效率、获得较好的经济效益和较高的产品质量的目标。国内外概况、预测和文献综述课题的国内外研究概况国内目前生产凸轮轴的主要方法有：采用钢质锻造毛坯经切削加工后，凸轮桃尖局部经高频淬火形成马氏体层的工艺。在加工凸轮型面时目前主要使用的技术是双靠模凸轮磨床及双循环凸轮磨削机床、数控凸轮磨床。国外目前生产凸轮轴的情况是德国和法国相续开发了凸轮轴氩弧重熔新工艺；另有以美国为主的可淬硬铸铁凸轮轴；以日本和法国为主的冷硬铸铁凸轮轴；以及凸轮局部用Cr-Mn-Mo合金涂料进行铸件外表合金化的生产工艺等课题的研究趋势预测发动机凸轮轴在今后加工时将主要采用一些典型的加工工艺，凸轮轴轴颈粗加工采用无心磨床磨削，即贯穿式无心磨削和切入式无心磨削；中心孔加工是以后加工工序的定位基准，在铣端面时一般只限定五个自由度即可；在加工凸轮时选用陶瓷结合剂的立方氮化硼〔CBN〕砂轮磨削凸轮。系统设计方案及可行性分析1.凸轮轴工况介绍凸轮轴是汽车发动机上一个重要零件，他对各气缸进、排气门的开启和关起控制作用，同时还用来驱动分电器、汽油泵等辅助装置。以顶置气门式配气机构为例说明一下凸轮轴的功用。如下列图1所示图1顶置气门式配气机构凸轮轴2—挺赶3—推杆4—调整螺母5—锁紧螺母6—摇臂7—摇臂轴8—气门室罩9—锁片10—气门弹簧座11—气门副弹簧12—气门主弹簧13—气门14—气门导管15—气缸盖当发动机工作时，曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转。当凸轮轴转到凸轮的升程曲线局部顶起挺赶时，经推杆3和调整螺母4使摇臂6绕摇臂轴7摆动，压缩气门弹簧11、12，压下气门13使其开启。当凸轮转过最高点，曲线升程下降到基圆局部时，弹簧张力使气门上升紧压向气门座，使其关闭。2.凸轮轴结构介绍就凸轮轴的结构特点来说，形状复杂，长径比大、工件刚性差。现以6102发动机凸轮轴为例，具体说明一下凸轮轴的工作状况。如下列图2所示：图2凸轮轴结构示意图图中1为四个支承轴颈，装配时与相应的浇有巴式合金的滑动轴承内孔配合，滑动轴承镶入气缸体中。2为进、排气凸轮，其轮廓应保证气门开启和关闭的持续时间符合配气相位的要求，并使气门有适宜的升程及升降过程的运动规律。3为齿轮，用于驱动分电器。4为偏心轮，用于驱动汽油泵。5为键槽，通过安装半圆键使正时齿轮得以周向定位。6为螺纹，用于安装凸轮轴轴向定位装置的锁紧螺母。如下列图：图3凸轮形状示意图图中O点位凸轮旋转中心。EA是以O点位中心的圆弧。当凸轮按图中箭头方向转过弧EA时，此时挺赶不动，气门处于关闭状态。凸轮转过A点后，挺赶开始上移，至B点，气门间隙消除，气门开始开启。凸轮转至C点此时气门开度到达最大。至D点，气门闭合终了。不难看出，图中Φ对应着气门开启持续角，ρ1和ρ2分别对应着消除和恢复气门间隙所需要的转角，而凸轮BCD段的形状决定了气门升程及升降过程的规律。由于6102发动机的点火顺序为1—5—3—6—2—4，所以需要凸轮轴上任意两相邻气缸的同名凸轮位置间的夹角均为60°。为了保证正确的配气相位和发火时刻，曲轴和凸轮轴在装配时必须将正时齿轮上的正时标记对准。3.凸轮轴加工工艺分析1)凸轮轴定位基准的选择粗基准的选择：以支撑轴颈的毛坯外圆柱面及其一个侧面作为粗基准。EQ6100发动机凸轮轴在加工过程中，选用齿轮轴颈前端面做轴向定位，以第一、四支撑轴颈毛坯外圆外表作为粗基准。精基准的选择：在凸轮轴的加工过程中，精基准的选择一般有两种情况，对于各支承轴颈、正时齿轮轴颈、齿轮轴颈和连杆轴颈外圆外表的粗加工、半精加工、精加工，凸轮偏心轮的半精加工、精加工等均是以两顶尖孔作为精基准进行定位的；对于凸轮、偏心轮的粗加工，一般是以经过加工后的支撑轴颈、正时齿轮轴颈作为定位基准。2)凸轮轴工艺性分析凸轮形面的粗加工：在车削凸轮形面时，工件以一个支撑轴颈端面作轴向定位，以正时齿轮轴颈和一个支承轴颈外圆作为定位基准，加工中采用滚轮式辅助支承。铣削凸轮形面时多采用液压仿形凸轮铣床。铣床上装有两个刀架，每一刀架上可装一把或两把直径较大的密齿刀片铣刀。加工时铣刀旋转并作径向进给，当径向进给至凸轮的规定尺寸后便停止进给。凸轮轴开始以低速按液压仿形旋转1.02转，铣刀退出，凸轮形面全部加工完毕。如下列图为多刀仿形单靠模车削实例图凸轮形面的精加工：凸轮形面的精加工大多采用磨削的方法，在凸轮磨床上完成。工件安装在两顶尖之间并以键槽作轴向定位，在支承轴颈处安装滚轮式辅助支承，凸轮形面的加工精度由机床来保证。为了保证凸轮形面的精加工质量，常用的方法是在精磨凸轮型面时采用具有变速磨头的高精度凸轮磨床，使得在精磨凸轮型面时相对于凸轮曲线上的任一点保持磨削速度恒定。不仅可以纠正粗加工时所产生的凸轮曲线的形状误差，也使得凸轮形面的加工精度得到提高。如下列图为凸轮的磨削图，当磨削到凸轮的非基圆局部时，随着加工半径的变化，相对于凸轮形面的轮廓来说，各点的切削速度不等。当加工半径为其回转中中心至凸轮尖部最高点时，切削速度最大，当加工半径等于凸轮基圆半径时，切削速度最小。变速切削就是通过改变砂轮的转速而实现相对于凸轮曲线上的各点保持速度恒定。预计到达的要求及预计的关键技术1.预计需到达要求、技术指标本课题预期成果实现发动机凸轮轴的凸轮及连杆轴颈在加工时处于控制状态，实现高精度低本钱的凸轮轴加工以到达最高的经济效益。以6102发动机凸轮轴为例预计需到达要求1〕第一支承轴颈端面相对于过第一、四支撑轴颈的基准轴线的端面圆跳动允许差0.02mm；2〕第二、三支承轴颈相对于过第一、四支承轴颈的基准轴线的端面圆跳动允许差0.02mm；3〕各凸轮外表粗糙度Ra≤0.8um，，凸轮锥角为7′30″～10′；4〕各凸轮基圆相对于过第一、四支承轴颈的基准轴线的径向圆跳动允差0.04mm；5〕各凸轮对称中心线相对于键槽的相对位置偏差为±45′；6〕两偏心轮外表粗超度Ra≤0.8um。两偏心轮锥角7′30″～10′。2.预计的关键技术凸轮轴在加工时采用双靠模凸轮磨床、双循环凸轮魔血机床、数控凸轮磨床等先进机床加工课题研究进展方案毕业设计具体进度安排见表1。表1毕业设计具体进度安排表序号设计〔论文〕各阶段名称日期1消化、收集资料，写开题报告1月13日—3月13日2上交开题报告3月14日3英文翻译3月15日—4月3日4上交英文翻译4月4日5写论文，准备辩论、制作PPT辩论课件、打印资料等整理修改资料4月5日—5月28日6上交毕业设计资料5月28日7辩论6月6日—6月9日现有的条件及设备目前东风公司发动机厂主要使用的设备有数控磨床，靠模凸轮机构摆开工作台磨床，卧式车床，摇臂钻床，典型设备有德国的曲轴动平衡自动线、质量定心机、曲轴数控磨床和缸孔珩磨机等；美国的曲轴连杆颈车床；日本的数控磨床和数控车床；台湾的加工中心等。七、参考文献[1]侯家驹，韩德恩.汽车制造工艺学.北京：机械工业出版社.1991[2]陈金贵.凸轮制造技术[M].北京:机械工业出版社,2003[3]齐治昌.数值分析与应用[M].北京:国防工业出版社,2007[4]汪学明.数控凸轮轴磨床的应用与研制概况[J].磨床与磨削.[5]东风发动机厂.生产实习参考资料.2009[6]RobertJSchilling.FundamentalsofRobotics—AnalysisandControl[M].NewJersey:PrenticeHall,1990.[7]鲍远通，汽车构造:发动机构造，北京大学出版社.2010.[8]蔡安江，工业生产技术，机械工业出版社.2010.[9]W·H·克劳斯汽车发动机设计[M]，北京：人民交通出版社.1986.[10]KuehnleMR.ToroidalDriveCombinesConcepts.ProductEngineering.Aug.1979.[11]叶邦彦，机械工程英语，第二版.机械工业出版社.2007.[12]大连理工大学工程画教研室，机械制图，第五版.高等教育出版社.2003.[13]卢秉恒，机械制造技术根底，第三版.机械工业出版社.2007.[14]LoewenthalSH.et.al.EvaluationofaHighPerformanceFixed