活塞環(huán)銑開口夾具設計與裝配工藝規(guī)劃【含CAD圖紙+PDF圖】
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畢業(yè)設計(論文)開題報告題目:活塞環(huán)銑開口夾具設計與裝配工藝規(guī)劃 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 姓 名 學 號 導 師 2012年12月22日 51. 開題綜述1.1題目背景活塞環(huán)在內(nèi)燃機中,其主要作用有四點: 1 密封 在往復式內(nèi)燃機中,活塞環(huán)是一種運動件,亦是一種密封件【1】?;钊h(huán)在高速往復運動狀態(tài)下,在高溫、高壓燃氣的作用下,完成對燃燒室和曲軸箱之間的密封作用,即阻止氣缸中燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體竄到曲軸箱中,這是活塞環(huán)的主導功能【2】。 一般,燃氣通過活塞環(huán)有三條通道: (1)活塞環(huán)與氣缸內(nèi)壁的周向間隙; (2)活塞環(huán)與環(huán)槽上、下側面間隙; (3)活塞環(huán)開口間隙。其中活塞環(huán)與氣缸內(nèi)壁的周向間隙是燃氣漏泄的主要途徑,為減少漏氣量,要求活塞環(huán)與氣缸內(nèi)壁之間必須存在一條連續(xù)不斷的線貼合區(qū)域,并使環(huán)的一個平面與相應活塞環(huán)槽的一個側面處于良好接觸狀態(tài),從而達到切斷漏氣通道的作用。同時,由于環(huán)槽底燃氣壓力,把活塞環(huán)緊緊壓向氣缸內(nèi)壁,亦有利于環(huán)的密封【3】。另外,活塞環(huán)與氣缸內(nèi)表面的幾何形狀貼合良好與否、環(huán)的截面形狀以及環(huán)的數(shù)量等都對密封有很大影響。2 控制潤滑油 活塞環(huán)控制潤滑油作用就是活塞環(huán)對氣缸壁潤滑油膜厚度的控制和調(diào)節(jié)【4】?;钊h(huán)在氣缸中阻止?jié)櫥蛷那S箱進入燃燒室,從而降低滑油耗量【5】。我們知道,活塞環(huán)組中滑油是無規(guī)則的,中小型機多用飛濺方式,強載機則用壓力循環(huán)潤滑【6】。為了使活塞環(huán)正?;瑒?,必須不斷地供給滑油,同時又要求活塞環(huán)能刮落氣缸壁上的過多滑油,也就是既要保證活塞環(huán)潤滑所需要的油膜厚度,又要保持較低的滑油耗量,以防止過多的滑油上竄到燃燒室,不僅滑油耗量增大,又會因燃燒產(chǎn)生的積碳影響傳熱性能【7】。 3 導熱 活塞環(huán)在氣缸中起著傳熱作用。當內(nèi)燃機工作時,活塞溫度很高,一部分熱量經(jīng)活塞環(huán)傳給氣缸壁,再由氣缸壁傳至冷卻水,從而降低活塞溫度【8】。一般,冷卻活塞中,活塞環(huán)傳導的熱量為3040%;非冷卻活塞中,活塞環(huán)傳導的熱量可達活塞頂所承受熱量的7080%【9】。活塞環(huán)的散熱作用實際上與環(huán)的幾何尺寸,截面形狀,材料的導熱性、熱膨脹系數(shù),環(huán)與環(huán)槽間的間隙以及有關表面精度等都有很大關系,應慎重選取。 4 支承導向 活塞在氣缸內(nèi)運動靠環(huán)支撐。因活塞受燃氣的加熱而膨脹,所以氣缸與活塞之間必須留有間隙,以防活塞咬死【10】。對熱負荷高的發(fā)動機,其間隙更要大一些,由于間隙的存在,活塞就必須依賴活塞環(huán)才能在氣缸內(nèi)保持運動平衡,防止活塞不斷撞擊氣缸壁【11】。一旦減弱和破壞活塞環(huán)的支承作用,必將導致活塞組件失去運動平衡,從而產(chǎn)生噪聲、偏磨、擦傷等故障,甚至出現(xiàn)融著、折損和拉缸等嚴重故障【12】。因此,活塞環(huán)基體材料的選擇,活塞環(huán)斷面形狀,以及必要的結構力學計算,強度、應力計算,剛性、共振頻率計算以及各種變形計算尤為重要【13】。 1.2 夾具設計的研究意義 所謂機床夾具,是指用來裝夾工件,使工件固定在機床上,利于加工成標準 件的一種裝置【14】。機床夾具作為機械制造業(yè)中不可或缺的重要環(huán)節(jié),對整個機械制造業(yè)的水平提升有著極其蕈要的影響,甚至有些時候是關鍵性的影響。如果要實現(xiàn)機械制造的現(xiàn)代化,必須首先提高機床夾具的現(xiàn)代化水平,提高機床災具的制造效率,實現(xiàn)機床災具的標準化【15】。然而,傳統(tǒng)的機床夾具還占據(jù)著機械制造業(yè)的絕對主導地位,這成為了機械制造業(yè)的現(xiàn)代化進程的障礙因素。由于機床災具的優(yōu)劣,決定著機電產(chǎn)品標準件的質量和制作精度,機床夾具設計對機電產(chǎn)品的質量有著非常重要的現(xiàn)實意義,隨著機械制造領域理論研究的日益深入,機床夾具的設計必將迎來充分發(fā)展的時期【16】。1.3 夾具設計國內(nèi)外研究情況 目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛,以前的我國制造業(yè)普遍使用剛性專機加工各種各樣的零部件,導致改型和生產(chǎn)個零部件周期較長。隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種各種零件的需求與日俱增,加工設備和工藝也向著柔性化的方向轉變。加工裝備的柔性概念和需求主要體現(xiàn)在對設備快速性和適應性的需求上,因此制造商不得不尋求柔性和產(chǎn)量之間的最佳組合。當然,在滿足了柔性的條件下、也有著不同的解決方案,如:模塊化、可變換化、可重新配置化、在線兼容性等。不論采用哪種方案,使用高性能的液壓夾具都顯得尤為重要,現(xiàn)在,柔性專機、可重新配置的機床及專用加工中心的組合應用,使得發(fā)動機零件的加工變得越來越柔性化,具體情況取決于每個加工項目的產(chǎn)量配額。 2 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施2.1 主要內(nèi)容: (1)活塞環(huán)銑開口零件的工藝分析;活塞環(huán)銑開口零件工件的定位分析(自由 度); (2)活塞環(huán)銑開口零件夾具定位誤差計算、夾緊力的分析與計算; (3)活塞環(huán)銑開口零件夾具的工作原理;設計中存在的問題; (4)活塞環(huán)銑開口零件夾具裝配工藝設計與仿真。2.2 研究方案: 活塞環(huán)零件圖: 圖1 活塞環(huán)零件圖方案一: 活塞環(huán)的缺口過去是裝在單配夾具的凸肩上進行銑切的, 夾具體凸肩的外徑相等于環(huán)的內(nèi)徑?,F(xiàn)改進了一套既活塞環(huán)缺口用的夾具,適合于一定范圍的大小不同活塞環(huán), 消除了由于活塞環(huán)內(nèi)徑的不同, 而須配制不同夾具的缺點, 而且節(jié)省了很多的金屬材料及加工費用。 圖2 活塞環(huán)銑開口夾具方案二: 將多個活塞環(huán)預先裝到套筒4上,套筒以內(nèi)孔定心,裝上夾具后,用油缸1經(jīng)拉桿3開口墊圈5等零件,將工件軸向夾緊。 圖3 活塞環(huán)銑開口夾具1-油缸;2-對刀塊;3-拉桿;4-套筒;5-開口墊圈 方案比較: 方案一適合于一定范圍的大小不同活塞環(huán) ,適合單件加工。方案二可同時進行多個零件的加工,比較適合高效率的生產(chǎn),提高生產(chǎn)率,節(jié)省時間。所以選用方案二。3 本課題研究的重點及難點,前期已開展工作3.1 課題研究重點以及難點: (1)活塞環(huán)銑開口零件的工藝分析;活塞環(huán)銑開口零件工件的定位分析(自由 度); (2)活塞環(huán)銑開口零件工件定位誤差計算;活塞環(huán)銑開口零件工件夾緊力的分析 與計算; (3)活塞環(huán)銑開口零件夾具的工作原理;活塞環(huán)銑開口零件設計中存在的問題; (4)活塞環(huán)銑開口零件夾具裝配工藝設計與仿真。3.2 前期開展工作:查閱各種學術文獻,期刊雜志,科技報紙等資料深入了解本課題內(nèi)容以及本夾具的具體工作狀況。分析工件的構成,了解其加工零件的方式、方法。4 完成本課題的工作方案及進度計劃(按周次填寫) 第1-3周:查閱資料,完成基礎知識的積累和開題報告。 第4-7周:工件的分析;定位分析(自由度)。 第7-10周:活塞環(huán)銑開口零件夾具的工作原理;設計中存在的問題。 第11-14周:活塞環(huán)銑開口零件夾具裝配工藝設計與仿真。 第15-16周:完成畢業(yè)論文。 5 指導教師意見(對課題的深度、廣度及工作量的意見) 指導教師: 年 月 日 6 所在系審查意見: 系主管領導: 年 月 日參考文獻1 莫森泉,新型活塞環(huán)潤滑與密封性能研究J,動力機械及工程,20102 邱復興,活塞環(huán)材料J,長沙正圓動力配件廠,2004(01) 3 任慕華,機床夾具設計研究,機電信息,2010(12);1994 袁明超,錢雙慶,劉一靜,王曉雷.利用表面織構提高活塞環(huán)/缸套摩擦性能的實驗研究J,機 械科學與技術,2009(12) 5 孫省已,活塞環(huán)及其熱處理,機械工程出版社,1991(06) 6 湯洪,顏景平.活塞環(huán)加工工藝研究及改進J,機械制.1989(07)7 詹文臺,活塞環(huán)內(nèi)圓面定位糟加工夾具的改進J,石家莊出版社.1988(02)8 屠世榮,用熱定型法制造大型活塞環(huán)J,西安重型機械研究所.1977(04) 9 施建民,劉強,張金華.活塞環(huán)內(nèi)外圓仿形加工與鑄造J,上海匯眾汽車制造有限公 司.2012(13) 10 沈陽氣體壓縮機研究所,我國壓縮機活塞環(huán)的制造情況J,沈陽出版社.1963(02) 11 劉天劍,曹天河,趙維緩.夾具工程師手冊M.北京.黑龍江科學技術出版社.198712 龔定安,蔡建國.機床夾具設計原理M.北京.陜西科學技術出版社.198113 韋彥成.金屬切削機床構造與設計M.國防工業(yè)出版社,199114 隋聚艷.夾具的發(fā)展及其趨勢分析J.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè).2009(19);5715 張亞明,機床夾具的分類與構成.煤炭技術.2008(04);213 16 蔡瑾,段國林,李翠玉,李德紅.河北工業(yè)大學學報.2002(05)17 R. HunterAlarcon,J.Rios Chueco,J.M.PerezGarc,A.Vizan Idoipe.Fixture knowledge model development and implementation based on a functional design approachJ.Robotics and Computer-Integrated Manufacturing 26 (2010) 566618 ShashaZeng,XiaojinWan,WenlongLi,ZhoupingYin,YoulunXiong,A novel approach to fixture design on suppressing machining vibration of flexible workpieceJ.International Journal of Machine Tools & Manufacture 58 (2012) 294319 T. Papastathis, O. Bakker, S. Ratchev, A. Popov.Design Methodology for Mechatronic Active Fixtures with Movable ClampsJ.Procedia CIRP 3 ( 2012 ) 323 328. 10
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