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本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
論 文 題 目：柴油機(jī)連桿加工工藝及夾具設(shè)計(jì)學(xué) 院 ：
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告要求
開題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文
（設(shè)計(jì)）的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。一、選題依據(jù)
1. 論文（設(shè)計(jì)）題目及研究領(lǐng)域；
2. 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值；
3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)。二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問題；
2. 擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路）；
3. 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果。三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
2. 論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃。四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述
學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上通過分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開題報(bào)告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。
五、其他要求
1. 開題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作開始后的前四周內(nèi)完成；
2. 開題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過；
3. 開題報(bào)告不合格或沒有做開題報(bào)告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論文（設(shè)計(jì)）工作，否則不允許參加答辯；
4. 開題報(bào)告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師；
5. 開題報(bào)告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊(cè)（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打印）。
一、選題依據(jù)
1．論文（設(shè)計(jì)）題目
柴油機(jī)連桿加工工藝及夾具設(shè)計(jì)2．研究領(lǐng)域
機(jī)械制造工藝
3. 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
柴油機(jī)是一種提供動(dòng)力的裝置，而連桿是柴油機(jī)的重要零件，它的作用是連接曲軸和活塞，把膨脹氣體所做的功傳給曲軸，推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，將往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此連桿的運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜。所以就要求連桿有足夠的疲勞強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)剛度。由于連桿的加工精度會(huì)直接影響柴油機(jī)的性能，所以連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，連桿的技術(shù)要求主要有以下幾個(gè)方面：（1）連桿大、小頭孔中心距；（2）連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度；（3）連桿大、小頭孔平行度；（4）連桿大小端中心面中心面相對(duì)連桿桿身中心面的對(duì)稱度；（5）連桿螺栓孔與接合面的垂直度。
為了保證連桿的精度，就必須要合理的安排工藝路線以及采用適當(dāng)?shù)膴A具，為此提出柴油機(jī)連桿加工工藝及夾具設(shè)計(jì)的課題。
4. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)
連桿的主要加工表面是大小頭孔，結(jié)合面，兩端面和螺栓孔，采用的主要加工方法有：磨削，鉆，鏜。雖然連桿加工本身所包括的工藝內(nèi)容并不復(fù)雜，但由于材質(zhì)、外形尺寸以及要求的加工精度，經(jīng)常給加工帶來不少的困難。鍛造毛坯的精度及剛性較差、孔加工的精度較低、連續(xù)帶狀切屑的斷屑、平面加工的毛刺、因夾壓和內(nèi)應(yīng)力的重新分布而產(chǎn)生的幾何變形等，是加工工藝長(zhǎng)期以來需要研究和解決的主要技術(shù)問題。所以，連桿的工藝設(shè)計(jì)只有通過不斷的改善，才能最終達(dá)到設(shè)計(jì)的目標(biāo)。
國(guó)內(nèi)外連桿毛坯生產(chǎn)方式大致有：鍛造、鑄造、粉末冶金等。由于采用粉末鍛造大批量生產(chǎn)的粉鍛連桿具有力學(xué)性能優(yōu)、尺寸精度高、質(zhì)量較輕及質(zhì)量偏差很小等特點(diǎn)，因而在發(fā)達(dá)國(guó)家快速發(fā)展，逐漸取代了鑄造和鍛造連桿。在毛坯材料方面，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)工藝連桿毛坯材料一般都采用 42CrMo 、35CrMo 、40VB、45CrMnB、40Cr 、45 、40CrMnB S40C 等調(diào)質(zhì)鋼和 S43CVS1 (進(jìn)口) 35MnV、40MnS 等非調(diào)質(zhì)鋼。
在加工工藝的方面，以往的工藝路線是將大小頭孔的鉆、鏜分開，作為兩道工序， 分兩次裝夾，工藝改進(jìn)后一次裝夾來鉆兩孔，并采用互為基準(zhǔn)原則加工，這樣將工藝
改進(jìn)之后提高了連桿兩孔中心距的尺寸精度。為了保證小頭孔的形狀精度和尺寸精度，多采用自為基準(zhǔn)加工原則。為了保證兩孔的平行度，將工藝改為先鉆兩孔，后磨端面，這樣就避免了在鉆孔時(shí)，孔端面的平面度和平行度遭到破壞。
在加工結(jié)合面時(shí)，最新采用了漲斷技術(shù)，它是對(duì)連桿蓋結(jié)合面進(jìn)行無屑斷裂加工的新技術(shù),傳統(tǒng)工藝采用拉斷法，而漲斷工藝是在加工完螺栓孔之后漲斷。采用漲斷工藝后，連桿與連桿蓋的分離面完全重合，這就提高了連桿蓋與連桿分離面的結(jié)合質(zhì)量，所以分離面不需要進(jìn)行磨削加工。在連桿與連桿蓋裝配時(shí)，也不需要額外的精確定位，只用兩枚螺栓拉緊就可以。但是漲斷一般采用激光切割連桿漲斷，該方法有明顯的缺點(diǎn):激光采用光源是不可見光,激光對(duì)焦繁瑣、;激光加工的過程中,在大頭孔內(nèi)表面靠近斷裂槽處易粘附熔渣形成表面硬質(zhì)點(diǎn),造成后續(xù)精鏜加工時(shí)出現(xiàn)鏜刀崩刃的情況;當(dāng)激光對(duì)焦不精確時(shí),漲斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生爆口缺陷;目前，上海大眾和上海通用采用連桿漲斷工藝。
如下圖為漲斷加工：
二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容
1. 重點(diǎn)解決的問題
（1） 根據(jù)連桿的特點(diǎn)和精度要求，正確選擇加工基準(zhǔn)。在選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，要保證：
連桿大小孔以及兩端面的加工余量。
連桿大小端外形應(yīng)分別與大小端孔中心線對(duì)稱。在選擇精基準(zhǔn)時(shí)，要考慮：
基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。連桿大小端孔要多次加工，要保證各加工表面的相互精度，盡量選擇一個(gè)大部分工序都可以作為精基準(zhǔn)的面。
基準(zhǔn)重合原則。盡量選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，避免因基準(zhǔn)不重合造成誤差。
（2） 進(jìn)行工序尺寸的計(jì)算以及夾具的設(shè)計(jì)。
根據(jù)連桿各部分的加工余量，合理的安排連桿的加工工藝路線，進(jìn)行尺寸鏈的計(jì)算以及誤差的分析，并進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)。
2. 擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路）
（1） 柴油機(jī)連桿工作參數(shù)分析。
連桿作復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)，所以連桿必須具有足夠的結(jié)構(gòu)剛度和疲勞強(qiáng)度。
（2） 柴油機(jī)連桿機(jī)械加工工藝過程設(shè)計(jì)。
連桿的主要加工表面為大小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體和蓋的結(jié)合面及螺栓孔定位面。
（3） 柴油機(jī)連桿機(jī)械加工工藝規(guī)程計(jì)，編寫工藝卡、工序卡和檢驗(yàn)卡等工藝文件。
（4） 設(shè)計(jì)銑結(jié)合面的機(jī)床夾具并進(jìn)行相應(yīng)的分析計(jì)算。
（5） 相關(guān)外文資料翻譯。
（6） 撰寫說明書。
3. 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果
（1） 做柴油機(jī)連桿加工工藝及夾具設(shè)計(jì)。
（2） 提交一套工序卡和工藝卡。
（3） 提交連桿的零件圖。
（4） 提交銑結(jié)合面的機(jī)床夾具的三維圖。
（5） 提交銑結(jié)合面的機(jī)床夾具的裝配圖。
三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）
（1） 理論研究法：從理論上去分析連桿的零件圖，確定要加工的表面，以及每一處的加工要求。
（2） 比較分析法：在設(shè)計(jì)中安排不同的連桿加工的工藝路線，通過比較確定一條最佳路線。
（3） 文獻(xiàn)研究：通過查閱文獻(xiàn)了解一些柴油機(jī)連桿的加工工藝方法，以及一些相關(guān)資料。
（4） 定性、定量分析法：通過對(duì)加工路線的安排以及加工余量的分析，來計(jì)算尺寸鏈。
（5） 查表修正法：通過查閱機(jī)械手冊(cè)等來確定設(shè)計(jì)中的一些參數(shù)。主要的設(shè)計(jì)參數(shù)：
（1） 大小頭孔的中心距: 210±0.05mm。
（2） 小孔面粗糙度 Ra1.6, 大孔面粗糙度 Ra1.6。
（3） 小孔尺寸：Φ55mm,大孔尺寸：Φ74mm。
（4） 連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度:0.02。
（5） 兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度在 100mm 長(zhǎng)度公差為 0.03mm。
2. 論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃
第 1 周：安排設(shè)計(jì)任務(wù)，布置設(shè)計(jì)要求
第 2 周：分析設(shè)計(jì)題目，了解設(shè)計(jì)內(nèi)容，復(fù)習(xí)相關(guān)專業(yè)知識(shí)
第 3 周：查找設(shè)計(jì)資料，查找設(shè)計(jì)文獻(xiàn)
第 4 周：撰寫開題報(bào)告，修改開題報(bào)告，開題答辯
第 5 周：安排連桿加工路線
第 6 周：計(jì)算工序尺寸，解算尺寸鏈
第 7 周：計(jì)算切削用量、選擇機(jī)床、刀具、量具等
第 8 周：制定工藝規(guī)程，填寫工藝文件：工藝卡、檢查卡
第 9 周：填寫工藝文件：工序卡
第 10 周：選擇某道工序，設(shè)計(jì)該序機(jī)床夾具
第 11 周：確定定位方案，計(jì)算定位誤差
第 12 周：設(shè)計(jì)夾具定位元件、對(duì)刀元件（裝置）和夾緊元件（裝置）
第 13 周：繪制夾具裝配圖、繪制夾具零件圖
第 14 周：撰寫設(shè)計(jì)說明書和外文翻譯
第 15 周：修改設(shè)計(jì)說明書
第 16 周：準(zhǔn)備答辯
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
[1] 宋笑塵.柴油機(jī)連桿的制造現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)機(jī)械,2015,（24）121-122.
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[3] 賀長(zhǎng)生. 柴油機(jī)連桿加工工藝研究[C].長(zhǎng)春理工大學(xué)：2009.
[4] 張學(xué)華.連桿制造工藝技術(shù)及改善[J].柴油機(jī)設(shè)計(jì)與制造,2009,16(2):38-42. [5]徐俊.連桿制造工藝開發(fā)與研究[J].柴油機(jī)，2013，(5):32-35.
[6] 顧為.連桿零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程和專用夾具設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代企業(yè)教育,2012,
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（13）:144-145.
[8] 陸剛.柴油機(jī)連桿的材料及其加工工藝技術(shù)[J].模具工程,2013,(3):62-67. [9]陳志亮.發(fā)動(dòng)機(jī)連桿制造工藝改進(jìn)分析[J].機(jī)床與液壓，2003,(1).
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[12] 毛平準(zhǔn).互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)[M]，機(jī)械工業(yè)出版,2010.
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附：文獻(xiàn)綜述或報(bào)告
連桿是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一，它在柴油機(jī)中，它工作的穩(wěn)定性、可靠性對(duì)柴油機(jī)的整機(jī) 質(zhì)量至關(guān)重要，質(zhì)量輕、精度高的連桿，有助于降低柴油機(jī)的能耗和噪聲。連桿主要受三種動(dòng)載荷，連桿受拉，連桿受壓，連桿受彎曲應(yīng)力。所以要保證連桿的精度，使其有足夠的剛度，經(jīng)過閱讀文獻(xiàn)，連桿參數(shù)主要有如下幾個(gè)：
（1） 連桿大、小頭孔中心距；
（2） 連桿大頭端中心面和小頭端中心面相對(duì)連桿桿身中心面的對(duì)稱度；
（3） 連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度；
（4） 連桿大、小頭孔平行度；
（5） 連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。
根據(jù)我國(guó)柴油機(jī)連桿加工的現(xiàn)狀，以及連桿結(jié)構(gòu)的 特點(diǎn)和精度要求，文獻(xiàn)中分析了如何對(duì)連桿加工基準(zhǔn)進(jìn)行合理選擇；如何確定夾緊力的方向 和著力點(diǎn)；如何合理選擇連桿各部位加工方式及工藝流程；給出了各工序加工余量的 確定方法。從對(duì)柴油機(jī)連桿機(jī)械加工工 藝過程、加工余量和工序尺寸的計(jì)算、柴油機(jī)連桿的鏜孔質(zhì)量和柴油機(jī)連桿脹斷工藝 等方面進(jìn)行了深入的分析和研究，為連桿的生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。其中為了提高連桿精度，對(duì)連桿的研究主要是在其材料和鍛造方式，改進(jìn)其定位方式，以及定位基準(zhǔn)的選擇上。
在連桿的加工過程中，為了減輕連桿的重量提高其精度，利用金屬混合粉末作為原材料，采用粉末鍛造工藝進(jìn)行制造成為今后的發(fā)展趨勢(shì)。【1】柴油機(jī)連桿利用金屬混合粉末作為原材料，采用粉末鍛造工藝進(jìn)行制造是今后的發(fā)展趨勢(shì)；柴油機(jī)粉末鍛造連桿在設(shè)計(jì)、技術(shù)和工藝上都優(yōu)于鋼鍛和鑄造連桿，具有很大發(fā)展前途。
粉末鍛造是將傳統(tǒng)的粉末冶金和精密鍛造結(jié)合發(fā)展起來的一種少無切削的近凈成形的加工工藝。粉末鍛造技術(shù)以粉末為原料，采用粉末冶金方法獲得預(yù)型件。連桿粉末鍛造工藝流程短，生產(chǎn)工序少，與鋼鍛相比，疲勞周次能提高十倍，質(zhì)量輕 10% 以上。
為了保證連桿的精度，在加工過程中如何對(duì)連桿加工基準(zhǔn)進(jìn)行合理選擇、如何合理選擇連桿各部位加工方式及工藝流程、如何確定工序加工余量就顯得尤為重要。例如連桿小頭側(cè)面定位基準(zhǔn)加工的定位問題和鉆孔的中心線與連桿小段外形對(duì)稱問題。為了解決連桿小頭側(cè)面定位基準(zhǔn)加工的定位問題,針對(duì)D114 柴油機(jī)連桿現(xiàn)有的問
題提出了新的解決方法。[2]首先可以粗加工采用雙 V 塊定位，如圖 1、圖 2，再以小頭孔定位加工小頭側(cè)面兩定位基準(zhǔn)，但是這種方式很難控制軸線位置。所以直接采用
小頭側(cè)面的工藝搭子作為定位基準(zhǔn)加工小頭孔，再以小頭孔定位加工小頭孔精基準(zhǔn)。其加工工藝流程是：先以連桿小頭外圓定位，擴(kuò)，鏜小頭孔，再以加工過的小頭孔定位加工小頭側(cè)面兩定位基準(zhǔn)【4】。這樣能夠很好地解決了定位基準(zhǔn)問題。
圖 1
圖 2
為了保證鉆孔的中心線與連桿小段外形對(duì)稱，可以采用三爪錐形壓塊是連桿小端自動(dòng)定心的方式定位，[3]如圖 2.2 所示。同時(shí)連桿大端兩側(cè)面外圓車削工序也存在同樣問題，為保證加工后兩側(cè)面與大端孔中心線對(duì)稱，選擇大端孔作為定位基準(zhǔn)，如圖3 所示。
圖 3
為了滿足基準(zhǔn)重合原則，選擇以 a,b,c,d 作為定位精基準(zhǔn)，如圖 4 所示，這樣既滿足了基準(zhǔn)重合原則和基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，又保證了對(duì)稱精度。
圖 4
在本次設(shè)計(jì)中主要完成：
（1） 柴油機(jī)連桿機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，
（2） 編寫工藝卡、工序卡和檢驗(yàn)卡等工藝文件。
（3） 某道工序的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)并進(jìn)行相應(yīng)的分析計(jì)算。
而在柴油機(jī)連桿的加工工藝過程中，為了提高連桿精度，重點(diǎn)就是要準(zhǔn)確的選擇定位基準(zhǔn)以及合理的安排工藝流程。結(jié)合文獻(xiàn)的解決方案在本設(shè)計(jì)中擬安排的工序：
（1） 粗銑大小端平面，粗鏜大小孔。
（2） 加工連桿體和連桿蓋的結(jié)合面、螺栓面、螺栓孔。
（3） 精加工主要表面，精磨平面、半精鏜、精鏜大小頭孔等。
連桿的機(jī)械加工工藝過程大致為：粗銑兩端面——鉆大小頭孔——半精銑兩端面
——粗磨兩端面——粗鏜大小頭孔——半精鏜大小頭孔——粗銑結(jié)合面——鉆擴(kuò)鉸螺紋孔——精銑結(jié)合面——精鏜大小頭孔。
在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，粗基準(zhǔn)的選擇： 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)滿足以下要求：
（1） 連桿大、小頭孔圓柱面及兩端面與桿身縱向中心線對(duì)稱。
（2） 連桿大、小頭孔及兩端面應(yīng)有足夠而且均勻的加工余量。
（3） 連桿大、小頭外形應(yīng)分別與兩孔中心線對(duì)稱。
在本設(shè)計(jì)中，擬選用連桿的一個(gè)指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭處一側(cè)的外表面作為另一基面。這是因?yàn)椋憾嗣娴拿娣e大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大頭孔、小頭孔的中心距。這樣就使各工序中的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來，減小了定位誤差。在確定好定位面等以后，擬進(jìn)行尺寸鏈的計(jì)算，確定出誤差，然后進(jìn)行廢品率等一系列計(jì)算。然后進(jìn)行檢驗(yàn)，如對(duì)連桿體對(duì)大頭孔中心線的對(duì)稱度的檢驗(yàn)， 可以應(yīng)用專用檢具進(jìn)行測(cè)量。最后進(jìn)行銑連桿結(jié)合面機(jī)床夾具設(shè)計(jì)。由零件圖可知結(jié)合面要保證精度要求，位置要求，擬采用支撐板和銷定位來進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，進(jìn)而完成本次設(shè)計(jì)。
指導(dǎo)教師評(píng)閱意見（對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng)閱）
審
核
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意
見
教研室主任意見
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