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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題目： 凸輪軸零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計及數(shù)控編程
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級
姓 名
學(xué) 號
導(dǎo) 師
2012年 12 月 15 日
第 7 頁 共 7 頁
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畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）
凸輪軸是活塞發(fā)動機(jī)里的一個部件。它的作用是控制氣門的開啟和閉合動作。雖然在四沖程發(fā)動機(jī)里凸輪軸的轉(zhuǎn)速是的一曲軸半（在二沖程發(fā)動機(jī)中凸輪軸的轉(zhuǎn)速與曲軸相同），不過通常它的轉(zhuǎn)速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此設(shè)計中對凸輪軸在強(qiáng)度和支撐方面的要求很高，其材質(zhì)一般是特種鑄鐵，偶爾也有采用鍛件的。由于氣門運(yùn)動規(guī)律關(guān)系到一臺發(fā)動機(jī)的動力和運(yùn)轉(zhuǎn)特性，因此凸輪軸設(shè)計在發(fā)動機(jī)的設(shè)計過程中占據(jù)著十分重要的地位。凸輪軸的主體是一根與汽缸組長度相同的圓柱形棒體。上面套有若干個凸輪，用于驅(qū)動氣門。凸輪軸的一端是軸承支撐點(diǎn)，另一端與驅(qū)動輪相連接。
凸輪的側(cè)面呈雞蛋形。其設(shè)計的目的在于保證汽缸充分的進(jìn)氣和排氣，具體來說就是在盡可能短的時間內(nèi)完成氣門的開、閉動作。另外考慮到發(fā)動機(jī)的耐久性和運(yùn)轉(zhuǎn)的平順性，氣門也不能因開閉動作中的加減速過程產(chǎn)生過多過大的沖擊，否則就會造成氣門的嚴(yán)重磨損、噪聲增加或是其它嚴(yán)重后果。因此，凸輪和發(fā)動機(jī)的功率、扭矩輸出以及運(yùn)轉(zhuǎn)的平順性有很直接的關(guān)系。
一般來說直列式發(fā)動機(jī)中，一個凸輪都對應(yīng)一個氣門，V型發(fā)動機(jī)或水平對置式發(fā)動機(jī)則是每兩個氣門共享一個凸輪。而轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)和無閥配氣發(fā)動機(jī)由于其特殊的結(jié)構(gòu)，并不需要凸輪。
凸輪軸是發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零件之一，凸輪軸桃尖部位的硬度和白口層深度是決定凸輪軸使用壽命和發(fā)動機(jī)效率的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。在保證凸輪有足夠高的硬度和相當(dāng)深的白口層的前提下，還應(yīng)考慮軸頸不出現(xiàn)較高的碳化物，使其具有較好的切削加工性能。
目前，國內(nèi)外生產(chǎn)凸輪軸的主要方法有：采用鋼質(zhì)鍛造毛坯經(jīng)切削加工后，凸輪桃尖部分經(jīng)高頻淬火形成馬氏體層的工藝。20世紀(jì) 70年代末，德國和法國相繼開發(fā)了凸輪軸氬弧重熔新工藝；另有以美國為主的可淬硬鑄鐵凸輪軸；以日本和法國為主的冷硬鑄鐵凸輪軸；以及凸輪部位用 Cr-Mn-Mo 合金涂料進(jìn)行鑄件表面合金化的生產(chǎn)工藝等。
數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（Numerical Control ）即采用數(shù)字控制的方法對某一工作過程實(shí)現(xiàn)自動控制的技術(shù)。它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的開關(guān)量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn)。
隨著制造業(yè)的發(fā)展，機(jī)床是制造業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備其發(fā)展也是日新月異。社會的進(jìn)步，人們對各類產(chǎn)品的要求也越來越高，因此不能采用傳統(tǒng)的剛性生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)，還須考慮到適應(yīng)的柔性。一些小產(chǎn)品其復(fù)雜要求和精度要求已經(jīng)使通用機(jī)床難以勝任。在這樣的情況下數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)滿足了自動化程度高、柔性強(qiáng)、操作強(qiáng)度低，易于組成自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)要求。數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備。世界各國信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對市場的適應(yīng)能力和競爭能力。工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅大力發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在"高精尖"數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實(shí)行封鎖和限制政策。因此大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。 3l^PP`y~ ?
????現(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)也叫計算機(jī)數(shù)控技術(shù)，目前它是采用計算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計算機(jī)按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的運(yùn)動軌跡和外設(shè)的操作時序邏輯控制功能。由于采用計算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入操作指令的存貯、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可通過計算機(jī)軟件來完成，處理生成的微觀指令傳送給伺服驅(qū)動裝置驅(qū)動電機(jī)或液壓執(zhí)行元件帶動設(shè)備運(yùn)行。
1. 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
要完成好這次設(shè)計任務(wù)，我們必需做到以下幾點(diǎn)：閱讀任務(wù)書，明確設(shè)計任務(wù)及要求；合理選擇材料、刀具、夾具、加工路線。通過這次設(shè)計來鞏固自己的專業(yè)理論知識，熟練掌握查閱資料的能力，提高自己的動手設(shè)計能力，為以后的工作打下堅(jiān)定的基礎(chǔ)。本課題的設(shè)計是綜合運(yùn)用《機(jī)械制造基礎(chǔ)》、《數(shù)控加工工藝》、《數(shù)控編程與加工》、《公差配合與測量技術(shù)》、《機(jī)械制圖》、《CAD/CAM等技術(shù)》等課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)行的一個重要的實(shí)踐應(yīng)用環(huán)節(jié)。 通過設(shè)計，一方面能獲得綜合運(yùn)用過去所學(xué)的知識進(jìn)行工藝分析的基本能力，另一方面，也是對數(shù)控加工過程進(jìn)行的一次綜合訓(xùn)練。以下是主要思路和方法：
1) 分析工件圖并繪出工件的二維圖及三維圖。
2) 制定工件加工路線：確定工件的等級要求、尺寸要求來選擇刀具及夾具。
3) 利用仿真軟件對工件進(jìn)行加工，跟據(jù)所編程序選擇合理的刀具等參數(shù)進(jìn)行數(shù)控模擬加工。
4） 編寫設(shè)計說明書。
2. 本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作
1) 確定所選毛胚時應(yīng)正確計算零件的強(qiáng)度、剛度。
2) 根據(jù)零件的設(shè)計要求進(jìn)行數(shù)控編程，編程時要選擇好加工路線、刀具號、切削用量并按照數(shù)控機(jī)床規(guī)定的使用功能指令代碼及程序段格式，逐段編寫加工程序；由于編程時會出現(xiàn)太多的不確定因素，因此要根據(jù)加工情況合理進(jìn)行編程加工。
3) 零件數(shù)控加工工藝性分析；據(jù)加工零件的設(shè)計圖紙及相關(guān)技術(shù)文件，對零件的材料、毛坯種類、形狀、尺寸、精度、表面質(zhì)量以及熱處理要求等進(jìn)行綜合分析。
4) 利用卡盤等夾緊工具對工件進(jìn)行夾緊。
5) 根據(jù)工件的表面等要求合理選擇基準(zhǔn)面。
6）對工件進(jìn)行數(shù)控加工時數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的一些故障應(yīng)及時排除。
3. 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃（按周次填寫）
1 - 2 周 翻譯 明確設(shè)計要求，查閱文獻(xiàn)，手機(jī)相關(guān)資料，撰寫開題報告
3 - 4 周 零件的結(jié)構(gòu)分析，零件的技術(shù)要求分析
5 - 6 周 進(jìn)行工藝規(guī)程方案設(shè)計
7 - 8 周 填寫工藝文件，完成中期答辯
9 - 10 周 夾具結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計
11-12 周 夾具總圖設(shè)計,繪制夾具零件圖
13-14 周 編寫設(shè)計說明書 總體修改
4. 主要參考文獻(xiàn)
[１]陳金貴.凸輪制造技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.
[２]路長厚 艾興.國內(nèi)外砂輪平衡技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r[J].磨床與磨削.
[３]虞至正.凸輪磨削技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)代新概念的凸輪軸磨床[J].北京汽車,2004(4).
[４]汪學(xué)明.數(shù)控凸輪軸磨床的應(yīng)用與研制概況[J].磨床與磨削.
[５]齊治昌.數(shù)值分析與應(yīng)用[M].北京:國防工業(yè)出版社,2007.
5 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
6 所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日