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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
5
1. 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】。活塞環(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)正常滑動,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30~40%;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70~80%【9】?;钊h(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
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10