曲轴锻造模具的设计和加工仿真开题报告.doc

毕业设计(论文) 开 题 报 告 题 目 ： 曲轴锻造模具的设计和加工仿真 学 院： 机械工程学院 专业及班级 ： 机械设计制造及其自动化0807班 姓 名 ： 张祥辉 学 号 ： 0805040706 指 导 教 师 ： 于洋 日 期 ： 2012-3-10 西安科技大学毕业设计(论文)开题报告 题 目 曲轴锻造模具设计与加工仿真 选题类型 一、选题依据(简述国内外研究现状、生产需求状况, 说明选题目的、意义，列出主要参考文献)： 在科技突飞猛进的 21 世纪，越来越多的先进制造方法应用于传统加工工艺 中，为机械领域的发展提供了新的方向。本文主要阐述了锻造模具的数控加工及 其发展趋势，并简单介绍了锻造的生产过程以及发展方向。本文重点介绍了汽车 发动机曲轴终锻模具的设计制造方法， 以及各种软件在曲轴终锻模具设计和加工 中的应用。首先利用 CATIA 软件对曲轴零件、锻件、锻造模块等进行实体建模， 然后利用 UG 软件对模具型腔进行数控加工仿真，最后在 AUTOCAD 软件中生成曲 轴二维零件图，锻件图，模块图和装配图。而对曲轴模腔的实体建模过程以及模 腔的数控加工仿真过程做出的重点叙述，说明了 CAD/CAM 在现代制造业中的应用。 1.1 概述 曲轴，引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下(往复) 运动变成循环(旋转)运动。它是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳 素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，（还有其 它）。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽 缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑。曲轴的旋转是发动机的动力源，也是整个机械系统的源动力。 1.2 国内外曲轴加工技术的现状及发展 摘要：曲轴是内燃机发动机中的关键零件之一，其是内燃机中最难加工 的工件之一。 介绍了国内外的曲轴在生产制造环节中的强化工艺和机械加工 技术现状，先进的生产设备，并对未来制造技术的发展提出了展望。 关键词：曲轴、加工技术、强化工艺、机械加工。 引言：曲轴是内燃发动机中的关键零件之一，也是内燃机中最难加工的 工件之一。曲轴在发动机中是将活塞连杆的往复运动变为旋转运动，其在工 作过程中会不断承受很大的弯曲应力和扭转应力，且受力情况异常复杂。所 以对曲轴的抗拉强度、刚度、耐磨性、耐疲劳性以及冲击韧性等都提出了更 高的要求。曲轴的主要失效形式是轴颈磨损和疲劳断裂，因此对曲轴在生产 制造环节强化工艺技术和机械加工技术同样都有着更高的要求。 1.2.1 国内 外曲 轴加 工技 术 的 现状 国内外曲 轴加工技 外曲轴加 工技术 目前车用发动机曲轴材质主要有球墨铸铁和钢两类。 由于球墨铸铁曲轴 成本只有调质钢曲轴成本的 1/3 左右，且球墨铸铁的切削性能良好，可获得 较理想的结构形状， 并且和钢质曲轴一样可以进行各种热处理和表面强化处 理来提高曲轴的抗疲劳强度、硬度和耐磨性。所以球墨铸铁曲轴在国内外得 到了广泛应用。据统计数据显示，车用发动机曲轴采用球墨铸铁材质的比例 在美国为 90%，英国为 85%，日本为 60%，此外，德国、比利时等国家也已 经大批量采用。国内采用球墨铸铁曲轴的趋势则更加明显，中小型功率柴油 机曲轴 85%以上采用球墨铸铁，而功率在 160kW 以上的发动机曲轴多采用锻 钢曲轴。 ⑴ 曲轴的强化工艺技术 目前国内外曲轴常见的强化工艺大致有如下几种： 氮化处理。氮化能提高曲轴疲劳强度的 20%～60%。 喷丸处理。曲轴经喷丸处理后能提高疲劳强度 20%～40%。 圆角与轴颈同时感应淬火处理。该强化方式应用于球墨铸铁曲轴时，能 提高疲劳强度 20%，而应用于碳素结构钢曲轴时，则能提高 l00%以上。 圆角滚压处理球。墨铸铁曲轴经圆角该压后寿命可提高 120%～300%，碳素 结构钢曲轴经圆角液压后寿命可提高 70%～150%。 曲轴圆角滚压强化工艺主要包 括曲轴圆角滚压和曲轴滚压校正两部分。在滚压过程中，由伺服传动系统控制曲 轴旋转的转速和旋转角度，同时由液压伺服控制系统控制液压过程的压力负载， 使每个主轴颈和连杆颈依次完成整个滚压过程。 对弯曲曲轴的校直处理首先要检 测曲轴的弯曲变形数据即弯曲度的大小和相位方向， 然后用摆差传感器检测各主 轴颈处的摆差，继而由专家系统数据库对摆差数据进行分析处理并给出校直方 案，即给出在某几个主轴颈或连杆颈上的再施压方案，从而利用此施压方案重新 按压产生新的变形来消除曲轴的弯曲。国外应用的圆角滚压技术已相当先进，可 一次完成对所有圆角的滚压，且可做到主轴颈与连杆轴颈圆角的压