成都电子机械高等专科学校毕业设计说明书机床夹具的设计.docx

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成都电子机械高等专科学校毕业设计说明书机床夹具的设计

1.1.3信息时代的机械制造工业5

1.3连杆简介及连杆加工工艺分析9

第1章绪论

1.1相关技术

在国名经济的各个领域，各个行业中广泛应用着的大量的机床、机器、仪器及工具等，这些工艺装备都是由机械制造工业提供的。

机械工业的主要任务就是围绕各种工程材料的加工要求，研究其加工工艺并设计和制造各种工艺装备，机械制造工业是国民经济各部门的装备部，它不仅为传统产业的改造提供现代化的设备，同时也是计算机、通信等新兴产业的基础。

1.1.1机械制造工业的作用和发展方向

机械制造业的兴衰直接影响和制约了工业、农业、交通、航天、信息和国防各部门的生产技术和整体水平，进而影响着一个国家的综合生产实力。

2001年中国工程院组织了25名院士和40多位专家对中国制造业的现状、作用、地位及发展趋势和对策进行了调查研究，写出了《新世纪如何提高和发展我国制造业的研究报告》，其中之处：

处于工业中心的制造业，特别是装备制造业，是国民经济持续发展的基础，是工业化、现代化建设的发电机和动力源，是在国际竞争中取胜的法宝，是技术进步的主要舞台，是提高人均收入的财源、国防安全的保证，是发展现代文明的物质基础。

当代的机械制造业正沿着三个主要的方向发展：

加工技术向高度信息化、自动化、智能化方向发展，信息技术、智能制造技术、数控技术、柔性制造技术、计算机集成制造技术以及敏捷制造等先进制造技术都在改造传统制造业并迅速向前发展。

加工技术向高精度发展，出现超精密工程以及纳米材料及加工、纳米测量等纳米技术。

机械加工的工艺方法进一步完善与开拓，传统的切削与磨削技术仍在不断发展，各种特种加工方法也在不断开拓新的工艺可能性与新的技术，如快速成形、激光加工、电加工和射流加工等。

同时，机械制造中的计算与测量技术、机械产品的装配技术、工况监测与故障诊断技术、机械设备性能试验技术、机械产品的可靠性保证与质量控制技术、仿生制造技术、微型制造设备技术、网络制造技术、人工智能在机械制造中的应用以及考虑到环境保护的绿色制造技术等均有重大的进展。

1.1.2机械制造过程及机械制造系统

（1）机械产品生产过程与机械制造过程

在现代化的制造工业中，机械产品的生产过程是一个大的系统工程。

该过程根据内容的不同可分为三个阶段：

第一阶段是产品的决策阶段;第二阶段是产品的设计和研究阶段；第三阶段是产品的制造阶段。

原材料的运输和保管、生产设备、毛坯准备、机械加工、装配与调试、质量检验、成品包装等不同的工作构成了一个原材料转变为产品的过程，这也是通常所说的产品制造阶段。

这一过程又可细分为三个部分：

运输、保管、准备、包装、检验等，成为辅助过程;毛坯制造、机械加工、热处理、装配等直接改变毛坯或者零件的形状尺寸、材料性能的过程，为生产工艺过程或者工艺过程；生产工艺过程中的机械加工、装配调试等，成为机械制造（工艺）过程。

（2）机械加工工艺系与机械制造工艺

机械加工工作是产品机械制造过程中的主要内容。

机械加工主要是指通过金属切削方法改变毛坯的形状、尺寸的过程。

随着加工技术的发展，加工材料的方法有很多，比如电火花加工、激光加工、电解加工以及快速成型法等新的特种加工方法，但由于成本以及条件的限制，目前主要应用的仍然是用金属切削刀具来进行切削的方法。

与机械制造技术、计算机技术、信息技术的发展相适应，以及为了能更有效的对机械制造过程进行控制，大幅度的提高加工质量和加工效率，人们在机械加工工艺系统的基础上又提出了机械制造系统的概念。

综上所述，无论是传统的机械加工工艺系统，还是先进的机械制造系统，其基本组成都是机床和刀具，并由作为加工、装配过程信息管理基础的机械制造工艺联系而成，可见，切削原理及刀具。

金属切削机床及机械制造工艺学等基本理论及相关知识形成了机床制造技术的基础

1.1.3信息时代的机械制造工业

在信息时代，随着社会的进步、技术的发展以及全球市场竞争的加剧，人类对制造的要求不断更新和提高，制造过程和活动变得愈加复杂，制造所用时间的减少和交货时间的提前，制造所需成本的降低和质量的提高，制造产品的多样化和个性化，制造商和用户之间的信息交流都是现代制造业要面对和迅速解决的问题。

制造所用设备、材料、信息、人员理念以及制造过程的组织和管理，不但自身要求适应这一变化，而且相互之间形成相互密切关联的整体。

这就要求既要在硬件上形成先进的辅助的现代制造系统，也要通过信息交流形成制造系统的理论和技术。

首先，通过电子计算机技术、自动化技术、信息技术以及仿真加工技术、纳米加工技术、特种加工技术，并借助CAD/技术、柔性制造技术生产大量高度自动化、高度柔性化、高效率、高精密度的各种数控机床、加工中心、柔性制造系统、自动装配线、工业机器人等先进的以信息技术驱动的制造工作母机。

其次，提升和突出信息在制造系统中的作用和地位。

制造系统的三要素：

物质、能量和信息，其中的物质部分即加工设备、被加工材料。

物质和能量两者在传统制造系统中曾占据主导地位，受到重视、研究、开发和利用，随着社会生产的发展，信息这一要素正在迅速上升成为制造系统中的主导因素。

能量驱动型和信息驱动型是传统制造和现代制造的显著区别特征。

现代产品使用价值，产品的信息量则影响了其交换价值。

现代农业、工业、服务业和国防等一切部门所需要的各种高技术含量装备的设计、制造和批量生产都要靠先进的现代制造业。

而实现工、农、服务业的机械化、自动化、信息化和智能化也是现代制造也面临的光荣而艰巨的任务。

12机车柴油机简介

1.2.1柴油机概述

（1）.柴油机是一种动力机械，它以柴油为燃料，将柴油燃烧而产生的热能转化为机械能。

柴油机广泛应用在工农业、交通运输、国防及人民日常生活中。

柴油机的型式很多，一般可按下述几种方式分类：

①按工作方式——二冲程，四冲程；

②按汽缸数——单缸，多缸；

③按汽缸直径——95、105、135（mm）等。

柴油的特点是自燃温度低，所以柴油发动机无需要火花塞之类的点火装置，它采用压缩空气的办法提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃测试，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。

从性能上说，国内传统柴油机一直给人以体积笨重、振动噪声大以及排放污染严重的印象，因此国产轿车基本都采用汽油发动机，然而近年来，国外知名车商开始将一些最新的柴油机技术引入到中国，大大改善了国人对柴油机的偏见，譬如一汽大众刚刚推出宝来TDI柴油发动机，其环保性、动力性以及平顺性都不逊于汽油机，同时又具有柴油机特有的巨大扭力和超低油耗，市场前景十分看好。

2）.柴油机结构及工作原理

（1）结构：

柴油机由燃烧室组件、动力传递组件、机体和主轴承、配气机构、燃油系统和调速器、润滑系统、冷却系统、起动系统构成。

（2）工作原理：

柴油机工作时，一般分为吸气、压缩、爆发、排气等步骤。

开始时，活塞从上止点下行到下止点，将新鲜空气吸入气缸，然后从下止点上行到上止点，将吸入的气体压缩，使其压力及温度升高。

当接近上止点时，气体温度已超过柴油燃点，此时由喷油嘴将柴油喷入迅速燃烧，高温高压燃气推动活塞下行做功。

之后，活塞再次从下止点上行，将废气排出气缸，完成一个循环。

活塞往复不停地工作，带动连杆使曲轴转动，就从曲轴上把动能传输出来。

1.2.2机车柴油机简介

1）机车柴油机概述

机车柴油机（locomotivedieselengine）是指用于内燃机车、内燃车组或内燃动车的柴油机。

机车柴油机具有高功率强化柴油机的典型特征,一般为四冲程V型机,以12缸、16缸最为普遍,也有直列式6、8、10缸的。

柴油机的宽度和高度受铁路机车车辆限界标准的限制，机车的允许轴重对柴油机重量也有一定的限制。

现代机车柴油机不断提高增压度（见内燃机增压），同时加大气缸排量。

大功率柴油机的单机功率已达5000千瓦，平均有效压力为1.3～2.0兆帕，燃料消耗率为200～225克/（千瓦·时）。

柴油机的附件,如冷却水散热器、风扇和空气滤清器等均布置在机车厢内，机油滤清器、机油换热器一般也布置在机车厢内。

柴油机几乎都采用电起动方式,只有个别的采用空气起动。

调速系统大多采用液压全速调速器,并装有超速停机、油压保护和超温卸载等自动安全保护装置。

2）对机车柴油机的性能要求

机车在铁路上运行时线路状况不时变化，又需要按计划时间运行，因而要求机车柴油机的转速和功率在相当宽的范围内变化。

从运行工况的时间比例来看，部分负荷约占50％，空转占40％左右，而标定工况的使用时间很少。

铁路分布地区广泛，列车运行时的自然环境条件也在改变，这就要求柴油机具有广泛的适应能力。

对机车柴油机的性能要求是:

不仅在标定工况下,而且更重要的是在部分负荷和空转时燃油和机油的消耗量小，经济性应与机车牵引特性相适应；有一个经济性最好的最低空载稳定转速；性能指标随环境条件的变化小；噪声低，排气烟尘和有害成分少；冷机或热机均能连续可靠起动，一般在+5℃气温时，起动时间不超过10秒。

2）机车柴油机在中国的发展历程

柴油机发明后,屡经研究试图将柴油机用于铁路牵引。

1913年，瑞典最先制造了以55千瓦（75马力）柴油机为动力的第一台电力传动内燃动车。

但在1950年以前，铁路车辆的牵引动力主要仍是蒸汽机车。

50年代，内燃机车因有较好的能源利用率,可以改善列车牵引经济性,而获得了广泛的应用,并逐步取代了蒸汽机车。

到80年代初,世界上内燃机车已占机车总数的2/3。

中国于1958年自行制造内燃机车,长辛店机车车辆厂制成了国产第一台内燃机车---建设型直流电力传动调车内燃机车。

机车装有2台B2-300型柴油机，总装车功率为2×300马力，最高速度80km/h。

该机车基本上是按从匈牙利进口的ND1型内燃机车仿造试制的。

1969年、1970年和1977年，四方厂、戚墅堰厂和资阳内燃机车厂（以下简称资阳厂）先后制造了6台4500马力等级的东方红4型货运液力传动内燃机车。

机车装用2台16V200ZL型柴油机，最高速度100km/h。

1970年,四方厂开始生产援助坦-赞铁路和越南等国的装用12V180ZJ型柴油机的1000马力的DFH1、3、4、5、型和2000马力的DFH2型液力传动内燃机车，总数达163台。

这是最早走出国门的国产内燃机车。

本文所研究就是12V180ZJ型柴油机气缸盖的加工工艺过程。

1999年8月，戚墅堰厂和浦镇车辆厂合作，制成了M+9T双+M编组的新曙光号电力传动双层内燃车组。

媒介动力车（机车）装用1台12V280ZJ型柴油机，车组总功率为2×3750马力，席位1140个，最高速度180km/h，试验时达到190.4km/h。

其他工厂的内燃动车，也正在试制、开发当中。

内燃动车组的发展，不仅提高了铁路在国内运输市场的竞争能力，还提高了在国际市场上的竞争能力，也为21世纪初叶我国铁路客运提供了新的运输工具。

3）机车柴油机发展方向

机车柴油机发展重点是在机车车辆限界和机车轴重允许的条件下不断提高功率，一个重要的趋势是采用低压缩比与二级增压相配合的方法提高功率；提高可靠性和耐久性以延长柴油机寿命;提高经济性,特别是改善部分负荷、过渡工况和空转时的经济性；应用电子技术实现运行工况优化和故障自动监控；降低噪声和减少排气中的有害成分，防止污染；改善机车用柴油机增压器的跟随性等。

内燃机车可靠性与可维修性设计也是国外大功率内燃机车的一个发展方向。

经验表明，大功率交流传动内燃机车无故障运行能力要比传统的直流传动内燃机车大

率。

工作时连杆承受大小、方向为周期性变化的动载荷。

在做工冲程，燃气压力在连杆轴线上的分力为压缩应力；在进气冲程上止点，活塞组和连杆本身的惯性力在横断面内造成拉伸应力；摆动时的横向惯性力造成横向弯曲应力。

综上所述，可以概括为：

●汽缸内的燃气压力（连杆受压缩）

●活塞连杆组的往复运动惯性力（连杆受拉伸）

●连杆高速摆动时产生的横向惯性力。

连杆所售的交变力