缸盖加工工艺及夹具设计开题报告及文献综述大学毕设论文.doc

本科生毕业设计（论文）开题报告

设计 (论文)题目
缸盖加工工艺及夹具设计

作者所在系别
机械工程系
作者所在专业
机械设计制造及其自动化
作者所在班级
B05112
作 者 姓 名
陈志龙
作 者 学 号
05
指导教师姓名
蒋放
指导教师职称
讲师
完 成 时 间

年

月

北华航天工业学院教务处制

说 明

1．根据学校《毕业设计(论文)工作暂行规定》，学生必须撰写毕业设计(论文)文献综述。文献综述作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
2．文献综述应在指导教师指导下，由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成，由指导教师签署意见并经所在专业教研室审查。
3．文献综述各项内容要实事求是，文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。
4．学生撰写文献综述，阅读的主要参考文献应在10篇以上（土建类专业文献篇数可酌减），其中外文资料应占一定比例。本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。
5．文献综述的撰写格式按毕业设计(论文)撰写规范的要求，字数在2000字左右。文献综述应与开题报告同时提交。

毕业设计(论文)开题报告
学生姓名
陈志龙
专 业
机械设计制造及其自动化
班 级
B05112
指导教师姓名
蒋放
职 称
讲师
工作单位
北华航天工业学院
课题来源

课题性质

课题名称
缸盖加工工艺及夹具设计
本设计的科学依据
（科学意义和应用前景，国内外研究概况，目前技术现状、水平和发展趋势等）
1 缸盖的应用
缸盖安装在缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。因此缸盖的性能与缸体的安全系数息息相关。对于现代化的安全，高效生产缸盖的性能起着至关重要的作用。
2 缸盖加工工艺的特点
同传统的箱体制造工艺的方法相比, 缸盖制造工艺的方法具有以下点:
工艺路线的制定、划分工序与加工路线的确定直接关系到机床的使用效率、加工精度、刀具数量和经济性等问题,应尽量作到工序相对集中,工艺路线最短,机床的停顿时间和辅助时间最少。安排工艺路线时除通常的工艺要求外,本例重点考虑以下因素:
(1) 保证加工质量,划分加工阶段
工件在粗加工时,切除的金属层较厚,切削力和夹紧力都比较大,切削温度也比较高,将会引起较大的变形。按加工阶段加工,粗加工造成的加工误差可以通过半精加工和精加工来纠正,从而保证零件的加工质量。同时合理使用设备,既能提高生产率,又能延长精密设备的使用寿命。
(2) 缸盖的热处理工序安排在粗车和铣削加工去除余量以后进行高温时效、低温时效,主要目的是消除材料加工后产生的内应力。为了提高零件的抗蚀能力、耐磨性、抗高温能力和导电率等,一般都采用表面处理的方法,表面处理一般安排在过程的最后进行。
(3) 缸盖加工工艺与普通工序的衔接
缸盖加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序,如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时,要清楚壳体加工工序与普通零件加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点,从而保证质量目标及综合以上原则,壳体的工艺路线安排如下:

3 缸盖加工工艺在国内外的应用情况
目前, 缸盖加工工艺已在我国得到了应用与推广,主要在汽车发动机、航天航空、武器制造、机械工程、仪器仪表等等。但是从目前我国的情况来看, 缸盖加工工艺主要在汽车制造业和飞机制造业中应用较为广泛,但是也只停留在初步应用阶段。在其他的行业应用较少,主要是在专业研究机构和高校研究机构中应用。可见我国对于缸盖加工工艺的应用领域和技术水平还很低,但是却有很大的提升空间。缸盖加工工艺在一些较发达国家,如美国、德国、日本等已得到广泛的应用,应用领域从汽车制造业、工程机械、航空航天业、造船业、机械电子工业、国防工业、通用机械到人机工程学、生物力学、医学以及工程咨询等很多方面。所涉及的产品从庞大的卡车到照相机的快门,上天的火箭到轮船。
4 缸盖我国的应用前景与发展趋势
人类为了生存和发展，总是不停的探索新的材料、成形方法，而每一个新材料和新工艺的出现和应用又促进了生产力的发展，把社会的物质文明推向新的阶段。随着科学技术和机械制造工业的发展，以及新材料的出现，壳体工艺加工也在迅速的发展和提高。目前壳体生产向着机械化，智能化，集约化，清洁化发展的趋势

设计内容和预期成果
（具体设计内容和重点解决的技术问题、预期成果和提供的形式）
1 .设计内容：
缸盖的制定工艺与夹具的设计，制定出缸盖的加工工艺流程与夹具的工艺流程
2.预期成果：
缸盖的加工工艺流程图与成套的夹具的设计，包括切削用量的确定，机床的选择，并且制定出成套的夹具的工艺流程图，最终得到缸盖与夹具的图纸与所有的参数。

拟采取设计方法和技术支持
（设计方案、技术要求、实验方法和步骤、可能遇到的问题和解决办法等）
(一)可能遇到的困难：
1．由于专业理论知识的掌握不全面有限，对问题的分析可能比较肤浅。
2.关于缸盖资料收集困难，很难了解其发展方向和需要解决的技术问题。
3．对于缸盖的加工过程中的切削用量很难确定
(二)解决的措施：
1、多向导师和同学请教。
2、上图书馆搜查资料，尽可能多的了解缸盖的加工工艺，并查找相关的机械手册确定切削参数。
3、尽可能全面的搜集所需的参考文献。

实现本项目预期目标和已具备的条件
（包括过去学习、研究工作基础，现有主要仪器设备、设计环境及协作条件等）
过去学习的课程有：
机械制图，通过本课程的学习，掌握正投影法的基本理论及应用，具有对形体的空间想象及思维能力，具备用绘图软件绘制工程图样的能力；掌握三维建模，并由三维形体 转换成二维图样的能力；基本掌握《机械制图》和《技术制图》等国家标准的有关内容，具备查阅和运用有关标准的初步能力；
工程材料的学习知道正确选用原材料与成形方法，关系到产品的质量，使用寿命，生产成本和经济效益。
工程力学的学习，保证了构件在正常工作时具有必要的承载能力，解决了工艺过程中所遇到的一切实际问题。
工艺制造基础的学习，掌握了基本的加工工艺及根据不同零件选择正确的加工方法。
SOLDWORKS的学习，从中体会到了这种绘图系统的实用性。同时也感觉到，绘图作为机械设计过程中设计思想的载体，具备良好的绘图能力,是一个优秀的设计人员所具备的最基本素质,.为我们将来为从事设计打下了坚实的基础. 所学课程对于本项目有一定的帮助，可以促进本项目更好地完成。
我校图书馆拥有大量关于机械加工工艺方面的书籍，此外丰富的网络资源也为此课题提供了大量的信息。我的导师蒋放老师和同学也给我提供极大的帮助。

各环节拟定阶段性工作进度
(以周为单位)
1-3周 收集、整理有关该课题的资料
3-5周 确定工艺流程与切削参数与加工所需要的机床设备
5-8周 得到缸盖零件图与夹具的图纸
8-15周 完善分析与设计工作，撰写毕业论文及准备答辩
开 题 报 告 审 定 纪 要
时 间

地点

主持人

参
会
教
师
姓 名
职 务（职 称）
姓 名
职 务（职 称）

论
证
情
况
摘
要

记录人：

指
导
教
师
意
见

指导教师签名： 年 月 日

教
研
室
意
见

教研室主任签名： 年 月 日

毕 业 设 计（论 文）文 献 综 述

缸盖加工工艺及夹具设计
一、研究缸盖工艺加工及夹具设计的意义
防喷器是典型的壳体零件，研究防喷器对石油安全采起着至关重要的作用。井口安装防喷装置是油水井作业过程中实现有效控制、预防井喷事故发生的基础保证；是做好井控工作的重要环节防喷器和封井器两种功能合二为一，功能齐备，增加了安全可靠性，也有效地降低了油田井台的作业高度，操作方便，提高了工作效率。双闸板防喷器的研制与应用解决了目前单闸板防喷器只能封零的缺陷，不仅能在空井状态下实现关井，同时在起下管柱情况下能快速有效地封闭油、套管环空，大幅提高了快速应急处置速度和现场作业施工的安全性。研制出在不改变现有装配结构、且具有功能齐备，设计合理，结构紧凑的新型的防喷器，从而增加了安全可靠性，也有效地降低了油田井台的作业高度，操作方便，提高了工作效率，更重要的是工人的生命安全得到保障。
二、国内外当前情况
（一）国内防喷器研究情况
国内主要以楔面自锁结构为主，防喷器生产主要集中在宝鸡石油机械厂、华北石油荣盛机械制造有限公司、江苏信得石油机械厂、上海申开厂等厂家,生产的产品包括闸板防喷器、环形防喷器、分流器、带压作业装置等，已经初步实现了系列化、规模化生产，基本满足了国内井控市场的需求。国产防喷器在种类、性能、技术含量等方面存在以下不足：
1.大口径高压防喷器研制生产起步较晚，主要承压件壳体等精炼钢毛坯铸锻造工艺还不够完善，在一定程度上影响了防喷器的安全稳定性。
2.常用的闸板防喷器目前多为手动锁紧结构，机械化程度较低，不利于操作，工作效率较低。
3.闸板防喷器的剪切闸板可以在紧急情况下剪断φ127mm的钻杆，应用比较广泛，但是在抗H2S方面效果不够理想。
4.带压作业防喷器的生产技术水平较低，刚刚起步，对带压作业的工艺尚不熟悉，对有关装置的性能不十分了解。
（二）国外防喷器研究情况
国外主要以楔面自锁结构和单向棘齿结构为主目前国外像美国Hydrill、Cameron、Shaffer应用于壳体、侧门、顶盖等承压件的金属材料，都采用了新型工艺，与国内的生产的防喷器性比较具有一下特点:
1. 上下连接钢圈槽和闸板防喷器壳体腔室上顶密封面均铺焊不锈钢，防锈蚀性能好;
2. 侧门铰链采用高强度合金钢锻件，刚性好，保证了侧门开关自动不下掉，维修方便;
3. 闸板防喷器选用目前在现场使用的闸板，使用性能可靠;
4 .油路采用暗道，结构简单，既安全又美观;
5. 防喷器承压件均采用防硫材料的优质锻件，有效的防止了由于主体的材料缺陷(如铸件或焊接)在含硫介质中产生电化学失重腐蚀及氢脆和硫化物的应力腐蚀造成装置的脆断(裂)，总体性能可靠。
三、防喷器的机械加工
（一）零件结构分析
防喷器属于单件小批量生产，为了提高生产效率，节约时间。对零件进行结构分析，主要包括以下几个方面:
(1)零件主次表面的区分和主要表面的保证。
(2 )重要技术条件的分析。
(3)零件图上表面位置尺寸的标注。
(4)零件技术要求的分析。
（二）　工艺规程制定
零件的数控加工工艺流程通常为:零件图→分析图样确定加工工艺过程→编写工艺规程→确定NC加工工序→数值计算→编写程序单→机械CAD→机械CAM→程序校验→制备控制介质→首件试切→调整程序及机床→成批加工→成品。
（三）加工误差分析
就制造工艺过程而言,产品质量主要取决于零件的制造质量和装配质量。零件的制造质量一般用几何参数(如形状、尺寸、表面粗糙度)、物理参数(如导电性、导磁性、导热性等)、机械参数(如强度、硬度等)及化学参数(如耐蚀性等)来表示。
（四）规划加工刀具路径
规划上安装体几何图形外形加工刀具路径包括加工坯料、对刀点的确定、加工几何图形的选择、加工刀具的选择及刀具参数的设置等内容。[5]
四、存在的问题及发展趋势
（一）存在的问题
1.国产防喷器在种类、性能、材料含量等方面还存在一些问题
2.国内液压锁紧装置在设计、制造、现场使用及检测维护方面存在的问题
（二）国内防喷器发展趋势
国内应大力开展液压锁紧装置的可靠性优化设计、特殊环境用液压锁紧装置的研制、标准的统一制定、手动锁紧进行液压改装和现场应用反馈信息的收集等工作，以提高我国井控装置的自动化水平，实现我国油气田钻井的安全生产。主要从以下几方面着手：
1．加大通径为430mm～680mm大口径和压力超过105Mpa的超高压防喷器的试制工作力度。利用大型计算机对壳体等承压件进行三维有限元应力分析和非线形设计，用35000t大型水压机锻造成型，或采用炉外精炼法铸造，努力解决承压件毛坯铸锻工艺落后问题，避免材质内部出现缺陷。
2．用液压锁紧结构防喷器逐步代替手动锁紧防喷器。
3．在生产闸板防喷器的剪切闸板时，可通过优化材料化学成分和改进热处理工艺等措施，提高材料抗H2S性能。
4．利用主要由防喷器、卡瓦、液控系统、升降油缸和一些辅助装置组成的带压作业装置，并与作业车配合使用，完成起下油管等作业。。
5．加快特殊耐腐蚀不锈钢防喷器的研制。防喷器品种，降低生产和使用成本，扩大销售和产品应用市场。[3]
总之，人类为了生存和发展，总是不停的探索新的材料、成形方法，而每一个新材料和新工艺的出现和应用又促进了生产力的发展，把社会的物质文明推向新的阶段。随着科学技术和机械制造工业的发展，以及新材料的出现，壳体工艺加工也在迅速的发展和提高。目前壳体生产向着机械化，智能化，集约化，清洁化发展的趋势

参考文献

[1]何满才.数控编程与加工———MASTERCAM9·0实例详解.北京:人民邮电出版社, 2004.
[2]徐宏海.数控加工工艺[M].北京:化学工业出版社, 2004.
[3]周述积，茅鹏.材料成形工艺.北京:机械工业出版社，2003.10
[4]梁炳文.机械加工工艺与敲门精选.第三版 北京:机械工业出版社，2005.7
[5]钱东东.复杂箱体类零件数控加工工艺研究[J].制造技术与机床, 2007 (9): 28-30.
[6]廖仁,陈庆新.资源约束下多项目调度的启发式算法[J].管理工程学报, 2002 (16).
[7]曲宝章，黄光烨.机械加工工艺基础[M]哈尔滨工业大学2002 (215).
[8]李三平. 石油科技论坛2006.4
[9]张桂林，张之悦，颜廷杰.井下作业井控技术.北京：中国石化出版社，2006.
[10] offshoreVolume 60  Issue 12   December 2000卷60期2000年12月12
[11]icenteValls, Francisco Ballestin, SacramentoQuintan-illa. A hybrid genetic algorithm for the resource-constrain-ed project scheduling problem [ J]. European Journal ofOperationalResearch, 2007.

毕 业 设 计（论 文）文 献 综 述
指导教师意见

指导教师：
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负责人：
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