飞轮的加工工艺设计任务书

三 江 学 院毕业设计（论文）任务书 高 职 院（系） 机械设计制造及其自动化 专业论文题目 飞轮的加工工艺设计 学 号 B085152043 姓 名 王荣荣 起讫日期11/12/5 12/3/23工作地点 三江高职院 指导教师姓名 何红媛 协助教师姓名 院（系）领导签名 下发任务书日期 ：2011 年 12 月 4 日 毕业设计（论文）的任务和要求： 学生在此前已先后学过机械设计、工程材料与成形、机械工程原理等机械类专业基础或专业课程，但这些课程都是在不同的时间段里分别独立完成教学的，每门课程都有其相应的教学基本要求。通过系统学习了这些课程后，学生应对机械加工原理、方法、过程、工艺等方面有一个系统的掌握，应该能灵活应用以前所学的知识，解决一些具体的机械加工方面的问题。作为一种综合训练的方法，特拟出本毕业设计内容。本次设计以某飞轮为设计对象，进行结构分析，毛坯材料选择，成形方法选择、加工方案及加工工艺设计。要求完成以下工作：1. 正确选择零件材料和毛坯的成形方法的设计。2. 制订加工工艺规程（含工艺过程卡片、加工工艺卡片）。3. 多种加工方案的比较（含技术经济性比较）。参考文献：1 韩兴国，王斌武. 机床主轴加工工艺教学案例分析 以CA6140车床主轴机械加工为例J 桂林航天工业高等专科学校学报, 2009(2), 2112142冯玉琢. 机械加工工艺编制的要点J 科技创新导报, 2009(5) 823纪海纹. 轴类零件的加工工艺J 装备制造技术, 2008(4) 1561574陈旻. 轴类零件的数控加工工艺设计研究J 现代制造技术与装备, 2008(4) 36385Chun-Feng Tseng,Wei-Shin Lin. The processing and fracture analysis on transmission shafts of a peanut harvesteeJ Journal of Materials Processing Technology xxx(2008)xxx-xx 毕业设计（论文）进度计划起讫日期 工作内容 备 注 第1周 查阅资料，熟悉被设计零件的工作条件，明确设计思路。第2周 完成开题报告第3周 分析零件图、产品装配图，正确选择毛坯形式，画出毛坯简图。第4周 选择定位基准、拟订工艺路线第56周 确定加工余量和工序尺寸第7周 确定切削用量和工时定额第8周 确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具第9周 确定各工序的技术要求及检验方法、填写工艺文件第1011周 完成论文撰写，准备答辩。三江学院毕业设计（论文）开题报告题目飞轮的加工工艺设计学生姓名、学号王荣荣 B085152043 专业机械设计制造及其自动化指导教师姓名何红媛职称1本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述飞轮的概念很早就出现在人类的生活中，新石器时代的纺锤及陶轮都有类似飞轮的概念。十一世纪时安达卢斯的农艺师Ibn Bassal在其著作Kitab al-Filaha中，描述飞轮应用在水力机械中的情形。根据从事中世纪研究的学者 Lynn White 的资料，首次出现使用飞轮来作为稳定转速的记载是在德国艺术家 Theophilus Presbyter（约1070-1125）的著作De diversibus artibus（On various arts）中，他在他的许多机器中都使用到飞轮。在工业革命时，詹姆斯瓦特将飞轮应用在蒸气机上，而詹姆斯皮卡德（James Pickard）将飞轮和曲柄（Crank）一起使用，将往复式运动变成旋转运动。飞轮应用在车辆上时，需考虑进动的问题。若一个旋转的飞轮受到其他会改变其旋转轴力矩的影响，飞轮的旋转轴也会会绕另一个轴旋转，这个称为进动。一部有垂直轴飞轮的车辆在通过山顶或谷底时，会受到一个横向的动量，用二个旋转方向相反的飞轮即可消除此问题。飞轮常运用在打洞机及铆钉机中，平时储存马达提供的能量，在需要功率输出时，即可释放原先储存的能量。在内燃机的应用上，飞轮是连结到曲轴上的大质量轮子，主要目的是维持曲轴上固定的角速度。 发动机后端带齿圈的金属圆盘称为飞轮。飞轮用铸钢制成，具有一定的重量（汽车工程称为质量），用螺栓固定在曲轴后端面上，其齿圈镶嵌在飞轮外圆。发动机启动是，飞轮齿圈与启动齿轮啮合，带动曲轴旋转起动。许多人认为，飞轮仅是在起动时才其作用，其实飞轮不但在发动机起动时起作用，还在发动机启动后贮存和释放能量来提高发动机运转的均匀性，同时将发动机动力传递至离合器。 飞轮是发动机的关键安全件，其功能是调节发动机曲轴转速变化，其稳定转速的作用。发动机在任何工况下，既使是稳定工况，由于负荷的突变，发动机输出扭矩与其所带动的阻力矩之间不相等，二产生曲轴转动角速度的波动，引起曲轴回转的不均匀性。这会产生一系列不良后果：对由曲轴驱动的另部件产生冲击，影响工作可靠性。降低使用寿命，产生噪音曲轴振动等。因此必须控制曲轴回转的不均匀性在允许范围之内。飞轮正是在利用其具有较大的转动微量，在曲轴加减速过程中吸收或释放其动能，稳定曲轴加速度得变化，从而稳定转速。我们知道，四冲程发动机只有作冲程产生动力，其他进气、压缩、排气冲程是消耗动力，多缸发动机是间隔地轮流作功，扭矩呈脉冲输出。另外，当汽车起步时，由于扭力突然剧增会使发动机转速急降而熄火。利用飞轮所具有的较大惯性，当曲轴转速增高时吸收部分能量阻碍其降速，当曲轴转速降低时释放部分能量使得其增速，这样一增一降，提高了曲轴旋转的均匀性。飞轮(Flywheel)装置在曲柄的轴的一端，是铸铁制造较重的轮盘，在爆发冲程传递回转力，由飞轮一时吸收储蓄，供给下一次动力冲程，能使曲柄轴圆滑的回转作用，外环的齿圈可供起时摇转引擎之用，背面与离合器片接触，成为离合器总成的主件飞轮是发动机在曲轴后端的较大的圆盘状的零件，它具有较大的转动惯量，具有以下功能：将发动机作功形成的部分能量储存起来，以克服其他形成的阻力，使曲轴均匀旋转。通过安装在飞轮上的离合器，把发动机和汽车传动系统连接起来。装有与起动机结合的齿圈，便于发动机启动。飞轮，是发动机装在曲轴后端的较大的圆盘状零件，它具有较大的转动惯量，具有以下功能： 将发动机作功行程的部分能量储存起来，以克服其他行程的阻力，使曲轴均匀旋转； 通过安装在飞轮上的离合器，把发动机和汽车传动系统连接起来；装有与起动机接合的齿圈，便于发动机起动。 飞轮总成 （Flywheel assembly ）一般由飞轮、齿圈、离合器定位销、轴承等组成，部分产品轴承用花键代替。现在随着爱车一族的不断钻研扩展，发动机飞轮已演变出实用的好多类型，如双质量减震飞轮（主要用于柴油发动机），45#锻钢轻质量飞轮，铝合金T6飞轮，轻质量飞轮主要用于赛车和特殊爱好者使用，安装这种飞轮以后，发动机加速快，缺点是收油门后减速也快。材质：一般使用铸铁 ：HT200 HT250 ；球铁：QT450-10、QT600-3、QT500-7 等，国外也有用45号钢制作的飞轮。 灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。2.本人对课题任务书提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析目的 通过对发动机飞轮的设计模拟的计算了飞轮的质量和设计的合理性，使飞轮性能和质量得到了很好的保障。对飞轮浇铸工艺的设计和加工技术要求、工艺方案的分析，有利于提高飞轮的产品质量、工作性能，节约了制造和加工的成本，为企业赢得了时间和效益。方法 利用相关理论知识和参数化建模，建立三维模型和绘制CAD二维图形。结合工作生产实际，明确了飞轮浇铸工艺和加工工艺。3.本论文设计方案 一、零件图样分析由零件简图可知，飞轮结构简单形状规则, 零件中心为38+0.025 0mm内孔及100.018mm键槽，周围有420mm孔。 二、毛坯的确定1、毛坯尺寸的确定2、热处理工艺的制定和安排人工时效三、定位基准的确定 1、粗基准的选择 2、精基准的选择3、基准的转换四、划分加工阶段根据图中零件各部分不同的精度要求及主轴加工过程中的加工工序和热处理工序会产生不同程度的加工误差、应力，主轴加工基本上划分为以下三个阶段。1、粗加工阶段2、半精加工阶段3、精加工阶段五、确定主要表面的加工方法六、加工工序的安排和工序的确定1、加工顺序方案确定外表面粗加工插槽外表面精加工孔粗加工孔精加工2、工序确定3、工艺路线七、确定加工余量和工序尺寸八、计算切削速度4.参考文献1 韩兴国，王斌武. 机床主轴加工工艺教学案例分析 以CA6140车床主轴机械加工为例J 桂林航天工业高等专科学校学报, 2009(2), 2112142冯玉琢. 机械加工工艺编制的要点J 科技创新导报, 2009(5) 823纪海纹. 轴类零件的加工工艺J 装备制造技术, 2008(4) 1561574陈旻. 轴类零件的数控加工工艺设计研究J 现代制造技术与装备, 2008(4) 36385Chun-Feng Tseng,Wei-Shin Lin. The processing and fracture analysis on transmission shafts of a peanut harvesteeJ Journal of Materials Processing Technology xxx(2008)xxx-xx 学生签名：王荣荣 2012年2月17日指导教师批阅意见王荣荣同学能根据所选课题内容，收集和整理相关资料并进行认真研读，能认真学习与课题相关的基础知识和专业知识，对课题研究的目的、意义进行了分析，并有了比较明确的方向。对课题设计的基本条件、主要内容及需要重点解决的问题进行了分析，具有一定的针对性思路和比较可行的解决方法。最后对课题的计划进行了安排，安排较合理，具有一定的可行性。 指导教师签名：何红媛 2012年2月17日注：理工类学生偏重于对课题相关知识的理解和实施方案的框架结构，文管类学生偏重于对文献资料的理解与综述。表格栏高不够可自行增加。三江学院毕业设计（论文）指导情况记录表（本表由学生和指导教师按指导情况分别如实填写）教师指导意见及指导方式（教师填写）：（指导学生开题、查阅文献资料、综合运用知识、方案设计、论文写作、外文应用、实验、指出存在问题及解决办法等简况）1. 指导学生围绕课题相关文献，了解零件的实体造型，熟悉飞轮在产品中的作用、结构特点；2. 进行多种方案对比，从中选出最优方案；3. 完成开题报告；指导方式： 面授（ ） 电话（ ） 网络（ ） 其它（ ）指导教师签名：何红媛 2011年12月18日学生意见（任务完成情况及需要解决的问题）：根据老师的要求查阅了相关文献，了解了零件的实体造型，熟悉了飞轮在产品中的作用、结构特点，进行了多种方案对比，从中选出了最优方案，完成了开题报告。 学生签名：王荣荣 2011年12月18日三江学院毕业设计（论文）指导情况记录表（本表由学生和指导教师按指导情况分别如实填写）教师指导意见及指导方式（教师填写）：（指导学生开题、查阅文献资料、综合运用知识、方案设计、论文写作、外文应用、实验、指出存在问题及解决办法等简况）1. 分析飞轮的技术资料；2. 确定飞轮的毛坯类型及其制造方法；选择飞轮的加工设备；3. 拟定飞轮的工艺路线及定位基准；设计飞轮的加工工序；4. 填写飞轮的机械加工工艺文件；指导方式： 面授（ ） 电话（ ） 网络（ ） 其它（ ）指导教师签名：何红媛 2012年1月8日学生意见（任务完成情况及需要解决的问题）：根据老师的要求分析了飞轮的技术资料，确定了飞轮的毛坯类型及其制造方法，选择了飞轮的加工设备，拟定了飞轮的工艺路线及定位基准，设计了飞轮的加工工序，填写了飞轮的机械加工工艺文件。 学生签名：王荣荣 2012年1月8日三江学院毕业设计（论文）指导情况记录表（本表由学生和指导教师按指导情况分别如实填写）教师指导意见及指导方式（教师填写）：（指导学生开题、查阅文献资料、综合运用知识、方案设计、论文写作、外文应用、实验、指出存在问题及解决办法等简况）1. 选择加工刀具及切削用量；2. 生成数控加工轨迹；3. 生成G代码；指导方式： 面授（ ） 电话（ ） 网络（ ） 其它（ ）指导教师签名：何红媛 2012年3月4日学生意见（任务完成情况及需要解决的问题）：根据老师的要求选择了加工刀具及切削用量，生成了数控加工轨迹，生成了G代码。 学生签名：王荣荣 2012年3月4日三江学院毕业设计（论文）指导情况记录表（本表由学生和指导教师按指导情况分别如实填写）教师指导意见及指导方式（教师填写）：（指导学生开题、查阅文献资料、综合运用知识、方案设计、论文写作、外文应用、实验、指出存在问题及解决办法等简况）1. 完成毕业设计论文；2. 完成工序卡和工艺卡；3. 准备毕业设计答辩；指导方式： 面授（ ） 电话（ ） 网络（ ） 其它（ ）指导教师签名：何红媛 2012年3月23日学生意见（任务完成情况及需要解决的问题）：根据老师的指导和要求完成了毕业设计论文，完成了工序卡和工艺卡，准备毕业设计答辩。 学生签名：王荣荣 2012年3月23日三江学院毕业设计（论文）评阅表 （指导教师填写）学生姓名王荣荣学 号B085152043设计(论文)题目飞轮的加工工艺设计学生工作态度好 一般 较差开题报告好 一般 较差 无中文摘要 好一般 较差 无英文摘要 好 一般 较差 无外文资料翻译好 一般 较差 无此项要求软硬验收表（无此要求不须填写） 有 无设计(论文)约 2万 字指导教师评阅意见王荣荣同学在查阅相关参考资料的基础上，根据任务任务书的要求，提出设计方案，并进行方案比较。所设计的加工工艺路线，工序卡基本正确、论文文档基本规范，条理较清晰，语句通顺，设计内容较完整，基本完成了任务书的要求工作。难能可贵的是能结合生产，认真思考,使得论文有一定的内涵。是否同意参加答辩：同意论文答辩。评分：82指导教师可参考以下标准评分：工作态度与纪律满分20分；基本理论、基本知识、外文、计算机水平满分30分；设计（论文）质量水平及主要创新点满分50分； 17+25+40 指导教师签名：何红媛2012年4月12日三江学院毕业设计（论文）评阅表（评阅教师填写）学生姓名王荣荣题 目飞轮的加工工艺设计选题情况难易程度偏难适中偏易过易工作量偏大适中偏少过少设计（论文）规范性优良中差图纸质量（无此项要求不填）优良中差实物性能（无此项要求不填）符合任务书指标要求基本符合任务书要求较差评阅教师评阅意见:王荣荣同学的本科论文飞轮的加工工艺设计选题合理。该课题对高职的同学来说难度一般，工作量适中，符合专业培养目标。从提交的材料来看，设计思路基本正确、内容基本完整，计算与分析论证基本正确；论文结构合理，层次较清晰，语句通顺，基本符合规范。是否同意参加答辩：该文达到了本科论文水平，同意答辩评分：82评阅教师可参考以下标准进行评分：设计（论文）内在质量满分60分；设计（论文）创造性、实用性满分40分评阅教师签名： 陈敏华 2012年4月12日三江学院毕业设计（论文）答辩记录及总评成绩表学 生 姓 名王荣荣题 目飞轮的加工工艺设计指导教师姓名何红媛答辩时间4月15号答辩地点406答辩记录一、学生介绍本人毕业设计（论文）完成情况：首先让我们来了解下关于飞轮的一些概况。目的 通过对汽车发动机飞轮的设计模拟的计算了飞轮的质量和设计的合理性，使飞轮性能和质量得到了很好的保障。对飞轮浇铸工艺的设计和加工技术要求、工艺方案的分析，有利于提高飞轮的产品质量、工作性能，节约了制造和加工的成本，为企业赢得了时间和效益。方法 利用相关理论知识和参数化建模，利用软件进行动态有限元分析得出相应优化结果。结合工作生产实际，明确了飞轮浇铸工艺和加工工艺。结果 在参数化建模、动态有限元分析和制定浇铸及加工工艺中制定多种不同的方案，在优化设计中，通过数据对比，方案二优于方案一。结论 基于有限元法的参数化建模可以快速动态的修改模型动态得到各种分析结果。发动机后端带齿圈的金属圆盘称为飞轮。飞轮用铸铁制成，具有一定的重量（汽车工程称为质量），用螺栓固定在曲轴后端面上，其齿圈镶嵌在飞轮外圆。发动机启动是，飞轮齿圈与启动齿轮啮合，带动曲轴旋转起动。许多人认为，飞轮仅是在起动时才其作用，其实飞轮不但在发动机起动时起作用，还在发动机启动后贮存和释放能量来提高发动机运转的均匀性，同时将发动机动力传递至离合器。 飞轮是发动机的关键安全件，其功能是调节发动机曲轴转速变化，其稳定转速的作用。发动机在任何工况下，既使是稳定工况，由于负荷的突变，发动机输出扭矩与其所带动的阻力矩之间不相等，二产生曲轴转动角速度的波动，引起曲轴回转的不均匀性。这会产生一系列不良后果：对由曲轴驱动的另部件产生冲击，影响工作可靠性。降低使用寿命，产生噪音曲轴振动等。因此必须控制曲轴回转的不均匀性在允许范围之内。飞轮正是在利用其具有较大的转动微量，在曲轴加减速过程中吸收或释放其动能，稳定曲轴加速度得变化，从而稳定转速。我们知道，四冲程发动机只有作冲程产生动力，其他进气、压缩、排气冲程是消耗动力，多缸发动机是间隔地轮流作功，扭矩呈脉冲输出。另外，当汽车起步时，由于扭力突然剧增会使发动机转速急降而熄火。利用飞轮所具有的较大惯性，当曲轴转速增高时吸收部分能量阻碍其降速，当曲轴转速降低时释放部分能量使得其增速，这样一增一降，提高了曲轴旋转的均匀性我拿到设计任务书的时候，感觉很紧张，一来是时间紧，因为毕业设计和毕业实习同时进行，我就白天在车间干活，晚上挑灯夜战，二来是设计任务比较重，尤其是实习单位的真题目，压力比较大，好在我们上个学期刚刚进行过为期两周的数控加工工艺与装备课程设计，有过简单零件的工艺工装设计的经历，所以在这次设计过程中，我仔细阅读单位所给出的设计要求，去各个车间调查研究，收集公司相关技术资料和行业标准，去学校图书馆借参考资料和技术手册，结合自己这大学三年所学的知识，设计反复修改，有不懂的地方虚心请教指导老师和车间工程师、师傅，保证了设计的如期完成。二、答辩小组成员提问及学生回答：1. 毛坯形式？如何选择？答：选择毛坯时应该考虑的因素有：零件的生产纲领、零件材料的工艺性、零件的结构形状和尺寸、现有的生产条件。由于飞轮零件的材料要求选用HT200，抗拉强度和塑性低，但铸造性能和减震性能好，因此应选用毛坯类型为铸件，较高强度铸铁，基体为珠光体，强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性也良好；铸造性能较好，需要进行人工时效处理。该零件是大批量生产，零件的轮廓尺寸不大，所以企业选用机械砂型铸造，其生产效率比手工制砂型高数倍至数十倍，特别适合大批量生产，虽然设备昂贵，但工人的技术水平要求较低，对中小型锻件的质量稳定性也有明显提高。2. 主要的加工设备？答：根据飞轮是回转体的工艺特征性，加工设备采用通用机床，即普通车床、插床、钻床。工艺装备采用通用夹具（三爪卡盘）、通用工具（标准车刀、插槽刀）、通用量具（游标卡尺、外径千分尺等）。答辩评分及评语三、答辩评分（100分）：设计（论文）、实物质量及主要创新点（满分50分）； 评分：41设计（论文）内容的讲述（满分25分） 评分：21回答问题的正确性（满分25分）；评分：21合计：83四、评语：能完成任务书规定的任务；论文立论正确、内容完整，文字条理清楚、计算与分析论证正确，文档齐全、规范；质量较高，答辩时概念较清楚，能正确回答问题。答辩成员签名姓 名职 称姓 名职 称姓 名职 称何红媛副教授陈敏华副教授董祥国副教授记录人签名：何红媛 答辩负责人签名：董祥国 2012年4月15日 2012年4月15日三江学院毕业设计（论文）总评成绩表指导教师评分（按40填入）评阅教师评分（按20填入）答辩评分（按40填入）总评成绩（按五级记分填入）32.816.433.2良好 院（系）领导签名： 年 月 日附1：五级记分与百分制的换算：（优：95；良：85；中：75；及格：65；不及格：55）附2：百分制与五级记分的换算10090优秀；8980良好；7970中等；6960及格59以下不及格