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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
題目：齒輪軸零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)
課 題 類(lèi) 別： 設(shè)計(jì) □ 論文 □
學(xué) 生 姓 名： ＸＸＸ
學(xué) 號(hào)：ＸＸＸ
班 級(jí)：機(jī)電ＸＸＸ班
專(zhuān)業(yè)（全稱(chēng)）：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指 導(dǎo) 教 師：ＸＸＸＸ
2015年3月
一、本課題設(shè)計(jì)（研究）的目的：
夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測(cè)和裝配等整個(gè)工藝過(guò)程中。在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時(shí)也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。
一項(xiàng)優(yōu)秀的夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，往往可以使生產(chǎn)效率大幅度提高，并使產(chǎn)品的加工質(zhì)量得到極大的穩(wěn)定[2]。尤其是那些外形輪廓結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的，不規(guī)則的拔叉類(lèi)，桿類(lèi)工件，幾乎各道工序都離不開(kāi)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的高效夾具。目前中等生產(chǎn)規(guī)模的機(jī)械加工生產(chǎn)企業(yè)，其夾具的設(shè)計(jì)，制造工作量，占新產(chǎn)品工藝準(zhǔn)備工作量的50%-80%。生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，對(duì)夾具的選擇和設(shè)計(jì)工作的重視程度，絲毫也不亞于對(duì)機(jī)床設(shè)備及各類(lèi)工藝參數(shù)的慎重選擇。夾具的設(shè)計(jì)，制造和生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)夾具的正確使用，維護(hù)和調(diào)整，對(duì)產(chǎn)品的優(yōu)劣起著舉足輕重的作用。
二、設(shè)計(jì)（研究）現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)（文獻(xiàn)綜述）：
夾具的設(shè)計(jì)包括三個(gè)步驟：設(shè)備規(guī)劃，夾具規(guī)劃和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。目前，J.-Y. Jung[3]以及Ferreira等人在進(jìn)行CAPP方面的研究中對(duì)設(shè)備規(guī)劃有詳細(xì)論述。計(jì)算機(jī)輔助家居設(shè)計(jì)（CAFD）就夾具方面也做了一些工作；Chou YC Chandru V等人提出的自動(dòng)夾具定位和夾緊的一種方法；de meter EC提出的利用機(jī)械杠桿原理進(jìn)行定位和夾緊位置選擇的一種算法。目前，關(guān)于工件夾具的自動(dòng)化配置方面的工作，自動(dòng)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)AFCD中很少提及。
Cai等提出了一種指導(dǎo)夾具設(shè)計(jì)的方法，此方案是縮小由于工件表面與夾具安裝誤差所帶來(lái)的定位誤差。Hockenberger[4]與Demter提出的模式是在工件加工期間工件的靜態(tài)分析，這種方法是一種定性分析并且是在抓緊或夾緊物體的最壞的情況下的偏差，這種情況是由于干涉扭矩。夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展[5]。
高 精
隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對(duì)夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)±5μm，夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01mm/300mm，平行度高達(dá)0.01mm/500mm。德國(guó)demmeler(戴美樂(lè))公司制造的4m長(zhǎng)、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺(tái)，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以?xún)?nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)±5μm；瑞士EROWA柔性?shī)A具的重復(fù)定位精度高達(dá)2~5μm。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級(jí)，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠(chéng)然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號(hào)，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。
高 效
為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來(lái)越多。為了減少工件的安裝時(shí)間，各種自動(dòng)定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動(dòng)和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開(kāi)工件只用1~2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時(shí)間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線(xiàn)切割機(jī)床夾具的安裝與校正。采用美國(guó)Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機(jī)床工作臺(tái)上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線(xiàn)上更換夾具，起到縮短停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率的作用。
模塊、組合夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)[6]。利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開(kāi)發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時(shí)，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫(kù)、典型夾具庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)和用戶(hù)使用檔案庫(kù)，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶(hù)三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過(guò)程，既能為用戶(hù)提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場(chǎng)需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會(huì)與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專(zhuān)業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢(xún)與開(kāi)發(fā)的公共平臺(tái)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營(yíng)電子商務(wù)化。通用、經(jīng)濟(jì)夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性[7]。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國(guó)demmeler(戴美樂(lè))公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用的價(jià)值[8]。
專(zhuān)家們建議組合夾具行業(yè)加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專(zhuān)業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動(dòng)與國(guó)外夾具廠商聯(lián)系，爭(zhēng)取合資與合作，引進(jìn)技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國(guó)組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑[9]。
改革開(kāi)放以來(lái)，隨著中國(guó)與世界的接軌，中國(guó)不斷的引進(jìn)了西方先進(jìn)的加工技術(shù)，而且隨著世界科技的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床，加工中心，柔性制造單元，柔性制造系統(tǒng)等一系列高端設(shè)備得以廣泛的運(yùn)用，使得我國(guó)的加工精度和加工方法也發(fā)生了革命性的改變。產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，產(chǎn)品需求的多樣化，是制造業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)，特別像齒輪軸這種不規(guī)則零件就出現(xiàn)了重大問(wèn)題，現(xiàn)階段齒輪軸零件加工還打不到自動(dòng)化加工，它的工藝好需要人工畫(huà)線(xiàn)的方法來(lái)保證，而零件的裝夾也是通過(guò)人工來(lái)完成的，所以現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)齒輪軸這種不規(guī)則零件的加工的效率還是比較低的階段。夾具方面人們也從過(guò)去傳統(tǒng)的夾具的裝夾，定位，刀具的引導(dǎo)定位為夾具的裝夾和定位，隨著數(shù)字化加工設(shè)備的擴(kuò)大化，已經(jīng)將夾具的引導(dǎo)刀具功能完全替代，給今后的夾具的快速裝夾與定位提出了更高的要求。
三、設(shè)計(jì)（研究）的重點(diǎn)與難點(diǎn)。
通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、期刊、教材、廠家資料及國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)查閱。根據(jù)要求完成對(duì)齒輪軸加工工藝和夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。完成設(shè)計(jì)圖紙的繪制并進(jìn)行相關(guān)校核工作，完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)。
加工工藝
1、制訂齒輪軸加工工藝規(guī)程，關(guān)鍵是工序的劃分和定位基準(zhǔn)的選擇。在設(shè)計(jì)開(kāi)始的過(guò)程中，我們必須要認(rèn)真分析零件圖，了解其齒輪軸零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相關(guān)的技術(shù)要求，對(duì)齒輪軸零件的每一個(gè)細(xì)節(jié)，都應(yīng)仔細(xì)的分析，如齒輪軸加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特別是要注意齒輪軸零件各孔系自身精度（同齒輪軸度、圓度、粗糙度等）和它們的相互位置精度（齒輪軸線(xiàn)之間的平行度、垂直度以及齒輪軸線(xiàn)與平面之間的平行度、垂直度等要求），齒輪軸零件的尺寸是整個(gè)零件加工的關(guān)鍵，必須弄清齒輪軸零件的每一個(gè)尺寸。繪制零件圖是一個(gè)重點(diǎn)，同時(shí)因?yàn)辇X輪軸零件比較復(fù)雜,所以也是一個(gè)難點(diǎn)。我們采用autoCAD軟件繪制零件圖，一方面增加我們對(duì)零件的了解認(rèn)識(shí)，另一方面增加我們對(duì)autoCAD軟件的熟悉。
工序的劃分
確定加工順序和工序內(nèi)容，安排工序的集中和分散程度，劃分工序階段，這項(xiàng)工作與生產(chǎn)綱領(lǐng)有密切關(guān)系，具體可以根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等。生產(chǎn)條件確定工藝過(guò)程的工序次數(shù)；如批量小時(shí)可采用在通用機(jī)床上工序集中原則，批量大時(shí)即可按工序分散原則，組織流水線(xiàn)生產(chǎn)，也可利用高生產(chǎn)率的通用設(shè)備，按工序集中原則組織生產(chǎn)。
2、夾具設(shè)計(jì)可能遇到的問(wèn)題：
工件定位是否正確，定位精度是否滿(mǎn)足要求，工件夾緊牢固是否可靠等等。
工件在夾具中的定位精度，主要與定位基準(zhǔn)是否與工序基準(zhǔn)重合、定位基準(zhǔn)與定位元件的配合狀況等因素有關(guān)，可提高夾具的制造精度，減少配合間隙，就能提高夾具在機(jī)床上的定位精度，夾具中出現(xiàn)過(guò)定位時(shí)，可通過(guò)撤消多余定位元件，使多余定位元件失去限制重復(fù)自由度的能力，增加過(guò)定位元件與定位基準(zhǔn)的配合間隙等辦法來(lái)解決。
夾緊必須可靠，但夾緊力不可過(guò)大，以免工件或夾具產(chǎn)生過(guò)大變形?？刹捎枚帱c(diǎn)夾緊或在工件鋼性薄弱部位安放適當(dāng)?shù)妮o助支撐。夾具的設(shè)計(jì)必須要保證夾具的定位準(zhǔn)確和機(jī)構(gòu)合理,考慮夾具的定位誤差和安裝誤差。我們將通過(guò)對(duì)工件與夾具的認(rèn)真分析,結(jié)合一些夾具的具體設(shè)計(jì)事例,查閱相關(guān)的夾具設(shè)計(jì)資料,聯(lián)系在工廠看到的一些齒輪軸零件加工的夾具來(lái)解決這些問(wèn)題.
四、設(shè)計(jì)（研究）進(jìn)度計(jì)劃：
畢業(yè)論文工作任務(wù) 工作進(jìn)度日程安排
調(diào)研、收集資料，寫(xiě)出開(kāi)題報(bào)告 第4-5周
確定工藝方案，編制工藝規(guī)程 第6-7周
初步確定指定工序的夾具設(shè)計(jì)方案 第8-9周
熟練掌握AutoCAD軟件 第10-11周
繪制夾具裝配圖、有關(guān)零件圖 第12-13周
撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第14-15周
審閱、準(zhǔn)備答辯 第16周
答辯 第17周
5參考文獻(xiàn)
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指導(dǎo)教師意見(jiàn)
簽名：
月 日
教研室（學(xué)術(shù)小組）意見(jiàn)
教研室主任（學(xué)術(shù)小組長(zhǎng)）（簽章）：
月 日