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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
題目：鉸鏈?zhǔn)姐@模板夾具設(shè)計(jì)與裝配工藝
規(guī)劃
1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1題目背景、研究意義
夾具作為傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)中最重要的工藝裝備之一已有了一百余年的歷史，在機(jī)械業(yè)的發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮了巨大的作用。我國(guó)社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃指出，振興裝備制造業(yè)是推進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)的主要內(nèi)容[1]。所謂“裝備制造業(yè)”就是傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)中的主體。因?yàn)檠b備制造業(yè)的發(fā)展水平是國(guó)家工業(yè)化、現(xiàn)代化水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志，這意味著我國(guó)的工業(yè)將在不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)逐步趕上并達(dá)到當(dāng)今世界上發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)水平[2]。隨著裝備制造業(yè)的發(fā)展，作為裝備制造業(yè)的必不可少組成部分的工藝裝備(夾具)也必然會(huì)得到相應(yīng)的重視[3]。近年來(lái)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展推動(dòng)了機(jī)床和工具行業(yè)從低谷中走出，我國(guó)已連續(xù)8年保持世界上機(jī)床最大消費(fèi)市場(chǎng)和世界機(jī)床第一大進(jìn)口國(guó)，而對(duì)于與機(jī)床配套的夾具設(shè)計(jì)更是不可或缺[4]。
夾具是能夠使產(chǎn)品按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、輔助產(chǎn)品檢測(cè)、展示、運(yùn)輸?shù)?。機(jī)床夾具在機(jī)械加工中起著重要的作用，所以應(yīng)用十分廣泛[5]。歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面的作用：保證工件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低加工成本；改善工人勞動(dòng)條件；在流水線生產(chǎn)中，便于平衡生產(chǎn)節(jié)拍[6]。對(duì)于不同種類的機(jī)床，其對(duì)應(yīng)的夾具有不同的分類。包括：車(chē)床類夾具、銑床類夾具、鉆鏜床夾具、組合夾具、數(shù)控機(jī)床夾具、自動(dòng)線夾具及其他機(jī)床夾具[7]。本課題主要研究的是針對(duì)鉆鏜床設(shè)計(jì)的夾具，鉆模的結(jié)構(gòu)形式繁多，歸類方法各異。按照鉆模有夾具體，結(jié)合使用方面的特點(diǎn)，通?？煞譃橐韵挛宸N形式[8]：
（1） 固定式鉆模
這種鉆模在使用時(shí)被固定在鉆床工作臺(tái)上，鉆模的位置固定不動(dòng)。它可用于立式鉆床、搖臂鉆床和多軸鉆床上[9]。
（2） 翻轉(zhuǎn)式鉆模
夾具整體在鉆床工作臺(tái)上翻轉(zhuǎn)，順序鉆削各孔。主要用于加工中、小型工件分布在不同表面上的孔[10]。
（3） 回轉(zhuǎn)式鉆模
其一般用于加工同一圓周上的平行孔系，或分布在圓周上的徑向孔。一般為專用的工作夾具與標(biāo)準(zhǔn)回轉(zhuǎn)臺(tái)聯(lián)合使用[11]。
（4） 蓋板式鉆模
蓋板式鉆模是由鉗工的劃線樣板演變來(lái)的，它沒(méi)有夾具體。定位元件、導(dǎo)引元件和夾緊裝置全部安裝在鉆模板上，使用時(shí)象蓋子一樣蓋在工件加工部位上，是最簡(jiǎn)單的一種鉆模[12]。
（5） 滑柱式鉆模
滑柱式鉆模由標(biāo)準(zhǔn)通用底座為主體組成的鉆模。該標(biāo)準(zhǔn)通用底座由升降鉆模板、升降機(jī)機(jī)構(gòu)和夾具體組成。它的結(jié)構(gòu)已標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)格尺寸也系列化、可由制造部門(mén)預(yù)先批量生產(chǎn)備用[13]。
孔加工中，需要加工中、小型零件分布在不同表面上的孔，同時(shí)在鉆模設(shè)計(jì)中，常常遇到工件鉆孔后需要孔口倒角或攻螺紋、或鉸孔:有的被加工孔為階梯孔，有的工件孔組內(nèi)孔距很小，小到不足以放置兩個(gè)鉆套[13]。有的工件相當(dāng)大，在同一表面上或幾個(gè)平面上有位置要求的兩個(gè)或多個(gè)孔組，孔組間的距離又很大。一般的鉆模結(jié)構(gòu)是很難或不能滿足其要求的[14]。為加工上述類型的工件孔，我們采用鉆模板可以翻轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)形式，解決了上述難加工問(wèn)題、使鉆孔夾具結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單、緊湊，既能保證質(zhì)量，使用又方便，還提高了效率[15]。這也就是本課題所設(shè)計(jì)的鉸鏈?zhǔn)姐@模。
1.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況
從文獻(xiàn)上可見(jiàn)，從80年代中期開(kāi)始，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)（CAFD）和自動(dòng)夾具設(shè)計(jì)（AFD）在國(guó)際上普遍受到重視[18]。其中隨著CAD/CAM系統(tǒng)在工業(yè)中的建立，CAFD很自然地應(yīng)用到了夾具設(shè)計(jì)當(dāng)中，而且由于夾具對(duì)制造成本和制造周期的影響非常大，研究人員才開(kāi)始注意到CAFD的重要作用，并把縮短加工準(zhǔn)備周期作為CAFD的一個(gè)重要目標(biāo)[19]。九十年代后發(fā)展起來(lái)的CAFD轉(zhuǎn)向了以產(chǎn)品夾具結(jié)構(gòu)為目的，實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用為導(dǎo)向的夾具軟件設(shè)計(jì)上。目前CAFD的發(fā)展大大降低了制造研制周期，優(yōu)化了制造加工過(guò)程，驗(yàn)證了制造工藝流程，在FMS及CIMS中正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。近年來(lái)組合夾具系統(tǒng)的設(shè)計(jì)受到了夾具行業(yè)的普遍關(guān)注，并且在一些文獻(xiàn)中對(duì)該領(lǐng)域的最新發(fā)展成果進(jìn)行了回顧[20]。
隨著我國(guó)機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展[16]。目前發(fā)展的成組技術(shù)是應(yīng)用系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn)，把中、小批生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)制造和管理等方面作為一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)整體，統(tǒng)一協(xié)調(diào)生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)方面，全面實(shí)施成組技術(shù)以提高綜合經(jīng)濟(jì)效益，我國(guó)不少高等工業(yè)院校結(jié)合教學(xué)和科研工作，在成組技術(shù)基本理論及其應(yīng)用方面、軟件系統(tǒng)方面都開(kāi)展了許多研究工作，并取得了不少成果[17]。
2. 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1本課題研究的主要內(nèi)容
（1）以軸承蓋為對(duì)象，對(duì)鉸鏈?zhǔn)姐@模板零件的工藝分析；鉸鏈?zhǔn)姐@模板工件的定位分析（自由度）；
（2）鉸鏈?zhǔn)姐@模板零件工件定位誤差計(jì)算；鉸鏈?zhǔn)姐@模板工件夾緊力的分析與計(jì)算；
（3）鉸鏈?zhǔn)姐@模板零件夾具的工作原理；鉸鏈?zhǔn)姐@模板設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題；
（4）鉸鏈?zhǔn)姐@模板夾具裝配工藝設(shè)計(jì)與仿真。
研究方案：
由于工作零件是軸承蓋（如下圖1所示）。
圖1 軸承蓋
軸承蓋孔如使用數(shù)控鉆床加工，則結(jié)構(gòu)復(fù)雜，定位困難，成本較高；而劃線鉆孔則效率較低，不能滿足批量生產(chǎn)要求。為此，專門(mén)設(shè)計(jì)一種適用于大批量加工軸承蓋孔的專用模具。設(shè)計(jì)兩種對(duì)比方案進(jìn)行對(duì)比：
2.2研究方案及方法
（1）軸承蓋鉆模
見(jiàn)圖2，工件孔以定位銷(xiāo)1定位。旋轉(zhuǎn)手柄6使壓板5繞支點(diǎn)4回轉(zhuǎn)，而將工件的下部壓緊在定位釘7上。當(dāng)鉆完孔再攻螺紋時(shí)應(yīng)松開(kāi)鎖緊螺釘3，翻起鉸鏈鉆模板2。
1 —定位銷(xiāo) 2 —鉸鏈鉆模板 3 —鎖緊螺釘 4 —支點(diǎn) 5 —壓板 6 —手柄 7 —定位釘圖2 普通鉸鏈?zhǔn)姐@
（2）專用鉸鏈?zhǔn)姐@模
專用鉸鏈?zhǔn)姐@模如圖3所示，可將軸承蓋板固定在鉆模當(dāng)中，翻轉(zhuǎn)兩個(gè)鉸鏈?zhǔn)姐@模壓緊之后，可以同時(shí)對(duì)多個(gè)鉆孔進(jìn)行加工。加工過(guò)程中不用多次移位，安裝、拆卸方便，有利于大批量進(jìn)行加工。本夾具使用在搖臂鉆床上，加工汽車(chē)變速箱上蓋Φ10mm孔、锪Φ12mm沉孔深2.5mm,鉆M10mm螺紋底孔Φ8.4mm、锪平面保證尺寸32.50.1mm。
工件放在兩個(gè)圓柱銷(xiāo)2上，前后移動(dòng)工件使定位孔對(duì)準(zhǔn)并滑進(jìn)兩個(gè)定位銷(xiāo)。轉(zhuǎn)動(dòng)配氣閥手柄10，壓縮空氣進(jìn)入氣缸右側(cè)，推動(dòng)活塞桿7向左移動(dòng)，將工件以底面及2-Φ12mm孔，分別在五個(gè)支撐釘3、圓柱銷(xiāo)1、削邊銷(xiāo)4上定位并夾緊。
5
裝卸工件時(shí)，松開(kāi)鎖緊螺母5和9，翻轉(zhuǎn)鉸鏈鉆模板6和8。
圖3 專用鉸鏈?zhǔn)姐@模
方案對(duì)比如下：
定位
夾緊
成本
效率
周期
生產(chǎn)
方案1
加工時(shí)蓋在工件上定位
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊力不大
低
低
生產(chǎn)周期長(zhǎng)
小批量
方案2
典型的一面兩銷(xiāo)定位
為了工件便于夾緊采用氣動(dòng)夾緊
高
高
生產(chǎn)周期短
大批量
方案對(duì)比表1
綜上所述，本次設(shè)計(jì)選用第二套方案。
3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開(kāi)展工作
重點(diǎn)及難點(diǎn)：
設(shè)計(jì)出針對(duì)軸承蓋為對(duì)象的鉸鏈?zhǔn)姐@模，并且分析和計(jì)算定位誤差、夾緊力等，然后進(jìn)行繪制CAD，SolidWorks等圖，并對(duì)三維模型進(jìn)行干涉及仿真檢驗(yàn)。
前期已開(kāi)展的工作：
（1）查閱相關(guān)資料，閱讀文獻(xiàn)，對(duì)夾具設(shè)計(jì)背景初步了解；
（2）初步了解常規(guī)夾具的設(shè)計(jì)及加工方法；
（3）初步了解關(guān)于鉸鏈?zhǔn)姐@模的一些相關(guān)知識(shí)；
（4）學(xué)會(huì)運(yùn)用SolidWorks，CAD等作圖軟件。
4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫(xiě)）
第1周－第3周：查閱資料，完成文獻(xiàn)綜述和開(kāi)題報(bào)告。
第4周－第7周：工件的分析；定位分析（自由度）。
第7周－第9周：鉸鏈?zhǔn)姐@模的工作原理；設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。
第10周－第13周：鉸鏈?zhǔn)姐@模裝配工藝設(shè)計(jì)與仿真。
第14周－第15周：完成畢業(yè)論文。
指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
所在系審查意見(jiàn)：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
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