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中 北 大 學 信 息 商 務 學 院 畢業(yè)設計開題報告 學 生 姓 名 杜志超 學 號 12020144X13 系 名 機械工程系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 設 計 題 目 尾座體零件機械加工工藝規(guī)程及夾具 設計 指 導 教 師 龐俊忠 2016 年 3 月 21 日 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 1 結合畢業(yè)設計情況 根據(jù)所查閱的文獻資料 撰寫 2000 字左右的文 獻綜述 文 獻 綜 述 一 設計 或研究 的依據(jù) 背景以及研究意義 隨著科學技術的進步與飛躍發(fā)展 我國的機械行業(yè)得到了大幅度的提升 材料 結構 工藝是產(chǎn)品設計的物質(zhì)技術基礎 一方面 技術制約著設計 另一方面 技術 也推動著設計 從設計美學的觀點看 技術不僅僅是物質(zhì)基礎 還具有其本身的 功 能 作用 只要善于應用材料的特性 予以相應的結構形式和適當?shù)募庸すに?就能 夠創(chuàng)造出實用 美觀 經(jīng)濟的產(chǎn)品 即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術潛在的 功能 1 技術是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導 新材料 新工藝的出現(xiàn) 必然給產(chǎn)品帶來新的結構 新的形態(tài)和新的造型風格 2 3 材料 加工工藝 結構 產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一起 某個環(huán)節(jié)的變革 便會引起整個機體的變化 工業(yè)的迅速發(fā)展 對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求 使得多品種 中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流 為了適應機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢 必然對機床夾 具提出更高的要求 4 對于尾座體零件 主要進行導軌面的加工 孔加工和表面加工 鉆孔 攻絲 孔 的精度要求高 該零件年生產(chǎn) 5000 件屬大批量生產(chǎn) 為了提高勞動效率 降低成本 加工零件需要設計專用夾具 5 尾座體零件材料為 HT150 灰鑄鐵是一種脆性較高 硬度較低的材料 因此其鑄造 性能好 切削加工性能優(yōu)越 故本零件毛坯可選擇鑄造的方法 在后期的零件加工的 過程中 要想得到最終的理想工件 不僅需要使用高精度的機床 而且夾具也是起著 至關重要的作用 夾具的設計是否合理將直接影響零件最后的精度和性能 此次的設計是對大學期間所學各課程及相關的應用繪圖軟件的一次深入的綜合性 的總復習 也是一次理論聯(lián)系實際的訓練 其目的在于 1 鞏固我們在大學里所學的知識 也是對以前所學知識的綜合性的檢驗 2 加強我們查閱資料的能力 熟悉有關資料 3 樹立正確的設計思想 掌握設計方法 培養(yǎng)我們的實際工作能力 4 通過對尾座體零件的機械制造工藝設計 使我們在機械制造工藝規(guī)程設計 工藝方案論證 機械加工余量計算 工藝尺寸的確定 編寫技術文件及查閱技術文獻 等各個方面受到一次綜合性的訓練 初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程 的能力 5 能根據(jù)被加工零件的技術要求 運用夾具設計的基本原理和方法 學會擬定 夾具設計方案 完成夾具結構設計 初步具備設計出高效 省力 經(jīng)濟合理并能保證 加工質(zhì)量的專用夾具的能力 6 通過零件圖 裝配圖繪制 使我們對于 AutoCAD 繪圖軟件的使用能得到進一 步的提高 二 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 當今世界 工業(yè)發(fā)達國家對機床工業(yè)高度重視 競相發(fā)展機電一體化 高質(zhì)量 高精 高質(zhì) 自動化先進機床 以加速工業(yè)和國民經(jīng)濟的發(fā)展 6 長期以來 歐 美 亞在國際市場上相互展開激烈競爭 已形成一條無形戰(zhàn)線 特別是隨微電子 計算機 技術的進步 數(shù)控機床在 20 世紀 80 年代以后的加速發(fā)展 各方用戶提出更多需求 早已成為四大國際機床展上各國機床制造商競相展示先進技術 爭奪用戶 擴大市場 的焦點 中國加入 WTO 后 正式參與世界市場激烈競爭 今后如何加強機床工業(yè)實力 加速數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展 是緊迫而又艱巨的任務 數(shù)控機床出現(xiàn)至今的 50 年 隨著科 技 特別是電子 計算機技術的進步而不斷發(fā)展 美國 德國和日本是當今世界上在 數(shù)控機床科研 設計 制造和使用上 技術最先進 經(jīng)驗最多的國家 7 8 例如 19 世界初是 1mm 等級 到 20 世界初時提高到了 0 01mm 級 而近 30 年來 普通機械加工的精度已從 0 01mm 提高到 0 005mm 級 精密加工的精度已從 1 m 級提 高到 0 02 m 級 超精加工已從 0 0 01 m 級進入到納米級 在表面粗糙度方面 日本用熒光碳素泡沫拋光劑和細微 SiO2粉末拋光工作 成功獲得了小于 0 0005 m 的 表面粗糙度 過去人們只注意表面粗糙度 波度和紋理等表面特征 忽視了表面之下 0 38mm 范圍內(nèi)的內(nèi)部效應 即次表面對零件可靠性的影響 這方面尚需要深入研究 采取相應措施 方能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命及可靠性 9 10 中國于 1958 年研制出第一臺數(shù)控機床 發(fā)展過程大致可以分為量大階段 在 1958 1979 年間為第一階段 從 1979 年至今為第二階段 第一階段中對數(shù)控機床的特 點 發(fā)展條件缺乏認識 在人員素質(zhì)差 基礎薄弱 配套件不過關的情況下 一哄而 上又一哄而下 曾經(jīng)三起三落 終因表現(xiàn)欠佳 無法用于生產(chǎn)而停止 主要存在的問 題是盲目性大 缺乏實事求是的科學精神 在第二階段 從日 德 美 西班牙先后 引進數(shù)控系統(tǒng)技術 從日 德 美等 11 各國家 地區(qū) 引進數(shù)控機床先進技術和合作 合資生產(chǎn) 解決了可靠性 穩(wěn)定性等問題 數(shù)控機床開始正式生產(chǎn)和使用 主要表現(xiàn) 在三大方面 培訓一批設計 制造 使用和維護的人才 通過合作生產(chǎn)先進數(shù)控機床 使設計 制造 使用水平大大提高 縮小了與世界先進技術的差距 通過利用國外先 進元部件 控制系統(tǒng)配套 開始能自行設計及制造高速 高性能 五面或五軸聯(lián)動加 工的數(shù)控機床 供應國內(nèi)市場的需求 但對關鍵技術的試驗 消化 掌握及創(chuàng)新卻較 差 至今需要重要功能部件 自動化刀具 數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術支撐 不能獨立發(fā) 展 基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段 與日本數(shù)控機床的水平差距很大 存在的 主要問題包括 缺乏像日本 機電法 機信法 那樣的指引 嚴重缺乏各方面專家 人才和熟練技術工人 缺乏深入系統(tǒng)的科研工作 元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套 企業(yè)和 專業(yè)間缺乏合作 基本上孤軍作戰(zhàn) 雖然廠多人眾 但向成不了合力 11 13 機械行業(yè)作為一個傳統(tǒng)而又具有發(fā)展?jié)摿Φ男袠I(yè) 伴隨著德國現(xiàn)在提出的 工業(yè) 4 0 的概念以及中國提出的 2025 計劃 機械制造業(yè)面臨著有逐步向智能化方向轉 變 最終實現(xiàn)全自動化 柔性化制造 13 15 我國在現(xiàn)代機械設計方面起步較晚 中國機械工程學會于 1983 年 5 月才召開了 第一次機械設計方法學討論會 但經(jīng)過了多年的努力 我國在現(xiàn)代設計方法的研究 方面已經(jīng)取得了可喜的成績 現(xiàn)在的中國可以自豪地稱為 世界的工廠 MADE IN CHINA 已經(jīng)是世界聞名了 雖然有了很大的進步 但是我國目前的整體機械設計水平 還是有待于提高的 下面討論我國現(xiàn)階段使用較多的幾種設計方式 研究協(xié)會的統(tǒng)計表明 目前中 小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的 85 左右 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代 以適應市場的需求與 競爭 然而 一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具 一般在具有中等生產(chǎn)能 力的工廠 里約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具 另一方面 在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中 每隔 3 4 年就要更新 50 80 左右專用夾具 而夾具的實際磨損量僅為 10 20 左 右 16 17 特別是近年來 數(shù)控機床 加工中心 成組技術 柔性制造系統(tǒng) FMS 等 新加工技術的應用 對機床夾具提出了如下新的要求 18 20 1 能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn) 以縮短生產(chǎn)準備周期 降低生產(chǎn)成本 2 能裝夾一組具有相似性特征的工件 3 能適用于精密加工的高精度機床夾具 4 能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具 5 采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置 以進一步減輕勞動強度和提高勞 動生產(chǎn)率 通過對比國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的研究 我們明顯可知 目前我國的機械加工能力遠遠 趕不上國外 而夾具則是主要影響因素之一 21 因此 本文開展對尾座體零件的加工 工藝分析及部分工裝設計研究顯示得非常重要 參考文獻 1 常智勇 楊建新 趙杰等 基于自適應蟻群算法的工藝路線優(yōu)化 J 機械工程學報 2012 48 9 163 169 2 鄭永前 王陽 基于遺傳算法的加工工藝決策與排序優(yōu)化 J 中國機械工程 2012 23 1 59 65 3 王先逵 機械加工工藝手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2007 4 PELLEGRINELLI S7VALENTE A7TOSATTI L M An integrated setup planning and pallet configuration approach for highly automated production systems with energy modelling of manufacturing operations J Procedia CIRP7 2012 3 49 54 5 沈南燕 李靜 方明倫等 非圓磨削中曲軸角向定位方法及其誤差分析 J 機械 工程學報 2014 50 9 193 200 6 沈南燕 大型數(shù)控切點跟蹤曲軸磨床智能加工工藝及策略研究 D 上海 上海大學 2011 7 顏建軍 鄭建榮 張海鷹 大型船用曲軸彎鍛成型過程仿真和組織模擬研究 J 中國機械工程 2006 17 19 2024 2028 8 吳宗澤 羅圣國 機械設計課程設計手冊 M 北京 高等教育出版社 2006 9 張成新 高峰 李艷等 基于分段擬合的機床大尺寸工作臺熱誤差補償模型 J 機 械工程學報 2015 51 3 146 152 10 李國超 孫杰 整體式立銑刀刃磨仿真技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 J 機械工程學報 2015 51 9 165 175 11 劉建琴 劉蒙蒙 郭偉 硬巖掘進機盤型滾刀回轉破巖仿真研究 J 機械工程學報 2015 51 9 199 205 12 曾達幸 胡志濤 侯雨雷等 一種新型并聯(lián)式解耦踝關節(jié)康復機構及其優(yōu) J 機械工 程學報 2015 51 9 1 9 13 姜晨 郭隱彪 潘日等 離軸楔形非球面平行磨削及補償技術研究 J 2011 47 3 193 198 14 羅晨 朱利民 丁漢 夾具定位分析的雙邊二次方法 J 2011 47 3 103 108 15 WU T J LOU P H TOPSIS model and its application of the determination of location datum J Advanced Science Letters 2011 4 8 10 3088 3092 16 鄭聯(lián)語 谷強 汪叔淳 裝夾規(guī)劃中確定工件定位基準的神經(jīng)網(wǎng)絡決策機制 J 航 空學報 2001 22 2 130 134 17 劉辛軍 吳超 汪勁松等 PP S 類并聯(lián)機器人機構姿態(tài)描述方法 J 機械工程學 報 2008 44 10 19 23 18 汪勁松 劉辛軍 李枝東等 一種無伴隨運動的并聯(lián)式三軸主軸頭結構 中國 CN2009100798383 P 2009 08 05 19 王永 姚太克 張麗敏等 望遠鏡副鏡三自由度并聯(lián)支撐的運動研究 J 中國科學 技術大學學報 2013 43 10 775 781 20 王永 姚太克 周烽等 望遠鏡副鏡的三自由度并聯(lián)支撐構型研究與運動分析 J 光學精密工程 2013 21 11 2860 2869 21 陳子明 陳誼超 楊鳳霞等 兩種三自由度并聯(lián)角臺機構的轉動空間分析 J 機 械工程學報 2014 50 5 48 56 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段 途徑 1 研究或解決的問題 本畢業(yè)設計擬解決的問題主要有以下幾個方面 1 通過對查閱資料 掌握其尾座體零件的重要性 2 掌握尾座體零件加工工藝和相應夾具的設計流程 3 學習 AutoCAD 并繪制尾座體零件的裝配圖和毛坯圖 4 編制尾座體零件的機械加工工藝規(guī)程 選擇毛坯種類及制造方法 繪制毛 坯圖 擬訂零件的機械加工工藝過程 選擇各工序加工設備及工藝裝備 刀具 夾具 量具 輔具 確定各工序切削用量及工序尺寸 計算某一代表工序的工時定額 填 寫工藝文件 工藝過程卡片 工序卡片 5 設計加工該零件 通孔的專用夾具 繪制夾具裝配圖和主要的夾具零件0 16 圖 6 撰寫說明書 完成相應的夾具設計和加工工藝設計 2 擬采用的研究手段 初步擬采用理論分析和結構設計相結合的研究方法 針對尾座體零件主要采取以 下方法 結合所學知識 首先對零件進行工藝分析 深入明白該零件的用途和作用 對零件毛坯進行設計 其中包括 毛坯的選擇 毛坯尺寸的確定 確定零件的工藝加工方案及工序 其中包括 加工方案的確定 工藝路線的確 定 加工設備與工藝設備 切削用量和工時的確定等 工裝夾具的確定 其中包括 夾具結構方案 夾具固定方案 裝配圖尺寸的確 定 針對某個工序夾具設計 其中包括 定位方案 導向裝置 加緊機構 復制定 位裝置 夾具體的設計等 撰寫畢業(yè)設計說明書 準備答辯 三 工作進度安排 第 1 2 周 選擇設計方向 收集資料 確定設計內(nèi)容 撰寫開題報告 第 3 4 周 調(diào)研并學習尾座體零件的工藝設計和夾具的設計方法 第 5 6 周 繪制尾座體零件夾具結構圖及工作原理圖 第 7 8 周 根據(jù)設計要求對相關參數(shù)進行計算并繪制尾座體零件的夾具裝配圖及 部分零件圖 第 9 10 周 結合零件的特點 編制零件的加工工藝規(guī)程 第 11 12 周 總結材料 撰寫畢業(yè)論文初稿 第 13 周 查漏補缺并根據(jù)老師提出的修改意見完善圖紙及論文 第 14 周 畢業(yè)設計定稿 打印 畢業(yè)答辯 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 指導教師意見 杜志超同學查閱了一定量的文獻資料 結合自己的設計課題 綜述了機械制造業(yè) 的發(fā)展現(xiàn)狀 包括工藝設計 機床技術 夾具技術等 論述了尾座體零件在機器中的 作用 分析了尾座體零件的結構 工藝特點 以此提出了工藝設計及夾具設計的設計 要點 說明該同學學習態(tài)度端正 對自己的課題有了較為深入的理解 報告內(nèi)容完整 層次結構清晰 主要觀點明確 語言表達通暢 格式規(guī)范 研究方案可行 具備了一 定的設計基礎 預計能達到預期的目標 同意開題 指導教師 龐俊忠 2016 年 3 月 23 日 所在系審查意見 同意開題 系主任 暴建崗 2016 年 3 月 22 日