主軸的機械加工工藝及夾具設(shè)計.doc

1、畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題目： 輸出軸零件機械制造工藝與夾具設(shè)計 課 題 類 別： 設(shè)計 論文學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 班 級： 專業(yè)（全稱）： 機械設(shè)計制造及其自動化指 導(dǎo) 教 師： 年 月一、本課題設(shè)計（研究）的目的：本設(shè)計題目針對由有關(guān)企業(yè)提供的輸出軸零件的工程圖紙 ，要求建立其3D模型，編制其機械加工工藝規(guī)程，按教師的指定設(shè)計其中一道工序的專用夾具，并撰寫設(shè)計說明書。本次課題設(shè)計屬于機械制造工藝和夾具設(shè)計，主要是讓我們綜合運用機械制造工程原理課程及專業(yè)課程的理論知識，結(jié)合金工實習(xí)，生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，學(xué)以致用，獨立的分析和解決機械加工工藝問題。能夠培養(yǎng)我們根據(jù)被加工零件的技術(shù)要

2、求，運用夾具設(shè)計的基本原理擬定夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高我們結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。二、設(shè)計（研究）現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（文獻綜述）：1、研究現(xiàn)狀如今，企業(yè)為了增強市場競爭力和快速響應(yīng)市場變化而采用多種新技術(shù)的環(huán)境下，革新傳統(tǒng)的工藝設(shè)計手段，采用以計算機為主的現(xiàn)代化工藝設(shè)計和管理方式是企業(yè)上水平上臺階的關(guān)鍵之一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計算方法和計算機的迅猛發(fā)展，大大的推動了加工工藝的進步。CAPP 技術(shù)有效解決了工藝設(shè)計中效率低、工藝質(zhì)量不穩(wěn)定、不便于管理、柔性化等難題。運用CAPP 技術(shù)，可以是工藝人員從繁瑣重復(fù)的事務(wù)性工作中解脫出來，縮短了整個產(chǎn)品的開發(fā)周期。隨著先進制造技術(shù)的發(fā)展和市場競爭

3、的加劇，傳統(tǒng)的夾具存在著效率低，精度低等問題，新型的專用夾具、隨行夾具已經(jīng)運用地越來越廣泛。因此，快速實現(xiàn)夾具的設(shè)計已成為企業(yè)的迫切要求，計算機輔助夾具設(shè)計即CAFD 能很好的解決這些難題，大大的提高了夾具的設(shè)計效率，對保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，減輕勞動強度，縮短產(chǎn)品周期等都具有重要的意義。2、發(fā)展趨勢隨著國家信息化政策的制定和落實以及現(xiàn)代制造技術(shù)的飛速發(fā)展， 對CAPP系統(tǒng)提出了更高的要求。在此形勢下， CAPP系統(tǒng)的發(fā)展具有以下特點。（1）工具化和工程化各企業(yè)的工藝環(huán)境、管理模式千差萬別， CAPP系統(tǒng)要適應(yīng)各企業(yè)的具體情況， 提高其通用性， 就要加強CAPP系統(tǒng)的工具化和工程化。開發(fā)CA

4、PP系統(tǒng)時，應(yīng)將CAPP系統(tǒng)分解為多個相對獨立的工具進行開發(fā)， 如開發(fā)零件信息描述工具、工藝決策工具、工藝文檔輸出工具、知識和數(shù)據(jù)的輸入工具以及用戶界面構(gòu)造工具等。由用戶或者開發(fā)軟件的公司根據(jù)企業(yè)具體情況輸入數(shù)據(jù)和知識， 形成面向制造和管理環(huán)境的CAPP系統(tǒng)， 用戶還可以進行二次開發(fā)。在工程化方面， 既不能不考慮企業(yè)原有的環(huán)境和模式， 也不能完全盲目服從。要根據(jù)對國家、國際標準和先進制造技術(shù)的分析， 結(jié)合各類用戶的根本需求， 引導(dǎo)用戶的工藝設(shè)計進程，促進工藝設(shè)計規(guī)范化， 從而規(guī)范CAPP系統(tǒng)的實施過程， 在統(tǒng)一的標準化工藝基礎(chǔ)上開發(fā)出適應(yīng)一般企業(yè)工藝規(guī)程的CAPP系統(tǒng)，使大部分企業(yè)使用的CAP

5、P系統(tǒng)成為具有個性特征的主體相似的工程化產(chǎn)品。（2） 集成化和網(wǎng)絡(luò)化CAPP是CAD、CAM間的橋梁， 是CAD、PDM和ERP的重要產(chǎn)品信息來源， 同時也需要由CAD提供產(chǎn)品設(shè)計模型的特征信息。因此， 必須在并行工程思想指導(dǎo)下實現(xiàn)CAD/CAPP/CAM的全面集成， 充分發(fā)揮CAPP系統(tǒng)在整個生產(chǎn)過程中的信息中樞和功能協(xié)調(diào)作用， 從而實現(xiàn)CAPP與CAD的雙向信息交換與傳送； 實現(xiàn)與生產(chǎn)計劃、調(diào)度系統(tǒng)的有效集成； 建立與質(zhì)量控制系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系。CAPP與CAD的雙向信息交換與傳送體現(xiàn)在CAPP與CAD并行。CAD為CAPP提供工藝設(shè)計的原始數(shù)據(jù)； CAPP為CAD產(chǎn)品設(shè)計提供工藝性反饋， 對

6、設(shè)計方案和結(jié)果進行可制造性分析和評價， 以便盡早發(fā)現(xiàn)問題， 確保設(shè)計的合理性。目前的主要方法是建立可制造性綜合評價功能模塊或子系統(tǒng)， 根據(jù)零件信息、制造資源信息， 在一定工藝原則指導(dǎo)下建立評價目標函數(shù)， 對零件的結(jié)構(gòu)工藝性和加工工藝性進行分析和評價。網(wǎng)絡(luò)化是系統(tǒng)集成應(yīng)用的必要條件。CAPP對內(nèi)實現(xiàn)各種角色、工種的并行工藝設(shè)計， 對外與CAD實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交換， 與CAQ、CAM、PDM等的集成應(yīng)用都需要網(wǎng)絡(luò)化作為技術(shù)支撐， 才能實現(xiàn)真正的信息化和自動化。企業(yè)的工藝數(shù)據(jù)集中到工藝數(shù)據(jù)庫， 其他應(yīng)用系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)可以在數(shù)據(jù)庫中存取數(shù)據(jù)， 在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的支持下， 工藝數(shù)據(jù)的安全性和一致性得到保證，

7、各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和傳輸接口也得到統(tǒng)一， 使企業(yè)能夠敏捷地響應(yīng)市場的需求， 增強企業(yè)的市場競爭力。（3）知識化和智能化隨著復(fù)合智能系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊推理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用， CAPP系統(tǒng)不會停留在以解決事務(wù)性、管理性工作為主的階段?；谥R的CAPP系統(tǒng)除了作為工藝設(shè)計的輔助工具， 還有將工藝專家的經(jīng)驗和知識積累起來并加以充分利用的任務(wù)?，F(xiàn)代CAPP系統(tǒng)向著知識化和智能化方向發(fā)展。國內(nèi)外商品化軟件中已推出CAPP專家系統(tǒng)外殼， 由用戶定義各種決策規(guī)則、工藝數(shù)據(jù)和計算公式， 具有較大的智能化特征。當生產(chǎn)環(huán)境改變時， 專家系統(tǒng)只要輸入新的知識就能適應(yīng)；系統(tǒng)還能隨時向用戶提供運行的過

8、程和理由， 并向用戶作出各種解釋， 便于工藝人員作出干預(yù)和選擇， 以制定出優(yōu)化的工藝過程； 專家系統(tǒng)還可以不斷補充和更新知識， 從而隨著科技的發(fā)展和生產(chǎn)條件的改進而不斷提高工藝設(shè)計的水平?，F(xiàn)代CAPP系統(tǒng)在知識化的基礎(chǔ)上， 從實際出發(fā)， 為工藝人員提供多個備選工藝方案， 并能夠根據(jù)操作者的工作記錄進行各種層次的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)， 具有一定的智能性。（4）柔性化和規(guī)范化CAPP系統(tǒng)是用來輔助工藝設(shè)計人員進行工作的， 不宜取代工藝設(shè)計人員而追求完全自動化。在方式上實行人機協(xié)作， 關(guān)鍵決策由工藝人員作出。決策和判斷一個復(fù)雜繁瑣的問題， 對具備足夠的工藝知識和判斷能力的工藝人員來說并不困難， 但對計算機

9、來說卻可能難以勝任； 同時， 知識庫及其使用法則需要逐步建立、驗證和完善， 是一個漸進式的過程。現(xiàn)代CAPP系統(tǒng)必須體現(xiàn)柔性化， 即以交互式設(shè)計為基礎(chǔ)，上開發(fā)出適應(yīng)企業(yè)需求的CAPP系統(tǒng)。在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)也正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。（1）高精隨著機床加工精度的提高為了降低定位誤差，提高加工精度對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5um，夾具支承面的垂直度達到0.01/300mm，平行度高達0.01/500mm，機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，為了適應(yīng)不

10、同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。（2）高效為了提高機床的生產(chǎn)效率雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，夾緊和松開工件只用1-2 秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝和調(diào)整夾具的時間，提高生產(chǎn)效率的作用.（3）模塊、組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)利用模塊化設(shè)計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點。省工、省時、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具

11、系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計為夾具的計算機輔助設(shè)計和組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD 技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設(shè)計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確的夾具配套方案，又能積累經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。（4）通用、經(jīng)濟夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性采用模塊、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)性及可擴展性功能強，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)濟性好。德國戴美樂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

12、，使得夾具的通用性好元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟實用才有推廣應(yīng)用的價值.3、 設(shè)計（研究）的重點與難點，擬采用的途徑（研究手段）：研究的重點難點：（1）定位基準的選擇（2）工藝路線的擬定（3）加工余量和工序尺寸的確定（4）夾具結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計（5）裝配圖的繪制研究步驟（1）讀懂圖紙（2）繪制零件平面圖和三維圖（3）確定生產(chǎn)類型和毛坯制造方法（4）選擇定位基準（5）擬定工藝路線（6）確定加工余量，工序尺寸與偏差（7）選擇機床和通用工裝（8）形成工藝過程綜合卡夾具設(shè)計部分：（1）確定總體結(jié)構(gòu)方案（2）設(shè)計夾緊元件（3）設(shè)計夾緊裝置（4）設(shè)定對定裝置（4）計算夾具工作能力（5）設(shè)計夾具體研究途徑工件

13、在機加工時，需要選擇定位基準。選擇精基準時，重點考慮如何減少工件的定位誤差，保證工件的加工精度，同時考慮工件裝卸方便，夾具簡單。選擇粗基準時，保證相互位置要求原則、余量均勻原則、便于工件裝夾原則、粗基準不得重復(fù)使用原則。定位基準一旦被確定，則其定位方案也被基本上確定。工藝路線方面需要考慮年生產(chǎn)量，工序的集中分散和成本方面。盡量避免由于裝夾引起的基準不重合。加工余量和工序尺寸方面應(yīng)嚴格按照設(shè)計手冊上來，確定各工序的加工余量，并制定工藝卡。在夾具設(shè)計過程中的夾具方案的確定是需要解決的一個關(guān)鍵問題。應(yīng)該考慮一下幾個方面：六點定位原理確定定位方式；確定刀具的引導(dǎo)方法；確定工件的夾緊方案。（1）查閱資料

14、，通資料搜集、整理、查詢，了解工藝設(shè)計的方法、步驟（2）到校外實習(xí)參觀，初步熟悉同類產(chǎn)品的制作流程，加工手段（3）讀懂圖紙，初步擬定定位基準和工藝路線（4）通過小組討論，進行可行性分析，選擇加工路徑（5）通過詢問老師，確定進行哪一步驟的夾具設(shè)計（6）查閱手冊，按步驟進行參數(shù)選取。（7）整理設(shè)計成果，完成任務(wù)書四、設(shè)計（研究）進度計劃：第1-4周、讀懂圖紙，繪制零件平面圖和三維圖 第5-6周、查閱資料，明確任務(wù)，完成英文翻譯、寫出開題報告第7-10周、工藝設(shè)計，完成工藝文件 （零件毛壞圖、工藝過程卡、工序卡）第11-14周、夾具設(shè)計（方案與圖紙）第15周、完成說明書第16周、結(jié)束設(shè)計，準備答辯

15、第17周、答辯五、參考文獻：1. 王先逵機械制造工藝學(xué)M北京：機械工業(yè)出版社，2006.2. 王小華等. 機床夾具設(shè)計圖冊M. 北京: 機械工業(yè)出版社,20023. 孫麗媛等. 機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導(dǎo)M. 北京: 冶金工業(yè)出版社,20064. 孫已德. 機床夾具圖冊M.北京: 機械工業(yè)出版社,1983.5. 趙如福等. 機械制造工藝設(shè)計手冊M. 北京: 機械工業(yè)出版社,2002.6. 薛源順.機床夾具設(shè)計M.北京:機械工業(yè)出版社，20117.曾愛新.淺談夾具設(shè)計方法與步驟J.職培園地，2002（8）：26-278. 王守安.國外機械加工工藝發(fā)展概述J.工具展望，1996，(2):3-5

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