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湖南科技大學(xué) 11 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題 目 年產(chǎn)3萬件的推動架的加工工藝及其夾具設(shè)計 作者姓名 吳明志 學(xué)號 1103010414 所學(xué)專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 1、 研究的意義，同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題（列出主要參考文獻） 制造業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，隨著以計算機技術(shù)為主導(dǎo)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，以“時間驅(qū)動”為特征的市場競爭、產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快、商品需求的多樣化、用戶素質(zhì)的提高等使制造業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，特別像推動架這樣不規(guī)則零件的加工就出現(xiàn)了一些問題，在現(xiàn)階段像推動架的加工還沒有達到現(xiàn)代自動化的水平]。在現(xiàn)代的中小批量生產(chǎn)中，它的加工工藝還需用人工畫線的方法來保證其精度，而對工件的裝夾也是通過人工的方法進行的。因此目前我國對推動架加工還處于效率低、成本高的階段[7]。 a. 現(xiàn)代機械制造技術(shù)的現(xiàn)狀 在產(chǎn)品設(shè)計方面，普遍采用計算機輔助產(chǎn)品設(shè)計(CAD)、計算機輔助工程分析(CAE)和計算機仿真技術(shù)；在加工技術(shù)方面，已實現(xiàn)了底層(車間層)的自動化，包括廣泛地采用加工中心(或數(shù)控技術(shù))、自動引導(dǎo)小車(AGV)等．近10余年來，發(fā)達國家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動化方面尋找出路，提出了一系列新的制造系統(tǒng)。如計算機集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、并行工程、敏捷制造等。 (1) 計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS) 它是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)和制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過計算機及其軟件，將制造廠全部生產(chǎn)活動所需的各種分散的自動化系統(tǒng)有機地集成起來，是適合于多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效率、高柔性的制造系統(tǒng)。首先在功能上，它包含了一個工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營活動，即從市場預(yù)測、產(chǎn)品設(shè)計、加工工藝、制造、管理至售后服務(wù)以及報廢處理的全部活動．因此它比傳統(tǒng)的工廠自動化的范圍要大得多，是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，是工廠自動化的發(fā)展方向。其次，在集成上，它涉及的自動化不是工廠各個環(huán)節(jié)自動化的簡單疊加，而是在計算機網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫支持下的有機集成。這種集成主要體現(xiàn)在以信息和功能為特征的技術(shù)集成，即信息集成和功能集成。計算機集成制造系統(tǒng)的核心技術(shù)是CAD/CAM技術(shù)。 (2) 智能制造系統(tǒng)(IMS) 是指將專家系統(tǒng)、模糊邏輯、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù)應(yīng)用到制造系統(tǒng)中，以解決復(fù)雜的決策問題，提高制造系統(tǒng)的水平和實用性。人工智能的作用是要代替熟練工人的技藝，學(xué)習(xí)工程技術(shù)人員的實踐經(jīng)驗和知識，并用于解決生產(chǎn)中的實際問題，從而將工人、工程技術(shù)人員多年來積累起來的豐富而又寶貴的實踐經(jīng)驗保存下來，在實際的生產(chǎn)中長期發(fā)揮作用。智能制造系統(tǒng)的核心技術(shù)是人工智能。 (3) 并行工程(CE) 又稱同步工程或同期工程，是針對傳統(tǒng)的產(chǎn)品串行開發(fā)過程而提出的概念和方法．并行工程是集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)各種過程的系統(tǒng)方法。該方法要求開發(fā)人員從設(shè)計開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中的所有因素，包括產(chǎn)品制造工藝、質(zhì)量、成本、進度計劃和用戶要求等。并行工程通過組成多學(xué)科的產(chǎn)品開發(fā)群組協(xié)同工作，利用各種計算機輔助工具等手段，使產(chǎn)品開發(fā)的各個階段，既有一定的時序又能并行，同時采用上、下游的各種因素共同決策產(chǎn)品開發(fā)各階段工作的方式，在產(chǎn)品開發(fā)的早期就能及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)全過程中的問題，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，增加企業(yè)競爭能力．并行工程強調(diào)在集成環(huán)境下的并行工作，因此，它是CIMS進一步發(fā)展的方向。 (4) 敏捷制造(AM) 又稱靈捷制造、迅速制造和靈活制造等，它是將柔性生產(chǎn)技術(shù)、熟練掌握生產(chǎn)技能和知識的勞動力與促進企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間相互合作的靈活管理集成在一起，通過所建立的共同基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對迅速改變或無法預(yù)見的消費者需求和市場時機作出快速響應(yīng)。敏捷制造的基本原理是采用標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化的計算機網(wǎng)絡(luò)和信息集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，以分布式結(jié)構(gòu)連接各類企業(yè)，構(gòu)成虛擬制造環(huán)境，以競爭合作為原則，在虛擬制造環(huán)境內(nèi)動態(tài)選擇合作伙伴，并通過組成虛擬企業(yè)來適應(yīng)持續(xù)多變、無法預(yù)料的市場變化．敏捷制造的核心是虛擬公司，虛擬公司映射為虛擬制造系統(tǒng)，虛擬制造系統(tǒng)是敏捷制造的關(guān)鍵．敏捷制造是一種戰(zhàn)略決策，它是能使各合作伙伴既保證各自的利益，又能獲得共同利益的一種全新的生產(chǎn)組織模式和制造模式。目前，敏捷制造仍在發(fā)展研究中。 b.機械加工工藝的未來發(fā)展趨勢 (1) 集成化發(fā)展趨勢 隨著機械自動化技術(shù)在機械制造業(yè)中的逐漸推廣，機械制造工藝不斷趨向于集成化，原本分散型的加工模式也逐漸向集成化靠攏，機械制造開始具備連續(xù)性和規(guī)模性。目前在機械制造業(yè)中集成化的利用主要是連續(xù)性加工和機電一體化，它們主要是針對零件加工的一次性完成，而集成化今后的發(fā)展趨勢則是使整個成品集體化生產(chǎn)。 (2) 微納化發(fā)展趨勢 在機械制造工藝中提高加工材料的性能，對加工工藝過程進行優(yōu)化是促進機械制造工藝發(fā)展的主要途徑，對加工進行精密化更是提高加工零件使用壽命的關(guān)鍵，納米技術(shù)的發(fā)展使得機械制造工藝已逐步趨向于微觀化。 (3) 自動化發(fā)展趨勢 自動化技術(shù)在機械制造業(yè)中的運用使得機械制造工藝有了很大的改善，無論是加工質(zhì)量還是加工效率都有了大幅度的改觀。隨著經(jīng)濟全球化的腳步加快，提高機械制造生產(chǎn)線的自動化程度就變得尤為重要，而自動化技術(shù)也將成為機械制造業(yè)今后發(fā)展的必然趨勢，同時這也是建立自動化制造工廠的必要條件。 (4) 數(shù)字化發(fā)展趨勢 數(shù)字化作為機械制造工藝發(fā)展的一個重要方向，它決定了生產(chǎn)的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)的工作效率，對機械制造工藝進行數(shù)字化還體現(xiàn)在設(shè)計環(huán)節(jié)和生產(chǎn)過程當(dāng)中，數(shù)字化的設(shè)計使得整個機械制造工藝過程更加完整高效。除此之外，對生產(chǎn)過程進行數(shù)字化管理也是生產(chǎn)的一個基礎(chǔ)條件，它可以引導(dǎo)企業(yè)逐漸走上科學(xué)發(fā)展道路。 隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)張，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流。為了適應(yīng)機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出了更高的要求。特別像推動架零件的加工還處于落后的階段。在今后的發(fā)展過程中，應(yīng)大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。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)正朝著高精度、高效、模塊組合、通用、經(jīng)濟等方向發(fā)展。 2、 研究目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題（根據(jù)任務(wù)要求進一步具體化） 目標(biāo)：年產(chǎn)3萬件的推動架的加工工藝及其夾具設(shè)計 制定推動架加工工藝規(guī)程，關(guān)鍵是工序的劃分和定位基準(zhǔn)的選擇。在設(shè)計開始的過程中，我們必須認真分析零件圖，了解零件圖的結(jié)構(gòu)特點和相關(guān)的技術(shù)要求，對推動架的每一個細節(jié)都應(yīng)仔細分析，弄清楚沒一個零件的尺寸。繪制零件圖是重點。 夾具設(shè)計中可能存在的問題 工件定位是否正確，定位精度是否滿足要求，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，就能提高夾具在機床上的定位精度，夾具中出現(xiàn)過定位時，可通過撤消多余定位元件，使多余定位元件失去限制重復(fù)自由度的能力，增加過定位元件與定位基準(zhǔn)的配合間隙等辦法來解決。夾緊必須可靠，但夾緊力不可過大，以免工件或夾具產(chǎn)生過大變形。可采用多點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)計必須要保證夾具的定位準(zhǔn)確和機構(gòu)合理,考慮夾具的定位誤差 和安裝誤差。通過對工件與夾具的認真分析,結(jié)合一些夾具的具體設(shè)計事例,查閱相關(guān)的夾具設(shè)計料。 3、 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線 資料所示，推動架是牛頭刨床進給機構(gòu)中的小零件，其主要作用是把從電動機傳來的旋轉(zhuǎn)運動通過偏心輪杠桿使推動架繞其軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)工作臺的自動進給。在設(shè)計推動架機械加工工藝過程時要通過查表法準(zhǔn)確的確定各表面的總余量及余量公差，合理選擇機床加工設(shè)備以及相應(yīng)的加工刀具，進給量，切削速度、功率，扭矩等用來提高加工精度，保證其加工質(zhì)量 步驟： 對零件進行工藝分析，畫零件圖。 確定毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖 擬定零件的機械加工工藝過程，選擇各工序的加工設(shè)備和工藝裝備，確定各工序加工余量和工序尺寸，計算各工序的切削用量和工時定額，進行技術(shù)和經(jīng)濟分析。 填寫工藝文：工藝過程卡片，工序卡片。 填寫制定工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖 撰寫說明書。 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。劃分工序階段與生產(chǎn)綱領(lǐng)有密切關(guān)系，具體可以根據(jù)生產(chǎn)類型，零件的結(jié)構(gòu)特點技術(shù)要求和設(shè)備等。生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序次數(shù)，此次設(shè)計批量大可按工序分散原則，組織流水線生產(chǎn)，也可利用高生產(chǎn)率的通用設(shè)備按工序集中原則生產(chǎn) 定位基準(zhǔn)的選擇：根據(jù)粗基準(zhǔn)，精基準(zhǔn)的選擇原則，遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一，基準(zhǔn)重合。 擬定零件加工工藝路線 先對零件進行分析，了解零件的性能，功用，工作條件；零件的材料和熱處理要求，零件的確切形狀和結(jié)構(gòu)特點，零件的確切形狀和結(jié)構(gòu)特點，零件的主要加工表面主要技術(shù)要求和關(guān)鍵的技術(shù)問題以及零件的結(jié)構(gòu)工藝性。結(jié)合生成實踐過程中學(xué)到得到的知識來擬定。 4、 擬使用的主要設(shè)計、分析軟件及儀器設(shè)備 擬訂工藝路線： 表示零件的加工順序及加工方法，分出工序，安裝或工位及工步等。并選擇各工序所使用的機床型號、刀具、夾具及量具等。擬訂工藝路線從實際出發(fā)，理論聯(lián)系實際和工人結(jié)合起來。常常需要提出幾個方案，進行分析比較后再確定。 選擇切削用量的原則是：粗加工時，以提高勞動生產(chǎn)率為主，選用較大的切削量；半精加工和精加工時，選用較小的切削量，保證工件的加工質(zhì)量 6、參考文獻 [1] 胡忠舉.機械制造基礎(chǔ).第二版.中南大學(xué)出版社,2011. 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