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中 北 大 學(xué) 信 息 商 務(wù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計開題報告 學(xué) 生 姓 名 杜志超 學(xué) 號 12020144X13 系 名 機械工程系 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 設(shè) 計 題 目 尾座體零件機械加工工藝規(guī)程及夾具 設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師 龐俊忠 2016 年 3 月 21 日 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告 1 結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況 根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料 撰寫 2000 字左右的文 獻(xiàn)綜述 文 獻(xiàn) 綜 述 一 設(shè)計 或研究 的依據(jù) 背景以及研究意義 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)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(jié)構(gòu) 工藝是產(chǎn)品設(shè)計的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ) 一方面 技術(shù)制約著設(shè)計 另一方面 技術(shù) 也推動著設(shè)計 從設(shè)計美學(xué)的觀點看 技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ) 還具有其本身的 功 能 作用 只要善于應(yīng)用材料的特性 予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當(dāng)?shù)募庸すに?就能 夠創(chuàng)造出實用 美觀 經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品 即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的 功能 1 技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo) 新材料 新工藝的出現(xiàn) 必然給產(chǎn)品帶來新的結(jié)構(gòu) 新的形態(tài)和新的造型風(fēng)格 2 3 材料 加工工藝 結(jié)構(gòu) 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(yīng)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(jìn)行導(dǎo)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(shè)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(guān)重要的作用 夾具的設(shè)計是否合理將直接影響零件最后的精度和性能 此次的設(shè)計是對大學(xué)期間所學(xué)各課程及相關(guān)的應(yīng)用繪圖軟件的一次深入的綜合性 的總復(fù)習(xí) 也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練 其目的在于 1 鞏固我們在大學(xué)里所學(xué)的知識 也是對以前所學(xué)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(guān)資料 3 樹立正確的設(shè)計思想 掌握設(shè)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(shè)計 使我們在機械制造工藝規(guī)程設(shè)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(shù)文件及查閱技術(shù)文獻(xiàn) 等各個方面受到一次綜合性的訓(xùn)練 初步具備設(shè)計一個中等復(fù)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(shù)要求 運用夾具設(shè)計的基本原理和方法 學(xué)會擬定 夾具設(shè)計方案 完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計 初步具備設(shè)計出高效 省力 經(jīng)濟(jì)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(jìn)一 步的提高 二 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 當(dāng)今世界 工業(yè)發(fā)達(dá)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(jìn)機床 以加速工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)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(shù)的進(jìn)步 數(shù)控機床在 20 世紀(jì) 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(jìn)技術(shù) 爭奪用戶 擴(kuò)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(wù) 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(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展 美國 德國和日本是當(dāng)今世界上在 數(shù)控機床科研 設(shè)計 制造和使用上 技術(shù)最先進(jìn) 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(jìn)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(xì)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(yīng) 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(yīng)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(rèn)識 在人員素質(zhì)差 基礎(chǔ)薄弱 配套件不過關(guān)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(xué)精神 在第二階段 從日 德 美 西班牙先后 引進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù) 從日 德 美等 11 各國家 地區(qū) 引進(jìn)數(shù)控機床先進(jìn)技術(shù)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(xùn)一批設(shè)計 制造 使用和維護(hù)的人才 通過合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機床 使設(shè)計 制造 使用水平大大提高 縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距 通過利用國外先 進(jìn)元部件 控制系統(tǒng)配套 開始能自行設(shè)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(yīng)國內(nèi)市場的需求 但對關(guān)鍵技術(shù)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(shù)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(yán)重缺乏各方面專家 人才和熟練技術(shù)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(zhuǎn) 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(shè)計方面起步較晚 中國機械工程學(xué)會于 1983 年 5 月才召開了 第一次機械設(shè)計方法學(xué)討論會 但經(jīng)過了多年的努力 我國在現(xiàn)代設(shè)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(jìn)步 但是我國目前的整體機械設(shè)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(shè)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(yīng)市場的需求與 競爭 然而 一般企業(yè)都仍習(xí)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(shù) 柔性制造系統(tǒng) FMS 等 新加工技術(shù)的應(yīng)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(zhǔn)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(shù)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(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn) 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(shè)計研究顯示得非常重要 參考文獻(xiàn) 1 常智勇 楊建新 趙杰等 基于自適應(yīng)蟻群算法的工藝路線優(yōu)化 J 機械工程學(xué)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(xué)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(xué) 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(shè)計課程設(shè)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(xué)報 2015 51 3 146 152 10 李國超 孫杰 整體式立銑刀刃磨仿真技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 J 機械工程學(xué)報 2015 51 9 165 175 11 劉建琴 劉蒙蒙 郭偉 硬巖掘進(jìn)機盤型滾刀回轉(zhuǎn)破巖仿真研究 J 機械工程學(xué)報 2015 51 9 199 205 12 曾達(dá)幸 胡志濤 侯雨雷等 一種新型并聯(lián)式解耦踝關(guān)節(jié)康復(fù)機構(gòu)及其優(yōu) J 機械工 程學(xué)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(shù)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(zhǔn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)決策機制 J 航 空學(xué)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(gòu)姿態(tài)描述方法 J 機械工程學(xué) 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(jié)構(gòu) 中國 CN2009100798383 P 2009 08 05 19 王永 姚太克 張麗敏等 望遠(yuǎn)鏡副鏡三自由度并聯(lián)支撐的運動研究 J 中國科學(xué) 技術(shù)大學(xué)學(xué)報 2013 43 10 775 781 20 王永 姚太克 周烽等 望遠(yuǎn)鏡副鏡的三自由度并聯(lián)支撐構(gòu)型研究與運動分析 J 光學(xué)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(gòu)的轉(zhuǎn)動空間分析 J 機 械工程學(xué)報 2014 50 5 48 56 畢 業(yè) 設(shè) 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(shè)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(yīng)夾具的設(shè)計流程 3 學(xué)習(xí) 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(shè)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(shè)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(yīng)的夾具設(shè)計和加工工藝設(shè)計 2 擬采用的研究手段 初步擬采用理論分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計相結(jié)合的研究方法 針對尾座體零件主要采取以 下方法 結(jié)合所學(xué)知識 首先對零件進(jìn)行工藝分析 深入明白該零件的用途和作用 對零件毛坯進(jìn)行設(shè)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(shè)備與工藝設(shè)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(jié)構(gòu)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(shè)計 其中包括 定位方案 導(dǎo)向裝置 加緊機構(gòu) 復(fù)制定 位裝置 夾具體的設(shè)計等 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書 準(zhǔn)備答辯 三 工作進(jìn)度安排 第 1 2 周 選擇設(shè)計方向 收集資料 確定設(shè)計內(nèi)容 撰寫開題報告 第 3 4 周 調(diào)研并學(xué)習(xí)尾座體零件的工藝設(shè)計和夾具的設(shè)計方法 第 5 6 周 繪制尾座體零件夾具結(jié)構(gòu)圖及工作原理圖 第 7 8 周 根據(jù)設(shè)計要求對相關(guān)參數(shù)進(jìn)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(jié)合零件的特點 編制零件的加工工藝規(guī)程 第 11 12 周 總結(jié)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(shè)計定稿 打印 畢業(yè)答辯 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告 指導(dǎo)教師意見 杜志超同學(xué)查閱了一定量的文獻(xiàn)資料 結(jié)合自己的設(shè)計課題 綜述了機械制造業(yè) 的發(fā)展現(xiàn)狀 包括工藝設(shè)計 機床技術(shù) 夾具技術(shù)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(jié)構(gòu) 工藝特點 以此提出了工藝設(shè)計及夾具設(shè)計的設(shè)計 要點 說明該同學(xué)學(xué)習(xí)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(jié)構(gòu)清晰 主要觀點明確 語言表達(dá)通暢 格式規(guī)范 研究方案可行 具備了一 定的設(shè)計基礎(chǔ) 預(yù)計能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo) 同意開題 指導(dǎo)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