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毕业设计 (论文 )开题报告 题目 : 阀体气动钻床夹具设计与装配工艺规划 1. 毕业设计（论文）综述（ 题目背景、研究意义及国内外相关研究 情况） 夹具是现代制造系统四大工具之一，与通用化、标准化程度高的刀具量具不同，夹具和模具是需要和工件形状相匹配的专用工具，与工件的加工过程和质量更加息息相关“改革开放以来的 40 多年里，制造业对模具工业普遍予以相当的重视，极大地促进了模具产业及技术的发展与进步 ;但是夹具行业，相对于过去计划经济时期，除了国外夹具企业产品纷纷进入我国制造业市场外， 无论经济效益，还是技术水平等都没有显著的进展，甚至某些方面还有些退步”，从机床工具业总体来看，必须要改变只重主机 1，轻视工具的观念，使机床和工具互相均衡地发展，逐步建立起具有我国自主知识产权的完整的高质量和高水平的现代先进制造系统及其产业 2 。 夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等 3。并且夹具不同于其他环节，它在工艺系统中有着特殊地位，夹具的整体刚度对工件加工的动态误差产生着非常特殊的影响 的整体刚度远大于其他环节，工件加工的动态误差基本上只取决于夹具的制造精度和安装精度。因此设计夹具时，对夹具的整体刚度应给予足够重视 4。如因工艺系统其他环节的刚度不足而引起较大的系统动态误差时，也可以采取修正夹具定位元件的方法进行补偿 5 。 机床的分类，一般可以按加工性质和所用刀具、应用范围、自动化程度、质量和大小来分类，而 我国将机床分成为 12 大类，它们是：车床、钻床、镗床、磨床、齿 - 1 - 轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床和其它机床。每一类机床，又可按其结构、性能和工艺特点的 不同细分为若干组 6。 钻床按加紧的动力源分为：手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等 7。 钻床按使用特点可分为：通用夹具、专用夹具、组合夹具、可调节式夹具、自动化生产夹具 8。 结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具。其优点是适应性强、不需要调整或稍加调整 就可以装夹一定 形状和尺寸范围内的各种工件 9。并且这类夹具 可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而减低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产力较低且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量 生产中 10。 2专用夹具 :专用夹具是针对某一工件的某一道工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。特点是针对性强 11。适用与产品相对稳定、批量较大的生产中，可获得较高的生产率和加工精度 12。 3可调夹具 ： 夹具的某些元件可调整或可更换，已适应多中工件的夹具，称为可调夹具。 主要应用于零件品种规格多，但结构、材料、工艺相似，中小批量生产 13。 4组合夹具 ： 组合夹具是由可循环使用的标准夹具零部件（或专用零部件）组装成易于连接和拆卸的夹具。根据被加工零件的工艺要求可以很快地组装成专用夹具，夹具使用 完毕，可以方便地拆开。夹具主要应用在单件，中、小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具 14。 5自动 化生产 夹具 ： 一般分为两种，一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随工件一起运动，并将工件沿着 流水 线从一个工位移至下一个工位进行加工 15。 研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里 约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 3 至 4 年就要更新 5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020左右 16。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、计算机辅助夹具设计系统（ 新加工技术的应用，这对夹具提出了新的要求。 德国 司专门为夹具液压系统设计生产的成套装置和元件，结构小巧，性能优良，使用方便。同时，为了避免数控机床封闭加工时与液压动力源连接的累赘， 耦合脱离块专利，构思新颖，符合实际工作需要 17。瑞士司为了避免夹具更换频繁的情况，他们推出了 统，根据传统的工艺基 - 2 - 准统一和建立机床与工件之间接口标准化的原理，加以超高精度的加工技艺实现了这一系统 18。经过近 50 年的发展， 术已成为 成技术的一个重要分支，随着 术的成熟，已经向解决夹具定位精度、夹具结构图和夹具结构分析等方面发展，而且也取得一些成就。 改革开放 30 多年来，我国与欧洲、美国、日本等国家先进制造企业进行了全面的接触，各方面技术也都有突破，而通用性强的组合夹具已逐步成熟，成为国际贸易中的一个 品牌。国内在 术研究方面的参与也越来越深入和具体，国内研究的主要内容大多也都集中在装夹规划和夹具构形设计方面，当然对夹具性能评价也有具体研究。但是现有 统研究存在的主要问题有：夹具设计和装配手段仍未从计算机辅助工程中得到更多的受益，它仍是现代制造系统的瓶颈之一。对于 研究多，应用少，同 相关计算机辅助技术相比，差距很大， 识化，智能化和实用化方向发展 。 究方法或措施 主要内容： （ 1）对 阀体气动钻床夹具 的工艺分析；工件的定位分析（自由度）； （ 2） 阀体气动钻床 零件夹具定位误差计算、夹紧力的分析与计算； （ 3） 阀体气动钻床 夹具的工作原理；设计中存在的问题； （ 4） 阀体气动钻床 夹具装配工艺设计与仿真。 研究方案： 被加工阀体 件二维图如图 1,2 所示： 图 1 阀体零件主视图 - 3 - 图 2 阀体俯视图 零件三维图如图 3： 图 3 阀体零件实体图 阀体零件其主要作用是分配、分离或混合管路中的介质，以此来控制介质的方向、压力、流量。因此，设计以下两种对比方案的进行对比： - 4 - 方 案一：气动夹紧铰链式钻模夹具设计 如图 4，根据阀体的形状，选择轴线方向为定位基准，阀体的底面和左端面为被加紧的面，通过压板、及辅助支承以及定位套对零件的 6 个自由度加以限制。并选择气动斜锲夹紧机构为夹紧机构。 装夹工件时，转动配气阀手柄 7，压缩空气进入薄膜式气缸 1，活塞杆 2 推动与活动接头连接的压板 3 夹紧工件，同时压板 3 推动柱销 4 前进，由斜楔作用锁紧辅助支承 5，将工件端面牢固的压在定位元件上，刀具通过铰链模板的快速钻套对工件进行加工；加工完成后，通过回转配气阀，斜锲机构的自锁作用解除，就可以更换工件。 图 4 气动夹紧铰链式钻模板 - 5 - 方案二：分离式钻模板 图 5 分离式钻模板 1 钻模板； 2 钻套； 3 压板； 4 工件 如图 5，这种钻模板与夹具体是分离的，以工件的底面为定位基准，通过调整压板，转动手柄夹紧工件的上表面和底面，钻模板和加工表面接触，从而达到限定 6 个自由度的加工要求。 转动手柄，推动压板夹紧工件，由钻模板起辅助支承的作用。加工完成后，松动手柄即可卸下工件。 方案对比，如表 1 所示： 表 1 方案对比表 方案 定位 夹紧 效率 装夹 成本 生产 1 一面两销定位，定位精度高 气动快速夹紧 高 方便 低 小批量生产 2 通过钻模板定位，定位精度低 由于结构简单，手动夹紧 低 复杂 高 大批量生产 综合以上对比，本次设计选用第一套方案 期已开展工作 - 6 - 重点及难点： 设计出针对阀体 计出铰链式钻模，并且分析和计算定位误差、夹紧力等，然后 利用三维建图软件建工件的三维模型，利用 制夹具装配体的三视图。 。 前期以开展的工作： （ 1）查阅相关资料，积累基础知识； （ 2）初步了解常规夹具的设计 及加工方法； （ 3）初步了解关于多孔固定式夹具的一些相关知识； （ 4）学会运用 作图软件。 周次填写） 第 1 周第 3 周：查阅资料，完成基础知识的积累和开题报告。 第 4 周第 6 周：工件的分析；定位分析（自由度）。 第 7 周第 10 周：阀体气动钻床夹具的工作原理；设计中存在的问题。 第 11 周第 13 周：阀体气动钻床夹具的工艺设计与仿真。 第 14 周第 15 周：完成毕业论文。 5 指导教 师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 - 7 - 参考文献 1王辉；融亦鸣；朱耀祥等 在和未来瞻望 夹具技术创新刍议（上） J2011,(12):1 5. 2王辉 现在和未来瞻 望 夹具技术创新刍议 (下 )J2012(01):3 7. 3张亚明 J2008,(2):76 78. 4范萱；王玉晨 J2008,34(1):2 3. 5朱成洲 J2011,(5):1 3. 6张升殿；王昊奎 . 一种可调的通用钻床夹具 J1990,35 38. 7朱耀祥 . 组合夹具技术的现状与发展 J2002.（ 5） :1 3. 8范炳 炎 . 机床夹具设计自动化方法探讨 J8. 9吴磊 ;苏开花 ;程国飞 J2011，（ 11） :89 91. 10鲁野 ;王晶 . 钻床夹具设计 J2011.(3):1 2 11吴重光 J1985,38 42. 12黎自芳 J198
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