尾座体零件机械加工工艺规程及夹具设计开题报告

中 北 大 学 信 息 商 务 学 院毕业设计开题报告学 生 姓 名： 杜志超学 号：12020144X13系 名 ： 机械工程系专 业 ： 机械设计制造及其自动化设 计 题 目 ： 尾座体零件机械加工工艺规程及夹具 设计 指 导 教 师 : 庞俊忠2016 年 3 月 21 日毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文 献 综 述一、设计（或研究）的依据、背景以及研究意义随着科学技术的进步与飞跃发展，我国的机械行业得到了大幅度的提升。材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础，还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用、美观、经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能” 1。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格 2-3。材料、加工工艺、结构、产品形象有机地联系在一起，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使得多品种、中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求 4。对于尾座体零件、主要进行导轨面的加工、孔加工和表面加工、钻孔、攻丝，孔的精度要求高。该零件年生产 5000 件属大批量生产，为了提高劳动效率、降低成本，加工零件需要设计专用夹具 5。尾座体零件材料为 HT150，灰铸铁是一种脆性较高，硬度较低的材料，因此其铸造性能好，切削加工性能优越，故本零件毛坯可选择铸造的方法。在后期的零件加工的过程中，要想得到最终的理想工件，不仅需要使用高精度的机床，而且夹具也是起着至关重要的作用，夹具的设计是否合理将直接影响零件最后的精度和性能。此次的设计是对大学期间所学各课程及相关的应用绘图软件的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。其目的在于： （1）巩固我们在大学里所学的知识，也是对以前所学知识的综合性的检验；（2）加强我们查阅资料的能力，熟悉有关资料； （3）树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养我们的实际工作能力； （4）通过对尾座体零件的机械制造工艺设计，使我们在机械制造工艺规程设计，工艺方案论证，机械加工余量计算，工艺尺寸的确定，编写技术文件及查阅技术文献等各个方面受到一次综合性的训练，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。 （5）能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效，省力，经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。 （6）通过零件图，装配图绘制，使我们对于 AutoCAD 绘图软件的使用能得到进一步的提高。二、国内外研究现状与发展趋势当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高质量、高精、高质、自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展 6。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在 20 世纪 80 年代以后的加速发展，各方用户提出更多需求，早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。中国加入 WTO 后，正式参与世界市场激烈竞争，今后如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，是紧迫而又艰巨的任务。数控机床出现至今的 50 年，随着科技、特别是电子、计算机技术的进步而不断发展。美国、德国和日本是当今世界上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家 7-8。例如：19 世界初是 1mm 等级，到 20 世界初时提高到了 0.01mm 级，而近 30 年来，普通机械加工的精度已从 0.01mm 提高到 0.005mm 级，精密加工的精度已从 1m 级提高到 0.02m 级，超精加工已从 0.0.01m 级进入到纳米级。在表面粗糙度方面，日本用荧光碳素泡沫抛光剂和细微 SiO2粉末抛光工作，成功获得了小于 0.0005m 的表面粗糙度。过去人们只注意表面粗糙度、波度和纹理等表面特征，忽视了表面之下0.38mm 范围内的内部效应，即次表面对零件可靠性的影响。这方面尚需要深入研究，采取相应措施，方能提高产品的质量和使用寿命及可靠性 9-10。中国于 1958 年研制出第一台数控机床，发展过程大致可以分为量大阶段。在19581979 年间为第一阶段，从 1979 年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床的特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾经三起三落，终因表现欠佳，无法用于生产而停止。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段，从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、德、美等 11 各国家（地区）引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性等问题，数控机床开始正式生产和使用，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、控制系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今需要重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏像日本“机电法” 、 “机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺乏深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但向成不了合力 11-13。机械行业作为一个传统而又具有发展潜力的行业，伴随着德国现在提出的“工业4.0”的概念以及中国提出的“2025 计划” ，机械制造业面临着有逐步向智能化方向转变，最终实现全自动化、柔性化制造 13-15。我国在现代机械设计方面起步较晚，中国机械工程学会于 1983 年 5 月才召开了“第一次机械设计方法学讨论会” ，但经过了多年的努力，我国在现代设计方法的研究方面已经取得了可喜的成绩，现在的中国可以自豪地称为“世界的工厂” ， “MADE IN CHINA”已经是世界闻名了。虽然有了很大的进步，但是我国目前的整体机械设计水平还是有待于提高的，下面讨论我国现阶段使用较多的几种设计方式。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 34 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 16-17。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、 （FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求 18-20： （1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；（2）能装夹一组具有相似性特征的工件；（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；（5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率。通过对比国内外发展现状的研究，我们明显可知，目前我国的机械加工能力远远赶不上国外，而夹具则是主要影响因素之一 21。因此，本文开展对尾座体零件的加工工艺分析及部分工装设计研究显示得非常重要。参考文献：1 常智勇，杨建新，赵杰等.基于自适应蚁群算法的工艺路线优化J.机械工程学报，2012，48(9)：163-169. 2 郑永前，王阳. 基于遗传算法的加工工艺决策与排序优化J.中国机械工程，2012，23(1)：59-65. 3 王先逵.机械加工工艺手册.北京：机械工业出版社.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 operationsJ. Procedia CIRP7 2012，(3):49-54.5 沈南燕，李静，方明伦等.非圆磨削中曲轴角向定位方法及其误差分析J. 机械工程学报，2014，50(9)：193-200.6 沈南燕.大型数控切点跟踪曲轴磨床智能加工工艺及策略研究D.上海：上海大学，2011. 7 颜建军，郑建荣，张海鹰.大型船用曲轴弯锻成型过程仿真和组织模拟研究J. 中国机械工程，2006，17(19)：2024-2028. 8吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社，2006.9张成新，高峰，李艳等.基于分段拟合的机床大尺寸工作台热误差补偿模型J.机械工程学报，2015，51(3)：146-152. 10李国超,孙杰.整体式立铣刀刃磨仿真技术研究现状与发展趋势J.机械工程学报,2015,51(9):165-175. 11刘建琴,刘蒙蒙,郭伟.硬岩掘进机盘型滚刀回转破岩仿真研究J.机械工程学报, 2015, 51(9): 199-205. 12曾达幸,胡志涛,侯雨雷等.一种新型并联式解耦踝关节康复机构及其优J.机械工程学报,2015,51(9):1-9. 13姜晨，郭隐彪，潘日等.离轴楔形非球面平行磨削及补偿技术研究J.2011, 47(3): 193-198. 14罗晨，朱利民，丁汉. 夹具定位分析的双边二次方法J.2011,47(3):103-108. 15WU T J，LOU P H. TOPSIS model and its application of the determination of location datumJ. Advanced Science Letters，2011，4(8-10)：3088-3092.16郑联语，谷强，汪叔淳.装夹规划中确定工件定位基准的神经网络决策机制J.航空学报，2001，22(2)：130-134.17刘辛军，吴超，汪劲松等.PPS 类并联机器人机构姿态描述方法J.机械工程学报，2008，44(10)：19-23.18汪劲松, 刘辛军，李枝东等.一种无伴随运动的并联式三轴主轴头结构：中国，CN2009100798383P.2009-08-05. 19王永，姚太克，张丽敏等.望远镜副镜三自由度并联支撑的运动研究J.中国科学技术大学学报，2013，43(10)：775-781. 20王永，姚太克，周烽等.望远镜副镜的三自由度并联支撑构型研究与运动分析J. 光学精密工程，2013，21(11)：2860-2869. 21陈子明，陈谊超，杨凤霞等.两种三自由度并联角台机构的转动空间分析J. 机械工程学报, 2014, 50(5): 48-56. 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1、研究或解决的问题本毕业设计拟解决的问题主要有以下几个方面：（1）通过对查阅资料，掌握其尾座体零件的重要性。（2）掌握尾座体零件加工工艺和相应夹具的设计流程。（3）学习 AutoCAD，并绘制尾座体零件的装配图和毛坯图。（4）编制尾座体零件的机械加工工艺规程；（选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图。拟订零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备（刀具、夹具、量具、辅具） ，确定各工序切削用量及工序尺寸，计算某一代表工序的工时定额。 ）填写工艺文件：工艺过程卡片、工序卡片。（5）设计加工该零件 通孔的专用夹具；绘制夹具装配图和主要的夹具零件0.16图。（6）撰写说明书，完成相应的夹具设计和加工工艺设计。2、拟采用的研究手段初步拟采用理论分析和结构设计相结合的研究方法。针对尾座体零件主要采取以下方法： 结合所学知识，首先对零件进行工艺分析，深入明白该零件的用途和作用。对零件毛坯进行设计。其中包括：毛坯的选择、毛坯尺寸的确定。确定零件的工艺加工方案及工序。其中包括：加工方案的确定、工艺路线的确定、加工设备与工艺设备、切削用量和工时的确定等。工装夹具的确定。其中包括：夹具结构方案、夹具固定方案、装配图尺寸的确定。针对某个工序夹具设计。其中包括：定位方案、导向装置、加紧机构、复制定位装置、夹具体的设计等。撰写毕业设计说明书，准备答辩。三、 工作进度安排第 1-2 周：选择设计方向，收集资料，确定设计内容，撰写开题报告。第 3-4 周：调研并学习尾座体零件的工艺设计和夹具的设计方法。第 5-6 周：绘制尾座体零件夹具结构图及工作原理图。第 7-8 周：根据设计要求对相关参数进行计算并绘制尾座体零件的夹具装配图及部分零件图。第 9-10 周：结合零件的特点，编制零件的加工工艺规程。第 11-12 周：总结材料，撰写毕业论文初稿。第 13 周：查漏补缺并根据老师提出的修改意见完善图纸及论文。第 14 周：毕业设计定稿、打印，毕业答