CA6140车床后托架的加工工艺及夹具设计开题报告

本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文） 开开 题题 报报 告告 题目：CA6140 车床后托架的加工工艺及夹具设计 2006 年 04 月 12 日 1 1、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 CA6140 车床后托架的加工工艺及夹具设计为本课题的研究内容。对此研 究查阅的大量的资料，首先明白机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛 坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度、粗糙度 等的零件。 为了能具体确切的说明工艺过程，使工件能按照零件图的技术要求加工 出来，就得制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产的指导性技术文件，学 习研究制定机械加工工艺规程的意义与作用就是本课题研究目的。 工艺规程是指导生产的技术文件， 是指挥现场生产的根据。 对于 CA6140 车床后托架大批量生产，要求在给定的生产条件下，明确生产调度、技术准 备、器材配置等安排。为该工件具体的每步工序制定详细的加工工艺，并且 在保证质量的基础上，要求此工艺过程最经济合理。 工艺规程是进行组织生产，做好生产技术准备的文件。 在工艺规程付诸实现的过程中，根据实践结果，便于总结和积累生产 经验。 同时，在机械加工过程中，夹具占有重要的地位。它可靠地保证了工件 的加工精度，提高了加工效率，减轻了劳动的强度。夹具的设计过程中，应 深入生产实际（对工件的图纸、工艺文件、生产纲领等分析） ，进行调查研究， 吸取国内外的先进技术，制订出合理的设计方案。 从国内外机械制造工艺的技术水平来看发展较迅速，出现了很多新型的 加工工艺技术。 如制造自动化： 在形式方面， 制造自动化有三个方面的含义： 代替人的体力劳动；代替或辅助人的脑力劳动；制造系统中人、机及整个系统 的协调、管理、控制和优化。在功能方面，制造自动化代替人的体力劳动或 脑力劳动仅仅是制造自动化功能目标体系的一部分。 制造自动化的功能目标是 多方面的，已形成一个有机体系。在范围方面，制造自动化不仅涉及到具体 生产制造过程，而是涉及产品生命周期所有过程。 制造自动化技术的研究现状和发展趋势 采用模拟技术，优化工艺设计 成形、改性与加工是机械制造工艺的主要工序，是将原材料（主要是金属 材料）制造加工成毛坯或零部件的过程。这些工艺过程特别是热加工过程是极 其复杂的高温、动态、瞬时过程，其间发生一系列复杂的物理、化学、冶金变 化，这些变化不仅不能直接观察，间接测试也十分困难，因而多年来，热加工 工艺设计只能凭“经验”。近年来，应用计算机技术及现代测试技术形成的热 加工工艺模拟及优化设计技术风靡全球，成为热加工各个学科最为热门的研究 热点和跨世纪的技术前沿。 成形精度向近无余量方向发展 毛坯和零件的成形是机械制造的第一道工序。金属毛坯和零件的成形一般 有铸造、锻造、冲压、焊接和轧材下料五类方法。随着毛坯精密成形工艺的发 展， 零件成形的形状尺寸精度正从近净成形向净成形即近无余量成形方向发展。 “毛坯”与“零件”的界限越来越小。有的毛坯成形后，已接近或达到零件的 最终形状和尺寸，磨削后即可装配。 成形质量向近无“缺陷”方向发展 毛坯和零件成形质量高低的一另一指标是缺陷的多少、大小和危害程度。 由于热加工过程十分复杂，因素多变，所以很难避免缺陷的产生。近年来热加 工界提出了“向近无“缺陷”方向发展”的目标，这个“缺陷”是指不致引起 早期失效的临界缺陷概念。采取的主要措施有：采用先进工艺，净化熔融金属 薄板，增大合金组织的致密度，为得到健全的铸件、锻件奠定基础；采用模拟 技术，优化工艺设计，实现一次成形及试模成功；加强工艺过程监控及无损检 测，及时发现超标零件；通过零件安全可靠性能研究及评估，确定临界缺陷量 值等。 机械加工向超精密、超高速方向发展 超精密加工技术目前已进入纳米加工时代，加工精度达 0.025 m，表 面粗糙度达 0.0045 m。精切削加工技术由目前的红处波段向加工可见光波段 或不可见紫外线和 X 射线波段趋近；超精加工机床向多功能模块化方向发展； 超精加工材料由金属扩大到非金属。 目前起高速切削铝合金的切削已超过 1600m/min；铸铁为 1500m/min； 超高速切削已成为解决一些难加工材料加工问题的一条途径。 采用新型能源及复合加工 激光、电子束、离子束、分子束、等离子体、微波、超声波、电液、 电磁、高压水射流等新型能源或能源载体的引入，形成了多咱崭新的特种加工 及高密度能切割、焊接、熔炼、锻压、热处理、表面保护等加工工艺或复合工 艺。其中以多种形式的激光加工发展最为迅速。 采用自动化技术，实现工艺过程的优化控制 微电子、计算机、自动化技术与工艺设备相结合，形成了从单机到系 统，从刚性到柔性，从简单到复杂等不同档次的多种自动化成形加工技术，使 工艺过程控制方式发生质的变化。 采用清洁能源及原材料、实现清洁生产 机械加工过程产生大量废水、废渣、废气、噪声、振动、热辐射等，劳动 条件繁重危险，已不适应当代清洁生产的要求。其途径：一是采用清洁能源， 如用电加热代替燃煤加热锻坯；二是采用清洁的工艺材料开发新的工艺方法， 如在锻造生产中采用非石墨型润滑材料；三是采用新结构，减少设备的噪声和 振动。如在铸造生产中，噪声极大的震击式造型机已被射压、静压造型机所取 代。在清洁生产基础上，满足产品从设计、生产到使用乃至回收和废弃处理的 整个周期都符合特定的环境要求的“绿色制造”将成为 21 世纪制造业的重要 特征。 加工与设计之间的界限逐渐淡化，并趋向集成及一体化 CAD/CAM、FMS、CIMS、并行工程、快速原型等先进制造技术及哲理的出现， 使加工与设计之间的界限逐渐淡化，并走向一体化。同时冷热加工之间，加工 过程、检测过程、物流过程、装配过程之间的界限亦趋向谈化， 、消失，而集成 于统一的制造系统之中。 工艺技术与信息技术、管理技术紧密结合，先进制造生产模式获得不断 发展 先进制造技术系统是一个由技术、人和组织构成的集成体系，三者有效集 成才能取得满意的效果。因而先进制造工艺只有通过和信息、管理技术紧密结 合，不断探索适应需求的新型生产模式，才能提高先进制造工艺的使用效果。 先进制造生产模式主要有：柔性生产、准时生产、精益生产、敏捷制造、并行 工程、分散网络化制造等。这些先进制造模式是制造工艺与信息、管理技术紧 密结合的结果，反过来它也影响并促进制造工艺的不断革新与发展。 2 2、本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施、本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施 本课题的基本内容：CA6140 车床后托架加工工艺及夹具设计 CA6140 车床后托架加工工艺设计可能遇到的困难： 制订 CA6140 车床后托架加工工艺规程， 关键是工序的划分和定位基准的选 择。 工序的划分确定加工顺序和工序内容，安排工序的集中和分散程度，划 分 工序阶段，这项工作与生产纲领有密切关系，具体可以根据生产类型、零 件的结构特点、技术要求和机床设备等。生产条件确定工艺过程的工序次数； 如批量小时可采用在通用机床上工序集中原则，批量大时即可按工序分散原 则，组织流水线生产，也可利用高生产率的通用设备，按工序集中原则组织生 产。 定位基准的选择根据粗基准，精基准的选择原则；遵循基准统一、基准 重合。由零件图具体分析可得：CA6140 车床后托架首先以一个侧面和一个孔 为粗基准，对底平面 A 进行粗加工，再以底平面 A 为基准加工孔。 夹具设计可能遇到的困难： 工件定位是否正确，定位精度是否满足要求，工件夹紧牢固是否可靠等等。 工件在夹具中的定位精度，主要与定位基准是否与工序基准重合、定位基 准与定位元件的配合状况等因素有关， 可提高夹具的制造精度， 减少配合间隙， 就能提高夹具在机床上的定位精度，夹具中出现过定位时，可通过撤消多余定 位元件，使多余定位元件失去限制重复自由度的能力，增加过定位元件与定位 基准的配合间隙等办法来解决。 夹紧必须可靠，但夹紧力不可过大，以免工件或夹具产生过大变形。可采 用多点夹紧或在工件钢性薄弱部位安放适当的辅助支撑。 上述即为遇到困难的解决措施。 3 3、 本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析 根据不同的研究对象拟采用不同的研究手段（途径） ，本课题包括两方面的 内容：CA6140 车床后托架加工工艺的设计夹具设计 制定工艺规程的研究途径和可行性分析 毛坯的选择根据生产纲领和零件结构选择毛坯，毛坯的类型一般在零件 图上已有规定。对于铸件和锻件应了解其分模面、浇口、冒口位置和拔模率， 以便在选择定位基准和计算加工余量时有所考虑。如果毛坯是棒料或型材，则 按其标准确定尺寸规格，并决定每批加工件数。 毛坯的种类和其质量对机械加工的质量有密切的关系。同时对提高劳动生 产率、节约材料、降低成本有很大的影响。CA6140 车床后托架毛坯材料为灰 铸铁（HT150） ，硬度范围在 150200HBS，承受中等载荷。采用砂型铸造方法， 由于大批量生产故宜采用实体模样（金属模）进行两箱造型，这不仅简化了造 型和合箱操作，还因型砂紧实度较为均匀，铸件的表面质量得到提高。在切削 加工前进行石墨化退火处理， 消除铸件表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口 组织（大量渗碳体出现）以便进行切削加工。 拟订工艺路线表示零件的加工顺序及加工方法，分出工序，安装或工位 及工步等。并选择各工序所使用的机床型号、刀具、夹具及量具等。拟订工艺 路线从实际出发，理论联系实际和工人结合起来。常常需要提出几个方案，进 行分析比较后再确定。 计算切削用量、加工余量及工时定额查阅切削用量手册等资料并进 行计算确定。目前，对单件小批量生产不规定切削用量，而是由操作工人根据 经验自行选定，但对于自动线和流水线，为保证生产的节拍，必须规定切削用 量，并不能随意改变。计算加工余量、工序尺寸及公差是要控制各工序的加工 质量以保证最终加工质量。 工时定额一般按各工厂的实际经验积累起来的统计 资料来估算。随着生产的发展，工艺的改进，新工艺，新技术的不断出现，工 时定额应进行相应的修改。 对机械加工工艺规程基本要求可归结为质量、生产率和经济性。虽然有时 互相矛盾，但只要把它们处理好，就会成为一个统一体。在三个要求中，质量 是首要的。质量表现在机械产品的各项技术性能指标，质量不能保证，根本谈 不上数量；质量和生产率之间是密切联系的，在保证质量的前提下，应该不断 地最大限度地提高生产率，满足生产量的要求。如果两者矛盾，则生产率要服 从于质量，应在保证质量的前提下解决生产率问题。在保证质量的前提下，应 尽可能的节约耗费，减少投资，降低制造成本，这就是经济性。 因此，CA6140 车床后托架的工艺规程研究途径应该体现质量、生产率和经 济性的统一，达到经济合理及可行的最优方案。 夹具设计的研究途径和可行性分析 CA6140 车床后托架镗、铣、钻等工序使用的专用夹具，此类夹具的特点是 针对性强、结构紧凑、操作简便、生产率高。 夹具设计最关键是要求对工件定位正确，且满足定位精度要求。为了解决 此问题，首先得了解影响定位精度的因素。然后采取措施解决具体的问题。如 定位基准与定位元件的配合状况和影响定位精度， 那么可以提高夹具的制造精 度，减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。 除此之外，选择夹具的类型与结构型式必须与零件生产批量大小相适应， 夹具结构与零部件应具有足够的刚度和强度，从而保证夹具操作方便、夹紧可 靠、使用安全、并有合理的装卸空间。 报告人签名：贺兵 2006 年 4 月 10 日 4 4、进度计划、进度计划 序号 1 2 3 4 5 日期进度安排 3 月 27 号 3 月 31 号 4 月 4 号 4 月 10 号 4 月 20 号 5 月 20 号 6 月 9 号 开始进行毕业设计、熟悉题目及要求 设计资料的收集及借阅 分析研究所得到的设计资料 方案设计、比较 设计方案实施（设计、计算等） 设计、论文整理及修改 毕业设计答辩 6 7 8 9 4 4、 指导教师意见（指导教师意见（对 对 本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预 测）测） 贺兵同学在毕业设计选题后，能综合运用所学的专业知识研究、分析设计 内容，明确所要完成的设计任务和要求。对该设计课题即“机械加工工艺与夹 具设计”以及与之相关的机械制造技术当今的发展方向、发展水平的认识基本 正确，对该毕业设计的初步解决方法，思路基本正确。有关设计所需要的参考 资料、手册等的查阅、收集基本就绪，根据已具备的条件，可以进行零件的