機械制造開題報告

機械制造開題報告

　　一 課題的來源及意義

　　本課題是對制動桿零件工藝規程及40×30面銑削夾具的設計，對此研究我查閱了大量的資料，首先明白機械加工工藝過程就是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的物理機械性質成為具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。

　　在整工藝規程個設計過程中,我們將學習到更多的知識。

　　(一)我們必須仔細了解零件結構，認真分析零件圖,培養我們獨立識圖能力,增強我們對零件圖的認識和了解,通過對零件圖的繪制,不僅能增強我們的繪圖能力和運用autoCAD軟件的能力。

　　(二)制訂工藝規程、確定加工余量、工藝尺寸計算、工時定額計算、定位誤差分析等。在整個設計中也是非常重要的,通過這些設計,不僅讓我們更為全面地了解零件的加工過程、加工尺寸的確定,而且讓我們知道工藝路線和加工余量的確定,必須與工廠實際的機床相適應。 這對以前學習過的知識的復習,也是以后工作的一個鋪墊。

　　(三)在這個設計過程中,我們還必須考慮工件的安裝和夾緊.安裝的正確與否直接影響工件加工精度,安裝是否方便和迅速,又會影響輔助時間的長短,從而影響生產率,夾具是加工工件時,為完成某道工序,用來正確迅速安裝工件的裝置.它對保證加工精度、提高生產率和減輕工人勞動量有很大作用。這是整個設計的重點,也是一個難點。

　　在設計工藝規程之后，我還要進行40×30面銑削夾具的設計。

　　夾具又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。

　　夾具的主要作用表現在以下幾個方面。

　　(一)縮短輔助時間，提高勞動生產率

　　夾具的使用一般包括兩個過程：其一是夾具本身在機床上的安裝和調整，這個過程主要是依靠夾具自身的定向鍵、對刀塊來快速實現，或者通過找正、試切等方法來實現，但速度稍慢;其二是被加工工件在夾具中的安裝，這個過程由于采用了專用的定位裝置(如V形塊等)，因此能迅速實現。

　　(二)確保并穩定加I精度，保證產品質量

　　加工過程中，工件與刀具的相對位置容易得到保證，并且不受各種主觀因素的影響，因而工件的加工精度穩定可靠。

　　(三)降低對操作工人的技術要求和工人的勞動強度

　　由于多數專用夾具的夾緊裝置只需廠人操縱按鈕、手柄即可實現對工件的夾緊，這在很大程度上減少了工人找正和調整工件的時間與難度，或者根本不需要找正和調整，所以，這些專用夾具的使用降低了對工人的技術要求并減輕了工人的勞動強度。

　　(四)機床的加工范圍得到擴大

　　很多專用夾具不僅能裝夾某一種或一類工什，還能裝夾不同類的工件，并且有的夾具本身還可在不同類的機床上使用，這些都擴大了機床的加工范圍。

　　二、國內外的發展狀況

　　近年來，機械制造工藝有著飛速的發展。比如，應用人工智能選擇零件的工藝規程。因為特種加工的微觀物理過程非常復雜，往往涉及電磁場、熱力學、流體力學、電化學等諸多領域，其加工機理的理論研究極其困難,通常很難用簡單的解析式來表達。近年來，雖然各國學者采用各種理論對不同的特種加工技術進行了深入的研究，并取得了卓越的理論成就，但離定量的實際應用尚有一定的距離。然而采用每一種特種加工方法所獲得的加工精度和表面 質量與加工條件參數間都有其規律。因此，目前常采用研究傳統切削加工機理的實驗統計方 法來了解特種加工的工藝規律，以便實際應用，但還缺乏系統性。受其限制，目前特種加工 的工藝參數只能憑經驗選取，還難以實現最優化和自動化，例如，電火花成形電極的沉入式 加工工藝，它在占電火花成形機床總數95%以上的非數控電火花成形加工機床和較大尺寸的模具型腔加工中得到廣泛應用。雖然已有學者對其CAD、CAPP和CAM原理開展了一些研究，并取得了一些成果，但由于工藝數據的缺乏，仍未有成熟的商品化的CAD/CAM系統問世。通常 只能采用手工的方法或部分借助于CAD造型、部分生成復雜電極的三維型面數據。隨著模糊 數學、神經元網絡及專家系統等多種人工智能技術的成熟發展，人們開始嘗試利用這一技術 來建立加工效果和加工條件之間的定量化的精度、效率、經濟性等實驗模型，并得到了初步 的成果。因此，通過實驗建模，將典型加工實例和加工經驗作為知識存儲起來，建立描述特 種加工工藝規律的可擴展性開放系統的條件已經成熟。并為進一步開展特種加工加工工藝過程的計算機模擬，應用人工智能選擇零件的工藝規程和虛擬加工奠定基礎。

　　同時，在機械加工過程中，夾具占有非常重要的地位，它可靠地保證了工件的加工精度，提高了加工效率，減輕了勞動的強度，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環保方向發展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發展。

　　(一)高精

　　隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達±5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm;精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內;夾具重復安裝的定位精度高達±5μm;瑞士EROWA柔性夾具的重復定位精度高達2~5μm。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業。誠然，為了適應不同行業的需求和經濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。

　　(二)高效

　　為了提高機床的生產效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1~2秒，夾具結構簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創造了條件。為了縮短在機床上安裝與調整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統，1分鐘內就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統用于柔性生產線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產效率的作用。

　　(三)模塊、組合

　　夾具元件模塊化是實現組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發的基點。省工、省時，節材、節能，體現在各種先進夾具系統的創新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用CAD技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優化設計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統。組合夾具分會與華中科技大學合作，正在著手創建夾具專業技術網站，為夾具行業提供信息交流、夾具產品咨詢與開發的公共平臺，爭取實現夾具設計與服務的通用化、遠程信息化和經營電子商務化。

　　(四)通用、經濟

　　夾具的通用性直接影響其經濟性。采用模塊、組合式的夾具系統，一次性投資比較大，只有夾具系統的可重組性、可重構性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現出經濟性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經濟實用才有推廣應用的價值。

　　三、本課題的研究目標

　　本課題研究求對支架零件進行合理的工藝設計，包括零件每一道工序的選用設備、切削刀具、切削用量、定位方式等，并要求繪出工序圖。另外要求對某夾具進行設計。使學生把所學過的一些機械方面的基礎知識,機械制造工藝學,夾具以及和當前最常用的畫圖軟件AutoCAD,有機的結合起來,培養學生的系統設計能力,，為培養學生獨立的分析問題和解決問題的能力打下良好基礎。通過設計使學生熟悉加工件的工藝分析過程,設計出最佳工藝方案.通過刀具的合理選擇以及夾具的實際設計,提高學生的分析問題,解決問題的能力,更重要的是讓學生的繪圖能力有進步的提高.

　　四、研究內容

　　本課題研究求對零件進行合理的工藝設計，包括零件每一道工序的選用設備、切削刀具、切削用量、定位方式等，并要求繪出工序圖。另外要求對某夾具進行設計。使學生能把所學的機械制造工藝，金屬切削原理及工藝裝備設計基礎知識系統有機結合起來，為培養學生獨立的分析問題和解決問題的能力打下良好基礎。

　　五、課題研究的方法和手段

　　根據不同的研究對象擬采用不同的研究手段(途徑)，本課題包括兩方面內容：

　　制動桿加工工藝的設計和夾具設計

　　制定工藝規程的研究途徑和可行性分析

　　毛坯的選擇：

　　根據生產綱領和零件結構選擇毛坯，毛坯的類型一般在零件圖上已有規定。對于鑄件和鍛件應了解其分模面、澆口、冒口位置和拔模率，以便在選擇定位基準和計算加工余量時有所考慮。如果毛坯是棒料或型材，則按其標準確定尺寸規格，并決定每批加工件數。

　　毛坯的種類和其質量對機械加工的質量有密切的關系。同時對提高勞動生產率、節約材料、降低成本有很大的影響。制動桿毛坯材料為灰鑄鐵(HT150)，硬度范圍在150～200HBS，承受中等載荷。采用砂型鑄造方法，由于大批量生產故宜采用實體模樣(金屬模)進行兩箱造型，這不僅簡化了造型和合箱操作，還因型砂緊實度較為均勻，鑄件的表面質量得到提高。在切削加工前進行石墨化退火處理，消除鑄件表層和壁厚較薄的部位可能出現的白口組織(大量滲碳體出現)以便進行切削加工。

　　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，理論聯系實際和工人結合起來。常常需要提出幾個方案，進行分析比較后再確定。

　　計算切削用量、加工余量及工時定額：

　　查閱《切削用量手冊》等資料并進行計算確定。目前，對單件小批量生產不規定切削用量，而是由操作工人根據經驗自行選定，但對于自動線和流水線，為保證生產的節拍，必須規定切削用量，并不能隨意改變。計算加工余量、工序尺寸及公差是要控制各工序的加工質量以保證最終加工質量。工時定額一般按各工廠的實際經驗積累起來的統計資料來估算。隨著生產的發展，工藝的改進，新工藝，新技術的不斷出現，工時定額應進行相應的修改。

　　對機械加工工藝規程基本要求可歸結為質量、生產率和經濟性。雖然有時互相矛盾，但只要把它們處理好，就會成為一個統一體。在三個要求中，質量是首要的。質量表現在機械產品的各項技術性能指標，質量不能保證，根本談不上數量;質量和生產率之間是密切聯系的，在保證質量的前提下，應該不斷地最大限度地提高生產率，滿足生產量的要求。如果兩者矛盾，則生產率要服從于質量，應在保證質量的前提下解決生產率問題。在保證質量的前提下，應盡可能的節約耗費，減少投資，降低制造成本，這就是經濟性。

　　因此制動桿的工藝規程研究途徑應該體現質量、生產率和經濟性的統一，達到經濟合理及可行的最優方案。

　　夾具設計的研究途徑和可行性分析

　　制動桿鏜、銑、鉆等工序使用的專用夾具，此類夾具的特點是針對性強、結構緊湊、操作簡便、生產率高。

　　夾具設計最關鍵是要求對工件定位正確，且滿足定位精度要求。為了解決此問題，首先得了解影響定位精度的因素。然后采取措施解決具體的問題。如定位基準與定位元件的配合狀況和影響定位精度，那么可以提高夾具的制造精度，減小配合間隙就能提高夾具在機床上的定位精度。

　　除此之外，選擇夾具的類型與結構型式必須與零件生產批量大小相適應，夾具結構與零部件應具有足夠的剛度和強度，從而保證夾具操作方便、夾緊可靠、使用安全、并有合理的裝卸空間。

　　六、課題研究的進度安排

　　畢業設計總共12周，大致安排如下：

　　第1周：接受任務書，理解設計課題的主要任務，查找相關的中外文資料，調查國內外現狀，寫相關調研報告，初步完成外文翻譯工作。

　　第2周：分析給定參考資料，復原設計加工零件工作圖。

　　第3周：設計加工工藝過程卡和加工工序卡。

　　第4周：工裝夾具結構方案設計。

　　第5周：初步繪制工裝夾具裝配圖。

　　第6周：完成繪制工裝夾具裝配圖。

　　第7周：拆畫一套夾具零件圖。

　　第8至11周：支架及其工裝夾具三維造型。

　　第12周：編寫設計計算說明書提交初稿。

　　第13周：修改圖紙和說明書并打印。

　　第14周：論文整理、裝訂和參加答辯。

　　七、實驗方案的可行性分析

　　1.個人的知識準備、開發能力方面

　　我通過課程設計基本了解夾具設計和原理，夾具方面的基礎知識掌握的也比較牢固，設計部件的層次比較清晰，對電腦繪圖軟件有基本的了解，外語水平較高，學習新事物的能力較強。

　　2.開發工具方面

　　Pro.ENGINEER.Wildfire.2.0軟件：

　　Pro/ENGINEER是采用參數化設計的、基于特征的實體模型化系統，工程設計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，設計者可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。

　　Pro/ENGINEER有如下特點：

　　特征驅動：凸臺、孔、倒角、腔、殼等;

　　參數化：參數、尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等;

　　通過零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數之間的關系來進行設計。

　　支持大型、復雜組合件的設計：規則排列的系列組件，交替排列，Pro/PROGRAM的各種能用零件設計的程序化方法等。

　　貫穿所有應用的全局相關性：設計中，任何部分的變動都將引起與之有關的每個部分變動。

　　八、已具備的實驗條件

　　加工零件圖參考樣圖1張

　　專用計算機1臺硬件環境：

　　CPU：Mobile Intel(R) Pentium(R)4-M 2.40GHz

　　內存：1G

　　軟件環境：

　　操作系統：Microsoft Windows XP Home Edition sp2

　　開發工具：Pro.ENGINEER.Wildfire.3.0.AutoCAD2007.

　　Microsoft Office 2003

　　瀏覽器：Microsoft Internet Explorer 6.0

　　九、參考文獻

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　　[2] 王道宏.機械制造技術[M]，杭州：浙江大學出版社，2004.

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　　[7] 張福潤等.機械制造技術[M].武漢：華中科技大學出版社，2002。

　　[8] 徐惠元、曾家駒.機械制造工藝學[M].北京：機械工業出版社，2002.

　　[9] 劉志剛.機械制造基礎[M].北京;高等教育出版社，2002.

　　[10] 王明耀、張兆隆.機械制造技術[M]，北京：高等教育出版社，2002.

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