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南京理工大學泰州科技學院
畢業(yè)設計(論文)開題報告
學 生 姓 名：
孫江鋒
學 號：
0601510146
專 業(yè)：
機械工程及自動化
設計(論文)題目：
制訂LH180MQ左箱體工序卡
及銑鏜結合面夾具設計
指 導 教 師:
梁紅軍
2010年 4 月 4 日
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
文 獻 綜 述
摘要 機械的加工工藝及夾具設計是在完成了大學的全部課程之后，進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業(yè)技術的工作打下基礎。機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術保證。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設計及制造提出了更高的要求。以下系統(tǒng)介紹了機床夾具設計的基本方法和關鍵技術。
關鍵詞 夾具設計 工藝過程 工藝分析 加工
1 機床夾具設計目的及要求
1.1 目的
機械制造技術基礎是以機械制造工藝技術設備為主要內(nèi)容的技術科學，是機械類專業(yè)的一門主要課程，具有很強的實踐性。因此在完成了理論教學和實踐教學后，還需要對學生進行機械零件加工工藝設計的實際訓練，使學生通過工藝設計獲得綜合運用所學過的全部相關課程（如機械制造技術基礎，互換性及技術測量，金屬學與熱處理學）進行零件工藝及結構設計的基本能力，能根據(jù)被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計，初步具備設計出高效、省力、經(jīng)濟合理并能保證加工質(zhì)量的夾具的能力，培養(yǎng)學生熟悉并運用有關手冊、標準、圖表等技術資料的能力，進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術文件等基本技能。1.2 夾具設計要求
保證工件加工的各項技術要求
要求正確確定定位方案、夾緊方案，正確確定刀具的導向方式，合理制定夾具的技術要求，必要時要進行誤差分析與計算。
具有較高的生產(chǎn)效率和較低的制造成本
為提高生產(chǎn)效率，應盡量采用多件夾緊、聯(lián)動夾緊等高效夾具，但結構應盡量簡單，造價要低廉。
盡量選用標準化零部件
盡量選用標準夾具元件和標準件，這樣可以縮短夾具的設計制造周期，提高夾具設計質(zhì)量和降低夾具制造成本。
夾具操作方便安全、省力
為便于操作，操作手柄一般應放在右邊或前面；為便于夾緊工件，操縱夾緊件的手柄或扳手在操作范圍內(nèi)應有足夠的活動空間；為減輕工人勞動強度，在條件允許的情況下，應盡量采用氣動、液壓等機械化夾緊裝置。
夾具應具有良好的結構工藝性，所設計的夾具應便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整和維修[1]。
2 夾具設計中的參數(shù)化設計
機床夾具設計是機械制造專業(yè)類學生一項重要的技能訓練，也是工廠生產(chǎn)實踐中一項重要的工藝內(nèi)容之一。相同類型的機床夾具具有結構相似性，設計中重復勞動較多 目前大部分工廠、學校、研究部門用AutoCAD完成二維圖形的繪制。AutoCAD是目前應用最廣泛、使用人數(shù)最多的CAD軟件。已經(jīng)成為一種微機CAD系統(tǒng)的標準，工程設計人員之間交流思想的公共語言[2]。但是，AutoCAD作為通用的交互式繪圖軟件，所提供的只是一般的通用CAD的功能，不能滿足機床夾具設計的需要，繪圖效率低，但其強大的二次開發(fā)功能為夾具設計參數(shù)化提供了便利。機床夾具設計一般包括定位元件、夾緊裝置、夾具體、連接元件、對刀、導向元件等的設計，在AutoCAD平臺上設計出方便自己使用的夾具界面，可大大縮短設計時間，減少設計人員的重復勞動時間[3]。
3 設計面臨的問題
在設計中，需要對零件加工工藝方案和夾具進行設計，在確定加工工藝方案時，可能會出現(xiàn)工藝路線的不合理，甚至出現(xiàn)不能保證加工所要求達到的精度。在進行夾具設計時，可能因定位基準選擇不合理，出現(xiàn)過定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保證。在選擇夾緊機構時由于機構的大小，尺寸等不合理，而達不到夾緊的目的，也可能因夾緊力作用點或作用面的位置不合理而使工件產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)。所以在設計過程中應制訂多套方案，以供比較選擇最優(yōu)，同時還要多請教指導老師和同學，并多查閱相關的書籍來盡可能好的完成設計[4]。
4 結構工藝性問題
機械零部件的結構工藝性問題是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中提高效益、確保產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵。零部件加工各階段的工藝內(nèi)容主要是根據(jù)設計階段早已確定的結構設計方案進行的。產(chǎn)品零部件的結構設計在很大程度上決定了采用何種工藝手段及其工藝性。所以零部件的結構設計除滿足其使用功能的要求外，還必須滿足其在制造、維修全過程中符合科學性、可行性和經(jīng)濟性的要求，即零部件結構設計應具有良好的結構工藝性。結構工藝性是機械零部件設計的基準之一，同時也是工藝人員必須高度重視的問題。結構設計和加工工藝設計有機地結合起來，系統(tǒng)、全面、綜合地分析和解決零部件結構工藝性的問題這對提高產(chǎn)品的技術經(jīng)濟效益有很大的意義[5]。
在箱體類零件各加工表面中，通常平面的加工精度比較容易保證，而精度要求較高的支承孔的加工精度以及孔與孔之間、孔與平面之間的相互位置精度則較難保證。所以，在制訂箱體類零件加工工藝過程時，應將如何保證孔的精度作為重點來考慮。
精基準的選擇? 精基準的選擇對保證箱體類零件的技術要求十分重要。在選擇精基準時，首先要遵循“基準統(tǒng)一”原則，即使具有相互位置精度要求的加工表面的大部分工序，盡可能用同一組基準定位。這樣就可避免因基準轉(zhuǎn)換帶來的誤差，有利于保證箱體類零件各主要表面間的相互位置精度[6]。
粗基準的選擇? 加工精基準時定位用的粗基準，應能保證重要加工表面（主軸支承孔）的加工余量均勻；應保證裝入箱體中的軸、齒輪等零件與箱體內(nèi)壁各表面間有足夠的間隙；應保證加工后的外平面與不加工的內(nèi)壁之間壁厚均勻以及定位、夾緊牢固可靠。粗基準定位方式與生產(chǎn)類型有關。生產(chǎn)批量較大時采用專用夾具，生產(chǎn)率高[7]。
4.1 工藝過程的擬訂
箱體的時效處理? 為了消除鑄造內(nèi)應力，防止加工后的變形，使加工精度保持長期穩(wěn)定，要進行時效處理。自然時效比人工時效了，目前仍用于精密機床鑄件，一般都在毛坯鑄造后立即時效。而粗加工之后，精加工之前應有一段存放時間，以消除加工內(nèi)應力。[8]對于精密機床的主軸箱體，應為粗加工后甚至半精加工之后再安排一次時效處理。人工時效處理的工藝規(guī)范為加熱到530~560℃，保溫6~8h，冷卻速度≤300℃/h，出爐溫度≤200℃[9]。
4.2 箱體加工工藝的原則?
擬訂箱體類零件工藝過程時一般應遵循以下原則：
“先面后孔”的原則。先加工平面，后加工孔，是箱體零件加工的一般規(guī)律。這是因為作為精基面的平面在最初的工序中應該首先加工出來。而且，平面加工出來以后，由于切除了毛坯表面的凸凹不平和表面夾砂等缺陷，使平面上的支承孔的加工更方便，鉆孔時可減少鉆頭的偏斜，擴孔和鉸孔時可防止刀具崩刃[10]。
有些精度要求較低的螺釘孔，可根據(jù)加工的方便及工序時間的平衡，安排其工序的次序。但對于保證箱體部件裝配關系的螺釘孔、銷孔以及與軸承孔相交的潤滑油孔，則必須在軸孔精加工后鉆鉸。前者是因為要以軸孔為定位基準，而后者會影響軸孔精細鏜時的加工質(zhì)量[11]。
“粗精分開，先粗后精”的原則。由于箱體結構復雜，主要表面的精度要求高，為減少或消除粗加工時產(chǎn)生的切削力、夾緊力和切削熱對加工精度的影響，一般應盡可能把粗精加工分開，并分別在不同機床上進行[12]。至于要求不高的平面，則可將粗精兩次走刀安排在一個工序內(nèi)完成，以縮短工藝過程，提高工效。
主要表面加工方法的選擇。箱體的主要加工表面為平面和軸承支孔。箱體平面的粗加工和半精加工，主要采用刨削和銑削，也可采用車削[13]。銑削的生產(chǎn)率一般比刨削高，在成批和大量生產(chǎn)中，多采用銑削。當生產(chǎn)批量較大時，還可以采用各種專用的組合銑床對箱體各平面進行多刀、多面的同時銑削；對于尺寸較大的箱體；也可以在龍門銑床上進行組合銑削，以便有效地提高箱體平面加工的生產(chǎn)效率[14]。箱體平面的精加工，在單件小批生產(chǎn)時，除一些高精度的箱體仍需手工刮研以外，一般多以精刨代刮；當生產(chǎn)批量大而精度要求又高時，多采用磨削。為了提高生產(chǎn)效率和平面間的相互位置精度，還可采用專用磨床進行組合磨削。箱體上精度為IT7的軸承支承孔，一般采用鉆—擴—粗鉸—精鉸或鏜—半精鏜—精鏜的工藝方案進行加工。前者用于加工直徑較小的孔，后者用于加工直徑較大的孔。當孔的精度超過IT7、表面粗糙度小于0.63μm時，還應增加一道最后的精加工或精密加工工序，如精細鏜、珩磨、滾壓等[15]。
5 小結
在機械制造中，為完成需要的加工工序、裝配工序及檢驗工序等，使用著大量的夾具。利用夾具，可以提高勞動生產(chǎn)率，提高加工精度，減少廢品，可以擴大機床的工藝范圍，改善操作的勞動條件。因此，夾具是機械制造中的一項重要的工藝裝備。一個好的機床夾具，首先要保證能加工出合格的產(chǎn)品。為此，所設計的夾具首先應滿足以下兩項要求：第一，在未受外力作用時，加工件對刀具和機床應保持正確的位置，即工件應有正確的定位。第二，在加工過程中，作用于工件上的各種外力，不應當破壞工件原有的正確定位，即對工件應有正確的夾緊。在夾具設計過程中，應多讀些典型機床夾具總圖，多了解一些夾具結構方案，從中多學習一些結構工藝性方面的知識，使設計能力有所提高。
參 考 文 獻
[1] 徐發(fā)仁.機床夾具設計.重慶:重慶大學出版社，1996.
[2]?林文煥.陳本通，機床夾具設計[M].北京:國防工業(yè)出版社，1987.
[3]?邱宣懷，機械設計[M].第四版.北京:高等教育出版社，1997.
[4] (美)Sham Tickoo．AutoCAD 2000高級定制．北京:機械工業(yè)出版社，1997．
[5] 徐憬.機械設計手冊. 北京:機械工業(yè)出版社，2000.
[6] 清宏計算機工作室．AutoCAD工程二次開發(fā)．北京:機械工業(yè)出版社，1997．
[7] 陳興強．Auto LISP在AutoCAD的二次開發(fā)中的應用．機電一體化，2001．
[8] 張龍勛.機械制造工藝學課程設計指導書. 北京:機械工業(yè)出版社，1993.
[9] 郭俊峰．用Visual LISP開發(fā)AutoCAD2000應用程序．北京:人民郵電出版社，
2001．
[10] 戴起勛．機械零件結構工藝性300例．主編 北京：機械工業(yè)出版社．2003．
[11] 劉守勇等，機械制造工藝與機床夾具.?北京:機械工業(yè)出版社，1994.
[12] 孟少農(nóng)．機械加工工藝手冊．北京：機械工業(yè)出版社，1991．
[13] 王昆等，機械設計課程設計[M].武漢:?高等教育出版社，1995.
[14] 柯明揚.機械制造工藝學. 北京:北京航天航空大學出版社，1995.
[15] 王先逵.機械制造工藝學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
2.1本課題要研究及解決的問題
課題為LH180MQ發(fā)動機是用于機動車發(fā)動機的部件，左箱體是其上面的重要零件，為提高生產(chǎn)效率，根據(jù)生產(chǎn)綱領年產(chǎn)單班制2萬臺，制訂機加工工序卡達到圖樣要求，另再設計一套銑鏜結合面的夾具。
2.2擬采用的研究手段
首先對所選的箱體進行大概的分析，了解箱體的最基本的加工方法，了解箱體類零件機加工工藝路線，不同的生產(chǎn)綱領了解不同的加工方法。
其次對夾具做好總體的規(guī)劃。
后編制出與相應的生產(chǎn)綱領的機加工工序卡，在一些具體的夾具零件方面做一些精致的設計。
最后做好總體的設計方案。
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
指導教師意見：
1．對“文獻綜述”的評語：
本文對LH180MQ左箱體加工進行了介紹，提出了制定加工工序卡注意點，論述了專用夾具設計的基本要求、精度的設計原則及夾具技術的發(fā)展趨勢。對機加工工序卡及夾具設計有了一定的了解，為接下來所進行的畢業(yè)設計打下了良好的基礎。
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測：
LH180MQ左箱體工序卡及第一道機加工夾具設計是江蘇林海動力機械集團公司的設計課題，按照生產(chǎn)綱領單班2萬臺進行設計。通過本課題的設計，學生能基本熟悉箱體件機加工工序卡設計的全過程：學會對工藝路線進行比較，確定合理的工藝方案；根據(jù)零件材料、硬度、抗拉強度等原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸；根據(jù)加工要求正確地選擇進給量、切削速度等切削用量，并能正確地進行計算，確定機床主軸轉(zhuǎn)速、切削工時等。在機加工夾具設計中，會合理地選擇夾緊點和定位基準，并根據(jù)相關參數(shù)正確地計算夾緊力，了解手動、氣動、液壓夾緊各自的優(yōu)缺點；能根據(jù)零件在夾具中所起作用正確地選擇材料及熱處理，并對零件加工、裝配有一個新的認識，會正確的選擇尺寸公差、形位公差及表面粗糙度。本課題設計計算及查閱資料的工作量較大，如認真、獨立完成整個設計過程應能夠取得較大的提高，也為以后走上工作崗位開展各項工作提供一些方法。
指導教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負責人：
年 月 日