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畢業(yè)設計(論文)開題報告
題目： 閥蓋加工工藝規(guī)程及工裝夾具設計
課 題 類 別： 設計
學 生 姓 名：
學 號：
班 級：
專業(yè)（全稱）：機械設計制造及其自動化
指 導 教 師：
2009年3月
一、本課題設計（研究）的目的：
本畢業(yè)設計的課題“閥蓋的機械加工工藝，典型夾具及其CAD設計”,機械制造工藝問題有三個目的，首先是加工質(zhì)量。從滿足產(chǎn)品性能和耐用性而提出的零件加工質(zhì)量要求有兩個方面：加工精度和加工表面質(zhì)量。前者包括了零件的尺寸精度、形狀精度和位置精度；后者包括了零件表面的粗糙度、波度、物理和機械性能，國際上近年來稱之為“表面完整性”。
其次是要求生產(chǎn)時消耗的物質(zhì)、能源和勞動量要盡量地少，也就是生產(chǎn)率要高，生產(chǎn)成本要低，這就需要對多種工藝過程方案進行分析和比較，進行優(yōu)化選擇。最后，要求機械零件的裝配工藝在質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的達到一定的指標。
機械制造中的質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性三者具有密切的辨證關系和靈活性。在解決某一具體工藝問題時，需要全面地加以考慮。工藝部門在完成一臺機械的零件加工和裝配工藝過程的全面分析和方案比較、抉擇以后，最終將以工藝文件（卡片）的方式填寫下來，通常稱為工藝規(guī)程，供生產(chǎn)準備和車間實施之用。
二、設計（研究）現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（文獻綜述）：
本課題的研究意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢
閥蓋的加工工藝及夾具設計為本課題的研究內(nèi)容，對此研究查閱的大量的資料，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(zhì)成為具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。
為了能具體確切的說明過程，使工件能按照零件圖的技術要求加工出來，就得制定復雜的機械加工工藝規(guī)程來作為生產(chǎn)的指導性技術文件，學習研究制定機械加工工藝規(guī)程的意義與作用就是本課題研究目的。
在整個設計過程中,我們將學習到更多的知識。
（1）我們必須仔細了解零件結構，認真分析零件圖,培養(yǎng)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。
（2）制訂工藝規(guī)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。
（3）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(chǎn)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(chǎn)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
近年來，機械制造工藝有著飛速的發(fā)展。比如，應用人工智能選擇零件的工藝規(guī)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(zhì)量與加工條件參數(shù)間都有其規(guī)律。因此，目前常采用研究傳統(tǒng)切削加工機理的實驗統(tǒng)計方 法來了解特種加工的工藝規(guī)律，以便實際應用，但還缺乏系統(tǒng)性。受其限制，目前特種加工 的工藝參數(shù)只能憑經(jīng)驗選取，還難以實現(xiàn)最優(yōu)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(shù)95%以上的非數(shù)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(shù)據(jù)的缺乏，仍未有成熟的商品化的CAD/CAM系統(tǒng)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(shù)據(jù)。隨著模糊 數(shù)學、神經(jīng)元網(wǎng)絡及專家系統(tǒng)等多種人工智能技術的成熟發(fā)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(jīng)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(jīng)驗作為知識存儲起來，建立描述特 種加工工藝規(guī)律的可擴展性開放系統(tǒng)的條件已經(jīng)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(guī)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，夾具的設計過程中，應深入生產(chǎn)實際，（對工件的圖紙，工藝文件，生產(chǎn)綱領等分析），精心調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外的先進技術，制訂出合理的設計方案。
我們都知道減少停工檢修期是提高生產(chǎn)力、使生產(chǎn)能力利用系數(shù)最大化的一項重要因素。然而零件加工過程中的精確定位和裝夾的重復精度也是改進效率和質(zhì)量的關鍵。譬如柔性加工中心的產(chǎn)生就是為了減少產(chǎn)品循環(huán)周期。
目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛，以前的我國制造業(yè)普遍使用剛性專機加工各種各樣的零部件，導致改型和生產(chǎn)個零部件周期較長。隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種各種零件的需求與日俱增，加工設備和工藝也向著柔性化的方向轉(zhuǎn)變。加工裝備的柔性概念和需求主要體現(xiàn)在對設備快速性和適應性的需求上，因此制造商不得不尋求柔性和產(chǎn)量之間的最佳組合。當然，在滿足了柔性的條件下、也有著不同的解決方案，如：模塊化、可變換化、可重新配置化、在線兼容性等。不論采用哪種方案，使用高性能的液壓夾具都顯得尤為重要，現(xiàn)在，柔性專機、可重新配置的機床及專用加工中心的組合應用，使得發(fā)動機零件的加工變得越來越柔性化，具體情況取決于每個加工項目的產(chǎn)量配額
使用液壓夾具的主要優(yōu)勢是能節(jié)省夾緊和松卸工件時所花的大量的時間。有關統(tǒng)計資料表明液壓夾緊相比機械夾緊節(jié)省90%~95%的時間，縮小了生產(chǎn)循環(huán)周期，從而增加了產(chǎn)量也就意味著降低了成本。
當加工一長型鋁合金零件時，刀具通過時旋轉(zhuǎn)油缸可快速讓開，刀具通過后可快速復位。液壓夾具系統(tǒng)的第二項重要特點是可實現(xiàn)非常高的定位精度。關鍵在于夾緊力在定位和夾緊過程中保持恒定不變。從而確保了同一道工序下的加工質(zhì)量一致性。由于變形造成的廢品率將會微乎其微
夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟的方向發(fā)展
三、設計（研究）的重點與難點，擬采用的途徑（研究手段）：
本設計的重點于下：
本課題為機械加工工藝的范疇,牽涉到機械方面的科學,所以 “閥蓋的機械加工工藝，典型夾具及其CAD設計”要求我有一定的機械行業(yè)知識，熟悉閥蓋的工況和經(jīng)常發(fā)生的問題。
以往的課題設計經(jīng)驗為基礎，采用理論和實際相結合的方法。實地參觀，考察廠里現(xiàn)有工藝加工設備及熱處理設備,以便在設計中盡量運用現(xiàn)有設備及加工工藝。多查相關資料，多和老師、工人師傅、同學研究討論，選擇在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下最合理的設計方案。
研究方案大體是: 閥蓋的技術要求,閥蓋的加工,鉆孔夾具設計
擬采用的途徑：
根據(jù)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(nèi)容：
閥蓋加工工藝的設計和夾具設計
制定工藝規(guī)程的研究途徑和可行性分析
毛坯的選擇：
根據(jù)生產(chǎn)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(guī)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(guī)格，并決定每批加工件數(shù)。
毛坯的種類和其質(zhì)量對機械加工的質(zhì)量有密切的關系。同時對提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約材料、降低成本有很大的影響。采用砂型鑄造方法，由于大批量生產(chǎn)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(zhì)量得到提高。
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(fā)，理論聯(lián)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(chǎn)不規(guī)定切削用量，而是由操作工人根據(jù)經(jīng)驗自行選定，但對于自動線和流水線，為保證生產(chǎn)的節(jié)拍，必須規(guī)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(zhì)量以保證最終加工質(zhì)量。工時定額一般按各工廠的實際經(jīng)驗積累起來的統(tǒng)計資料來估算。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，工藝的改進，新工藝，新技術的不斷出現(xiàn)，工時定額應進行相應的修改。
對機械加工工藝規(guī)程基本要求可歸結為質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)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(tǒng)一體。在三個要求中，質(zhì)量是首要的。質(zhì)量表現(xiàn)在機械產(chǎn)品的各項技術性能指標，質(zhì)量不能保證，根本談不上數(shù)量；質(zhì)量和生產(chǎn)率之間是密切聯(lián)系的，在保證質(zhì)量的前提下，應該不斷地最大限度地提高生產(chǎn)率，滿足生產(chǎn)量的要求。如果兩者矛盾，則生產(chǎn)率要服從于質(zhì)量，應在保證質(zhì)量的前提下解決生產(chǎn)率問題。在保證質(zhì)量的前提下，應盡可能的節(jié)約耗費，減少投資，降低制造成本，這就是經(jīng)濟性。
因此，閥蓋的工藝規(guī)程研究途徑應該體現(xiàn)質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的統(tǒng)一，達到經(jīng)濟合理及可行的最優(yōu)方案。
夾具設計的研究途徑和可行性分析
閥蓋架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(chǎn)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(chǎn)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。
本設計難點：
本課題的基本內(nèi)容：閥蓋加工工藝及夾具設計
1、閥蓋加工工藝
1、 制訂閥蓋加工工藝規(guī)程，關鍵是工序的劃分和定位基準的選擇。在設計開始的過程中，我們必須要認真分析零件圖，了解其箱體零件的結構特點和相關的技術要求，對箱體零件的每一個細節(jié)，都應仔細的分析，如箱體加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特別是要注意箱體零件各孔系自身精度（同軸度、圓度、粗糙度等）和它們的相互位置精度（軸線之間的平行度、垂直度以及軸線與平面之間的平行度、垂直度等要求），箱體零件的尺寸是整個零件加工的關鍵，必須弄清箱體零件的每一個尺寸。繪制零件圖是一個重點，同時因為箱體零件比較復雜,所以也是一個難點。我們采用autoCAD軟件繪制零件圖，一方面增加我們對零件的了解認識，另一方面增加我們對autoCAD軟件的熟悉。
工序的劃分
確定加工順序和工序內(nèi)容，安排工序的集中和分散程度，劃分工序階段，這項工作與生產(chǎn)綱領有密切關系，具體可以根據(jù)生產(chǎn)類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等。生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序次數(shù)；如批量小時可采用在通用機床上工序集中原則，批量大時即可按工序分散原則，組織流水線生產(chǎn)，也可利用高生產(chǎn)率的通用設備，按工序集中原則組織生產(chǎn)。
定位基準的選擇
根據(jù)粗基準，精基準的選擇原則；遵循基準統(tǒng)一、基準重合。由零件圖具體分析可得：閥蓋首先以一個側面和一個孔為粗基準，對底平面A進行粗加工，再以底平面A為基準加工孔。
2、夾具設計可能遇到的問題：
工件定位是否正確，定位精度是否滿足要求，工件夾緊牢固是否可靠等等。
工件在夾具中的定位精度，主要與定位基準是否與工序基準重合、定位基準與定位元件的配合狀況等因素有關，可提高夾具的制造精度，減少配合間隙，就能提高夾具在機床上的定位精度，夾具中出現(xiàn)過定位時，可通過撤消多余定位元件，使多余定位元件失去限制重復自由度的能力，增加過定位元件與定位基準的配合間隙等辦法來解決。
夾緊必須可靠，但夾緊力不可過大，以免工件或夾具產(chǎn)生過大變形?？刹捎枚帱c夾緊或在工件鋼性薄弱部位安放適當?shù)妮o助支撐。夾具的設計必須要保證夾具的定位準確和機構合理,考慮夾具的定位誤差和安裝誤差。我們將通過對工件與夾具的認真分析,結合一些夾具的具體設計事例,查閱相關的夾具設計資料,聯(lián)系在工廠看到的一些箱體零件加工的夾具來解決這些問題.
上述即為遇到難點的解決措施
四、設計（研究）進度計劃：
1. 09年2月23日—3月15日 調(diào)研、收集資料、外文翻譯、開題報告
2. 09年3月16日—3月29日 方案確定
3. 09年3月30日—4月12日 設計計算
4. 09年4月13日—4月26日 結構設計
5. 09年4月27日—5月10日 總裝圖
6. 09年5月11日—5月31日 零部件圖
7. 09年6月01日—6月06日 撰寫設計說明書
8. 09年6月07日—6月12日 設計總結、整理設計資料、準備答辯
9.09年6月 13日—6月20日 答辯
五、參考文獻：
《機械制造工藝學基礎》 傅水根主編 清華大學出版社2000.9
《機械制造裝備設計》 馮辛安主編 機械工業(yè)出版設 2004.1
《機械制造工藝學》 顧崇銜主編 西科學技術出版社 2006.8
《機械制造工藝手冊》 王紹俊主編 哈爾濱工業(yè)大學 1981.8
《機械設計》 濮良貴主編 高等教育出版社 2006.12
《金屬切削機床夾具圖冊》 南京機械研究所主編加工 1984.12
《機床夾具設計手冊》編委會主編 機械工業(yè)出版社 2002
王先逵主編，機械制造工藝學，北京：機械工業(yè)出版社，1998
馮道主編，機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊，安徽文化音像出版社
王光斗、王春福主編，機床夾具設計手冊，上海科學技術出版社，2002
AutoCAD（較新版本）
機電專業(yè)期刊
指導教師意見
簽名：
月 日
教研室（學術小組）意見
教研室主任（學術小組長）（簽章）：
月 日
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