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北京科技大學(xué)天津?qū)W院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
目 錄
1文獻(xiàn)綜述 3
1.1本課題國(guó)外研究進(jìn)展 3
1.2本課題國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展 5
2課題背景及研究意義 6
2.1課題背景 6
2.2研究意義 7
3研究方法、內(nèi)容及預(yù)期目的 9
3.1研究方法及內(nèi)容 9
3.1.1 CAD技術(shù)概述 9
3.2完成工作 10
4.1夾具設(shè)計(jì)方案 10
4.2夾緊方案及元件確定 11
5進(jìn)度安排 14
參考文獻(xiàn) 15
指導(dǎo)教師意見(jiàn) 16
前 言
機(jī)床夾具是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)工藝裝備，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各種各樣的商品被不斷生產(chǎn)出來(lái)，其中大多數(shù)商品的生產(chǎn)都依賴于模具的多樣化。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)機(jī)械、電子、汽車(chē)、石化、建筑業(yè)的發(fā)展也要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)。?
機(jī)床夾具在制造業(yè)中所具有的重要地位，使得機(jī)床夾具的制造能力和技術(shù)水平已成為衡量國(guó)家制造業(yè)水平和創(chuàng)新能力的重要標(biāo)志。近年來(lái)隨著機(jī)床夾具制造能力的不斷提高，使得機(jī)床夾具有著高精度、長(zhǎng)壽命、高生產(chǎn)率、型腔形狀和機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)。如今機(jī)床夾具的生產(chǎn)方式廣乏采用CAD/CAM/CAE技術(shù)，采用高速切削加工技術(shù)，快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)的一系列的先進(jìn)技術(shù)。機(jī)床夾具未來(lái)的加工也向著粗加工向高速加工發(fā)展，成型表面的加工向精密、自動(dòng)化發(fā)展，光整加工向自動(dòng)化發(fā)展，快速成型加工技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床夾具CAD/CAM/CAE正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高。但我國(guó)機(jī)床夾具的發(fā)展存在著一些不足：發(fā)展不平衡，工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力差，供需矛盾短期難以緩解，大多數(shù)企業(yè)開(kāi)發(fā)能力弱，創(chuàng)新能力明顯不足，以上的這些缺點(diǎn)嚴(yán)重阻礙了我國(guó)機(jī)床夾具的發(fā)展，以上缺點(diǎn)成為我國(guó)當(dāng)前機(jī)床夾具工業(yè)首要解決的問(wèn)題。?
四年學(xué)習(xí)的結(jié)束，使自己對(duì)機(jī)床夾具的認(rèn)識(shí)有了清晰的了解。這次設(shè)計(jì)的題目是轉(zhuǎn)子軸套的加工夾具設(shè)計(jì)，通過(guò)pro/E進(jìn)行造型分析，最后用Auto/CAD軟件對(duì)主要的零部件與裝配圖進(jìn)行繪制，雖然對(duì)機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)有一些感性的認(rèn)識(shí)和理性的認(rèn)識(shí)，也進(jìn)行過(guò)實(shí)踐和相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)，但這次設(shè)計(jì)是對(duì)四年學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)，由于缺乏真正的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了很多困難，但是通過(guò)老師的指導(dǎo)和詳細(xì)的查閱資料，以及和同學(xué)們的討論，解決了不少的問(wèn)題。相信這次設(shè)計(jì)能夠符合設(shè)計(jì)的要求，完成設(shè)計(jì)的任務(wù)。由于自身知識(shí)的不夠完善，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中存在著一些不足和不完善的地方，懇請(qǐng)老師指正。
1文獻(xiàn)綜述
在制造業(yè)尤其是機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，按照特定工藝,不論其生產(chǎn)規(guī)模如何，都需要種類(lèi)繁多的工藝裝備,而制造業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率、成本以及柔性化無(wú)不受工藝裝備的制約。
夾具和模具是最復(fù)雜和隨產(chǎn)品不同而專(zhuān)用化程度最高的工藝裝備。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)由傳統(tǒng)的機(jī)械制造加工轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化的柔性制造系統(tǒng)中數(shù)控加工，機(jī)械制造業(yè)發(fā)生了巨大的變化，其主要特征表現(xiàn)在產(chǎn)品的生產(chǎn)制造由傳統(tǒng)的單一化、大批量類(lèi)型向個(gè)性化、多品種、復(fù)雜性高的中小批量類(lèi)型方向發(fā)展。但無(wú)論是傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造，最終都是保證產(chǎn)品零件的加工表面相對(duì)其他表面的尺寸精度、形位精度等，加工前所要考慮的裝夾問(wèn)題。
1.1本課題國(guó)外研究進(jìn)展
早期的機(jī)床夾具,如車(chē)床的雞心夾頭和卡盤(pán)、刨床的虎鉗,是和機(jī)床同時(shí)誕生和發(fā)展起來(lái)的。由于他們是與機(jī)床配套供應(yīng)用戶，一般也稱(chēng)為機(jī)床附件,是通用機(jī)床夾具的鼻祖?，F(xiàn)代的專(zhuān)用夾具是伴隨著大批大量生產(chǎn)的發(fā)展而發(fā)展出現(xiàn)的，特別是和汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。專(zhuān)用夾具的使用，一方面縮短了工序時(shí)間,降低了加工成本；另一方面，夾具本身的設(shè)計(jì)制造工時(shí)、材料消耗等又增加了工件的成本。因此,在何種生產(chǎn)條件下使用哪種類(lèi)型的夾具才是經(jīng)濟(jì)合理的,也就是夾具的經(jīng)濟(jì)性，一直都是夾具結(jié)構(gòu)發(fā)展和設(shè)計(jì)的一個(gè)主要問(wèn)題。
早在 20 世紀(jì)七 70 年代，前蘇聯(lián)科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)始嘗試著把 CAD 技術(shù)和夾具設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行融合，但由于軟硬件的原因，該技術(shù)的發(fā)展受到了較大的阻礙。
到了 20 世紀(jì) 80 年代，歐美專(zhuān)家也對(duì)此方面進(jìn)行了有效的研究。比較有代表性的包括： 80 年代初，法國(guó)科學(xué)家 Latombe 和 Ingrand 做出了關(guān)于自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)推理方面的研究。
80 年代初期，由科學(xué)家 Markus 和 Miller 等人對(duì)半自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)方法方面的研究，雖然該研究設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是半自動(dòng)化的，但其研究的內(nèi)容卻包括交互確定夾具的夾緊點(diǎn)，定位部位和輔助支撐部位等功能。
93年，由科學(xué)家NEE等人研發(fā)的用于孔隙組合夾具的基于特征的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 到了八十年代中期，基于成組技術(shù)及基于知識(shí)的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研發(fā)成為了夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的新方向。由 Hou Jl 和 P.M.Grippo 等人研發(fā)的槽系組合夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是基于成組技術(shù)和知識(shí)庫(kù)進(jìn)行了交互式夾具設(shè)計(jì)。由 Davishi 與 Gill 等人研發(fā)的關(guān)于知識(shí)表達(dá)的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。由 Sakurai 等人研發(fā)的運(yùn)用算法和知識(shí)來(lái)確定夾具裝夾順序和夾具結(jié)構(gòu)的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 由 Cou 等人研發(fā)的基于零件穩(wěn)定性及夾具設(shè)計(jì)全約束的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)，該系統(tǒng)重點(diǎn)研究夾具夾緊過(guò)程中的穩(wěn)定性和全約束。
九十年代以后，隨著以上技術(shù)的發(fā)展，夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)在九十年代開(kāi)始向著多源化的方向發(fā)展。 1990 年由 Pham 等人開(kāi)發(fā)的夾具 CAD 系統(tǒng)。 90 年代初，由 Y.Rong.等研發(fā)的側(cè)重于夾具設(shè)計(jì)精度、剛性及校驗(yàn)等方面的功能比較全面的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 90 年代初由 Lazaroa 等人研發(fā)的基于零件庫(kù)的，能自動(dòng)生成組合夾具的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)；該系統(tǒng)還在夾具加工構(gòu)成中精度方面的內(nèi)容進(jìn)行了研究。 90 年代后期由美國(guó) W.MA 和 Z.lei 等人研發(fā)的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在夾具設(shè)計(jì)完成后可以自動(dòng)生成夾具轉(zhuǎn)配圖。 1995 年，由 Rong 等人從裝夾方案到夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行比較全面深入的研究，研發(fā)出了基于孔系組合夾具的自動(dòng)夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
2000 年由 Kulankara 等人從夾具布局方面進(jìn)行了研究，并由此開(kāi)發(fā)出了一種基于遺傳算法的關(guān)于夾具布局方面的優(yōu)化技術(shù)，這種技術(shù)可以減少因加工時(shí)產(chǎn)生的切削力和夾緊力所引起的加工變形。 2004年-2005年由Satyanarayana等人與Amaral等人分別用有限元的方法對(duì)零件彈性變形和作用力的預(yù)測(cè)以及夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化等方面進(jìn)行了有效的研究 2005 年由 Song 等人在定位方法確定的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了非確定定位方案，用數(shù)學(xué)的算法來(lái)驗(yàn)證零件的約束狀態(tài)，并用這種方法確定零件的約束狀態(tài)，并基于該方法指出工件的非約束運(yùn)動(dòng)，也可基于該方法檢測(cè)出過(guò)約束及非必要的定位，利用這種方法可以使設(shè)計(jì)者改善已有的定位方案。
2004年-2005年由Satyanarayana等人與Amaral等人分別用有限元的方法對(duì)零件彈性變形和作用力的預(yù)測(cè)以及夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化等方面進(jìn)行了有效的研究 2005 年由 Song 等人在定位方法確定的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了非確定定位方案，用數(shù)學(xué)的算法來(lái)驗(yàn)證零件的約束狀態(tài)，并用這種方法確定零件的約束狀態(tài)，并基于該方法指出工件的非約束運(yùn)動(dòng)，也可基于該方法檢測(cè)出過(guò)約束及非必要的定位，利用這種方法可以使設(shè)計(jì)者改善已有的定位方案。
1.2本課題國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展
我國(guó)的夾具輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)始于二十世紀(jì)八十年代，由中國(guó)航空技術(shù)進(jìn)出口公司設(shè)計(jì)的一款二維計(jì)算機(jī)輔助組裝軟件開(kāi)啟了我國(guó) CAFD 技術(shù)的先河。我國(guó)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助夾具系統(tǒng)的研究主要集中在國(guó)內(nèi)大學(xué)及科研院所，比較著名的包括西北工業(yè)大學(xué)、中國(guó)工程物理研究院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等，其成果包括曾翠華等人研究的基于 ADAMS 的交互式夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。萬(wàn)洪強(qiáng)等人設(shè)計(jì)的基于 Solidworks夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)，吳祿甚等人設(shè)計(jì)的基于 NX 軟件的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)等等。這些系統(tǒng)極大的滿足了市場(chǎng)的需求，但不可避免的存在這樣或那樣的不足，雖然早在 20 世紀(jì) 70 年代就開(kāi)始出現(xiàn)了研究工作，20 世紀(jì) 80 年代以后夾具設(shè)計(jì)理論的研究和 CAD 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)變成國(guó)際上制造研究的一個(gè)熱點(diǎn)。但是由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)硬件和軟件比較落后，其發(fā)展受到很大的阻礙，離真能用于生產(chǎn)實(shí)際的商品化軟件尚有不小的距離。隨著柔性制造系統(tǒng)（FMS）的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的興起，對(duì)實(shí)用化夾具設(shè)計(jì)軟件提出了更為迫切的需求。
在國(guó)內(nèi)，從事CAFD方面研究最早，成果最大，唯一開(kāi)發(fā)出具有夾具規(guī)劃功能和結(jié)構(gòu)生成功能的準(zhǔn)商品化軟件的，是北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院的朱耀祥教授以及后來(lái)與之合作的美國(guó)吳士托工學(xué)院的融亦鳴(Y Rong)教授。朱耀祥教授主編的《組合夾具組裝、應(yīng)用、理論》可謂是組合夾具領(lǐng)域的經(jīng)典文獻(xiàn);融亦鳴、朱耀祥等合編的《計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)》及更早期間出版的該書(shū)的英文版則是CAFD方面的經(jīng)典,代表了最成熟的研究成果；從20世紀(jì)60年代開(kāi)始,朱耀祥就從槽系組合夾具到孔系組合夾具進(jìn)的理論和生產(chǎn)應(yīng)用行了研究和開(kāi)發(fā)，促進(jìn)了我國(guó)組合夾具應(yīng)用和行業(yè)的發(fā)展;結(jié)合我國(guó)七五計(jì)劃“數(shù)控機(jī)床CAD”攻關(guān)項(xiàng)目，開(kāi)始了以微機(jī)為平臺(tái)的槽系組合夾具CAD軟件的研究開(kāi)發(fā)工作。
2課題背景及研究意義
2.1課題背景
夾具作為一種特殊的產(chǎn)品,需要豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)與技能將直接影響著設(shè)計(jì)結(jié)果。而現(xiàn)有的一些通用CAD軟件只能完成一些諸如繪圖,三維建模等方面的工作，計(jì)算機(jī)對(duì)輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)非常有限，設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度也很低,要實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)的智能化，所開(kāi)發(fā)的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)必須能夠繼承夾具設(shè)計(jì)人員優(yōu)秀的設(shè)計(jì)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)與技能。運(yùn)用知識(shí)工程可以將這些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合，提煉,改進(jìn)和組合，以形成智能化的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
夾具的快速設(shè)計(jì)與制造,已經(jīng)成為產(chǎn)品快速變換和制造系統(tǒng)新建成或重構(gòu)后運(yùn)行的
瓶頸，嚴(yán)重地影響制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建造周期、系統(tǒng)生產(chǎn)率、質(zhì)量和成本。目前國(guó)內(nèi)外主
要研究和開(kāi)發(fā)的是基于CAD技術(shù)的柔性?shī)A具的設(shè)計(jì)和各種相關(guān)的分析和校核。它們不
同于組合夾具的CAFD之處是不僅能用于標(biāo)準(zhǔn)的組合夾具中，而且也能用于通/專(zhuān)用夾
具的CAFD中。這些夾具設(shè)計(jì)方法在汽車(chē)、摩托車(chē)、縫紉機(jī)和計(jì)算機(jī)行業(yè)中將會(huì)得到廣
泛應(yīng)用。
通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究、相關(guān)企業(yè)的調(diào)研以及計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)類(lèi)文獻(xiàn)的查閱，論文課題擬定在以下幾個(gè)方面作出研究：
1）夾具設(shè)計(jì)需要大量的理論知識(shí)進(jìn)行指導(dǎo)
機(jī)床夾具的概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)（構(gòu)形）設(shè)計(jì)、以及性能評(píng)估中都需要大量的理論知識(shí)進(jìn)行指導(dǎo)，在機(jī)械加工中影響零件加工精度的機(jī)床夾具定位方案設(shè)計(jì)的定位誤差分析更加依靠這些理論知識(shí)，特別是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的強(qiáng)大邏輯運(yùn)算能力和管理能力對(duì)定位誤差分析也需要大量理論知識(shí)指導(dǎo)。為此，本課題研究的定位方案設(shè)計(jì)與定位原理及其算法的研究需要大量理論知識(shí)的指導(dǎo)。
2）夾具設(shè)計(jì)是一個(gè)高度依賴經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題
設(shè)計(jì)師在構(gòu)思新工件的夾具設(shè)計(jì)方案時(shí)，往往是根據(jù)個(gè)人的設(shè)計(jì)或者制造經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)夾具。對(duì)于夾具設(shè)計(jì)的定位誤差分析是其核心要素也是設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)問(wèn)題，人類(lèi)對(duì)其擁有大量的寶貴經(jīng)驗(yàn)。為此，本課題的研究對(duì)其定位方案資源庫(kù)建立和定位誤差檢驗(yàn)分析需要?dú)w納、整合大量的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)資源。
3）運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立機(jī)床夾具定位方案資源庫(kù)及其定位誤差校驗(yàn)系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)（CAFD）克服了傳統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)，減少了設(shè)計(jì)人員勞動(dòng)。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的強(qiáng)大功能的應(yīng)用，現(xiàn)代機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)也越來(lái)越依賴于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，對(duì)于機(jī)床夾具定位方案資源庫(kù)的建立和夾具設(shè)計(jì)定位誤差的分析校驗(yàn)將建立在理論與經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立資源庫(kù)并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的定位誤差校驗(yàn)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)交互方式，進(jìn)一步完善計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
4、實(shí)現(xiàn)完善的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)還需要長(zhǎng)時(shí)間的研究 計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)經(jīng)歷的時(shí)間較短，還有很多的問(wèn)題還待進(jìn)一步研究和實(shí)現(xiàn)，文章只是對(duì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中定位方案設(shè)計(jì)、定位合理性、定位準(zhǔn)確性、定位誤差分析校驗(yàn)以及定位方案質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究作出了一定的探索與研究，并開(kāi)發(fā)了定位誤差校驗(yàn)系統(tǒng)，旨在完善了計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的一部分內(nèi)容，還有大量的微觀和宏觀上的知識(shí)研究仍需要更長(zhǎng)一段時(shí)間去探索與實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)以上幾個(gè)方面的分析，文章將從傳統(tǒng)的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)方法知識(shí)，并結(jié)合 CAFD 技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)行夾具定位方案的定位規(guī)劃設(shè)計(jì)、夾具定位誤差原理分析和定位誤差算法研究，從而建立夾具定位方案資源庫(kù)與定位誤差校驗(yàn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，并對(duì)未來(lái)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行展望和探討。
2.2研究意義
通過(guò)以上對(duì)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的背景、發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)以及關(guān)中區(qū)域制造業(yè)企業(yè)的具體情況的研究思路指導(dǎo)下提出了本文重點(diǎn)的研究?jī)?nèi)容如下：(1)基于實(shí)例和基于知識(shí)的夾具設(shè)計(jì)方法研究。重點(diǎn)研究夾具實(shí)例的表示問(wèn)題，夾具設(shè)計(jì)實(shí)例的檢索與相似度計(jì)算算法，夾具實(shí)例的修改等技術(shù)；研究夾具設(shè)計(jì)知識(shí)的表示方法，夾具設(shè)計(jì)的推理機(jī)制以及基于知識(shí)的夾具方案自動(dòng)選取技術(shù)。(2)基于實(shí)例和知識(shí)的混合推理機(jī)制研究及其在夾具設(shè)計(jì)中的實(shí)現(xiàn)。重點(diǎn)研究夾具設(shè)計(jì)的混合推理模型以及混合推理過(guò)程的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。研究基于知識(shí)的推理技術(shù)在夾具實(shí)例檢索過(guò)程中的應(yīng)用。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基于實(shí)例和知識(shí)的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
1）進(jìn)一步了解國(guó)內(nèi)外夾具的發(fā)展
2）聯(lián)系課本及所學(xué)知識(shí)，掌握計(jì)算機(jī)輔助夾具的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行機(jī)理
3）鍛煉查閱文獻(xiàn)、整理數(shù)據(jù)與分析及擬定設(shè)計(jì)方案的能力
4）熟練掌握操作CAD和Inveror等繪圖常用軟件的能力
5）熟悉零件的工藝性、機(jī)器裝配和安全技術(shù)方面的知識(shí)
6）培養(yǎng)分析和解決問(wèn)題的實(shí)際能力，對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力等
3研究方法、內(nèi)容及預(yù)期目的
3.1研究方法及內(nèi)容
由于國(guó)內(nèi)外投入和研究的夾具很多，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究成果進(jìn)一步了解所選夾具的各項(xiàng)性能，并繪制相關(guān)零、部件圖。本次作業(yè)從所給題目要求和所查資料中選出適合的零件為轉(zhuǎn)子軸承軸套，也即，之后的研究?jī)?nèi)容將圍繞轉(zhuǎn)子軸承的加工和夾具的加工設(shè)計(jì)展開(kāi)。
具體研究?jī)?nèi)容：
1）對(duì)實(shí)際零件進(jìn)行測(cè)繪，畫(huà)出零件圖，進(jìn)行尺寸和粗糙度標(biāo)注；
2）根據(jù)零件圖進(jìn)行三維建模，并利用三維軟件和所學(xué)知識(shí)，做出零件模具的三維圖；
3）根據(jù)已給出的零件圖設(shè)計(jì)相應(yīng)加工夾具，并編制加工工藝，寫(xiě)出工藝卡片；
4）將其中一道工序進(jìn)行數(shù)控編程，寫(xiě)出數(shù)控加工程序。
3.1.1 CAD技術(shù)概述
CAD（ComputerAidedDesign）的含義是指計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，它是利用計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)者對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)、修改及顯示、輸出的一種設(shè)計(jì)方法。AutoCAD則是美國(guó)Autodesk公司推出的，在國(guó)內(nèi)外很受歡迎的微機(jī)平臺(tái)CAD軟件包。
CAD技術(shù)產(chǎn)生于本世紀(jì)50年代后期，其發(fā)展與工業(yè)實(shí)際應(yīng)用和需求密切相關(guān)，隨著實(shí)際應(yīng)用和CAD技術(shù)的廣泛應(yīng)用，新的需求又不斷出現(xiàn)，一些計(jì)算機(jī)應(yīng)用的新技術(shù)和一些新的算法在CAD中不斷出現(xiàn)和發(fā)展。隨著國(guó)際經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，世界銷(xiāo)售市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品需求量的不斷增加，使產(chǎn)品制造企業(yè)在生產(chǎn)中更多地采用先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)、自動(dòng)設(shè)備去提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
CAD技術(shù)包括設(shè)計(jì)和分析兩個(gè)方面。設(shè)計(jì)是指構(gòu)造零件的幾何形狀、選擇零件的材料，為保證整個(gè)設(shè)計(jì)的統(tǒng)一性而對(duì)零件提出的功能要求和技術(shù)要求等。分析是指運(yùn)用數(shù)學(xué)建模技術(shù)，如有限元、優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)等；從理論上對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行模擬、分析和測(cè)試，以保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性。總之，一個(gè)好的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)既能充分發(fā)揮人的創(chuàng)造性作用，又能充分利用計(jì)算機(jī)的高速分析計(jì)算能力。
3.2完成工作
（1）完成三維零件圖；
（2）A1零件圖2張，毛坯圖1張；
（3）完成加工工藝分析，工藝尺寸計(jì)算，定位誤差計(jì)算，切削用量等計(jì)算，并按照工序，編制工藝卡片；
4.1夾具設(shè)計(jì)方案
4.1.1定位基準(zhǔn)的選擇
4.1.2定位方案的確定
夾具參數(shù)的選擇，在加工中的夾具參數(shù)確定時(shí)，要和工件的質(zhì)量相適應(yīng)，從加工中的主軸運(yùn)行轉(zhuǎn)速、切削的進(jìn)給量、背吃刀量、切削力，一般是切削加工速度和質(zhì)量適當(dāng)，而切削力較小為佳，以免劇烈的切削力對(duì)工件和夾具造成加大的傷害，而又會(huì)造成加工中的表面質(zhì)量的不均勻，影響加工質(zhì)量。在夾具的參數(shù)選擇時(shí)，必須要和加工零件的表面尺寸相適應(yīng)，如果夾具加持力過(guò)小，則零件容易松動(dòng)，加工中的跳動(dòng)情況比較嚴(yán)重，易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，如果夾持力過(guò)大，又有可能對(duì)零件表面形成傷害，導(dǎo)致零件的破損或應(yīng)力集中等情況，影響使用性能。夾具的參數(shù)要考慮零件材料的強(qiáng)度和塑性等因素，在保證加工穩(wěn)定的情況下，要盡量減少對(duì)加工零件表面的影響。此外，加工的夾具的制造中，其參數(shù)還與夾具使用的材料、力學(xué)性能相關(guān)，在保證可使用的情況下，即夾具符合耐用性和精度的情況，盡少夾具的成本預(yù)算，以節(jié)約生產(chǎn)成本，保證加工的經(jīng)濟(jì)效益。
為了保證工件被加工表面的技術(shù)要求，必須使工件相對(duì)刀具和機(jī)床的加工位置。在使用夾具的情況下，就要使機(jī)床、刀具、夾具和工件之間保持正確的加工位置。顯然，工件的定位是其中極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
要使工件完全定位，就必須限制工件在空間的六個(gè)自由度，此即為工件的“六個(gè)定位原則”。
在定位設(shè)計(jì)中，會(huì)遇到以下幾種情況：
（1） 完全定位：限制工件全部的六個(gè)自由度，稱(chēng)為工件的“完全定位”
（2） 不完全定位：在對(duì)工件的加工精度沒(méi)有影響的情況下，允許少于六個(gè)的定位
稱(chēng)“不完全定位”
（3）欠定位：工件的定位支承點(diǎn)數(shù)少于應(yīng)限制的自由度數(shù)，這種工件定位點(diǎn)不足
的情況，稱(chēng)為“欠定位”，欠定位在實(shí)際生產(chǎn)中是不允許的。
（4）過(guò)定位：工件的某一個(gè)自由度同時(shí)被兩個(gè)或多個(gè)定位支承點(diǎn)重復(fù)限制，這1種情況稱(chēng)為“過(guò)定位”，也叫“重復(fù)定位”。
4.2夾緊方案及元件確定
4.2.1工件的夾緊設(shè)計(jì)
機(jī)械加工過(guò)程中，為保持工件定位時(shí)所確定加工位置，防止工件在切削力、慣性力、離心力及重力等作用下發(fā)生位移和振動(dòng)，一般機(jī)床夾具應(yīng)有一定的夾緊裝置，以將工作壓緊。因此，夾緊裝置的合理、可靠和安全性，對(duì)工件加工的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果有重大影響，故提出下列基本要求：
1） 夾緊過(guò)程中，不改變工件定位后占據(jù)的正確位置。
2） 夾緊力的大小要可靠和適當(dāng)，既要保證工件在整個(gè)加工過(guò)程中位置穩(wěn)定不變、
振動(dòng)小，又要使工件不產(chǎn)生過(guò)大的夾緊變形。
3） 夾緊裝置的自動(dòng)化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)效率的前提
下，其結(jié)構(gòu)要力求簡(jiǎn)單，以便于制造和維修。
4}夾緊裝置的操作應(yīng)當(dāng)方便、安全、省力。
4.2.2鉆削時(shí)給進(jìn)和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算
4.2.3定位誤差分析
（1）定位元件尺寸及公差的確定。本夾具的主要定位元件為短圓柱銷(xiāo)（限制2個(gè)自由度）和一塊面板（限制3個(gè)自由度）。
（2）計(jì)算Φ10mm兩互相垂直孔中心線與Φ36外圓端面的最大誤差為0.1
4.2.4夾具設(shè)計(jì)及操作說(shuō)明
專(zhuān)業(yè)夾具是指專(zhuān)為某一工件的某道工序而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的夾具。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便。省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計(jì)制造周期較長(zhǎng)、制造費(fèi)用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，夾具將由于無(wú)法使用而報(bào)廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。
所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和零件精度要求，在最后一道工序應(yīng)用專(zhuān)用夾具。本工序由于要保證兩孔的中心線互相垂直。鉆孔時(shí)直接一次性鉆孔，而Φ36外圓壁厚為5mm，鉆削力不大軸向力不大，所以用機(jī)動(dòng)夾緊即可。
夾具上裝有對(duì)刀塊，可使夾具在一批零件加工之前與塞尺配合使用很好地對(duì)刀：同時(shí)，夾具體低面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一正確的安裝位置，以利于洗削加工
4.2.4專(zhuān)業(yè)夾具的標(biāo)注有關(guān)尺寸及技術(shù)要求
4進(jìn)度安排
2014下半學(xué)年第10周:與導(dǎo)師見(jiàn)面，分配畢設(shè)題目
第 11、12周:了解畢業(yè)題目要求，根據(jù)需要做的內(nèi)容查資料
第 13、14周:查詢相關(guān)文獻(xiàn)，撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述和選題報(bào)告
第 15、16周:向老師提交開(kāi)題報(bào)告，指導(dǎo)后進(jìn)行修改，進(jìn)行選題答辯
2015上半學(xué)年第 2周：提交英文翻譯，完善文獻(xiàn)綜述部分資料
第 3周：分析零件圖，繪制三維圖；
第4周：根據(jù)三維圖，制作零件模具的三維圖；
第5、6周：設(shè)計(jì)零件模具的二維圖；
第7、9周：CAD繪制模具圖，并進(jìn)行尺寸和粗糙度標(biāo)注；
第10、11周：根據(jù)已完成的模具圖編制工藝卡片；
第12周：選擇工序，編制數(shù)控加工程序；
第13、14周：撰寫(xiě)、整理論文，打印裝訂，CAD出圖，準(zhǔn)備答辯；
第15周：答辯。
參考文獻(xiàn)
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指導(dǎo)教師意見(jiàn)
本論文選題合理，研究?jī)?nèi)容較為明確，研究思路清晰，具有一定的難度和深度。所擬定的研究?jī)?nèi)容、研究方法和技術(shù)路線符合本科畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，工作量適中。開(kāi)題報(bào)告結(jié)構(gòu)較完整，論述層次清晰，結(jié)構(gòu)較合理，技術(shù)路線正確，具有一定的研究基礎(chǔ)，能達(dá)到預(yù)期目的。
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
17- -