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畢業(yè)設計(開題報告)
課題名稱
撥叉鉆F18孔夾具設計
系 部
機械工程學院
專 業(yè)
機械設計制造及其自動化
班 級
姓 名
學 號
任務起止日期
2014
年
12
月
26
日至
2015
年
5
月
27
日共
17
周
指導教師簽名（校內）
莫文輝
指導教師簽名（校外）
教學主任簽名
年
月
日
1 前言
撥叉的加工工藝及夾具設計為本課題的研究內容，對此研究查閱大量的資料，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形狀尺寸精度、粗糙度等的零件。
為了十分具體確切的說明過程，盡可能使工件能按照零件圖的技術要求加工出來，就得制定嚴謹合理的機械加工工藝規(guī)程來作為生產的指導性技術文件，學習理解，深入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，首先通過對零件圖進行認真的分析,培養(yǎng)我們獨立識圖能力,進一步增強我們對零件圖的認識和了解,其次通過對零件圖的繪制,能增強我們的繪圖能力和運用制圖軟件的能力。
（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、定位誤差分析等工藝設計。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,必須與工廠的實際狀況相結合相適應。這是對以前學習過的知識理論的復習,也是對以后參加工作進行實踐的一個很好的鋪墊。
（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
?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量與加工條件參數間都有其規(guī)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(guī)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(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(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(guī)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(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，應深入生產實際，（對工件的圖紙，工藝文件，生產綱領等分析），精心調查研究，吸取國內外的先進技術，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力、使生產能力利用系數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量的關鍵。譬如柔性加工中心的產生就是為了減少產品循環(huán)周期。
2 國內外研究現狀、水平和發(fā)展趨勢
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變。加工裝備的柔性概念和需求主要體現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，縮小了生產循環(huán)周期，從而增加了產量也就意味著降低了成本。
當加工一長型鋁合金零件時，刀具通過時旋轉油缸可快速讓開，刀具通過后可快速復位。液壓夾具系統的第二項重要特點是可實現非常高的定位精度。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、經濟的方向發(fā)展
3 本課題的基本內容，預計可能遇到的困難，提出解決問題的方法和措施
本課題的基本內容：撥叉加工工藝及夾具設計
1 撥叉加工工藝
（1) 制訂規(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solidworks軟件繪制零件圖，一方面增加我們對零件各部分構造的認識，另一方面增加我們對solidworks軟件的熟悉。
(2) 工序的劃分 ，確定加工順序和工序內容，安排工序的集中和分散程度，劃分工序階段，這項工作與生產綱領有密切關系，具體可以根據生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等。根據實際生產條件確定工藝過程的工序次數；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，也可利用高生產率的通用設備，按工序集中原則組織生產。
(3) 定位基準的選擇，根據粗基準，精基準的選擇原則；遵循基準統一、基準重合。由零件圖具體分析可得：撥叉首先以一側面和一個為粗基準，對底平面A進行粗加工，再以底平面A為精基準加工孔。
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諸多因素有關，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的輔助支撐。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,聯系在實習工廠看到的一些箱體零件加工的夾具來解決這些問題.
上述即為可能遇到問題以及初步考慮的解決措施
4 本論文課題擬采用的研究手段（途徑）和可行性分析
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：
一 撥叉加工工藝的設計和夾具設計
二 制定工藝規(guī)程的研究途徑和可行性分析
毛坯的選擇：
?根據生產綱領和零件結構選擇毛坯，毛坯的種類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。
毛坯的種類和其質量對機械加工的質量有密切的關系。同時對勞動生產率、材料消耗、成本高低有很大的影響。撥叉毛坯材料為灰鑄鐵（HT150），硬度范圍在150～200HBS，需要承受中等載荷。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，提高鑄件的表面質量。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(fā)，理論和實際生產實踐結合起來。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。根據相關的規(guī)律，對單件小批量生產不規(guī)定切削用量，而是由工人根據實際生產的情況自行選定，但對于自動線和流水線，為保證生產的節(jié)拍，必須規(guī)定切削用量，這些內容并不能隨意確定和蓋面。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(fā)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(guī)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，質量是生產的核心。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，在確保高質量的前提下，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。在保證質量和上產率的前提下，應盡可能的節(jié)約耗費，減少投資，降低制造成本，這就是經濟性。
因此，撥叉的工藝規(guī)程研究途徑應該體現質量、生產率和經濟性的平衡統一，達到經濟合理及可行的最優(yōu)方案。
5 夾具設計的研究途徑和可行性分析
?撥叉鏜、銑、鉆等工序使用的專用夾具，此類夾具的特點是針對性強、加工質量好、結構緊湊、操作簡便、生產率高。
夾具設計最關鍵是工件精確定位和可靠的夾緊。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。
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