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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目： 閥蓋加工工藝規(guī)程及工裝夾具設(shè)計(jì)
課 題 類 別： 設(shè)計(jì)
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 號(hào)：
班 級(jí)：
專業(yè)（全稱）：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指 導(dǎo) 教 師：
2009年3月
一、本課題設(shè)計(jì)（研究）的目的：
本畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題“閥蓋的機(jī)械加工工藝，典型夾具及其CAD設(shè)計(jì)”,機(jī)械制造工藝問(wèn)題有三個(gè)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(gè)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(jī)械性能，國(guó)際上近年來(lái)稱之為“表面完整性”。
其次是要求生產(chǎn)時(shí)消耗的物質(zhì)、能源和勞動(dòng)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(duì)多種工藝過(guò)程方案進(jìn)行分析和比較，進(jìn)行優(yōu)化選擇。最后，要求機(jī)械零件的裝配工藝在質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的達(dá)到一定的指標(biāo)。
機(jī)械制造中的質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性三者具有密切的辨證關(guān)系和靈活性。在解決某一具體工藝問(wèn)題時(shí)，需要全面地加以考慮。工藝部門在完成一臺(tái)機(jī)械的零件加工和裝配工藝過(guò)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(lái)，通常稱為工藝規(guī)程，供生產(chǎn)準(zhǔn)備和車間實(shí)施之用。
二、設(shè)計(jì)（研究）現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)（文獻(xiàn)綜述）：
本課題的研究意義，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)
閥蓋的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)為本課題的研究?jī)?nèi)容，對(duì)此研究查閱的大量的資料，首先明白機(jī)械加工工藝過(guò)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(jī)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(shuō)明過(guò)程，使工件能按照零件圖的技術(shù)要求加工出來(lái)，就得制定復(fù)雜的機(jī)械加工工藝規(guī)程來(lái)作為生產(chǎn)的指導(dǎo)性技術(shù)文件，學(xué)習(xí)研究制定機(jī)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(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們將學(xué)習(xí)到更多的知識(shí)。
（1）我們必須仔細(xì)了解零件結(jié)構(gòu)，認(rèn)真分析零件圖,培養(yǎng)我們獨(dú)立識(shí)圖能力,增強(qiáng)我們對(duì)零件圖的認(rèn)識(shí)和了解,通過(guò)對(duì)零件圖的繪制,不僅能增強(qiáng)我們的繪圖能力和運(yùn)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(jì)算、工時(shí)定額計(jì)算、定位誤差分析等。在整個(gè)設(shè)計(jì)中也是非常重要的,通過(guò)這些設(shè)計(jì),不僅讓我們更為全面地了解零件的加工過(guò)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(shí)際的機(jī)床相適應(yīng)。 這對(duì)以前學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)的復(fù)習(xí),也是以后工作的一個(gè)鋪墊。
（3）在這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)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(huì)影響輔助時(shí)間的長(zhǎng)短,從而影響生產(chǎn)率,夾具是加工工件時(shí),為完成某道工序,用來(lái)正確迅速安裝工件的裝置.它對(duì)保證加工精度、提高生產(chǎn)率和減輕工人勞動(dòng)量有很大作用。這是整個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn),也是一個(gè)難點(diǎn)
近年來(lái)，機(jī)械制造工藝有著飛速的發(fā)展。比如，應(yīng)用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程。因?yàn)樘胤N加工的微觀物理過(guò)程非常復(fù)雜，往往涉及電磁場(chǎng)、熱力學(xué)、流體力學(xué)、電化學(xué)等諸多領(lǐng)域，其加工機(jī)理的理論研究極其困難,通常很難用簡(jiǎn)單的解析式來(lái)表達(dá)。近年來(lái)，雖然各國(guó)學(xué)者采用各種理論對(duì)不同的特種加工技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，并取得了卓越的理論成就，但離定量的實(shí)際應(yīng)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(jī)理的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方 法來(lái)了解特種加工的工藝規(guī)律，以便實(shí)際應(yīng)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(yàn)選取，還難以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化和自動(dòng)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(jī)床總數(shù)95%以上的非數(shù)控電火花成形加工機(jī)床和較大尺寸的模具型腔加工中得到廣泛應(yīng)用。雖然已有學(xué)者對(duì)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(wèn)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(fù)雜電極的三維型面數(shù)據(jù)。隨著模糊 數(shù)學(xué)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及專家系統(tǒng)等多種人工智能技術(shù)的成熟發(fā)展，人們開始嘗試?yán)眠@一技術(shù) 來(lái)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(jì)性等實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停⒌玫搅顺醪?的成果。因此，通過(guò)實(shí)驗(yàn)建模，將典型加工實(shí)例和加工經(jīng)驗(yàn)作為知識(shí)存儲(chǔ)起來(lái)，建立描述特 種加工工藝規(guī)律的可擴(kuò)展性開放系統(tǒng)的條件已經(jīng)成熟。并為進(jìn)一步開展特種加工加工工藝過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬，應(yīng)用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程和虛擬加工奠定基礎(chǔ)。
同時(shí)，在機(jī)械加工過(guò)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(dòng)的強(qiáng)度，夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)深入生產(chǎn)實(shí)際，（對(duì)工件的圖紙，工藝文件，生產(chǎn)綱領(lǐng)等分析），精心調(diào)查研究，吸取國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，制訂出合理的設(shè)計(jì)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(xiàng)重要因素。然而零件加工過(guò)程中的精確定位和裝夾的重復(fù)精度也是改進(jìn)效率和質(zhì)量的關(guān)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(guó)制造業(yè)發(fā)展迅猛，以前的我國(guó)制造業(yè)普遍使用剛性專機(jī)加工各種各樣的零部件，導(dǎo)致改型和生產(chǎn)個(gè)零部件周期較長(zhǎng)。隨著我國(guó)制造業(yè)發(fā)展和各種各種零件的需求與日俱增，加工設(shè)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(duì)設(shè)備快速性和適應(yīng)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(dāng)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(jī)、可重新配置的機(jī)床及專用加工中心的組合應(yīng)用，使得發(fā)動(dòng)機(jī)零件的加工變得越來(lái)越柔性化，具體情況取決于每個(gè)加工項(xiàng)目的產(chǎn)量配額
使用液壓夾具的主要優(yōu)勢(shì)是能節(jié)省夾緊和松卸工件時(shí)所花的大量的時(shí)間。有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明液壓夾緊相比機(jī)械夾緊節(jié)省90%~95%的時(shí)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(dāng)加工一長(zhǎng)型鋁合金零件時(shí)，刀具通過(guò)時(shí)旋轉(zhuǎn)油缸可快速讓開，刀具通過(guò)后可快速?gòu)?fù)位。液壓夾具系統(tǒng)的第二項(xiàng)重要特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)非常高的定位精度。關(guān)鍵在于夾緊力在定位和夾緊過(guò)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(huì)微乎其微
夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展
三、設(shè)計(jì)（研究）的重點(diǎn)與難點(diǎn)，擬采用的途徑（研究手段）：
本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)于下：
本課題為機(jī)械加工工藝的范疇,牽涉到機(jī)械方面的科學(xué),所以 “閥蓋的機(jī)械加工工藝，典型夾具及其CAD設(shè)計(jì)”要求我有一定的機(jī)械行業(yè)知識(shí)，熟悉閥蓋的工況和經(jīng)常發(fā)生的問(wèn)題。
以往的課題設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，采用理論和實(shí)際相結(jié)合的方法。實(shí)地參觀，考察廠里現(xiàn)有工藝加工設(shè)備及熱處理設(shè)備,以便在設(shè)計(jì)中盡量運(yùn)用現(xiàn)有設(shè)備及加工工藝。多查相關(guān)資料，多和老師、工人師傅、同學(xué)研究討論，選擇在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下最合理的設(shè)計(jì)方案。
研究方案大體是: 閥蓋的技術(shù)要求,閥蓋的加工,鉆孔夾具設(shè)計(jì)
擬采用的途徑：
根據(jù)不同的研究對(duì)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(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)
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(lǐng)和零件結(jié)構(gòu)選擇毛坯，毛坯的類型一般在零件圖上已有規(guī)定。對(duì)于鑄件和鍛件應(yīng)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(zhǔn)和計(jì)算加工余量時(shí)有所考慮。如果毛坯是棒料或型材，則按其標(biāo)準(zhǔn)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(duì)機(jī)械加工的質(zhì)量有密切的關(guān)系。同時(shí)對(duì)提高勞動(dòng)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(shí)體模樣（金屬模）進(jìn)行兩箱造型，這不僅簡(jiǎn)化了造型和合箱操作，還因型砂緊實(shí)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(jī)床型號(hào)、刀具、夾具及量具等。擬訂工藝路線從實(shí)際出發(fā)，理論聯(lián)系實(shí)際和工人結(jié)合起來(lái)。常常需要提出幾個(gè)方案，進(jìn)行分析比較后再確定。
計(jì)算切削用量、加工余量及工時(shí)定額：
查閱《切削用量手冊(cè)》等資料并進(jìn)行計(jì)算確定。目前，對(duì)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(yàn)自行選定，但對(duì)于自動(dòng)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(jì)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(shí)定額一般按各工廠的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)積累起來(lái)的統(tǒng)計(jì)資料來(lái)估算。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，工藝的改進(jìn)，新工藝，新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，工時(shí)定額應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的修改。
對(duì)機(jī)械加工工藝規(guī)程基本要求可歸結(jié)為質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。雖然有時(shí)互相矛盾，但只要把它們處理好，就會(huì)成為一個(gè)統(tǒng)一體。在三個(gè)要求中，質(zhì)量是首要的。質(zhì)量表現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)，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(yīng)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(yīng)在保證質(zhì)量的前提下解決生產(chǎn)率問(wèn)題。在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能的節(jié)約耗費(fèi)，減少投資，降低制造成本，這就是經(jīng)濟(jì)性。
因此，閥蓋的工藝規(guī)程研究途徑應(yīng)該體現(xiàn)質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理及可行的最優(yōu)方案。
夾具設(shè)計(jì)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(diǎn)是針對(duì)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)率高。
夾具設(shè)計(jì)最關(guān)鍵是要求對(duì)工件定位正確，且滿足定位精度要求。為了解決此問(wèn)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(wèn)題。如定位基準(zhǔn)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(jī)床上的定位精度。
除此之外，選擇夾具的類型與結(jié)構(gòu)型式必須與零件生產(chǎn)批量大小相適應(yīng)，夾具結(jié)構(gòu)與零部件應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)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(shè)計(jì)難點(diǎn)：
本課題的基本內(nèi)容：閥蓋加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
1、閥蓋加工工藝
1、 制訂閥蓋加工工藝規(guī)程，關(guān)鍵是工序的劃分和定位基準(zhǔn)的選擇。在設(shè)計(jì)開始的過(guò)程中，我們必須要認(rèn)真分析零件圖，了解其箱體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相關(guān)的技術(shù)要求，對(duì)箱體零件的每一個(gè)細(xì)節(jié)，都應(yīng)仔細(xì)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(gè)零件加工的關(guān)鍵，必須弄清箱體零件的每一個(gè)尺寸。繪制零件圖是一個(gè)重點(diǎn)，同時(shí)因?yàn)橄潴w零件比較復(fù)雜,所以也是一個(gè)難點(diǎn)。我們采用autoCAD軟件繪制零件圖，一方面增加我們對(duì)零件的了解認(rèn)識(shí)，另一方面增加我們對(duì)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(xiàng)工作與生產(chǎn)綱領(lǐng)有密切關(guān)系，具體可以根據(jù)生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等。生產(chǎn)條件確定工藝過(guò)程的工序次數(shù)；如批量小時(shí)可采用在通用機(jī)床上工序集中原則，批量大時(shí)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(shè)備，按工序集中原則組織生產(chǎn)。
定位基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)粗基準(zhǔn)，精基準(zhǔn)的選擇原則；遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一、基準(zhǔn)重合。由零件圖具體分析可得：閥蓋首先以一個(gè)側(cè)面和一個(gè)孔為粗基準(zhǔn)，對(duì)底平面A進(jìn)行粗加工，再以底平面A為基準(zhǔn)加工孔。
2、夾具設(shè)計(jì)可能遇到的問(wèn)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(zhǔn)是否與工序基準(zhǔn)重合、定位基準(zhǔn)與定位元件的配合狀況等因素有關(guān)，可提高夾具的制造精度，減少配合間隙，就能提高夾具在機(jī)床上的定位精度，夾具中出現(xiàn)過(guò)定位時(shí)，可通過(guò)撤消多余定位元件，使多余定位元件失去限制重復(fù)自由度的能力，增加過(guò)定位元件與定位基準(zhǔn)的配合間隙等辦法來(lái)解決。
夾緊必須可靠，但夾緊力不可過(guò)大，以免工件或夾具產(chǎn)生過(guò)大變形。可采用多點(diǎn)夾緊或在工件鋼性薄弱部位安放適當(dāng)?shù)妮o助支撐。夾具的設(shè)計(jì)必須要保證夾具的定位準(zhǔn)確和機(jī)構(gòu)合理,考慮夾具的定位誤差和安裝誤差。我們將通過(guò)對(duì)工件與夾具的認(rèn)真分析,結(jié)合一些夾具的具體設(shè)計(jì)事例,查閱相關(guān)的夾具設(shè)計(jì)資料,聯(lián)系在工廠看到的一些箱體零件加工的夾具來(lái)解決這些問(wèn)題.
上述即為遇到難點(diǎn)的解決措施
四、設(shè)計(jì)（研究）進(jìn)度計(jì)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(bào)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(shè)計(jì)計(jì)算
4. 09年4月13日—4月26日 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(shè)計(jì)說(shuō)明書
8. 09年6月07日—6月12日 設(shè)計(jì)總結(jié)、整理設(shè)計(jì)資料、準(zhǔn)備答辯
9.09年6月 13日—6月20日 答辯
五、參考文獻(xiàn)：
《機(jī)械制造工藝學(xué)基礎(chǔ)》 傅水根主編 清華大學(xué)出版社2000.9
《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》 馮辛安主編 機(jī)械工業(yè)出版設(shè) 2004.1
《機(jī)械制造工藝學(xué)》 顧崇銜主編 西科學(xué)技術(shù)出版社 2006.8
《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》 王紹俊主編 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 1981.8
《機(jī)械設(shè)計(jì)》 濮良貴主編 高等教育出版社 2006.12
《金屬切削機(jī)床夾具圖冊(cè)》 南京機(jī)械研究所主編加工 1984.12
《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì)主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2002
王先逵主編，機(jī)械制造工藝學(xué)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998
馮道主編，機(jī)械零件切削加工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊(cè)，安徽文化音像出版社
王光斗、王春福主編，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002
AutoCAD（較新版本）
機(jī)電專業(yè)期刊
指導(dǎo)教師意見
簽名：
月 日
教研室（學(xué)術(shù)小組）意見
教研室主任（學(xué)術(shù)小組長(zhǎng)）（簽章）：
月 日
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