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南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
學(xué) 生 姓 名：
孫江鋒
學(xué) 號：
0601510146
專 業(yè)：
機(jī)械工程及自動化
設(shè)計(論文)題目：
制訂LH180MQ左箱體工序卡
及銑鏜結(jié)合面夾具設(shè)計
指 導(dǎo) 教 師:
梁紅軍
2010年 4 月 4 日
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
文 獻(xiàn) 綜 述
摘要 機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計是在完成了大學(xué)的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運(yùn)用，使我對專業(yè)知識、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。機(jī)械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)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(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)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(jì)效益的技術(shù)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(shè)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(kuò)大機(jī)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(dāng)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(shè)計及制造提出了更高的要求。以下系統(tǒng)介紹了機(jī)床夾具設(shè)計的基本方法和關(guān)鍵技術(shù)。
關(guān)鍵詞 夾具設(shè)計 工藝過程 工藝分析 加工
1 機(jī)床夾具設(shè)計目的及要求
1.1 目的
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)是以機(jī)械制造工藝技術(shù)設(shè)備為主要內(nèi)容的技術(shù)科學(xué)，是機(jī)械類專業(yè)的一門主要課程，具有很強(qiáng)的實踐性。因此在完成了理論教學(xué)和實踐教學(xué)后，還需要對學(xué)生進(jìn)行機(jī)械零件加工工藝設(shè)計的實際訓(xùn)練，使學(xué)生通過工藝設(shè)計獲得綜合運(yùn)用所學(xué)過的全部相關(guān)課程（如機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，互換性及技術(shù)測量，金屬學(xué)與熱處理學(xué)）進(jìn)行零件工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力，能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計的基本原理和方法，學(xué)會擬訂夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計，初步具備設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理并能保證加工質(zhì)量的夾具的能力，培養(yǎng)學(xué)生熟悉并運(yùn)用有關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)、圖表等技術(shù)資料的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生識圖、制圖、運(yùn)算和編寫技術(shù)文件等基本技能。1.2 夾具設(shè)計要求
保證工件加工的各項技術(shù)要求
要求正確確定定位方案、夾緊方案，正確確定刀具的導(dǎo)向方式，合理制定夾具的技術(shù)要求，必要時要進(jìn)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(yīng)盡量采用多件夾緊、聯(lián)動夾緊等高效夾具，但結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，造價要低廉。
盡量選用標(biāo)準(zhǔn)化零部件
盡量選用標(biāo)準(zhǔn)夾具元件和標(biāo)準(zhǔn)件，這樣可以縮短夾具的設(shè)計制造周期，提高夾具設(shè)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(yīng)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(yīng)有足夠的活動空間；為減輕工人勞動強(qiáng)度，在條件允許的情況下，應(yīng)盡量采用氣動、液壓等機(jī)械化夾緊裝置。
夾具應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，所設(shè)計的夾具應(yīng)便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整和維修[1]。
2 夾具設(shè)計中的參數(shù)化設(shè)計
機(jī)床夾具設(shè)計是機(jī)械制造專業(yè)類學(xué)生一項重要的技能訓(xùn)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(jī)床夾具具有結(jié)構(gòu)相似性，設(shè)計中重復(fù)勞動較多 目前大部分工廠、學(xué)校、研究部門用AutoCAD完成二維圖形的繪制。AutoCAD是目前應(yīng)用最廣泛、使用人數(shù)最多的CAD軟件。已經(jīng)成為一種微機(jī)CAD系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，工程設(shè)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(jī)床夾具設(shè)計的需要，繪圖效率低，但其強(qiáng)大的二次開發(fā)功能為夾具設(shè)計參數(shù)化提供了便利。機(jī)床夾具設(shè)計一般包括定位元件、夾緊裝置、夾具體、連接元件、對刀、導(dǎo)向元件等的設(shè)計，在AutoCAD平臺上設(shè)計出方便自己使用的夾具界面，可大大縮短設(shè)計時間，減少設(shè)計人員的重復(fù)勞動時間[3]。
3 設(shè)計面臨的問題
在設(shè)計中，需要對零件加工工藝方案和夾具進(jìn)行設(shè)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(dá)到的精度。在進(jìn)行夾具設(shè)計時，可能因定位基準(zhǔn)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(jī)構(gòu)時由于機(jī)構(gòu)的大小，尺寸等不合理，而達(dá)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(shè)計過程中應(yīng)制訂多套方案，以供比較選擇最優(yōu)，同時還要多請教指導(dǎo)老師和同學(xué)，并多查閱相關(guān)的書籍來盡可能好的完成設(shè)計[4]。
4 結(jié)構(gòu)工藝性問題
機(jī)械零部件的結(jié)構(gòu)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(guān)鍵。零部件加工各階段的工藝內(nèi)容主要是根據(jù)設(shè)計階段早已確定的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行的。產(chǎn)品零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)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(xué)性、可行性和經(jīng)濟(jì)性的要求，即零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。結(jié)構(gòu)工藝性是機(jī)械零部件設(shè)計的基準(zhǔn)之一，同時也是工藝人員必須高度重視的問題。結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工工藝設(shè)計有機(jī)地結(jié)合起來，系統(tǒng)、全面、綜合地分析和解決零部件結(jié)構(gòu)工藝性的問題這對提高產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(yīng)將如何保證孔的精度作為重點來考慮。
精基準(zhǔn)的選擇? 精基準(zhǔn)的選擇對保證箱體類零件的技術(shù)要求十分重要。在選擇精基準(zhǔn)時，首先要遵循“基準(zhǔn)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(zhǔn)定位。這樣就可避免因基準(zhǔn)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(zhǔn)的選擇? 加工精基準(zhǔn)時定位用的粗基準(zhǔn)，應(yīng)能保證重要加工表面（主軸支承孔）的加工余量均勻；應(yīng)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(yīng)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(zhǔn)定位方式與生產(chǎn)類型有關(guān)。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(yīng)力，防止加工后的變形，使加工精度保持長期穩(wěn)定，要進(jìn)行時效處理。自然時效比人工時效了，目前仍用于精密機(jī)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(yīng)有一段存放時間，以消除加工內(nèi)應(yīng)力。[8]對于精密機(jī)床的主軸箱體，應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(kuò)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(guān)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(zhǔn)，而后者會影響軸孔精細(xì)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(jié)構(gòu)復(fù)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(yīng)盡可能把粗精加工分開，并分別在不同機(jī)床上進(jìn)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(dāng)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(jìn)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(jìn)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(dāng)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(jìn)行組合磨削。箱體上精度為IT7的軸承支承孔，一般采用鉆—擴(kuò)—粗鉸—精鉸或鏜—半精鏜—精鏜的工藝方案進(jìn)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(dāng)孔的精度超過IT7、表面粗糙度小于0.63μm時，還應(yīng)增加一道最后的精加工或精密加工工序，如精細(xì)鏜、珩磨、滾壓等[15]。
5 小結(jié)
在機(jī)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(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，改善操作的勞動條件。因此，夾具是機(jī)械制造中的一項重要的工藝裝備。一個好的機(jī)床夾具，首先要保證能加工出合格的產(chǎn)品。為此，所設(shè)計的夾具首先應(yīng)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(jī)床應(yīng)保持正確的位置，即工件應(yīng)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(yīng)當(dāng)破壞工件原有的正確定位，即對工件應(yīng)有正確的夾緊。在夾具設(shè)計過程中，應(yīng)多讀些典型機(jī)床夾具總圖，多了解一些夾具結(jié)構(gòu)方案，從中多學(xué)習(xí)一些結(jié)構(gòu)工藝性方面的知識，使設(shè)計能力有所提高。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 徐發(fā)仁.機(jī)床夾具設(shè)計.重慶:重慶大學(xué)出版社，1996.
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[3]?邱宣懷，機(jī)械設(shè)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(jī)械工業(yè)出版社，1997．
[5] 徐憬.機(jī)械設(shè)計手冊. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.
[6] 清宏計算機(jī)工作室．AutoCAD工程二次開發(fā)．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1997．
[7] 陳興強(qiáng)．Auto LISP在AutoCAD的二次開發(fā)中的應(yīng)用．機(jī)電一體化，2001．
[8] 張龍勛.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1993.
[9] 郭俊峰．用Visual LISP開發(fā)AutoCAD2000應(yīng)用程序．北京:人民郵電出版社，
2001．
[10] 戴起勛．機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝性300例．主編 北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2003．
[11] 劉守勇等，機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具.?北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1994.
[12] 孟少農(nóng)．機(jī)械加工工藝手冊．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991．
[13] 王昆等，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計[M].武漢:?高等教育出版社，1995.
[14] 柯明揚(yáng).機(jī)械制造工藝學(xué). 北京:北京航天航空大學(xué)出版社，1995.
[15] 王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.
畢 業(yè) 設(shè) 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(jī)是用于機(jī)動車發(fā)動機(jī)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(lǐng)年產(chǎn)單班制2萬臺，制訂機(jī)加工工序卡達(dá)到圖樣要求，另再設(shè)計一套銑鏜結(jié)合面的夾具。
2.2擬采用的研究手段
首先對所選的箱體進(jìn)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(jī)加工工藝路線，不同的生產(chǎn)綱領(lǐng)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(yīng)的生產(chǎn)綱領(lǐng)的機(jī)加工工序卡，在一些具體的夾具零件方面做一些精致的設(shè)計。
最后做好總體的設(shè)計方案。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語：
本文對LH180MQ左箱體加工進(jìn)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(shè)計的基本要求、精度的設(shè)計原則及夾具技術(shù)的發(fā)展趨勢。對機(jī)加工工序卡及夾具設(shè)計有了一定的了解，為接下來所進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測：
LH180MQ左箱體工序卡及第一道機(jī)加工夾具設(shè)計是江蘇林海動力機(jī)械集團(tuán)公司的設(shè)計課題，按照生產(chǎn)綱領(lǐng)單班2萬臺進(jìn)行設(shè)計。通過本課題的設(shè)計，學(xué)生能基本熟悉箱體件機(jī)加工工序卡設(shè)計的全過程：學(xué)會對工藝路線進(jìn)行比較，確定合理的工藝方案；根據(jù)零件材料、硬度、抗拉強(qiáng)度等原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)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(jìn)給量、切削速度等切削用量，并能正確地進(jìn)行計算，確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、切削工時等。在機(jī)加工夾具設(shè)計中，會合理地選擇夾緊點和定位基準(zhǔn)，并根據(jù)相關(guān)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(rèn)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(shè)計計算及查閱資料的工作量較大，如認(rèn)真、獨(dú)立完成整個設(shè)計過程應(yīng)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(dǎo)教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日