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中 北 大 學 信 息 商 務(wù) 學 院
畢業(yè)設(shè)計開題報告
學 生 姓 名：
杜志超
學 號：
12020144X13
系 名：
機械工程系
專 業(yè)：
機械設(shè)計制造及其自動化
設(shè) 計 題 目：
尾座體零件機械加工工藝規(guī)程及夾具
設(shè)計
指導教師:
龐俊忠
2016年 3月 21 日
畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：
文 獻 綜 述
一、設(shè)計（或研究）的依據(jù)、背景以及研究意義
隨著科學技術(shù)的進步與飛躍發(fā)展，我國的機械行業(yè)得到了大幅度的提升。材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計；另一方面，技術(shù)也推動著設(shè)計。從設(shè)計美學的觀點看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)，還具有其本身的“功能”作用，只要善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實用、美觀、經(jīng)濟的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的“功能”[1]。
技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和新的造型風格[2-3]。材料、加工工藝、結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一起，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。
工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使得多品種、中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求[4]。
對于尾座體零件、主要進行導軌面的加工、孔加工和表面加工、鉆孔、攻絲，孔的精度要求高。該零件年生產(chǎn)5000件屬大批量生產(chǎn)，為了提高勞動效率、降低成本，加工零件需要設(shè)計專用夾具[5]。
尾座體零件材料為HT150，灰鑄鐵是一種脆性較高，硬度較低的材料，因此其鑄造性能好，切削加工性能優(yōu)越，故本零件毛坯可選擇鑄造的方法。在后期的零件加工的過程中，要想得到最終的理想工件，不僅需要使用高精度的機床，而且夾具也是起著至關(guān)重要的作用，夾具的設(shè)計是否合理將直接影響零件最后的精度和性能。
此次的設(shè)計是對大學期間所學各課程及相關(guān)的應(yīng)用繪圖軟件的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。其目的在于：?
（1）鞏固我們在大學里所學的知識，也是對以前所學知識的綜合性的檢驗；
（2）加強我們查閱資料的能力，熟悉有關(guān)資料；?
（3）樹立正確的設(shè)計思想，掌握設(shè)計方法，培養(yǎng)我們的實際工作能力；?
（4）通過對尾座體零件的機械制造工藝設(shè)計，使我們在機械制造工藝規(guī)程設(shè)計，工藝方案論證，機械加工余量計算，工藝尺寸的確定，編寫技術(shù)文件及查閱技術(shù)文獻等各個方面受到一次綜合性的訓練，初步具備設(shè)計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。?
（5）能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，學會擬定夾具設(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)濟合理并能保證加工質(zhì)量的專用夾具的能力。?
（6）通過零件圖，裝配圖繪制，使我們對于AutoCAD繪圖軟件的使用能得到進一步的提高。
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
當今世界，工業(yè)發(fā)達國家對機床工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機電一體化、高質(zhì)量、高精、高質(zhì)、自動化先進機床，以加速工業(yè)和國民經(jīng)濟的發(fā)展[6]。長期以來，歐、美、亞在國際市場上相互展開激烈競爭，已形成一條無形戰(zhàn)線，特別是隨微電子、計算機技術(shù)的進步，數(shù)控機床在20世紀80年代以后的加速發(fā)展，各方用戶提出更多需求，早已成為四大國際機床展上各國機床制造商競相展示先進技術(shù)、爭奪用戶、擴大市場的焦點。中國加入WTO后，正式參與世界市場激烈競爭，今后如何加強機床工業(yè)實力、加速數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是緊迫而又艱巨的任務(wù)。數(shù)控機床出現(xiàn)至今的50年，隨著科技、特別是電子、計算機技術(shù)的進步而不斷發(fā)展。美國、德國和日本是當今世界上在數(shù)控機床科研、設(shè)計、制造和使用上，技術(shù)最先進、經(jīng)驗最多的國家[7-8]。
例如：19世界初是1mm等級，到20世界初時提高到了0.01mm級，而近30年來，普通機械加工的精度已從0.01mm提高到0.005mm級，精密加工的精度已從1μm級提高到0.02μm級，超精加工已從0.～0.01μm級進入到納米級。在表面粗糙度方面，日本用熒光碳素泡沫拋光劑和細微SiO2粉末拋光工作，成功獲得了小于0.0005μm的表面粗糙度。過去人們只注意表面粗糙度、波度和紋理等表面特征，忽視了表面之下0.38mm范圍內(nèi)的內(nèi)部效應(yīng)，即次表面對零件可靠性的影響。這方面尚需要深入研究，采取相應(yīng)措施，方能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命及可靠性[9-10]。
中國于1958年研制出第一臺數(shù)控機床，發(fā)展過程大致可以分為量大階段。在1958～1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對數(shù)控機床的特點、發(fā)展條件缺乏認識，在人員素質(zhì)差、基礎(chǔ)薄弱、配套件不過關(guān)的情況下，一哄而上又一哄而下，曾經(jīng)三起三落，終因表現(xiàn)欠佳，無法用于生產(chǎn)而停止。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實事求是的科學精神。在第二階段，從日、德、美、西班牙先后引進數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，從日、德、美等11各國家（地區(qū)）引進數(shù)控機床先進技術(shù)和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性等問題，數(shù)控機床開始正式生產(chǎn)和使用，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓一批設(shè)計、制造、使用和維護的人才；通過合作生產(chǎn)先進數(shù)控機床，使設(shè)計、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術(shù)的差距；通過利用國外先進元部件、控制系統(tǒng)配套，開始能自行設(shè)計及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動加工的數(shù)控機床，供應(yīng)國內(nèi)市場的需求，但對關(guān)鍵技術(shù)的試驗、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今需要重要功能部件、自動化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐，不能獨立發(fā)展，基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控機床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏像日本“機電法”、“機信法”那樣的指引；嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人；缺乏深入系統(tǒng)的科研工作；元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但向成不了合力[11-13]。
機械行業(yè)作為一個傳統(tǒng)而又具有發(fā)展?jié)摿Φ男袠I(yè)，伴隨著德國現(xiàn)在提出的“工業(yè)4.0”的概念以及中國提出的“2025計劃”，機械制造業(yè)面臨著有逐步向智能化方向轉(zhuǎn)變，最終實現(xiàn)全自動化、柔性化制造[13-15]。
我國在現(xiàn)代機械設(shè)計方面起步較晚，中國機械工程學會于1983年5月才召開了“第一次機械設(shè)計方法學討論會”，但經(jīng)過了多年的努力，我國在現(xiàn)代設(shè)計方法的研究方面已經(jīng)取得了可喜的成績，現(xiàn)在的中國可以自豪地稱為“世界的工廠”，“MADE IN CHINA”已經(jīng)是世界聞名了。雖然有了很大的進步，但是我國目前的整體機械設(shè)計水平還是有待于提高的，下面討論我國現(xiàn)階段使用較多的幾種設(shè)計方式。
研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠，里約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10～20％左右[16-17]。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)、（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機床夾具提出了如下新的要求[18-20]：
（1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本；
（2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；
（3）能適用于精密加工的高精度機床夾具；
（4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具；
（5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率。
通過對比國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的研究，我們明顯可知，目前我國的機械加工能力遠遠趕不上國外，而夾具則是主要影響因素之一[21]。因此，本文開展對尾座體零件的加工工藝分析及部分工裝設(shè)計研究顯示得非常重要。
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畢 業(yè) 設(shè) 計 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）：
1、 研究或解決的問題
本畢業(yè)設(shè)計擬解決的問題主要有以下幾個方面：
（1）通過對查閱資料，掌握其尾座體零件的重要性。
（2）掌握尾座體零件加工工藝和相應(yīng)夾具的設(shè)計流程。
（3）學習AutoCAD，并繪制尾座體零件的裝配圖和毛坯圖。
（4）編制尾座體零件的機械加工工藝規(guī)程；（選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖。擬訂零件的機械加工工藝過程，選擇各工序加工設(shè)備及工藝裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定各工序切削用量及工序尺寸，計算某一代表工序的工時定額。）填寫工藝文件：工藝過程卡片、工序卡片。
（5）設(shè)計加工該零件通孔的專用夾具；繪制夾具裝配圖和主要的夾具零件圖。
（6）撰寫說明書，完成相應(yīng)的夾具設(shè)計和加工工藝設(shè)計。
2、 擬采用的研究手段
初步擬采用理論分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計相結(jié)合的研究方法。針對尾座體零件主要采取以下方法：
①結(jié)合所學知識，首先對零件進行工藝分析，深入明白該零件的用途和作用。
②對零件毛坯進行設(shè)計。其中包括：毛坯的選擇、毛坯尺寸的確定。
③確定零件的工藝加工方案及工序。其中包括：加工方案的確定、工藝路線的確定、加工設(shè)備與工藝設(shè)備、切削用量和工時的確定等。
④工裝夾具的確定。其中包括：夾具結(jié)構(gòu)方案、夾具固定方案、裝配圖尺寸的確定。
⑤針對某個工序夾具設(shè)計。其中包括：定位方案、導向裝置、加緊機構(gòu)、復制定位裝置、夾具體的設(shè)計等。
⑤撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書，準備答辯。
三、 工作進度安排
第1-2周：選擇設(shè)計方向，收集資料，確定設(shè)計內(nèi)容，撰寫開題報告。
第3-4周：調(diào)研并學習尾座體零件的工藝設(shè)計和夾具的設(shè)計方法。
第5-6周：繪制尾座體零件夾具結(jié)構(gòu)圖及工作原理圖。
第7-8周：根據(jù)設(shè)計要求對相關(guān)參數(shù)進行計算并繪制尾座體零件的夾具裝配圖及部分零件圖。
第9-10周：結(jié)合零件的特點，編制零件的加工工藝規(guī)程。
第11-12周：總結(jié)材料，撰寫畢業(yè)論文初稿。
第13周：查漏補缺并根據(jù)老師提出的修改意見完善圖紙及論文。
第14周：畢業(yè)設(shè)計定稿、打印，畢業(yè)答辯。
畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告
指導教師意見：
杜志超同學查閱了一定量的文獻資料，結(jié)合自己的設(shè)計課題，綜述了機械制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，包括工藝設(shè)計、機床技術(shù)、夾具技術(shù)等；論述了尾座體零件在機器中的作用，分析了尾座體零件的結(jié)構(gòu)、工藝特點，以此提出了工藝設(shè)計及夾具設(shè)計的設(shè)計要點。說明該同學學習態(tài)度端正，對自己的課題有了較為深入的理解。報告內(nèi)容完整，層次結(jié)構(gòu)清晰，主要觀點明確，語言表達通暢，格式規(guī)范；研究方案可行，具備了一定的設(shè)計基礎(chǔ)。
預計能達到預期的目標，同意開題。
指導教師： 龐俊忠
2016年3月23日
所在系審查意見：
同意開題
系主任： 暴建崗
2016年3月22日