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1 - 天河學院 本科畢業(yè)設計開題報告 題 目 ： 變 速 箱 體 制 造 工 藝 規(guī) 程 及 專 用 夾 具 設 計 系 別 ： 專 業(yè) ： 姓 名 ： 學 號 ： 指 導 教 師 ： 年 月 日 - 2 - 系別 專業(yè) 機械設計制造及其 自動化 班級 姓名 學號 聯(lián)系方式 題目 變速箱體制造工藝規(guī)程及專用夾具設計 一、選題背景 從 1949 年以來，我國機械工業(yè)有了很大的發(fā)展，已經(jīng)成為工業(yè)中產品門類 比較齊全、具有相當規(guī)模和一定技術基礎的產業(yè)部門之一，其機械加工和夾具也有 很大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達國家相比，我們這方面的水平還存在著階段性的差距， 主要表現(xiàn)在機械產品質量和水平不夠高，加工工藝過程不合理，夾具應用也比較少， 使其加工工人勞動強度大，加工出來的產品也不理想。 夾具從產生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人 的結合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善； 第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件 的定位和夾，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關系，所以對 夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結合，夾具作為機床的一部分，成 為機械加工緊。人們越來越認識到中不可缺少的工藝裝備。 制造業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎，隨著以計算機技術為主導的現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā) 展，以“時間驅動”為特征的市場競爭、產品更新?lián)Q代的加快、商品需求的多樣化、 用戶素質的提高等使制造業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，特別像變速箱體彈簧類不規(guī)則零件 的加工就出現(xiàn)了一些問題，在現(xiàn)階段像變速箱體彈簧類的加工還沒達到現(xiàn)代自動化 的水平。在現(xiàn)代的中小批量生產中，它的加工工藝還需人工畫線的方法來保證其精 度，而對工件的裝夾也是通過人工的方法進行的。因此我國對不規(guī)則零件的加工還 處于效率低、成本高的階段。 隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產品的品種和生產率提出了愈來愈高的要求，使 多品種，中小批生產作為機械生產的主流，為了適應機械生產的這種發(fā)展趨勢，必 然對機床夾具提出更高的要求。特別像不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。在今后 的發(fā)展過程中，應大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調夾具，尤其是成組夾 具。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(jīng)濟方向發(fā)展。 - 3 - 二、課題設計 2.1 課題的內容 論文（設計）的主要任務與具體要求 （1）工藝過程、工藝卡、工序卡片編制 （2）專用夾具設計鉆 10-12：機械總裝配圖若干張，零件圖若干張； （總圖紙量達到教學大綱要求的工作量 2 張 A0） （3）設計說明書 20000 字左右（50 張 A4 紙） 翻譯件 2000 字左右。 （4）說明書按要求格式排版. 變速箱體的主要加工內容是表面和孔。其加工路線長，加工時間多，加工成本 高，零件的加工精度要求也高。按照機械加工工藝要求，遵循先面后孔的原則，并 將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞蔬x擇以底 面作為粗基準，以底面與兩個工藝孔作為精基準，確定了其加工的工藝路線和加工 中所需要的各種工藝參數(shù)。 在零件的夾具設計中，主要是根據(jù)零件加工工序要求，分析應限的自由度數(shù)， 進而根據(jù)零件的表面特征選定定位元件，再分析所選定位元件能否限定應限自由度。 確定了定位元件后還需要選擇夾緊元件，最后就是確定專用夾具的結構形式。 2.2 課題的目的 本題目是根據(jù)機械設計制造及其自動化專業(yè)的機械制造方向的培養(yǎng)目標和機械 制 造中的典型零件的機械加工工藝規(guī)程與工藝裝備設計要求而擬的畢業(yè)設計題目， 目的是 提高我們理論聯(lián)系工程實際和工程實際設計能力。 畢業(yè)設計是綜合運用 機械設計制造及其自動化專業(yè)的專業(yè)知識， 分析和解決實際工 程問題的一次深入 的綜合性總復習。 通過畢業(yè)設計能使我們熟悉制定零件機械加工工藝 規(guī)程和分析 工藝問題的能力，以及設計機床夾具的能力。通過設計過程，熟悉有關標準 和設 計資料，學會使用有關手冊和數(shù)據(jù)庫。也作為我們未來從事機械制造技術工作的一 次重要的基本訓練。 本課題是變速箱體制造工藝規(guī)程及專用夾具設計，是變速箱 體是各種速箱中的 一個重要部件，它的加工工藝的好壞將會影響到整個變速器能 否正常運行，作用十分關鍵。 - 4 - 2.3 課題的意義 變速箱體零件的工藝及工裝設計是本人在基本完成大學的學習任務后完成的一次由理論轉 化為實際生產的一個過程，將我在大學期間學習到的東西全部整合到一起運用到實踐當中去， 使本人對自己所學的專業(yè)知識，專業(yè)技能，和專業(yè)所從事的方向有了更深層次的學習與了解， 為我以后的工作打下基礎。機械加工工藝主要是實現(xiàn)產品的設計，保證產品質量，節(jié)約能源， 降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產準備，計劃調度，加工操作，生產安全，技術檢測和健 全勞動組織的重要依據(jù)。然而夾具在制造系統(tǒng)中也是一個非常重要的組成部分，好的夾具可以 提高勞動生產率，保證和提高加工精度，降低生產成本，還可以擴大機床的使用范圍，而這個 變速箱體的精度，材料的好壞，加工的工藝將直接影響到發(fā)動機的使用效率和壽命，所以本次 設計要實現(xiàn)產品的設計，保證產品質量還要在保證產品加工精度的同時提高生產率，節(jié)約成本。 2.4 文獻綜述 三、課題研究現(xiàn)狀 3.1 國外研究現(xiàn)狀 工業(yè)設計是人類社會發(fā)展和科學技術進步的產物，從英國莫里斯的“工藝美術運動”，到德 國的包豪斯設計革命以及美國的廣泛傳播與推廣，工業(yè)設計經(jīng)過了醞釀，探索，形成，發(fā)展百 余年的歷史滄桑。時至今日，工業(yè)設計已成為一門獨立的專業(yè)學科，并且有一套完整的研究體 系。 1980 年國際工業(yè)設計協(xié)會理事會（ICSID）給工業(yè)作了明確定義：“就批量生產的工業(yè)產品而言， 憑借訓練，技術知識，經(jīng)驗及視覺感受，而預示材料、結構、構造、形態(tài)、色彩、表面加工， 裝飾以新的品質和規(guī)格，叫做工業(yè)設計。根據(jù)當時的具體情況，工業(yè)設計師應在上述工業(yè)產品 全部側面或其中幾個方面進行工作，而且需要工業(yè)設計師對包裝、宣傳、展示，市場開發(fā)等問 題的解決付出自己的技術知識和經(jīng)驗以及視覺評價能力時，這也屬于工業(yè)設計的范疇”。 材料、結構、工藝是產品設計的物質技術基礎，一方面，技術制約著設計；另一方面，技術也 推動著設計。從設計美學的觀點看，技術不僅僅是物質基礎還具有其本身的“功能”作用，只要 善于應用材料的特性，予以相應的結構形式和適當?shù)募庸すに嚕湍軌騽?chuàng)造出實用，美觀，經(jīng) 濟的產品，即在產品中發(fā)揮技術潛在的“功能”。 任何設計都是時代的產物，它的不同的面貌，不同的特征反映著不同歷史時期的科學技術水平。 技術是產品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產品帶來新的結構，新的形態(tài)和 新的造型風格。材料，加工工藝，結構，產品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便 會引起整個機體的變化。 - 5 - 3.2 國內研究現(xiàn)狀 機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產業(yè)， 是國家創(chuàng)造力、 競爭力和綜合國力的重要體現(xiàn)。 機械制造工藝是將各種原材料、半成品加工成產品的方法和過程。它是應先進工業(yè)和科 學技 術的發(fā)展需求而發(fā)展起來的。 現(xiàn)代工業(yè)科學技術的發(fā)展又為制造業(yè)技術提供了近一 步發(fā)展的 技術支持，如新材料的使用、計算機技術、微電子技術、控制理論與技術、信 息處理技術、 測試技術、人工智能理論與技術的發(fā)展與應用都促進了制作工藝技術的發(fā) 展?，F(xiàn)代機械制造 中較多的采用了數(shù)控機床、機器人、柔性制造的單元和系統(tǒng)等高技術 的集成，來滿足產品個 性化和多樣化的要求。 零件在工藝規(guī)程制定之后，就要按工藝規(guī)程順序進行加工。加工中除 了需要機床、 刀具、量具之外，成批生產時還需要機床夾具。夾具是機床和工件之間的連接 裝置，使 工件相對于機床或者刀具獲得正確的位置。 機床夾具的好壞直接影響工件加工表面 的位 置精度和生產率；機床夾具按使用范圍分為：通用夾具、專業(yè)夾具、可調整夾具和成組 夾具、組合夾具和隨行夾具等；近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系 統(tǒng)等 新加工技術的應用對機床夾具也提出了新的要求： 要能裝夾一組具有相似特征的工 件、 能 適用于精密加工的高精度機床和各種現(xiàn)代化的制造技術的新型機床以及采用以液 壓站等為動 力的高效夾緊裝置。 改革開放以來，隨著中國與世界的接軌，中國不斷的引進了西方先進的加工技術，而且 隨著世界科技的飛速發(fā)展，數(shù)控機床，加工中心，柔性制造單元，柔性制造系統(tǒng)等一系列高端 設備得以廣泛的運用，使得我國的加工精度和加工方法也發(fā)生了革命性的改變。產品更新?lián)Q代 的加快，產品需求的多樣化，是制造業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)，特別像變速箱體這種不規(guī)則零件就出現(xiàn) 了重大問題，現(xiàn)階段變速箱體零件加工還打不到自動化加工，它的工藝好需要人工畫線的方法 來保證，而零件的裝夾也是通過人工來完成的，所以現(xiàn)階段我國對變速箱體這種不規(guī)則零件的 加工的效率還是比較低的階段。夾具方面人們也從過去傳統(tǒng)的夾具的裝夾，定位，刀具的引導 定位為夾具的裝夾和定位，隨著數(shù)字化加工設備的擴大化，已經(jīng)將夾具的引導刀具功能完全替 代，給今后的夾具的快速裝夾與定位提出了更高的要求。 四、課題設計方案 4.1 設計方案選型與分析（選擇多種方案比較，分析優(yōu)缺點） 方案一：采用底面和側面進行夾緊定位的這種方式，這種方式優(yōu)點是容易裝配， 人工容易操作，上下箱體同時加工容易保證兩箱體進行裝配配合。 缺點是：太容易受到人為因素的影響，而影響裝夾精度，比如有人力氣大就夾 的緊一點，有人力氣小就夾的相對松一些，這樣就造成因為裝配問題而導致的加工 - 6 - 精度出現(xiàn)問題。 方案二：采用一面兩銷進行定位，兩箱體分別進行 加工，采用螺旋夾緊機構進行 夾緊，優(yōu)點：這種方式精度容易保證，并且是書本經(jīng)典的推薦的方法，方法可靠， 穩(wěn)定.通用性強，適合箱體類大型工件的操作。 缺點：這種方式是安裝定位孔的時候操作不太方面，因為工件本身比較重，兩銷的 安裝要小心謹慎裝上去的。 4.2 方案的確定 決定采用第 2 種方案，該方案比較穩(wěn)定，最重要的是有書本做保證，不會出現(xiàn)大 - 7 - 的方案錯誤，有理論上的支撐，最重要的是將所學到的東西運用到實際加工當作， 是一次由理論到實踐的過程。 4.3 方案的特點及創(chuàng)新 變速箱箱體零件上不少加工都難以采用通用夾具安裝，因此，不少情況下都 會采用專用夾具安裝。因此在設計夾具時，應認真分析零件圖紙，分析零件上主要 技術條件，在零件安裝時，盡可能選擇表面的設計基準進行裝夾，以減少定位誤差 和保證零件加工的要求。其預期目標是旨在使同學能熟練掌握機械制圖國家標準規(guī) 范，掌握零件的機械制造工藝過程和機械加工工藝等知識，掌握產品夾具設計的知 識，熟悉設計說明書的撰寫規(guī)范。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及 工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工 質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、 涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的 需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 該方案的創(chuàng)新之處在于鉆模版的固定方式，由于工件比較特殊，使用固定式鉆模版， 會導致工件裝拆麻煩，更換工件需要拆下鉆模版，如果采用旋轉式鉆模版會出現(xiàn)工 件擋住鉆模版，鉆模版的結構設計比較困難。而我這里采用的是導柱導套可以移動 式的，所謂的懸掛式鉆模版，這種類似于沖壓模具那種結構。而這里算是一種綜合 各門學科知識，最終達到學以致用的目的吧。 五、預期結果 通過實際調研和采集相應的設計數(shù)據(jù)、閱讀相關資料相結合，對變速箱體的基 本結構及作用有個大致的了解，在此基礎上，經(jīng)過對金屬切削加工、金屬切削機床、 機械設計與理論等相關知識充分掌握后，分析變速箱體的加工工藝，確定變速箱體 各加工表面的加工方法，進而形成變速箱體的機械加工工藝路線。并能根據(jù)變速箱 體的加工工序要求，分析變速箱體的定位方式、金屬切削加工過程中的機床工作臺 驅動、工件夾緊等方面的相關數(shù)據(jù)，結合機械機構設計的相關理論知識，完成工件 的有效定位及夾緊，從而使整個變速箱體的加工工藝路線經(jīng)濟，工件定位方案合理， - 8 - 來達到產品的最優(yōu)化設計。 （1）了解了變速箱體的作用，完成對零件的結構分析，并制作出合理的夾具及裝 夾方案 （2）在保證經(jīng)濟和尺寸精度的要求下制定出合理的加工方法及加工工序。 （3）在老師的要求下及自己的計劃內完成各項任務。 六、設計主要步驟 目 錄 摘 要 .II ABSTRACT .III 目 錄 .1 1 緒論 .1 1.1 本課題的研究內容和意義 .1 1.2 國內外的發(fā)展概況 .2 1.3 本課題應達到的要求 .3 2 變速箱體的圖樣分析 .4 2.1 變速箱體的作用 .4 2.2 變速箱體的圖樣分析 .5 2.3 工藝分析 .6 3 工藝規(guī)程設計 .8 3.1 確定毛坯的制造形式 .8 3.2 定位基準的選擇 .9 3.2.1 粗基準的選擇 .10 3.2.2 精基準的選擇 .11 3.3 擬定工藝路線 .12 3.3.1 劃分加工階段 .12 3.3.2 安排加工順序 .13 3.3.3 擬定加工工藝路線 .14 3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 .16 3.5 切削用量及工時定額的確定 .18 4 變速箱體鉆 10-12 孔夾具設計 .31 4.1 指出存在的問題 .31 - 9 - 4.2 夾具設計 .31 4.2.1 夾具體設計 .31 4.2.2 定位基準的選擇 .32 4.2.3 定位方案和元件設計 .32 4.3 定位、夾緊方案的選擇 .33 4.4 切削力及夾緊力的計算 .33 4.4.1 定位誤差的計算 .36 4.4.2 夾緊力計算 .36 4.4.3 夾緊機構的設計 .38 4.5 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 .39 4.6 確定夾具體結構尺寸和總體結構.40 4.7 夾具設計及操作的簡要說明 .41 5 結論與展望 .43 5.1 結論.43 5.2 不足之處及未來展望.43 致謝 .45 參考文獻 .46 七、進度計劃 序號 任務名稱 開始時間 結束時間 1 選題 2 查閱中、外文獻資料，外文資料翻譯，確定 系統(tǒng)設計方案 3 開題 4 進行畢業(yè)設計 5 中期檢查 6 上交畢業(yè)設計正稿打印版及電子材料，畢業(yè) 設計及設計說明書光盤，完成畢業(yè)答辯 ppt 7 畢業(yè)答辯 八、參考文獻 1 于勇. 我國機械制造技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向J. 山西焦煤科技 ,2010,(S1) :75-76 - 10 - 2 應雷. 淺談我國機械制造業(yè)的困境和發(fā)展戰(zhàn)略對策J. 科技資訊, 2010,(27) :112 3 侯志楠. 淺析機械制造技術的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及趨勢J. 2010/20 4 濮良貴，紀名剛. 機械設計M .高等教育出版社，2006 5 黎震，朱江峰. 先進制造技術M . 北京理工大學出版，2009 6 鄭修本. 機械制造工藝學M . 北京：機械工業(yè)出版社，2007 7 徐鴻本. 機床夾具設計手冊M.遼寧：遼寧科學技術出版社，2004 8 聞邦椿. 機械設計手冊（第 5 版）第 1 卷 機械工業(yè)出版社， 2010 9 張捷. 機械制造技術基礎M . 西南交通大學出版社 ，2006 10盧秉桓. 機械制造基礎M .北京：機械工業(yè)出版社，2008 11 王先逵. 機械制造工藝學M .北京：機械工業(yè)出版社，2004 12 Handbook of Machine Tools Manfred weckJ ,2005 13Boyes W E. Jigs and Fixture .America,SMEJ,2006 - 11 - 備注：本開題報告須裝入學生的畢業(yè)設計（論文）檔案袋存檔。 指導教師意見： 指導教師簽名： 年 月 日 教研室審核意見： 教研室主任簽名： 年 月 日