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畢業(yè)設計（論文）
開 題 報 告
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浙江工業(yè)大學之江學院畢業(yè)設計（論文） 開題報告
1 選題的背景和意義
1.1 選題的背景
隨著社會的發(fā)展，人類的進步，人們對于日常生活、工作中的物資需求呈現(xiàn)出了極大的多樣化與復雜化。傳統(tǒng)的簡單的產品已經難以再滿足人們的需求。而且在企業(yè)、工廠的運營過程中，需要的工具也不斷精細化與多樣化，給制造業(yè)帶來了新的難題。個性化的社會導致了制造產品大批量越來越少，更多的是需求多品種少批量，這種單件小值的生產模式是對傳統(tǒng)的機械加工產業(yè)模式的挑戰(zhàn)[1]。為此，制造技術的研究者提出了成組技術的科學理論及實現(xiàn)方法，從根本上解決了生產由于品種多、產量少帶來的矛盾。它是將多種零件按其工藝的相似性分類成組，以形成零件族，即把同一零件族中零件分散的小生產量匯聚成較大的成組生產量，從而使小批量生產能獲得接近于大批量生產的經濟效益，成組夾具便應運而生[2]。
成組夾具的應用可以擴大機床的使用范圍，提高生產效率和零件的加工質量，也能夠降低工人的勞動強度，縮短生產準備周期，提高勞動生產率[3]。而且隨著成組夾具的應用和發(fā)展，必將加速開拓成組技術新的應用領域。因此，成組夾具將是我國機械工業(yè)今后夾具發(fā)展的一個主要方面。
1.2 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.2.1 國內外研究現(xiàn)狀
目前發(fā)展的成組技術是應用系統(tǒng)工程學的觀點，把中、小批生產中的設計制造和管理等方面作為一個生產系統(tǒng)整體，統(tǒng)一協(xié)調生產活動的各個方面，全面實施成組技術以提高綜合經濟效益。
成組技術從20世紀50年代提出到如今已經歷了近50年的發(fā)展和應用。成組技術作為一門綜合性的生產技術科學是計算機輔助設計、計算機輔助工藝過程設計、計算機輔助制造和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術基礎。我國早在20世紀60年代初就在紡織機械、飛機、機床及工程機械等機械制造業(yè)中推廣應用成組技術，并初見成效。因此，成組技術受到國家有關部、局和工廠企業(yè)，研究所及高等院校的重視。目前，正積極開展這一方面的科學研究、人材培訓和推廣應用等工作?？梢韵嘈?，隨著應用推廣和科研工作的持續(xù)開展，成組技術對提高我國機械工業(yè)的制造技術和生產管理水平將日益發(fā)揮其重要的作用[4]。
成組工藝作為一種先進的工藝方法和生產準備方法，先后在蘇聯(lián)、民德、捷克、波蘭以及英國、法國、日本等國已經逐步得到了應用，并獲得了良好的經濟效果。由于它能縮短單件、小批生產的準備時間，擴大加工批量，提高生產效率，為適應多品種生產的發(fā)展創(chuàng)造了條件。機床工業(yè)具有多品種、小批量生產的特點，因而近年來在國外有不少機床制造廠家先后也采用了成組工藝技術[5]。
1.2.2 發(fā)展趨勢
成組夾具由于能夠利用加工零件工藝上的相似性，并且適應工件特征在一定范圍內的變化而得到推廣和應用，如何提高成組夾具設計效率成為需要重點解決的問題之一[6]。
組合夾具與成組夾具都適用于中小批生產和新產品試制，任何事物都不是十全十美的，組合夾具可多次重復使用，縮短生產準備周期，但制造成本高，組裝后笨重復雜，剛性差，積累誤差大，而成組夾具可克服組合夾具的不足，組裝調整時間短，生產和技術管理較方便。采用成組夾具是企業(yè)全面實行成組技術的需要，是實現(xiàn)成組加工的重要手段和工具，而成組加工是實施成組技術的重要領域和必要的環(huán)節(jié)[7]。夾具設計正朝著多功能、模塊化、高精度、高剛性、高強度、通用化、快速化和自動化的方向發(fā)展[8]。
2 研究的基本內容
通過分析一組小軸類零件（如圖2.1所示）上銑削槽的特點，找出共性，確定銑削夾具形式，進行結構設計，確保定位精度滿足加工要求，工件夾緊牢固可靠；要求機構合理、加工方便。
圖2.1小軸類零件圖
D=10～30mm
2.1 基本框架
（1）分析課題，方案設計
（2）相關尺寸計算和校核
（3）零部件設計
（4）總體夾具設計
2.2 研究的重點和難點
通過分析一組小軸類零件上銑削槽的特點，找出共性，確定銑削夾具形式，進行結構設計，確保定位精度滿足加工要求，工件夾緊牢固可靠；分度機構準確可靠、方便。
2.3 擬解決的關鍵問題
（1）確定工件的定位方案，確保精度無誤差
（2）確定工件的夾緊方案，使工件穩(wěn)定夾緊
（3）適合不同尺寸和類型的銷軸的裝夾，分度方便可靠
3 研究的方法及措施
3.1 定位夾緊方案設計
如圖3.1所示為各小軸零件的定位夾緊方案示意圖，軸向左端面用支桿定位，限制了工件Y軸上的移動，用圓柱面定位限制了X軸和Z軸的移動以及繞X軸和Z軸的轉動，共限制了5個自由度，定位準確可靠。箭頭所指位置為夾緊方向和夾緊位置。
圖3.1 定位夾緊方案示意圖
用圓柱面定位工件可以使用三爪卡盤和彈性夾頭來進行定位夾緊：
三爪卡盤是機床上用來夾緊工件的機械裝置，用伏打扳手旋轉錐齒輪，錐齒輪帶動平面矩形螺紋，然后帶動三爪向心運動，同時趨進或離散。因為平面矩形螺紋的螺距相等，所以三爪運動距離相等，有自動定心的作用。三爪卡盤多用于車床、銑床、插床夾持工件。
彈性夾頭是一種裝在車床或銑床上的夾頭，其主要作用是夾緊小軸類工件，由于定位精準度較高、裝夾方便可靠，被廣泛用于各種生產加工領域。當機床帶動夾具開始旋轉后，數(shù)只離心重塊在離心力的作用下，繞銷作逆時針方向擺動，其左端部壓迫柱塞，柱塞繼而壓縮柔性介質，迫使拉桿帶動彈性夾頭左移。彈性夾頭則受夾具體內錐孔的作用而產生變形，從而夾緊工件的外圓表面，此時便可以進行切削加工。加工完畢后機床主軸停止旋轉，由于彈性夾頭外錐體與夾具體錐孔之間為非自鎖配合，所以彈性夾頭會自動恢復變形而松開工件。
三爪卡盤裝夾力大、裝夾適應面寬，相對來講裝夾精度低于彈簧夾頭、實現(xiàn)自動夾緊相對困難一些、裝夾效率低于彈簧夾頭。彈性夾頭雖然裝夾適應面窄、夾緊力小，但是裝夾效率高、相對裝夾精度高，方便實現(xiàn)自動夾緊。本次所要裝夾的是小軸類零件，不需要太大的夾緊力，而是需要更高的精度、裝夾效率和實現(xiàn)自動夾緊，所以更適合采用彈性夾頭來裝夾工件。
如圖3.2所示彈性夾頭，連接螺栓1用來固定彈性夾頭3在夾具體2上，當工件放入夾頭中往里推，彈性夾頭則受作用F而產生變形，從而夾緊工件的外圓表面，此時便可以進行切削加工。
圖3.2 彈性夾頭
1連接螺栓 2夾具體 3彈性夾頭 4工件
3.2 分度裝置設計
如圖3.3所示為銑削小軸零件的分度示意圖，彈性夾頭固定在心軸上，在心軸上有四邊形和六邊形兩個分度面，各有相應的偏心軸與之配合，可以根據需要鎖緊其中一個分度面。需要分度前，首先扳動兩偏心軸上的手柄，使之都處于松開狀態(tài)，當工件需要銑2、4個面或槽時，旋轉心軸到一定角度，然后扳動偏心軸1上的手柄，鎖緊四邊形的分度面然后進行銑削。當工件需要銑3、6個面或槽時，扳動偏心軸2上的手柄，鎖緊六邊形的分度面然后對工件進行銑削。
圖3.3 分度裝置
4 預期成果
（1）繪制二維、三維裝配圖和部分零件的工程圖，并完成三維總裝圖
（2）銷軸軸端的槽、面銑成組夾具的說明書。
5 研究工作進度計劃
（1） 2014.11.01～2014.12.25 查閱資料，撰寫開題報告、文獻綜述、外文翻譯
（2） 2014.12.26～2015.01.7 完成開題報告、文獻綜述、外文翻譯
（3） 2015.02.22～2015.03.26 完成夾具相關尺寸計算和校核，具體零部件設計
（4） 2015.03.27～2015.04.29 完成二維裝配圖及重要零件圖
（5） 2015.04.30～2015.05.10 完成三維裝配圖
（6） 2015.05.11～2015.05.25 撰寫畢業(yè)論文
（7） 2015.05.26～2015.05.28 修改論文，準備答辯
參考文獻
[1]賈鵬程．試論成組夾具技術在機械加工中的應用[J]．科技創(chuàng)新與應用，2013（32）：4．
[2]王守忠，陳愛榮．成組夾具技術在機械加工中的應用探析[J]．商丘職業(yè)技術學院學報，2006（2）：62~64．
[3]李定志，龔書強，王永國．成組夾具技術在小批量銑加工生產中的應用[J]．機床/附件/工裝， 2001（1）：43~44．
[4]李春杰，肖素梅．成組技術的產生與發(fā)展[J]．黑龍江史志，2006（4）：10~11．
[5]大津一郎、茵矢圭司．機床生產與成組工藝[J]．機械技術，1971，19（3）：34~40．
[6]祁捷．成組夾具的設計與實踐[J]．機械設計與制造，2005 (6)：31~32．
[7]趙學良，趙波．試論我國成組夾具發(fā)展方向[J]．太原機械學院，1989（5）：22~24．
[8]黃劍波．數(shù)控機床夾具的發(fā)展[J]．電子機械工程，2011，27（5）：33~36．
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