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畢業(yè)設計(論文)開題報告
題目:多功能組合銑夾具設計
系 別 機電信息系
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
班 級
姓 名
學 號
導 師
2012年12月26日
1.畢業(yè)設計(論文)綜述(題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關研究情況)
1.1課題名稱
多功能組合銑夾具設計
1.2課題研究背景和意義
1.2.1組合夾具是一種先進的工藝裝備,它是由一套預先制造好的各種不同的形狀、不同規(guī)格、不同尺寸、具有互換性、高耐磨性和高精度的標準元件組成,其結(jié)構(gòu)靈活多變,適應性廣,元件可長期循環(huán)使用,組合夾具分為槽系和孔系兩個系列,隨著科技不斷發(fā)展,組合夾具的應用程度在機械行業(yè)得到了很大的提高,特別是近年來機械行業(yè)領域正朝著高精度、高質(zhì)量、高效率、低成本方向發(fā)展,因此為了適應現(xiàn)代制造技術的發(fā)展,組合夾具的發(fā)展也達到了更高的領域,其由原來的孔系組合夾具和槽系組合夾具發(fā)展到孔槽系組合夾具??撞巯到M合夾具是采用孔和槽結(jié)合的定位結(jié)構(gòu),克服了槽系夾具剛性差、不穩(wěn)定,及孔系夾具不能連續(xù)調(diào)整的缺點,將孔、槽夾具的優(yōu)勢合二為一,其可用幾小時的組裝周期代替幾個月的設計制造周期,從而縮短了生產(chǎn)周期;節(jié)省了工時和材料、保證加工精度,提高生產(chǎn)率、降低了生產(chǎn)成本,擴大了機床的工藝范圍;還可減輕工人勞動強度,減少夾具庫房面積,有利于管理。
1.2.2組合夾具是一種先進的工藝裝備,它是由一套預先制造好的各種不同的形狀、不同規(guī)格、不同尺寸、具有互換性、高耐磨性和高精度的標準元件組成,其結(jié)構(gòu)靈活多變,適應性廣,元件可長期循環(huán)使用。組合夾具的元件精度高、耐磨,并且實現(xiàn)了完全互換,元件精度一般為IT6~IT7級。用組合夾具加工的工件,位置精度一般可達IT8~IT9級,若精心調(diào)整,可以達到IT7級。由于組合夾具有很多優(yōu)點,又特別適用于新產(chǎn)品試制和多品種小批量生產(chǎn),所以近年來發(fā)展迅速應用較廣。組合夾具的主要缺點是體積較大,剛度較差,一次投資多,成本高,這使組合夾具的推廣應用受到一定限制。隨著機械制造業(yè)的飛速發(fā)展,產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快,傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)模式逐步被中小批量生產(chǎn)模式所取代,機械制造系統(tǒng)欲適應這種變化需具備較高的柔性。國外己把柔性制造系統(tǒng)(FMS)作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段,并將其作為機械制造業(yè)的主要發(fā)展方向。柔性化的著眼點主要在機床和工裝兩個方面,組合夾具是工裝柔性化的重點。組合夾具是一種標準化、系列化、通用化程度很高的工藝裝備,它是由一套預先制造好的各種不同形狀、不同規(guī)格、不同尺寸、具有完全互換性的標準元件和組合件,按工件的加工要求組裝而成的夾具。它可以拆卸、清洗,并可重新組裝成新的夾具,其應用非常普遍,尤其適合于多品種、中小批量的生產(chǎn)。由于組合夾具的平均設計和組裝時間是專用夾具所花時間的5%-20%,可以認為組合夾具就是柔性夾具的代名詞。 一個優(yōu)良的組合夾具必須滿足下列基本要求:(1)保證工件的加工精度,穩(wěn)定加工質(zhì)量 保證加工精度的關鍵,首先在于正確地選定定位基準、定位方法和定位元件,必要時還要進行定位誤差分析,還要注意夾具中其它零部件的結(jié)構(gòu)對加工精度的影響,確保組合夾具能滿足工件的加工精度要求。(2)提高生產(chǎn)效率,降低成本 組合夾具的復雜程度應與生產(chǎn)綱領相適應,應盡量采用各種快速高效的裝夾機構(gòu),保證操作方便,縮短輔助時間,提高生產(chǎn)效率。 (3)良好的強度、剛度和結(jié)構(gòu)工藝性能, 組合夾具的結(jié)構(gòu)應力簡單、合理、便于制造、裝配、調(diào)整、檢驗、維修等,有利于提高組合夾具的制造精度。(4)操作性能好 組合夾具的操作方便、省力、安全可靠。在客觀條件允許及又經(jīng)濟適用的前提下,應盡可能采用氣動、液壓等機械化夾緊裝置,以減輕操作者的勞動強度。(5)經(jīng)濟性好 組合夾具應盡量采用標準件和標準結(jié)構(gòu),力求結(jié)構(gòu)簡單、制造容易,以降低組合夾具的成本。因此,設計時應根據(jù)生產(chǎn)綱領對組合夾具方案進行必要的技術經(jīng)濟分析,以提高組合夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。(6)擴大機床的使用范圍 使用組合夾具可以改變原機床的用途和使用范圍,實現(xiàn)一機多能 。(7)排屑順暢 組合夾具中積集切削會影響到工件的定位精度,切削的熱量使工件和夾具產(chǎn)生熱變形,影響加工精度。清理切削將曾加輔助時間,降低生產(chǎn)率。因此組合夾具設計中要給予排屑問題充分的重視。
1.2.3我國國內(nèi)的組合夾具始于20世紀60 年代, 當時建立了面向機械行業(yè)的天津組合夾具廠, 和面向航空工業(yè)的保定向陽機械廠, 和面向航空工業(yè)的保定向陽機械廠, 以后又建立了數(shù)個生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。當時產(chǎn)品均為引進前蘇聯(lián)烏斯貝(YCⅡ) 槽系組合夾具系統(tǒng)。推廣應用遍及機械航空、電子輕工、造船、紡織等各類制造業(yè), 取豐碩的社會經(jīng)濟效益。在使用過程中改進并修改了原系統(tǒng), 建立了適合我國國情有我國特色的槽系組合夾具系統(tǒng)。在當時曾達到全國年產(chǎn)組合夾具元件800萬件的水平。至今天津保定二廠仍是我國組合夾具的主要生產(chǎn)基地。20世紀80 年代以后,兩廠又各自獨立開發(fā)了適合, 機床加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng), 不僅滿足了我國國內(nèi)的需求,。還出口到美國等國家。當前我國每年尚需進口不少, 而由國外配套孔系夾具, 價格非常昂貴, 現(xiàn)大都由國內(nèi)配套, 節(jié)約了大量外匯。 從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生產(chǎn)國。前蘇聯(lián)的( YC)Ⅱ槽系組合夾具系統(tǒng)非常著名, 以后又開發(fā)了孔系組合夾具系統(tǒng)沖合沖模和焊接組合夾具系統(tǒng), 但主要在國內(nèi)應用, 出口交流較少。德國一直都重視工藝裝備(包括夾具) 的設計制造及其標準化,組合夾具和各種機床附件都由專業(yè)化中小型企業(yè)生產(chǎn)。這些企業(yè)中具有代表性的有:Halder 是設計生產(chǎn)槽系組合夾具的著名公司;Bluco 是享譽世界生產(chǎn)完整系列孔系組合夾具系統(tǒng)的供應商;Kipp 生產(chǎn)中型和大型孔系組合夾具;Witte公司生產(chǎn)孔系組合檢測夾具, 是為三座標準測量機(CMM) 配套的絕好的柔性檢測夾具。目前在美國本土生產(chǎn)銷售和出租組合夾具的工廠都是小型企業(yè),分為三種類型: 一種是專門銷售出租組合夾具的小型工廠! 二是工具制造廠, 同時生產(chǎn)或銷售組合夾具# 三為某類機械廠, 在生產(chǎn)某一產(chǎn)品的同時也生產(chǎn)銷售組合夾具。在芝加哥附近的Rockford 的Bluco公司原為德國Bluco 公司的銷售代理商, 現(xiàn)已獨立生產(chǎn)、銷售、租賃, 16 ㎜ 、12㎜ 、10㎜ 三個系列的公制孔系組合夾具。Carrlane是一家工具公司, 生產(chǎn)夾具通用零部件, 歷史悠久, 20 世紀82年代后期開始生產(chǎn)銷售英制孔系組合夾具。TECO 公司是一家生產(chǎn)標準件夾具通用件和檢測儀表附件的工廠, 也于10余年前生產(chǎn)商標為“QU.CO”的英制孔系組合夾具。西部亞利桑那州的Stevens工具公司早在20多年前開始制造組合夾具的基礎件, 然后用鋁板為用戶制造過渡板, 以適應客戶各種工件的要求。該公司目前生產(chǎn)有本公司特色的整套英制孔系組合夾具。別為當前國際當前國際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè), 專用夾具可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國內(nèi)訂貨, 而通用性強的組合夾具已逐步成熟為國際貿(mào)易中的一個品種。有關夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計資料, 但歐美市場上一套用于加工中心的夾具,通常為機床價格1/10-1/15,而組合夾具的大型基礎件尤其昂貴。由于我國在組合夾具技術上有歷史的積累和性能價格比的優(yōu)勢, 隨著我國加入WTO制造業(yè)全球一體化的趨勢, 特別是電子商務的日益發(fā)展, 其中蘊藏著很大的商機, 具有進一步擴大出口良好前景。
2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1主要內(nèi)容:
繪制裝配圖、繪制全部非標零件圖、主要零件工藝規(guī)程編制、說明書。
本設計的基本要求如下:
2.1.1 不少于3000字的文獻綜述;
2.1.2分析并確定最佳設計方案;
2.1.3確定總體方案設計,繪制裝配圖;
2.1.4運用AutoCAD等工具軟件輔助設計完成組合夾具整體結(jié)構(gòu) ;
2.1.5查閱和專業(yè)相關的英文資料,并按要求翻譯成中文;
2.1.6按照要求的畢業(yè)設計說明書內(nèi)容、格式及要求,撰寫畢業(yè)設計說明書。
2.2擬采用的研究方案:
該夾具為銑工件上50H7mm直槽的組合夾具。工件以大平面及 40H7mm孔為定位基準,用支撐件限制工件的轉(zhuǎn)動自由度。通過平板和圓形壓板夾緊工件。夾具的定位、壓緊裝置均安裝在由長方形基礎板所組成的彎板上,該夾具結(jié)構(gòu)簡單,使用方便。
2.3研究步驟、方法及措施:
2.3.1對組合夾具零件進行工藝分析,包括零件的技術要求、表面尺寸、形狀及位置精度、表面糙度等;
2.3.2分析課題中所涉及的機械原理、機械傳動和機構(gòu);
2.3.3在圖書館查閱相關的書籍、文獻、資料、論文等;
2.3.4尋求導師的指導和幫助;
2.3.5網(wǎng)上搜索最新的期刊,了解相關的動態(tài)。
3.本課題研究的重點及難點,前期已開展工作
3.1重點及難點:
本課題所研究的重點在于如何經(jīng)濟、快速而又簡單準確地完成組合夾具的組裝和加工過程,并要求其結(jié)構(gòu)設計合理, 性能優(yōu)良, 滿足工藝要求, 通用性強, 應用范圍廣。難點在于工件的裝夾和固定,必須確保其各個自由度都能固定。 同時我們還需要Auto CAD等作圖工具來配合完成夾具設計過程,而Auto CAD作為以CAD技術為內(nèi)核的輔助設計軟件,Auto CAD具備了CAD技術能夠?qū)崿F(xiàn)的基本功能。作為一個通用的工種設計平臺,Auto CAD還擁有強大的人機交互能力和簡便的操作方法,十分方便廣大普通用戶
3.2前期工作:
3.2.1查閱了相關專業(yè)資料為設計做好準備;
3.2.2完成和分析最佳方案、文獻綜述;
3.2.3完成了總體零件圖的測繪及其工藝性分析;
3.2.4進行了組合夾具結(jié)構(gòu)的分析,擬訂了備選結(jié)構(gòu)方案。
4.完成本課題的工作方案及進度計劃(按周次填寫)
1~2周:熟悉課題,根據(jù)老師給的資料運用Auto CAD等軟件繪制零件圖,翻譯外文資料;
3~4周:確定組合夾具類型及結(jié)構(gòu),繪制組合夾具結(jié)構(gòu)草圖,準備開題答辯;
5~8周:對夾具工作部分尺寸及公差進行設計計算,并運用Auto CAD輔助設計完成部分夾具零件,準備中期答辯;
9~14周:運用Auto CAD完成夾具整體結(jié)構(gòu)圖,完成夾具零件的選材、工藝規(guī)程的編制、裝配圖及零件圖的 繪制等工作;
15~17周:對所有圖紙進行校核,編寫設計說明書,所有資料提請指導教師檢。
參考文獻
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5.指導教師意見(對課題的深度、廣度及工作量的意見)
指導教師: 年 月 日
6.所在系審查意見:
系主管領導: 年 月 日
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