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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
開 題 報(bào) 告
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浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報(bào)告
1 選題的背景和意義
1.1 選題的背景
隨著社會(huì)的發(fā)展，人類的進(jìn)步，人們對(duì)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(fù)雜化。傳統(tǒng)的簡單的產(chǎn)品已經(jīng)難以再滿足人們的需求。而且在企業(yè)、工廠的運(yùn)營過程中，需要的工具也不斷精細(xì)化與多樣化，給制造業(yè)帶來了新的難題。個(gè)性化的社會(huì)導(dǎo)致了制造產(chǎn)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(chǎn)模式是對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)模式的挑戰(zhàn)[1]。為此，制造技術(shù)的研究者提出了成組技術(shù)的科學(xué)理論及實(shí)現(xiàn)方法，從根本上解決了生產(chǎn)由于品種多、產(chǎn)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(chǎn)量匯聚成較大的成組生產(chǎn)量，從而使小批量生產(chǎn)能獲得接近于大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，成組夾具便應(yīng)運(yùn)而生[2]。
成組夾具的應(yīng)用可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，提高生產(chǎn)效率和零件的加工質(zhì)量，也能夠降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率[3]。而且隨著成組夾具的應(yīng)用和發(fā)展，必將加速開拓成組技術(shù)新的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，成組夾具將是我國機(jī)械工業(yè)今后夾具發(fā)展的一個(gè)主要方面。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
目前發(fā)展的成組技術(shù)是應(yīng)用系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn)，把中、小批生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)制造和管理等方面作為一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)整體，統(tǒng)一協(xié)調(diào)生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)方面，全面實(shí)施成組技術(shù)以提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。
成組技術(shù)從20世紀(jì)50年代提出到如今已經(jīng)歷了近50年的發(fā)展和應(yīng)用。成組技術(shù)作為一門綜合性的生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術(shù)基礎(chǔ)。我國早在20世紀(jì)60年代初就在紡織機(jī)械、飛機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械等機(jī)械制造業(yè)中推廣應(yīng)用成組技術(shù)，并初見成效。因此，成組技術(shù)受到國家有關(guān)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(xué)研究、人材培訓(xùn)和推廣應(yīng)用等工作?？梢韵嘈牛S著應(yīng)用推廣和科研工作的持續(xù)開展，成組技術(shù)對(duì)提高我國機(jī)械工業(yè)的制造技術(shù)和生產(chǎn)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(jìn)的工藝方法和生產(chǎn)準(zhǔn)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(jīng)逐步得到了應(yīng)用，并獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。由于它能縮短單件、小批生產(chǎn)的準(zhǔn)備時(shí)間，擴(kuò)大加工批量，提高生產(chǎn)效率，為適應(yīng)多品種生產(chǎn)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。機(jī)床工業(yè)具有多品種、小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，因而近年來在國外有不少機(jī)床制造廠家先后也采用了成組工藝技術(shù)[5]。
1.2.2 發(fā)展趨勢(shì)
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(yīng)工件特征在一定范圍內(nèi)的變化而得到推廣和應(yīng)用，如何提高成組夾具設(shè)計(jì)效率成為需要重點(diǎn)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(chǎn)和新產(chǎn)品試制，任何事物都不是十全十美的，組合夾具可多次重復(fù)使用，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，但制造成本高，組裝后笨重復(fù)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(diào)整時(shí)間短，生產(chǎn)和技術(shù)管理較方便。采用成組夾具是企業(yè)全面實(shí)行成組技術(shù)的需要，是實(shí)現(xiàn)成組加工的重要手段和工具，而成組加工是實(shí)施成組技術(shù)的重要領(lǐng)域和必要的環(huán)節(jié)[7]。夾具設(shè)計(jì)正朝著多功能、模塊化、高精度、高剛性、高強(qiáng)度、通用化、快速化和自動(dòng)化的方向發(fā)展[8]。
2 研究的基本內(nèi)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(diǎn)，找出共性，確定銑削夾具形式，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保定位精度滿足加工要求，工件夾緊牢固可靠；要求機(jī)構(gòu)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(shè)計(jì)
（2）相關(guān)尺寸計(jì)算和校核
（3）零部件設(shè)計(jì)
（4）總體夾具設(shè)計(jì)
2.2 研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)
通過分析一組小軸類零件上銑削槽的特點(diǎn)，找出共性，確定銑削夾具形式，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保定位精度滿足加工要求，工件夾緊牢固可靠；分度機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確可靠、方便。
2.3 擬解決的關(guān)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(shè)計(jì)
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(dòng)，用圓柱面定位限制了X軸和Z軸的移動(dòng)以及繞X軸和Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，共限制了5個(gè)自由度，定位準(zhǔn)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(jìn)行定位夾緊：
三爪卡盤是機(jī)床上用來夾緊工件的機(jī)械裝置，用伏打扳手旋轉(zhuǎn)錐齒輪，錐齒輪帶動(dòng)平面矩形螺紋，然后帶動(dòng)三爪向心運(yùn)動(dòng)，同時(shí)趨進(jìn)或離散。因?yàn)槠矫婢匦温菁y的螺距相等，所以三爪運(yùn)動(dòng)距離相等，有自動(dòng)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(zhǔn)度較高、裝夾方便可靠，被廣泛用于各種生產(chǎn)加工領(lǐng)域。當(dāng)機(jī)床帶動(dòng)夾具開始旋轉(zhuǎn)后，數(shù)只離心重塊在離心力的作用下，繞銷作逆時(shí)針方向擺動(dòng)，其左端部壓迫柱塞，柱塞繼而壓縮柔性介質(zhì)，迫使拉桿帶動(dòng)彈性夾頭左移。彈性夾頭則受夾具體內(nèi)錐孔的作用而產(chǎn)生變形，從而夾緊工件的外圓表面，此時(shí)便可以進(jìn)行切削加工。加工完畢后機(jī)床主軸停止旋轉(zhuǎn)，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(huì)自動(dòng)恢復(fù)變形而松開工件。
三爪卡盤裝夾力大、裝夾適應(yīng)面寬，相對(duì)來講裝夾精度低于彈簧夾頭、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊相對(duì)困難一些、裝夾效率低于彈簧夾頭。彈性夾頭雖然裝夾適應(yīng)面窄、夾緊力小，但是裝夾效率高、相對(duì)裝夾精度高，方便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(dāng)工件放入夾頭中往里推，彈性夾頭則受作用F而產(chǎn)生變形，從而夾緊工件的外圓表面，此時(shí)便可以進(jìn)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(shè)計(jì)
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(gè)分度面，各有相應(yīng)的偏心軸與之配合，可以根據(jù)需要鎖緊其中一個(gè)分度面。需要分度前，首先扳動(dòng)兩偏心軸上的手柄，使之都處于松開狀態(tài)，當(dāng)工件需要銑2、4個(gè)面或槽時(shí)，旋轉(zhuǎn)心軸到一定角度，然后扳動(dòng)偏心軸1上的手柄，鎖緊四邊形的分度面然后進(jìn)行銑削。當(dāng)工件需要銑3、6個(gè)面或槽時(shí)，扳動(dòng)偏心軸2上的手柄，鎖緊六邊形的分度面然后對(duì)工件進(jìn)行銑削。
圖3.3 分度裝置
4 預(yù)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(jìn)度計(jì)劃
（1） 2014.11.01～2014.12.25 查閱資料，撰寫開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯
（2） 2014.12.26～2015.01.7 完成開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯
（3） 2015.02.22～2015.03.26 完成夾具相關(guān)尺寸計(jì)算和校核，具體零部件設(shè)計(jì)
（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(zhǔn)備答辯
參考文獻(xiàn)
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