車床組合夾具的設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題目：車床組合夾具的設(shè)計(jì)系別機(jī)電信息系專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)姓名學(xué)號(hào)導(dǎo)師2012年12月20日1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）題目背景:機(jī)械制造離不開金屬切削機(jī)床，而機(jī)床夾具則是保證機(jī)械加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低對(duì)工人技術(shù)的過高要求、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化不可或缺的重要工藝裝備之一。機(jī)床夾具被廣泛用于制造業(yè)中，大量專用機(jī)床夾具的使用為大批量生產(chǎn)提供了必要條件。夾具是工藝裝備的主要組合部分,在機(jī)械制造中占有重要地位。目前,單件、小批量生產(chǎn)正逐漸成為現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)新的生產(chǎn)模式。在這種模式中,要求加工機(jī)床和夾具裝備具有更好的柔性,以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、降低生產(chǎn)成本,所以,按單一品種設(shè)計(jì)專用夾具的方法已不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求,而組合夾具正是適應(yīng)這一生產(chǎn)模式的柔性工裝設(shè)備。它對(duì)縮短工藝裝備的設(shè)計(jì)、制造周期,以及產(chǎn)品換型后對(duì)原有工裝夾具延續(xù)使用起到至關(guān)重要的作用。國外為了適應(yīng)這種生產(chǎn)模式,也把柔性制造系統(tǒng)作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段,并將其作為機(jī)械制造業(yè)的主要發(fā)展。研究意義：組合夾具是一種先進(jìn)的工藝裝備，它是由一套預(yù)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(biāo)準(zhǔn)元件組成，其結(jié)構(gòu)靈活多變，適應(yīng)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(shí)現(xiàn)了完全互換，元件精度一般為IT6-IT7級(jí)。用組合夾具加工的工件，位置精度一般可達(dá)IT8-IT9級(jí)，若精心調(diào)整，可以達(dá)到IT7級(jí)。由于組合夾具有很多優(yōu)點(diǎn)，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(yīng)用較廣。組合夾具的主要缺點(diǎn)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(yīng)用受到一定限制。隨著機(jī)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(jī)械制造系統(tǒng)欲適應(yīng)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(jī)械制造業(yè)的主要發(fā)展方向。柔性化的著眼點(diǎn)主要在機(jī)床和工裝兩個(gè)方面，組合夾具是工裝柔性化的重點(diǎn)。組合夾具是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化程度很高的工藝裝備，它是由一套預(yù)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(shè)計(jì)和組裝時(shí)間是專用夾具所花時(shí)間的5%-20%，可以認(rèn)為組合夾具就是柔性夾具的代名詞。一個(gè)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(guān)鍵，首先在于正確地選定定位基準(zhǔn)、定位方法和定位元件，必要時(shí)還要進(jìn)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(duì)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(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機(jī)構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。（3）良好的強(qiáng)度、剛度和結(jié)構(gòu)工藝性能組合夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力簡單、合理，便于制造、裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、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(jì)適用的前提下，應(yīng)盡可能采用氣動(dòng)、液壓等機(jī)械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。（5）經(jīng)濟(jì)性好組合夾具應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)組合夾具方案進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以提高組合夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。（6）擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍使用組合夾具可以改變原機(jī)床的用途和使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。（7）排屑順暢組合夾具中積集切削會(huì)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(shí)間，降低生產(chǎn)率。因此組合夾具設(shè)計(jì)中要給予排屑問題充分的重視。國外的研究現(xiàn)狀:夾具的設(shè)計(jì)包括三個(gè)步驟:設(shè)備規(guī)劃、夾具規(guī)劃和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。目前,Joneja以及Ferreira等人在進(jìn)行CAPP方面的研究中對(duì)設(shè)備規(guī)劃有詳細(xì)論述。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)(CAFD)就夾具方面也作了一些工作:ChouYC,ChandruV等人提出的自動(dòng)夾具定位和夾緊的一種方法；DeMeterEC提出的利用機(jī)械杠桿原理進(jìn)行定位和夾緊位置選擇的一種算法；MarkusA等人提出的針對(duì)棱柱形工件進(jìn)行組合夾具設(shè)計(jì)的基于規(guī)則的系統(tǒng)。目前,關(guān)于工件夾具的自動(dòng)化配置方面的工作,自動(dòng)夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(AFCD)中很少提及。TrappeyAJC等人提出了一個(gè)二維組合夾具元件的配置算法。幾乎所有的AFCD研究者都承認(rèn),在一個(gè)成功的AFCD系統(tǒng)中,工件的幾何形狀是一個(gè)關(guān)鍵因素。NnajiB,AlladinS等人也對(duì)具有復(fù)雜幾何形狀的工件進(jìn)行嘗試研究。然而其結(jié)果也僅僅適用于特定的幾何體,比如多邊形棱柱。Brost和Goldberg提出了一個(gè)“完整”的算法用來分析多邊形工件的組合夾具設(shè)計(jì)。并開發(fā)出一個(gè)組合夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng),針對(duì)一個(gè)任意存在的工件,能自動(dòng)產(chǎn)生所有可行的夾具設(shè)計(jì)。并且采用力球分析的方法對(duì)產(chǎn)生的方案進(jìn)行優(yōu)化。以后的許多研究者大多借鑒了Brost和Goldberg的算法。組合夾具在動(dòng)力學(xué)方面的研究也取得了一定的進(jìn)步,YuandGoldberg的夾具加載規(guī)劃方案是把夾具的加載問題看作基于傳感器的集成問題并給了一個(gè)規(guī)劃算法。Cai等提出了一種指導(dǎo)夾具設(shè)計(jì)的方法,此方法是縮小由于工件表面與夾具安裝誤差所帶來的定位誤差。Hockenberger與DeMter提出的模式是在工件加工期間工件的靜態(tài)分析,這種方法是一種定性分析并且是在抓緊或夾緊物體的最壞的情況下的偏差,這種情況是由于在單位扭球的干涉扭矩。國內(nèi)的研究現(xiàn)狀:我國于80年代末開始對(duì)組合夾具元件的設(shè)計(jì)與管理進(jìn)行了研究和開發(fā),在總結(jié)和吸取我國應(yīng)用和發(fā)展槽系夾具經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械加工特征及夾具的發(fā)展趨勢,研制了新一代孔系組合夾具系統(tǒng)。此系統(tǒng)發(fā)揮了槽系平移可調(diào)性和孔的旋轉(zhuǎn)可調(diào)性的優(yōu)勢,可直接組裝獲得任何直線尺寸和角度尺寸。此系統(tǒng)把大中小三個(gè)系列的元件有機(jī)融為一體,可在一塊多夾具基礎(chǔ)板上,既能組裝單個(gè)大工件夾具,又能組裝多個(gè)中小零件夾具,有利于裝夾具基礎(chǔ)板長期固定在機(jī)床工作臺(tái)上,此系統(tǒng)還設(shè)有孔系和槽系過渡元件,便于實(shí)現(xiàn)孔、槽系夾具元件混合使用。北京工商大學(xué)麻建東和劉璇開發(fā)的組合夾具元件庫,元件庫模塊的核心程序用ObjectARXSDK2.02工具包開發(fā),界面程序用AUTOCAD提供的對(duì)話框控制語言DCL(DialogControlLanguage)語言開發(fā),在VC+6.0下編譯和聯(lián)接,生成的ARX可執(zhí)行程序在AUTOCADR14下直接加載運(yùn)行。元件庫可為使用者提供7類組合夾具元件三維圖形的瀏覽以及交互設(shè)計(jì)功能,并生成三維組合夾具構(gòu)形圖,在CAD環(huán)境中可進(jìn)行修改或刪除山東工業(yè)大學(xué)的徐志剛在“廣義映射原理”的指導(dǎo)下,開發(fā)了支持“top-down”風(fēng)范的夾具設(shè)計(jì)軟件自動(dòng)化系統(tǒng)。吳玉光博士在這個(gè)領(lǐng)域取得了較大的突破。提出孔系基礎(chǔ)板組合夾具設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方法。該方法利用連桿機(jī)構(gòu)原理自動(dòng)確定由直線和圓弧組成定位邊界的零件的全部候選定位方案。并提出定位銷可見錐概念和定位銷轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)的概念,進(jìn)行定位方案的裝卸方便性分析。進(jìn)一步提出瞬心三角形和同向邊的概念,對(duì)工件進(jìn)行可夾緊性分析,確定工件邊界的可夾緊范圍。其理論水平在國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)開拓了新的局面。2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)一種車床的組合夾具，加工零件為三通接頭，對(duì)其進(jìn)行車孔。同時(shí)，設(shè)計(jì)出來的車床組合夾具可以經(jīng)過簡單拆卸、調(diào)整，能夠加工同一系列不同大小的三通接頭。擬采用的研究方案：定位裝置采用兩個(gè)大小不一的定位塊，組合成類似于V形塊，夾緊裝置采用擋鐵和三個(gè)長螺釘?shù)慕M合裝置。由于加工的工件為90度的三通接頭，因此，要進(jìn)行所有管內(nèi)內(nèi)孔的加工，一次加工是無法完成，需要兩次裝夾兩次加工過程。而這樣的設(shè)計(jì)方案減少了夾緊元件的頻繁拆換，節(jié)省了時(shí)間。研究方法：1）繪制零件圖，認(rèn)真分析、研究零件圖及其加工工藝，根據(jù)要求選用孔系組合夾具。2）確定切削用量及參數(shù)要求，進(jìn)行組合夾具的定位、夾緊、支承、基礎(chǔ)板部件設(shè)計(jì)。3）繪制組合夾具裝配圖、繪制組合夾具重要部件的零件圖3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作課題研究的重點(diǎn)：夾具設(shè)計(jì)本質(zhì)上是一種經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，且夾具分類比較多，夾具參數(shù)比較復(fù)雜，夾具設(shè)計(jì)和工件形狀、加工條件、加工工藝等很多因素有關(guān)。組合夾具的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)所要加工的零件進(jìn)行夾緊、定位等部件的設(shè)計(jì)，使之能適應(yīng)系列化零件的合理裝夾。課題研究的難點(diǎn)：a、異型零件的工藝分析，對(duì)零件的工藝分析要求對(duì)該零件有相當(dāng)熟悉的了解，由于條件有限使得對(duì)零件不熟悉，可能導(dǎo)致工藝分析不到位。b、組合夾具的設(shè)計(jì)，目前組合夾具的設(shè)計(jì)跟個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)有直接關(guān)系，所以本課題的設(shè)計(jì)可能不夠成熟。前期已經(jīng)開展的工作：查閱有關(guān)組合夾具資料，了解國內(nèi)外組合夾具的發(fā)展及其新技術(shù)，積極與導(dǎo)師進(jìn)行交流，確定研究方案及其研究方法。4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫）（1）分析題目，做好開題報(bào)告，準(zhǔn)備好開題答辯。