主軸的機(jī)械加工工藝設(shè)計與夾具設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目輸出軸零件機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計課題類別：設(shè)計論文口學(xué)生姓名：學(xué)號:班級：專業(yè)（全稱）：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化指導(dǎo)教師：一、本課題設(shè)計（研究）的目的：本設(shè)計題目針對由有關(guān)企業(yè)提供的輸出軸零件的工程圖紙，要求建立其3D模型，編制其機(jī)械加工工藝規(guī)程，按教師的指定設(shè)計其中一道工序的專用夾具，并撰寫設(shè)計說 明書。本次課題設(shè)計屬于機(jī)械制造工藝和夾具設(shè)計，主要是讓我們綜合運用機(jī)械制造工 程原理課程及專業(yè)課程的理論知識，結(jié)合金工實習(xí)，生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，學(xué)以 致用，獨立的分析和解決機(jī)械加工工藝問題。能夠培養(yǎng)我們根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求， 運用夾具設(shè)計的基本原理擬定夾具設(shè)計方

2、案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計，提咼我們結(jié)構(gòu)設(shè)計能 力。二、設(shè)計（研究）現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（文獻(xiàn)綜述） ：1、研究現(xiàn)狀如今，企業(yè)為了增強(qiáng)市場競爭力和快速響應(yīng)市場變化而采用多種新技術(shù)的環(huán)境下， 革新傳統(tǒng)的工藝設(shè)計手段，采用以計算機(jī)為主的現(xiàn)代化工藝設(shè)計和管理方式是企業(yè)上水 平上臺階的關(guān)鍵之一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計算方法和計算機(jī)的迅猛發(fā)展，大 大的推動了加工工藝的進(jìn)步 。CAPP技術(shù)有效解決了工藝設(shè)計中效率低、工藝質(zhì)量不 穩(wěn)定、不便于管理、柔性化等難題。運用 CAPP技術(shù)，可以是工藝人員從繁瑣重復(fù)的事 務(wù)性工作中解脫出來，縮短了整個產(chǎn)品的開發(fā)周期。隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展和市場競 爭的加劇，傳統(tǒng)的夾具存在著

3、效率低，精度低等問題，新型的專用夾具、隨行夾具已經(jīng) 運用地越來越廣泛9。因此，快速實現(xiàn)夾具的設(shè)計已成為企業(yè)的迫切要求，計算機(jī)輔助 夾具設(shè)計即CAFD能很好的解決這些難題，大大的提高了夾具的設(shè)計效率，對保證產(chǎn)品 質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，減輕勞動強(qiáng)度，縮短產(chǎn)品周期等都具有重要的意義o2、發(fā)展趨勢隨著國家信息化政策的制定和落實以及現(xiàn)代制造技術(shù)的飛速發(fā)展，對CAPP系統(tǒng)提出了更高的要求。在此形勢下， CAPP系統(tǒng)的發(fā)展具有以下特點。（1）工具化和工程化各企業(yè)的工藝環(huán)境、管理模式千差萬別，CAPP系統(tǒng)要適應(yīng)各企業(yè)的具體情況，提 高其通用性， 就要加強(qiáng)CAPP系統(tǒng)的工具化和工程化。開發(fā) CAPP系統(tǒng)時，應(yīng)將CA

4、PP系 統(tǒng)分解為多個相對獨立的工具進(jìn)行開發(fā)， 如開發(fā)零件信息描述工具、工藝決策工具、工藝文檔輸出工具、知識和數(shù)據(jù)的輸入工具以及用戶界面構(gòu)造工具等。由用戶或者開發(fā) 軟件的公司根據(jù)企業(yè)具體情況輸入數(shù)據(jù)和知識，形成面向制造和管理環(huán)境的CAPP系統(tǒng)，用戶還可以進(jìn)行二次開發(fā)。在工程化方面，既不能不考慮企業(yè)原有的環(huán)境和模式，也不能完全盲目服從。要根據(jù)對國家、國際標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)制造技術(shù)的分析，結(jié)合各類用戶的根本需求，引導(dǎo)用戶的工藝設(shè)計進(jìn)程，促進(jìn)工藝設(shè)計規(guī)化，從而規(guī)CAPP系統(tǒng)的實施過程，在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化工藝基礎(chǔ)上開發(fā)出適應(yīng)一般企業(yè)工藝規(guī)程的CAPP系統(tǒng)，使大部分企業(yè)使用的CAPP系統(tǒng)成為具有個性特征的主體相似的工

5、程化產(chǎn)品。(2) 集成化和網(wǎng)絡(luò)化CAPP是 CAD CAM間的橋梁， 是CAD PDM和 ERP的重要產(chǎn)品信息來源， 同時也需 要由CAD提供產(chǎn)品設(shè)計模型的特征信息。因此，必須在并行工程思想指導(dǎo)下實現(xiàn)CAD/CAPP/CA的全面集成，充分發(fā)揮CAPP系統(tǒng)在整個生產(chǎn)過程中的信息中樞和功能協(xié) 調(diào)作用，從而實現(xiàn)CAPP與 CAD的雙向信息交換與傳送；實現(xiàn)與生產(chǎn)計劃、調(diào)度系統(tǒng)的有效集成；建立與質(zhì)量控制系統(tǒng)的在聯(lián)系。CAPP與 CAD的雙向信息交換與傳送體現(xiàn) 在CAPP與 CAD并行。CAD CAPP提供工藝設(shè)計的原始數(shù)據(jù)； CAPP為CAD產(chǎn)品設(shè)計提 供工藝性反饋，對設(shè)計方案和結(jié)果進(jìn)行可制造性分析和評

6、價，以便盡早發(fā)現(xiàn)問題，確保設(shè)計的合理性。目前的主要方法是建立可制造性綜合評價功能模塊或子系統(tǒng)，根據(jù)零件信息、制造資源信息， 在一定工藝原則指導(dǎo)下建立評價目標(biāo)函數(shù)，對零件的結(jié)構(gòu)工藝性和加工工藝性進(jìn)行分析和評價。網(wǎng)絡(luò)化是系統(tǒng)集成應(yīng)用的必要條件。CAPP對實現(xiàn) 各種角色、工種的并行工藝設(shè)計，對外與CAD實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交換， 與CAQ CAMI PDM等的集成應(yīng)用都需要網(wǎng)絡(luò)化作為技術(shù)支撐，才能實現(xiàn)真正的信息化和自動化。企業(yè)的工藝數(shù)據(jù)集中到工藝數(shù)據(jù)庫， 其他應(yīng)用系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)可以在數(shù)據(jù)庫中存取數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的支持下，工藝數(shù)據(jù)的安全性和一致性得到保證，各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和傳輸接口也得到統(tǒng)一，使企業(yè)能夠敏

7、捷地響應(yīng)市場的需求，增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力。(3) 知識化和智能化隨著復(fù)合智能系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊推理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用， CAPPS統(tǒng)不會停留在以解決事務(wù)性、管理性工作為主的階段?；谥R的CAPPS統(tǒng)除了作為工藝設(shè)計的輔助工具，還有將工藝專家的經(jīng)驗和知識積累起來并加以充分利用的任務(wù)?，F(xiàn)代CAPPg統(tǒng)向著知識化和智能化方向發(fā)展。國外商品化軟件中已推出CAPP專家系統(tǒng)外殼，由用戶定義各種決策規(guī)則、工藝數(shù)據(jù)和計算公式，具有較大的智能化特征。當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境改變時，專家系統(tǒng)只要輸入新的知識就能適應(yīng)；系統(tǒng)還能隨時向用戶提供運行的過程和理由，并向用戶作出各種解釋， 便于工藝人員作出干預(yù)和選擇，

8、以制定出優(yōu)化的工藝過程；專家系統(tǒng)還可以不斷補(bǔ)充和更新知識，從而隨著科技的發(fā)展和生產(chǎn)條件的改進(jìn)而不斷提高工藝設(shè)計的水平。現(xiàn)代CAPP系統(tǒng)在知識化的基礎(chǔ)上，從 實際出發(fā)，為工藝人員提供多個備選工藝方案，并能夠根據(jù)操作者的工作記錄進(jìn)行各種層次的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)，具有一定的智能性。（4）柔性化和規(guī)化CAPP系統(tǒng)是用來輔助工藝設(shè)計人員進(jìn)行工作的，不宜取代工藝設(shè)計人員而追求完全自動化。在方式上實行人機(jī)協(xié)作，關(guān)鍵決策由工藝人員作出。決策和判斷一個復(fù)雜繁瑣的問題，對具備足夠的工藝知識和判斷能力的工藝人員來說并不困難，但對計算機(jī)來說卻可能難以勝任； 同時，知識庫及其使用法則需要逐步建立、 驗證和完善，是 一個漸進(jìn)

9、式的過程?，F(xiàn)代CAPP系統(tǒng)必須體現(xiàn)柔性化， 即以交互式設(shè)計為基礎(chǔ)，上開發(fā) 出適應(yīng)企業(yè)需求的CAPP系統(tǒng)。在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技 術(shù)也正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。（1）高精隨著機(jī)床加工精度的提高為了降低定位誤差，提高加工精度對夾具的制造精度要求更高高精度夾具的定位 孔距精度高達(dá)5um夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01/300mm,平行度高達(dá)0.01/500mm,機(jī) 床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選 擇。（2）高

10、效為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自 動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動液壓夾緊等，快速夾緊功能部 件不斷地推出新。新型的電控永磁夾具，夾緊和松開工件只用1-2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝和調(diào)整 夾具的時間，提高生產(chǎn)效率的作用（3）模塊、組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)利用模塊化設(shè)計的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具 技術(shù)開發(fā)的基點。省工、省時、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化 設(shè)計為夾具的計算機(jī)輔助設(shè)計和組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用 CA

11、D技術(shù)，可建立兀件庫、典型 夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計，為用戶三維實體組裝夾具。模 擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確的夾具配套方案，又能積累經(jīng)驗，了解市 場需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。（4）通用、經(jīng)濟(jì)夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、 可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快， 才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國戴美樂公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少 的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用性好元 件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟(jì)實用才有推廣

12、應(yīng)用的價值 .三、設(shè)計（研究）的重點與難點，擬采用的途徑（研究手段） ：研究的重點難點：（1）定位基準(zhǔn)的選擇（2）工藝路線的擬定（3）加工余量和工序尺寸的確定（4）夾具結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計（5）裝配圖的繪制研究步驟（1）讀懂圖紙（2）繪制零件平面圖和三維圖（3）確定生產(chǎn)類型和毛坯制造方法（4）選擇定位基準(zhǔn)（5）擬定工藝路線（6）確定加工余量，工序尺寸與偏差（7）選擇機(jī)床和通用工裝（8）形成工藝過程綜合卡夾具設(shè)計部分：（1）確定總體結(jié)構(gòu)方案（2）設(shè)計夾緊元件（3）設(shè)計夾緊裝置（4）設(shè)定對定裝置（4）計算夾具工作能力（5）設(shè)計夾具體研究途徑工件在機(jī)加工時，需要選擇定位基準(zhǔn)。選擇精基準(zhǔn)時，重點考慮如何減少工件的定 位誤差，保證工件的加工精度，同時考慮工件裝卸方便，夾具簡單。選擇粗基準(zhǔn)時，保 證相互位置要求原則、余量均勻原則、便于工件裝夾原則、粗基準(zhǔn)不得重復(fù)使用原則。 定位基準(zhǔn)一旦被確定，則其定位方案也被基本上確定。工藝路線方面需要考慮年生產(chǎn)量, 工序的集中分散和成本方面。盡量避免由于裝夾引起的基準(zhǔn)不重合。加工余量和工序尺 寸方面應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計手冊上來，確定各工序的加工余量，并制定工藝卡。在夾具設(shè)計 過程中的夾具方案的確定是需要解決的一個關(guān)鍵問題。應(yīng)該考慮一下