車床組合夾具的設計

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 畢業(yè)設計(論文)開題報告 題目：車床組合夾具的設計 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20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） 題目背景: 機械制造離不開金屬切削機床，而機床夾具則是保證機械加工質量、提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強度、降低對工人技術的過高要求、實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化不可或缺的重要工藝裝備之一。機床夾具被廣泛用于制造業(yè)中，大量專用機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)代機械制造業(yè)新的生產(chǎn)模式。在這種模式中,要求加工機床和夾具裝備具有更好的柔性,以縮短生產(chǎn)準備時間、降低生產(chǎn)成本,所以,按單一品種設計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這一生產(chǎn)模式的柔性工裝設備。它對縮短工藝裝備的設計、制造周期,以及產(chǎn)品換型后對原有工裝夾具延續(xù)使用起到至關重要的作用。國外為了適應這種生產(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,并將其作為機械制造業(yè)的主要發(fā)展。 研究意義： 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，其結構靈活多變，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構對加工精度的影響，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，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、剛度和結構工藝性能 組合夾具的結構應力簡單、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構，力求結構簡單、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。 國外的研究現(xiàn)狀: 夾具的設計包括三個步驟:設備規(guī)劃、夾具規(guī)劃和夾具結構設計。目前,Joneja以及Ferreira等人在進行CAPP方面的研究中對設備規(guī)劃有詳細論述。計算機輔助夾具設計(CAFD)就夾具方面也作了一些工作:Chou YC ,Chandru V等人提出的自動夾具定位和夾緊的一種方法；De Meter EC提出的利用機械杠桿原理進行定位和夾緊位置選擇的一種算法；Markus A等人提出的針對棱柱形工件進行組合夾具設計的基于規(guī)則的系統(tǒng)。目前,關于工件夾具的自動化配置方面的工作,自動夾具結構設計(AFCD)中很少提及。TrappeyAJC等人提出了一個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,在一個成功的AFCD系統(tǒng)中, 工件的幾何形狀是一個關鍵因素。Nnaji B ,Alladin S等人也對具有復雜幾何形狀的工件進行嘗試研究。然而其結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“完整”的算法用來分析多邊形工件的組合夾具設計。并開發(fā)出一個組合夾具設計系統(tǒng),針對一個任意存在的工件,能自動產(chǎn)生所有可行的夾具設計。并且采用力球分析的方法對產(chǎn)生的方案進行優(yōu)化。以后的許多研究者大多借鑒了Brost 和Goldberg的算法。組合夾具在動力學方面的研究也取得了一定的進步,Yu and Goldberg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規(guī)劃算法。Cai等提出了一種指導夾具設計的方法,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年代末開始對組合夾具元件的設計與管理進行了研究和開發(fā),在總結和吸取我國應用和發(fā)展槽系夾具經(jīng)驗的基礎上,根據(jù)現(xiàn)代機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)把大中小三個系列的元件有機融為一體,可在一塊多夾具基礎板上,既能組裝單個大工件夾具,又能組裝多個中小零件夾具,有利于裝夾具基礎板長期固定在機床工作臺上,此系統(tǒng)還設有孔系和槽系過渡元件,便于實現(xiàn)孔、槽系夾具元件混合使用。北京工商大學麻建東和劉璇開發(fā)的組合夾具元件庫,元件庫模塊的核心程序用ObjectARX SDK2. 02工具包開發(fā),界面程序用AUTOCAD 提供的對話框控制語言DCL (Dialog Control Language)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AU TOCADR14下直接加載運行。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計功能,并生成三維組合夾具構形圖,在CAD環(huán)境中可進行修改或刪除山東工業(yè)大學的徐志剛在“廣義映射原理”的指導下,開發(fā)了支持“top - down”風范的夾具設計軟件自動化系統(tǒng)。吳玉光博士在這個領域取得了較大的突破。提出孔系基礎板組合夾具設計的系統(tǒng)方法。該方法利用連桿機構原理自動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動支點的概念,進行定位方案的裝卸方便性分析。進一步提出瞬心三角形和同向邊的概念,對工件進行可夾緊性分析,確定工件邊界的可夾緊范圍。其理論水平在國內(nèi)外相關領域內(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：設計一種車床的組合夾具，加工零件為三通接頭，對其進行車孔。同時，設計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。而這樣的設計方案減少了夾緊元件的頻繁拆換，節(jié)省了時間。 研究方法： 1）繪制零件圖，認真分析、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，進行組合夾具的定位、夾緊、支承、基礎 板部件設計。 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.本課題研究的重點及難點，前期已開展工作 課題研究的重點： 夾具設計本質上是一種經(jīng)驗設計，且夾具分類比較多，夾具參數(shù)比較復雜，夾具設計和工件形狀、加工條件、加工工藝等很多因素有關。組合夾具的設計主要是針對所要加工的零件進行夾緊、定位等部件的設計，使之能適應系列化零件的合理裝夾。 課題研究的難點： a、異型零件的工藝分析，對零件的工藝分析要求對該零件有相當熟悉的了解，由于條件有限使得對零件不熟悉，可能導致工藝分析不到位。 b、組合夾具的設計，目前組合夾具的設計跟個人的經(jīng)驗有直接關系，所以本課題的設計可能不夠成熟。 前期已經(jīng)開展的工作： 查閱有關組合夾具資料，了解國內(nèi)外組合夾具的發(fā)展及其新技術，積極與導師進行交流，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度計劃（按周次填寫） （1）分析題目，做好開題報告，準備好開題答辯。（1周） （2）根據(jù)設計內(nèi)容的要求，查閱相關資料，明確設計方向，對存在的疑問咨詢指導老師。（2～5周） （3）檢查、閱讀及完善設計內(nèi)容準備中期答辯。（6周） （4）進行畢業(yè)設計，包括：相關方面的計算、確定參數(shù)，繪制相關圖紙并建立圖庫，對資料進行整理。（7～11周） （5）對畢業(yè)設計進行整理，與老師進行討論修改，校核定稿。（12～13周） （6）審查、閱讀設計內(nèi)容準備答辯。（14～15周） （7）進行畢業(yè)答辯。(16周) 5.指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導老師： 年 月 日 6.所在系審查意見： 系主管領導： 年 月 日 參考文獻 [1] 薛源順.機床夾具設計. 北京:機械工業(yè)出版社,2000 [2] 楊黎明.機床夾具設計手冊. 北京：國防工業(yè)出版社,1996 [3] 東北重型機械學院.機床夾具設計手冊. 上海：上?？萍汲霭嫔?1988 [4] 胡家秀主編.機械零件設計實用手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,1999 [5] 李益民主編.機械制造工藝設計手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,1995 [6] 孟憲椅等主編.機床夾具圖冊. 北京:機械工業(yè)出版社,1991 [7] 謝家瀛主編.車床設計簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1999 [8] 楊培元等主編.液壓系統(tǒng)設計手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,1995 [9] 李云.機械制造工藝及設備設計指導手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,1996 [10] 李益民.機械制造工藝設計簡明手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,1993 [11] 周開勤.機械零件手冊.第五版. 北京：高等教育出版社,2002 [12] 姚永明.非標準設備設計. 上海：上海交通大學出版社,1999 [13] 張樹有.圖學基礎教程. 北京：高等教育出版社,1999 [14] 陳秀寧.機械設計課程設計. 浙江：浙江大學出版社,2002 [15] Ashley S., High – speed machining goes mainstream, Mechanical Engineering, May 1995, (56 – 61). 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