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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題目：氣門搖桿軸支座零件機(jī)械加工工藝及其典型夾具設(shè)計
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級
姓 名
學(xué) 號
導(dǎo) 師
2012年12月25日
9
1、 畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述
1.1題目背景題目背景和及研究意義
制造業(yè)是一個國家的立國之本，是一個國家的民族產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，也是反映一個國家經(jīng)濟(jì)實力的重要標(biāo)志，是為國家創(chuàng)造財富的重要產(chǎn)業(yè)。
制造技術(shù)支持著制造業(yè)的發(fā)展，當(dāng)今制造技術(shù)的發(fā)展使傳統(tǒng)制造業(yè)革新了他原來的面目，制造工藝與夾具同樣取得了較快發(fā)展。所謂工藝，是使各種原材料、半成品成為產(chǎn)品的方法和過程。進(jìn)行機(jī)械加工工藝設(shè)計是保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。機(jī)械零件加工精度是機(jī)械零件加工質(zhì)量的核心部分。零件的加工精度是指零件完工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和相互位置）對理想幾何參數(shù)的符合程度,符合程度越高。機(jī)械加工工藝對加工精度的影響主要體現(xiàn)在加工工藝的受力變形、加工工藝的幾何精度以及工藝系統(tǒng)的熱變形三個方面。加工精度包括：尺寸精度，形狀精度，位置精度。提高加工及高度的措施歸納為：減少誤差法；誤差補償法(誤差抵消法)；誤差轉(zhuǎn)移法；就地加工法；誤差平均法。
而夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。機(jī)床夾具設(shè)計是工藝裝備設(shè)計中的一個重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動生產(chǎn)率的一項重要技術(shù)措施。在設(shè)計過程中應(yīng)深人實際，進(jìn)行調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的設(shè)計方案，再進(jìn)行具體的設(shè)計。
夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，是機(jī)械制造中的一項重要工藝裝備。工件在機(jī)床上進(jìn)行加工時，為了保證加工精度和提高生產(chǎn)效率，必須使工件相對刀具占有正確位置，完成之一功能的輔助裝置成為機(jī)床夾具。它的主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、減輕勞動強度、輔助產(chǎn)品檢測、展示、運輸?shù)取２徽撌莻鹘y(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當(dāng)今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設(shè)計及制造提出了更高的要求。
機(jī)床夾具按其使用范圍可分為以下五種基本類型：1）通用夾具 通用夾具具有一定的通用性。2）專用夾具 專用夾具是針對某一種工件的某一個工序而專門設(shè)計的。3）通用可調(diào)整夾具和成組夾具 通用可調(diào)整夾具和成組夾具的特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。4）組合夾具 組合夾具是由一套完全標(biāo)準(zhǔn)化的元件，根據(jù)零件的加工要求拼裝而成的夾具。組合夾具的適用范圍可從以下不同角度來談:從產(chǎn)品的批量來看,組合夾具最適于新產(chǎn)品研制、試制、單件和小批量生產(chǎn)。因此,對于產(chǎn)品變化頻繁、該型周期短、產(chǎn)品類型多的企業(yè)選用組合夾具最為適宜,能收到最顯著的經(jīng)濟(jì)效果；從加工工序來看,組合夾具應(yīng)用極為廣泛,它可以方便的組成各類機(jī)床使用的夾具；從加工工件的幾何形狀和尺寸看,組合夾具一般不受工件形狀的限制。5）隨行夾具 隨行夾是一種在自動線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。
工件的工藝分析及夾具設(shè)計是工藝工程師必備的專業(yè)素質(zhì)。這次設(shè)計使我們能綜合運用了械制圖學(xué)，機(jī)械設(shè)計，機(jī)械制造工程學(xué)，互換性與測量技術(shù)中的基本理論和方法獨立地分析和解決工藝與夾具設(shè)計中的問題，初步具備了設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件（氣門搖桿軸支座）的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計方案，完成家具結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，也是熟悉和運用有關(guān)手冊，圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件技能的一次中和性實踐機(jī)會，為今后從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。
1.2機(jī)制工藝與夾具設(shè)計相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀
迄今為止，夾具仍是機(jī)電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具(刀具、夾具、量具、模具)之一。刀具量本身已高度標(biāo)準(zhǔn)化，用戶只需要按品種、規(guī)格選用采購。而模具和夾具則和產(chǎn)品息息相關(guān)，產(chǎn)品一有變化就需重新制作，通常是屬于專用性質(zhì)的工具。模具已發(fā)展成為獨立的行業(yè);夾具在國內(nèi)外也正在逐漸形成一個依附于機(jī)床業(yè)或獨立的小行業(yè)，高精度與精密的通用央具有了迅蓮的發(fā)，展高效通用夾具已廣泛使用，適用于各類典型零件共軌特征的通用夾具有了迅速發(fā)展。
現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場激烈競爭，盡管國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明中不批，多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類數(shù)的85%左右。然而目前，一般企業(yè)習(xí)慣采用傳統(tǒng)的專用夾具，在一個具有一定生產(chǎn)能力的工廠中約擁有13000～15000套專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約隔4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量只有15%左右，特別最近年來柔性制造系統(tǒng)（FMS）、數(shù)控機(jī)床（NC），加工中心（MC）和成組加工（GT）等新技術(shù)被應(yīng)用和推廣，使中小批生產(chǎn)的生產(chǎn)率逐步趨近于大批量生產(chǎn)的水平。
綜上所述，現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出了如下新的要求：
（1）能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；
（2）能裝夾一組相似性特征的工件；
（3）適用于精密加工的高精度的機(jī)床；
（4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型技術(shù)；
（5）采用液壓汞站等為動力源的高效夾緊裝置，進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率。
總體來說現(xiàn)代機(jī)床的發(fā)展趨勢是：1）、提高標(biāo)準(zhǔn)化通用化程度。2）、適應(yīng)多品種、中小批生產(chǎn)企業(yè)的特點，發(fā)展可調(diào)整夾具，力求希短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,提高經(jīng)濟(jì)效果。3）、發(fā)展高效率夾具力求提高勞動生產(chǎn)率減輕勞動強度。4）、機(jī)床夾具的發(fā)展應(yīng)向機(jī)床工作臺技術(shù)轉(zhuǎn)移。
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課題研究主要內(nèi)容
氣門搖桿軸支座是柴油機(jī)一個主要零件。是柴油機(jī)搖桿座的結(jié)合部，mm孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進(jìn)氣門搖桿，搖桿座通過兩個?13mm孔用M12螺桿與汽缸蓋相連，3mm軸向槽用于鎖緊搖桿軸，使之不轉(zhuǎn)動。汽缸蓋內(nèi)每缸四閥使燃燒室充氣最佳，氣門由搖桿凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動，摩擦力小且氣門間隙由液壓補償。這種結(jié)構(gòu)可能減小燃油 消耗并改善排放。另外一個優(yōu)點是減小噪音，這種結(jié)構(gòu)使3.0升的TDI發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)極端平穩(wěn)。
主要研究內(nèi)容：1) 、研究氣門搖桿軸支座零件、設(shè)計其三維模型，分析加工特點；2）、編制上述工件的機(jī)械加工工藝，包括熱處理及其它工序，給出設(shè)計計算過程，填寫工藝卡片。3）、對數(shù)控加工工序編寫數(shù)控代碼。4）、設(shè)計典型該工序的夾具，繪制設(shè)計裝配圖和零件圖。5）、圖量折合1.5張0號圖。論文字?jǐn)?shù)1.5萬，參考文獻(xiàn)18篇，3篇外文，英文翻譯漢字3000字。
2.2擬采用的研究方案、研究方法和措施
（1） 本課題研究方案：第一步、零件作用分析和工藝分析。第二步、零件工藝規(guī)程定性設(shè)計，包括毛坯制造方法的確定、基準(zhǔn)面選擇、工藝路線確定。第三步，零件工藝規(guī)程定量設(shè)計和計算，包括毛坯尺寸的確定、工藝尺寸、機(jī)械加工余量確定、切削用量和基本工時確定。第四步、夾具設(shè)計。第五步、繪制零件、夾具及裝配二維圖。
（2）零件加工工藝分析
有零件圖知：該零件上主要加工面為上端面，下端面，左右端面，mm孔和mm以及3mm軸向槽的加工。加工精度為mm孔的尺寸精度以及下端面0.05mm的平面度與左右兩端面孔的尺寸精度，直接影響到進(jìn)氣孔與排氣門的傳動精度及密封。因此，需要先以下端面為粗基準(zhǔn)加工上端面，再以上端面為粗基準(zhǔn)加工下端面，再把下端面作為精基準(zhǔn)，最后加工mm孔時以下端面為定位基準(zhǔn)，以保證孔軸相對下端面的位置精度。
（3） 工藝線路擬定
方案一：1）、鑄造 2）、時效處理 3）、粗車下端面 4）、粗車上端面 5）、粗銑左右端面 6）、鉆通孔 7）、精銑下端面 8）、精銑上端面 9）、精銑左右端面 10）、鉆通孔 11）、鏜孔 12）、粗-精銑軸向槽 13）、檢驗入庫
分析：上述方案遵循了工藝線路擬定原則和基準(zhǔn)選取原則，但是還存在不足。由于工件形狀和尺寸原因本工件在車床上車削時比較困難，故改用銑床加工。
方案二：1）、鑄造 2）、時效處理 3）、粗銑下端面 4）、粗銑上端面 5）、粗銑左右端面 6）、鉆通孔 7）、精銑下端面 8）、精銑上端面 9）、精銑左右端面 10）、鉆通孔 11）、鏜孔 12）、粗-精銑軸向槽 13）、檢驗入庫
第二種方案基本滿足加工要求。
3、 本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
3.1工藝規(guī)程設(shè)計中的關(guān)鍵問題在于基準(zhǔn)的選擇及加工工藝路線的選擇。
（1）基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇：氣門搖桿軸支座的下端面既是裝配基準(zhǔn)又是設(shè)計基準(zhǔn)，用它作為精基準(zhǔn)，能使加工遵循基準(zhǔn)重合的原則，實現(xiàn)V形塊大平面的定位方式。使得工藝路線又遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則，夾緊方案也比較簡單，可靠，操作方便。
粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇零件的重要面和重要孔做基準(zhǔn)。在保證各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量盡量均勻，此外，還要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時間，所以粗基準(zhǔn)為上端面。
（2）制定加工工藝路線
根據(jù)各表面加工要求，和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面及孔的加工方法。因左右兩端面均對孔有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝次數(shù)，提高加工精度。
3.2夾具設(shè)計中關(guān)鍵的問題在于夾具設(shè)計中結(jié)構(gòu)方案的構(gòu)思
其設(shè)計流程的關(guān)鍵點是: 首先應(yīng)分析使用夾具時, 造成被加工零件表面位置的加工誤差因素, 合理分配夾具定位精度；其次要根據(jù)加工過程中被加工零件受到的切削力、慣性力及重力等外力的作用, 合理選擇定位方式、支承點、夾緊點、夾緊力大小及其作用方向, 設(shè)計合適的夾緊機(jī)構(gòu), 以保證被加工零件的既定位置穩(wěn)定可靠； 第三是設(shè)計夾具對定； 最后校核夾具關(guān)鍵零件強度和設(shè)備進(jìn)刀抗力等, 最終完成全套夾具圖設(shè)計。
夾具設(shè)計主要是擇定位方式, 設(shè)計合理的定位支承元件、夾緊裝置、對刀元件、夾具體等裝置或元件,繪制所需的圖樣，同時制訂有關(guān)的技術(shù)要求。夾具設(shè)計是一種相互關(guān)聯(lián)的工作，它涉及到很廣的知識面。對初學(xué)者而言，預(yù)計夾具結(jié)構(gòu)方案的構(gòu)思是一個設(shè)計難點。構(gòu)思結(jié)構(gòu)方案需要：
（1）確定夾具的類型；
（2）定位設(shè)計，根據(jù)六點定位規(guī)則確定工件的定位方式；
（3）確定工件的夾緊方式，選擇合適的夾緊裝置；
（4）確定刀具的對刀導(dǎo)向方案，選擇合適的對刀元件或?qū)蛟?
（5）確定夾具總體布局和夾具體的結(jié)構(gòu)。
3.3前期開展的工作
進(jìn)行教研，查閱相關(guān)文獻(xiàn)和刊物，了解課題背景、研究意義以及國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，進(jìn)而初步確定設(shè)計方案，并在總結(jié)各個參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上完成開題報告。
4、 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃（按周次填寫）
第1周－第3周：查閱資料，完成基礎(chǔ)知識的積累和開題報告；
第4周－第6周：典型工件的工藝分析，計算、編寫各工件加工工藝；
第7周－第8周：各夾具的設(shè)計計算，定位分析，設(shè)計中存在的問題。
第9周：中期檢查。
第10周－第13周：繪制各夾具的裝配圖、部分零件工程圖。
第14周－第15周：完成畢業(yè)論文。
第16周：答辯。
5 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
6 所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
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