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畢業(yè)設計(論文)開題報告
題目名稱： 十字頭加工工藝及專用夾具設計
學生姓名： 學 號：
系/專業(yè)：
班 級：
指導教師：
年 月 日
開題報告填寫要求
1．開題報告內容必須用黑或藍黑墨水筆工整書寫，或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網址上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼。完成后應及時交給指導教師簽署意見；
2．學生查閱資料的參考文獻應不少于3篇（不包括辭典、手冊）；
3．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。 畢 業(yè) 設 計（論文）開 題 報 告
1．本課題的背景及意義
近年來，機械制造工藝有著飛速的發(fā)展。比如，應用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程。因為特種加工的微觀物理過程非常復雜，往往涉及電磁場、熱力學、流體力學、電化學等諸多領域，其加工機理的理論研究極其困難,通常很難用簡單的解析式來表達。近年來，雖然各國學者采用各種理論對不同的特種加工技術進行了深入的研究，并取得了卓越的理論成就，但離定量的實際應用尚有一定的距離。然而采用每一種特種加工方法所獲得的加工精度和表面 質量與加工條件參數間都有其規(guī)律。因此，目前常采用研究傳統(tǒng)切削加工機理的實驗統(tǒng)計方 法來了解特種加工的工藝規(guī)律，以便實際應用，但還缺乏系統(tǒng)性。受其限制，目前特種加工 的工藝參數只能憑經驗選取，還難以實現最優(yōu)化和自動化，例如，電火花成形電極的沉入式 加工工藝，它在占電火花成形機床總數95%以上的非數控電火花成形加工機床和較大尺寸的模具型腔加工中得到廣泛應用。雖然已有學者對其CAD、CAPP和CAM原理開展了一些研究，并取得了一些成果，并得到了初步 的成果。因此，通過實驗建模，將典型加工實例和加工經驗作為知識存儲起來，建立描述特 種加工工藝規(guī)律的可擴展性開放系統(tǒng)的條件已經成熟。并為進一步開展特種加工加工工藝過程的計算機模擬，應用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程和虛擬加工奠定基礎。
同時，在機械加工過程中，夾具占有非常重要的地位，它可靠地保證了工件的加工精度，提高了加工效率，減輕了勞動的強度，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發(fā)展。
（一）高精
隨著機床加工精度的提高，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±5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內；夾具重復安裝的定位精度高達±5μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復定位精度高達2~5μm。機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械制造企業(yè)。誠然，為了適應不同行業(yè)的需求和經濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。
（二）高效
為了提高機床的生產效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產品越來越多。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、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1~2秒，夾具結構簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產效率的作用。
（三）模塊、組合
夾具元件模塊化是實現組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用CAD技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設計，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、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現夾具設計與服務的通用化、遠程信息化和經營電子商務化。
（四）通用、經濟
夾具的通用性直接影響其經濟性。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、可重構性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現出經濟性好。德國demmeler(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，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經濟實用才有推廣應用的價值。
2．本課題的基本內容及關鍵問題
通過進行本次畢業(yè)設計，全面系統(tǒng)地對學生進行設計方法和研究方法的基本訓練。要求學生樹立正確的設計思想，培養(yǎng)學生進行科學的研究。學生能獨立進行資料的收集、加工與整理，能綜合運用科學的理論、知識和技能，鍛煉獨立解決設計問題的能力，圖紙繪制規(guī)范，符合國家標準，編寫符合要求的設計說明書并答辯，從而使學生樹立嚴謹、實事求是的科學態(tài)度，并掌握工程設計的一般程序規(guī)范和方法。
A.需要解決的問題
⑴十字頭工藝分析
⑵十字頭夾具草圖的確定
⑶夾具方案的方案論證
⑷主要零部件的設計計算
⑸繪制裝配圖的基本規(guī)范
⑹繪制零件圖的基本規(guī)范
⑺設計計算的說明書的編寫
B.研究方法：
文獻調查，圖書查閱，上網搜索
1.利用現有資料對零件了解
2..確定合理的工藝方案
3.設定合理的夾具結構
4.設計要全面介紹夾具的工作原理
3．本課題調研情況綜述
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。夾具對保證產質量,提高生產率,減輕勞動強度,擴大機床使用范圍,縮短產品試制周期等都具有重要意義。目前,單件、小批量生產正逐漸成為現代機械制造業(yè)新的生產模式。在這種模式中,要求加工機床和夾具裝備具有更好的柔性,以縮短生產準備時間、降低生產成本,所以,按單一品種設計專用夾具的方法已不能滿足生產發(fā)展的要求,而組合夾具正是適應這一生產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模式,也把柔性制造系統(tǒng)作為開發(fā)新產品的有效手段,并將其作為機械制造業(yè)的主要發(fā)展。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[7 ]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[9 ]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[11 ]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[13 ]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[4 ,5 ] 。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,能自動產生所有可行的夾具設計。并且采用力球分析的方法對產生的方案進行優(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。
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)展槽系夾具經驗的基礎上,根據現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)揮了槽系平移可調性和孔的旋轉可調性的優(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,便于實現孔、槽系夾具元件混合使用。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。其理論水平在國內外相關領域內開拓了新的局面。
4．本課題的方案論證
制訂十字頭主要零件加工工藝規(guī)程，關鍵是工序的劃分和定位基準的選擇。在設計開始的過程中，我們必須要認真分析零件圖，了解其十字頭主要零件的結構特點和相關的技術要求，對十字頭主要零件的每一個細節(jié)，都應仔細的分析，如十字頭主要零件加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特別是要注意十字頭主要零件各孔系自身精度（同十字頭主要零件度、圓度、粗糙度等）和它們的相互位置精度（十字頭主要零件線之間的平行度、垂直度以及十字頭主要零件線與平面之間的平行度、垂直度等要求），十字頭主要零件的尺寸是整個零件加工的關鍵，必須弄清十字頭主要零件的每一個尺寸。繪制零件圖是一個重點，同時因為十字頭主要零件比較復雜,所以也是一個難點。我們采用autoCAD軟件繪制零件圖，一方面增加我們對零件的了解認識，另一方面增加我們對autoCAD軟件的熟悉。
確定加工順序和工序內容，安排工序的集中和分散程度，劃分工序階段，這項工作與生產綱領有密切關系，具體可以根據生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等。生產條件確定工藝過程的工序次數；如批量小時可采用在通用機床上工序集中原則，批量大時即可按工序分散原則，組織流水線生產，也可利用高生產率的通用設備，按工序集中原則組織生產。
畢 業(yè) 設 計（論文）開 題 報 告
指導教師意見：
（對本課題的深度、廣度及工作量的意見）
該課題來源于學生的生活經歷，屬于酒店實用型機械的創(chuàng)新設計課
題，符合對高職學生手腦并用，理論聯(lián)系實際能力的培養(yǎng)要求，工作量飽
滿，同意開題。
指導教師：
年 月 日