犁刀變速齒輪箱體工藝規(guī)程及夾具設(shè)計（鉆孔+銑面）
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機械與運載工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 犁刀變速齒輪箱體工藝規(guī)程及夾具
設(shè)計
學(xué) 生 姓 名：
指導(dǎo)教師姓名：
專 業(yè) 班 級：
年 月 日
1. 課題名稱：
犁刀變速齒輪箱體工藝規(guī)程及夾具設(shè)計
2. 課題研究背景：
在這里，我從犁刀變速箱和夾具兩方面分別介紹。
（1）犁刀變速箱：
梨刀變速箱是手扶拖拉機的一個主要部件，如圖1所示，在這里主要討論國內(nèi)外拖拉機的發(fā)展?fàn)顩r。黨的十五大提出了“在下世紀(jì)中葉，基本實現(xiàn)現(xiàn)代化”的奮斗目標(biāo)。我國作為一個發(fā)展中的農(nóng)業(yè)大國，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是當(dāng)務(wù)之急，而農(nóng)業(yè)機械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要內(nèi)容和基本標(biāo)志，拖拉機則是農(nóng)業(yè)機械化的龍頭產(chǎn)品。拖拉機的擁有量和年產(chǎn)銷量，是評價一個國家農(nóng)業(yè)機械化水平的重要標(biāo)志。
圖 1-犁刀變速齒輪箱體
在這里， 首先，分析一下國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及存在問題：
1）行業(yè)現(xiàn)狀堪憂。我國拖拉機工業(yè)雖有較大發(fā)展，但大中型拖拉機的產(chǎn)品技術(shù)水平、質(zhì)量、規(guī)模、企業(yè)素質(zhì)和結(jié)構(gòu)與發(fā)達(dá)國家相比，從整體上分析并沒有明顯縮短差距，要相差20年以上。特別是新產(chǎn)品品種發(fā)展，產(chǎn)品技術(shù)水平，機電液一體化，人機工程、電子操縱監(jiān)控等方面差距更大。
2）產(chǎn)品品種少，新產(chǎn)品開發(fā)速度與市場需求變化太快不相適應(yīng)。拖拉機作為農(nóng)機產(chǎn)品，屬微利企業(yè)，企業(yè)歷來很少有資金投入用于新產(chǎn)品開發(fā)及生產(chǎn)裝備的更新。大多數(shù)產(chǎn)品很少技術(shù)儲備，生產(chǎn)幾十年一貫制，產(chǎn)品水平低，趨同化趨勢嚴(yán)重。品種缺擋多，基本型多，運輸型多，其它適用對路的變型產(chǎn)品少。
3）產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性及使用壽命滿足不了用戶日益增長的期望值的要求。產(chǎn)品可靠性差，一次裝配合格率低，漏油和螺釘松動等一般性故障普遍存在，突出表現(xiàn)在大型拖拉機上，大型拖拉機的關(guān)鍵零部件由于工藝水平所限，質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計要求。
4）與拖拉機配套的農(nóng)機具開發(fā)、生產(chǎn)不同步、不協(xié)調(diào)，影響了拖拉機使用功能的發(fā)揮。
其次，談?wù)撘幌聡饧夹g(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢：
90年代以來，國外拖拉機工業(yè)已進(jìn)入現(xiàn)代化發(fā)展的新階段。產(chǎn)品的更新速度加快，產(chǎn)品系列化進(jìn)一步完善，大部分產(chǎn)品實現(xiàn)了機電一體化、智能化，達(dá)到高效節(jié)能，產(chǎn)品外觀質(zhì)量轎車化。
拖拉機系列品種進(jìn)一步完善，產(chǎn)品技術(shù)性能不斷提高。國外幾家著名的拖拉機制造企業(yè)的技術(shù)發(fā)展，都是以其主導(dǎo)的2－3個拖拉機及配套柴油機的短系列產(chǎn)品為基礎(chǔ)，不斷改進(jìn)、擴展或派生出新的系列產(chǎn)品，進(jìn)行系列化生產(chǎn)。然后開發(fā)其主導(dǎo)產(chǎn)品的變型機及其配套作業(yè)的機具，來拓寬主導(dǎo)產(chǎn)品的用途和功能。同時使其產(chǎn)品的覆蓋面向相關(guān)的領(lǐng)域拓寬，以擴大產(chǎn)品的品種和應(yīng)用范圍，在更大范圍內(nèi)占有市場。
全面實現(xiàn)機電液一體化、智能化。國外大中型拖拉機均已利用微電子技術(shù)及計算機技術(shù)、激光技術(shù)、傳感等高新技術(shù)對產(chǎn)品安全、節(jié)能、工作裝置操作，工作狀態(tài)、故障自診斷、不解體檢測等進(jìn)行控制和報警，取得了極佳的經(jīng)濟效益、社會效益。
制造水平進(jìn)一步提高，計算機數(shù)控技術(shù)（CNC），新材料、新工藝廣泛應(yīng)用，大大地提高了產(chǎn)品質(zhì)量、壽命、可靠性。
零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度進(jìn)一步提高，最大限度地簡化維修是國外先進(jìn)技術(shù)發(fā)展的一個重要標(biāo)志。
液壓技術(shù)朝著高壓、高速、大流量、大功率、靜動態(tài)特性好的閉式環(huán)路發(fā)展，且向結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，成本低，可靠、耐用的高水平方向發(fā)展。同時進(jìn)一步與微電子技術(shù)結(jié)合，最大限度地提高功率利用率，減少無用功消耗，使拖拉機發(fā)動機始終處于最佳工作狀態(tài)，減少能耗。此外，靜液壓傳動技術(shù)開發(fā)應(yīng)用在90年代又有了進(jìn)一步突破。
縱觀世界各國拖拉機最近技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，無不都是廣泛采用了計算機及電子監(jiān)控系統(tǒng)，高精度的機、電、液（氣）一體化等高科技產(chǎn)品。不難看出，要縮小我國當(dāng)前在拖拉機設(shè)計及制造方面的差距，其任務(wù)是十分艱巨的。它需要我們在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，堅持不懈的努力，堅持走技術(shù)創(chuàng)新的道路，從基礎(chǔ)技術(shù)的研究到高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，以鍥而不舍的精神，一步一步地去跟上當(dāng)今世界最新拖拉機技術(shù)的發(fā)展。
（2）夾具：
夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認(rèn)識到，夾具與操作人員改進(jìn)工作及機床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結(jié)合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。
隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。它主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1）加強機床夾具的三化工作
為了加速新產(chǎn)品的投產(chǎn)，簡化設(shè)計工作，加速工藝裝備的準(zhǔn)備工作，以獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟效果，必須重視機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化和通用化工作。
2）大力研制推廣實用新型機床夾具
在單件，小批生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制中，應(yīng)推廣使用組合夾具和半組合夾具。
在多品種，中小批生產(chǎn)中，應(yīng)大力推廣使用可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。
3）提高夾具的機械化，自動化水平
近十幾年來，高效，自動化夾具得到了迅速的發(fā)展。由于數(shù)控機床，組合機床及其它高效自動化機床的出現(xiàn)，要求夾具能適應(yīng)機床的要求，才能更好的發(fā)揮機床的作用。
3. 課題研究意義：
畢業(yè)設(shè)計是教學(xué)計劃的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié),也是最重要的教學(xué)環(huán)節(jié)之一.在教師的指導(dǎo)下，我們通過畢業(yè)設(shè)計受到一次綜合運用所學(xué)理論和技能的訓(xùn)練,進(jìn)一步提高分析問題和解決問題的能力;并且學(xué)會閱讀參考文獻(xiàn),收集,運用原始資料的方法以及如何使用規(guī)范,手冊,產(chǎn)品目錄,選用標(biāo)準(zhǔn)圖的技能,從而提高設(shè)計計算及繪圖的能力。
本選題與本專業(yè)密切相關(guān)，能結(jié)合社會生產(chǎn)實際或科研實踐，工程性強，現(xiàn)實意義明顯，具有相當(dāng)?shù)南冗M(jìn)性、深度和難度?？梢哉f是對大學(xué)幾年學(xué)習(xí)以來的一個很好的補充，也是對未來工作的一個很好的鍛煉。
首先，通過本次畢業(yè)設(shè)計，使我們能夠真正的鞏固所學(xué)的專業(yè)知識。其次，在設(shè)計中，我們勢必將會運用到許多繪圖和分析軟件，我們可以加強掌握運用專業(yè)軟件解決實際問題的能力。再次，通過本課題的研究，培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)基礎(chǔ)理論知識、基本技能和專業(yè)知識，聯(lián)系生產(chǎn)實際以及自我分析和解決問題的能力。
4.文獻(xiàn)查閱概況
[1]邱彩云.加工箱體類零件的鏜床夾具設(shè)計[J].山東工業(yè)技術(shù).2013(11):
242~243.
摘要：箱體類零件是機器及其部件的基礎(chǔ)件，它將機器及其部件中的軸、軸承、套和齒輪等零件按一定的相互位置關(guān)系裝配成一個整體，并按預(yù)定傳動關(guān)系細(xì)條其運動。因此，箱體的加工質(zhì)量不僅影響其裝配精度及運動精度，而且影響到機器的工作精度，而且影響到機器的工作精度、使用性能和壽命。箱體類零件具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁薄且不均勻、加工部位多及加工難度大等特點。因此，箱體類零件加工的關(guān)鍵屎加工工藝規(guī)程制定和機床夾具的設(shè)計，加工工藝規(guī)程制定和機床夾具設(shè)計合理、可靠易于保證零件加工精度，縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本；并可以減輕工人操作強度，降低對工人的技術(shù)要求，同時擴大了機床的工藝范圍，實現(xiàn)一機多能；另外還可以減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，縮短新產(chǎn)品試制周期。
[2]陳斌，黎向新.GN31型手拖變速箱體雙面45軸鉆孔組合機床的設(shè)計[J].裝備制造技術(shù).2008(7):131~132.
摘要：介紹了多孔密集型箱體組合機床的設(shè)計過程，實際上證明該機床設(shè)計嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范，又有技術(shù)創(chuàng)新，使用效果良好。
[3]王秀玲,谷東偉，王志瓊.變速器前殼體加工中心專用夾具設(shè)計[J].機床與液壓.2015,43(2):5~7.
摘要： 為實現(xiàn)變速箱前殼體一次裝夾同時進(jìn)行鉆、 銑、 鏜加工的要求， 設(shè)計了一套加工中心用變速箱前殼體快速裝夾的液壓自動專用夾具。 針對變速箱前殼體的結(jié)構(gòu)采用 “一面兩銷” 定位方式， 設(shè)計了自定心機構(gòu)， 并詳細(xì)闡述了機構(gòu)原理， 保證定位精準(zhǔn)可靠。 夾具采用液壓夾緊， 計算了切削力和夾緊力， 選取了夾具油缸并設(shè)計了相應(yīng)的液壓系統(tǒng)。 實踐證明： 該夾緊結(jié)構(gòu)簡單， 操作方便， 避免了基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換， 保證了加工精度， 提高了加工效率。
[4]郭安斌.變速箱兩側(cè)面鉆孔組合機床夾具設(shè)計[J].科技向?qū)В?012（33）：344~346.
摘要：組合機床地夾具設(shè)計具有生產(chǎn)效率高、加工精度穩(wěn)定、制造和維護(hù)成本低、配置靈活等特點。由于切削力不是很大，采用手動夾緊裝置，降低成本。本次夾具設(shè)計運用了Pro/E軟件進(jìn)行了實體的設(shè)計，使零件直觀，設(shè)計簡便，與實際更為貼近。
[5]黃艷，胡義華，農(nóng)勝隆，鐘禮君，林祖正.變速箱體雙工位鉆鏜專用夾具設(shè)計[J].組合機床與自動化加工技術(shù).2017（11）:150~152.
摘要:針對變速箱體被加工孔系多,同軸度要求高,跨距大,在傳統(tǒng)工藝上加工過程中需要多次裝夾 和更換刀具,在臥式鏜銑加工中心上加工成本高的情況,設(shè)計了一種可以在立式加工中心上對變速 箱體進(jìn)行快速加工的雙工位旋轉(zhuǎn)專用夾具。 闡述了該夾具的結(jié)構(gòu)特點及工作原理,通過對變速箱體的加工工藝分析,采用完全定位的方案,并對定位誤差進(jìn)行分析和控制,采用液壓夾緊和翻轉(zhuǎn),并計 算切削力和夾緊力,設(shè)計了相應(yīng)的液壓系統(tǒng)。 該夾具可以使工件在立式加工中心上實現(xiàn)一次裝夾完成上下兩面的加工,滿足了企業(yè)生產(chǎn)要求,提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。
[6]于曉文，吳敬.方形端面零件深孔加工車床夾具設(shè)計[J].機床與液壓，2014,42(20):20.
摘要：針對方形端面零件特點，設(shè)計工裝夾具，解決了零件裝夾問題中的中心架支撐問題，有家具精度保證零件加工精度。
[7]梁偉文,復(fù)雜零件斜面斜孔加工的夾具設(shè)計[J].中國制造業(yè)信息化，2012，41（23）：105~108.
摘要：針對復(fù)雜零件的斜面斜孔加工，以四軸臥式加工中心加工的殼體零件為對象，分析了該零件的工藝要求和家居設(shè)計要求，設(shè)計和制作了一款專用夾具，同時分析和計算了該夾具的定位誤差，最后利用該夾具進(jìn)行了加工分析，證明了該方法簡單實用，達(dá)到了零件設(shè)計所要求的加工精度，降低了加工成本，具有較強的實用性。
[8]劉旭，朱學(xué)超，李洪偉.基于典型殼體零件加工工藝規(guī)程及鉆孔專用夾具設(shè)計[J].煤礦機械，2012，33（08）：125~126.
摘要：介紹了典型殼體零件的作用、應(yīng)用場合，分析了零件的技術(shù)要求，為了保證加工質(zhì)量，提高加工效率，進(jìn)行了殼體零件的機械加工工藝規(guī)程和專用機床夾具的設(shè)計，設(shè)計的夾具操作方便、加持穩(wěn)，減輕了勞動強度，具有很好的經(jīng)濟效益。
[9]鐘春明.減速箱箱體加工工藝及夾具設(shè)計[J].科技向?qū)В?014（12）：140。
摘要：在零件加工產(chǎn)業(yè)中心，有關(guān)機械減速結(jié)構(gòu)與夾具優(yōu)化達(dá)標(biāo)狀況，將直接影響后續(xù)工作流程的交接力度。在相對科學(xué)的工藝編制流程之下，設(shè)計材質(zhì)消耗數(shù)量與生產(chǎn)均衡條件將得到順利延展，機床夾具在機械制造工序中具有不可代替的重要疏通地位，其將人工勞動強度有力規(guī)避，同時保證產(chǎn)品制備質(zhì)量。因此，本文具體聯(lián)合減速箱體加工工藝進(jìn)行夾具結(jié)構(gòu)匹配，保證高精度的制孔條件，并充分考慮內(nèi)部結(jié)構(gòu)公差的影響狀況。
[10]黃曉東.殼體零件加工車削工藝分析及夾具設(shè)計[J].科教導(dǎo)刊，2017（22）.
摘要：為保障殼體零件加工效果，提高加工效率，文章針對某殼體模具零件特點，進(jìn)行了殼體零件車床夾具工藝的分析和專用機床夾具的設(shè)計，達(dá)到了零件加工質(zhì)量以及生產(chǎn)安全要求。
[11]何理瑞.快速加工中心孔的專用夾具設(shè)計[J].機床與液壓，2014，42（8）.
摘要:簡述了專用夾具的作用，設(shè)計了在機床上快速加工中心孔的專用夾具。通過夾緊力的驗算，該夾具完全可以實現(xiàn)對工件的加緊。介紹了此夾具的結(jié)構(gòu)及使用方法，分析了其加工優(yōu)勢。此夾具結(jié)構(gòu)簡單、適用范圍廣、加緊可靠，可降低勞動強度、提高生產(chǎn)率，具有較強的人性化效果和降低生產(chǎn)成本的 目的。
[12]姜樹祥.汽車變速箱殼體的工藝裝備設(shè)計[J].民譽科技，2016（5）.
摘要：針對汽車變速箱體的零件進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計，為保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易，因此遵循先面后孔的原則，并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。
[13]Abhishek Das, Pasquale Franciosa and Darek Ceglarek.Fixture Design Optimisation Considering Production Batch of Compliant Non-Ideal Sheet Metal Parts.Procedia Manufacturing, 2015,Volume 1: 157~168.
Abstract:Fixtures control the position and orientation of parts in an assembly process and thus significantly contribute to process capability that determines production yield and product quality. As a result, a number of approaches were developed to optimise a single- and multi-fixture assembly system with rigid (3-2-1 fixture layout) to deformable parts (N-2-1 fixture layout). These approaches aim at fixture layout optimisation of single ideal parts (as define by CAD model). However, as production yield and product quality are determined based on a production volume of real (non-ideal) parts. Thus, major challenges involving the design of a fixture layout for assembly of sheet metal parts can be enumerated into three categories: (1) non-ideal part consideration to emulate real part; (2) ‘N-2-1’ locating scheme due to compliant nature of sheet metal parts; and, (3) batch of non-ideal parts to consider the production process error at design stage.
This paper presents a new approach to improve the probability of joining feasibility index by determining an N-2-1 fixture layout optimised for a production batch of non-ideal sheet metal parts. The proposed methodology is based on: (i) generation of composite parts to model shape variation within given production batch; (ii) selection of composite assembly representing production batch; (iii) parameterisation of fixture locators; and (iv) calculation of analytical surrogate model linking composite assembly model and fixture locators to probability of joining feasibility index. The analytical surrogate model is, then, utilised to maximise the probability of joining feasibility index starting from initial fixture locator layout. An industrial case study involving assembly process of remote laser welded door assembly illustrates and validates the proposed methodology.
[14]Chetankumar M. Patel*, Dr.G.D.Acharya.Design and manufacturing of 8 cylinder hydraulic fixture for boring yoke on VMC - 1050.Procedia Technology 2014,Volume 14 : 405 ~ 412 .
Abstract:Jigs and fixtures are the special production tools which make the standard machine tool, more versatile to work as specialized machine tools. They are normally used in large scale production by semi-skilled operators; however they are also used in small scale production by when interchangeability is important. Various areas related to design of fixture are already been very well described by various renowned authors, but there is a need to couple and apply all these research works to an industrial application. This paper on “Design and manufacturing of 8 cylinder hydraulic fixture for boring YOKE on VMC – 1050” which integrates all these aspects and the evolutionary functional approach of designed fixture is proved from the fact that a real industrial component is considered for fixture designing. In addition of the fixture being hydraulic type, it is also collet type and has expanding customized collet as its main fixturing element. The fixture shows great time saving in the production.
[15]models for capacity optimization in Industry 4.0: Tra.Development of hydraulic clamping tools for the machining of complex shape mechanical components
Procedia Manufacturing ,2018,17: 563~570.
Abstract:All markets revolve around quality and, regarding a big portion of the industry, factors such as productivity and profitability are crucial to the growth and sustainability of companies’. Processes need to be well thought to ensure process repeatability and stability, particularly in machining through chipping. In order to allow this, it is necessary to perfectly define the process, machining sequence and to create physical and organizational tools that are less prone to error. Machine setup can encompass several machining errors which, sometimes, are difficult to detect using traditional control tools such as dimensional inspection. There are some cases in which the final product is faulty and it is difficult to trace the real root-causes. To avoid those errors, it is important to create easily tuneable tools which require minimal instruction to use and to creat mechanisms which allow for flaw detection during production and not only during final inspection.This work will bring a chance to improve the machining processes of complex shaped mechanical components that present strong failure risks during the machine setup,through the development of a clamping tool,giving way to easer setup operations.
5.設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容
（1）分析零件的工藝性；
（2）根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)決定生產(chǎn)類型；
（3）選擇毛坯的種類和制造方法；
（4）擬訂工藝過程；
（5）工序設(shè)計及計算；
（6）編制工藝文件；
（7）設(shè)計鉆、銑夾具。
畢業(yè)設(shè)計（論文）要求：
（1） 生產(chǎn)綱領(lǐng)：中批生產(chǎn)；
（2）犁刀變速齒輪箱體零件圖；
（3） 設(shè)計犁刀變速齒輪箱體加工工藝規(guī)程；
（4） 設(shè)計犁刀變速齒輪箱體鉆孔夾具；
（5）設(shè)計犁刀變速齒輪箱體銑面夾具。
（6）在設(shè)計方案等環(huán)節(jié)應(yīng)考慮和體現(xiàn)社會、健康、安全、環(huán)境、法律、文化等因素的影響。
6.設(shè)計（論文）提交形式
（1）犁刀變速齒輪箱體的工藝過程綜合卡片；
（2）機加工工序卡；
（3）鉆、銑夾具裝配圖；
（4）鉆、銑夾具零件圖；
（5）犁刀變速齒輪箱體零件圖和毛坯圖；
（6）設(shè)計說明書一份。
7.進(jìn)度安排
第四周～第六周：查閱相關(guān)資料,寫開題報告，進(jìn)行文獻(xiàn)綜述。做與題目相關(guān)英文資料的中文翻譯；
第七周：對零件進(jìn)行工藝分析，畫零件圖；
第八周～第九周：選擇加工方案，確定毛坯的制造形式，制訂工藝路線，選擇定位基準(zhǔn)，選擇機床及工、夾、量、刀具，確定加工余量、工序間尺寸及與公差，確定毛坯尺寸，畫毛坯圖；
第十周：確定各工序的切削用量及基本工時；
第十一周～第十二周：工藝裝備設(shè)計，計算夾緊力，進(jìn)行定位誤差分析，畫總裝圖；
第十三周：畫夾具零件圖；
第十四周～第十五周：編寫設(shè)計說明書；
第十六周：準(zhǔn)備所有答辯資料，準(zhǔn)備答辯；
第十七周：進(jìn)行畢業(yè)答辯。
8. 指導(dǎo)教師意見
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