機床夾具常用計算計算機輔助設計含開題報告及文獻綜述、任務書

機床夾具常用計算計算機輔助設計含開題報告及文獻綜述、任務書,機床,夾具,常用,經(jīng)常使用,計算,計算機輔助設計,開題,報告,講演,呈文,文獻,綜述,任務書 機床夾具常用計算計算機輔助設計 附錄1：外文翻譯 原文 中尺度機床多道工序的優(yōu)化設計與分析 樸賢旭·樸斌英·梁.史提芬 2010年6月25日發(fā)出/2011年1月4日收到 2011年施普林格出版社倫敦有限公司 摘要 由于這種方法產(chǎn)生的技術和經(jīng)濟上的優(yōu)勢，傳統(tǒng)的機床正在被微型化。除了這些優(yōu)勢外，市場化的中尺度機床反應時間也逐漸縮短。因此，在早期設計階段這方面的進一步發(fā)展將需要一個系統(tǒng)的設計方案以減少主觀條件影響?；趥€人建模和關鍵參數(shù)的模擬，比如體積誤差和機器的工作空間，以及靜態(tài)、熱、和動態(tài)剛度參數(shù)方面的綜合設計策略，本文介紹了一個小型銑床結(jié)構(gòu)上的最優(yōu)化設計。微型銑床在優(yōu)化設計中使用基于數(shù)字化模型的計算機產(chǎn)生一個處理函數(shù)來決定它的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。這種集成方法使用的分析法進行開發(fā)，然后實驗驗證。本文還討論了各種敏感性加權(quán)因素，從而來確定哪一個加權(quán)因素是最有效的優(yōu)化解決方案。這項研究有助于發(fā)展更可靠的中尺度機床。 關鍵詞： 多工序的優(yōu)化設計；中尺度機床；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；靜態(tài)/動態(tài)剛度；體積誤差 1 簡介 由于對微尺度零件和部件的需求，加工工業(yè)和學術行業(yè)在中尺度機床方面已經(jīng)做出很多的研究。雖然與其他機械制造加工技術相比，微細加工技術仍然是一個相對年輕的研究領域，但是隨著迅速變化和高競爭市場領域的發(fā)展，未來的幾十年里在生存的行業(yè)中它最終將成為一個關鍵因素。因此，為了滿足日益嚴格的要求和期望，新的設計概念、程序、和機器配置將會被需要。支撐以理論和定量為基礎的微制造，在這個領域中傳統(tǒng)機床的微型化成為一個重要的研究區(qū)域。 微型化所帶來的技術和經(jīng)濟上的優(yōu)勢已經(jīng)激發(fā)了多樣微型機床模型的建立。大多數(shù)研究在這一領域的工作重點集中在對合適的小型機床和組件配合于特定的微型零件的開發(fā)。這些微型機床的模型可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的微型零件。然而，現(xiàn)有的對于微型機床設計的研究是不夠的；因此，在這些系統(tǒng)微型化過程中我們需要積累相對貧乏的理論知 識或經(jīng)驗。盡管經(jīng)過多次嘗試，迄今為止系統(tǒng)的微型化最優(yōu)設計大部分還是不成功的，但是對于這些系統(tǒng)的設計研究為了其進一步發(fā)展是必須的。 在早期的微型化設計研究中，三島由紀夫等人提出了一個設計的評價方法。和田口方法結(jié)合，運用一個運動代表機構(gòu)去評估每一個局部誤差分量所起作用，在此過程中這個方法扮演一個指導角色。陳等人開發(fā)出了一種新型的虛擬工具機（虛擬制造技術）集成設計環(huán)境，其中運動功能是嵌入在描述的所屬組件中。對于微型機床虛擬制造技術結(jié)構(gòu)結(jié)果的分析類似于配置傳統(tǒng)機床零部件。在這些研究中，對于各種各樣機械配置的體積誤差在微型機床評定合適的配置中被用來作為一個關鍵的標準。李等人負責進行了對于一個中度尺寸機床動態(tài)行為特征的測量，從實驗和數(shù)值上調(diào)查了機床尺寸大小的一項工作。霍等人也研究了一個綜合設計方法來處理，從而決定微型機床的動態(tài)性能，并把它應用到頂部臺置式微型銑床機構(gòu)的最優(yōu)設計。不過。在早期設計階段，這方面進一步的發(fā)展需要一個系統(tǒng)的設計方案來有效地減少主觀性判斷和提高優(yōu)化效率。 在傳統(tǒng)和微型機床設計中所有關鍵元件的概念設計階段是很重要的。這一階段決定了傳統(tǒng)和微型機床的特征和性能。因為微型機床所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品整體尺寸明顯小于傳統(tǒng)機床制造生產(chǎn)的，所以對于微型機床而言，這個階段的設計占據(jù)著越來越重要的作用。微機床的設計必須與機床可能的有影響的因素的重點分析相結(jié)合，比如靜剛度、動剛度和熱剛度，還有機器精度和工作空間。 這項研究的方式就是建立一個理論模型，對于可能的微型機床設計參數(shù)進行一個實驗分析，并由重錘撞擊試驗進行測試補充。通過一個微型機床尺寸函數(shù)在設計參數(shù)時考慮機床三個不同方向的尺寸參數(shù)來測試它們的變化。通過試驗測量固有頻率和阻尼比來模擬連接處的動態(tài)屬性。這項實驗為微銑床運行建立理論模型，對于在這個階段設計機器設備的最佳尺寸最小化提供了依據(jù)。提案的設計模型如圖1所示，通過此模型來獲取微銑床的最佳尺寸。 考慮到靜剛度、熱剛度和動剛度因素的影響，以下部分對微銑床的結(jié)構(gòu)性能進行了評估。通過計算對于不同機床尺寸大小的體積誤差和工作空間的大小來完成評估工作，反過來，計算的同時它也引導一臺微銑床多學科方面的最優(yōu)化設計。 2 結(jié)構(gòu)性能評估 一臺機床的結(jié)構(gòu)是由固定部件和移動部件組成。一臺機器結(jié)構(gòu)的設計是一項重要的決策，因為機床的機構(gòu)決定了機床上一些組件連接的的方式，它需要考慮到所生產(chǎn)產(chǎn)品多樣性的許多方面，比如機床的主軸和工作臺。因為現(xiàn)存資源的不確定性，機床結(jié)構(gòu)的設計工作比較具有挑戰(zhàn)性，譬如由于幾何裝配產(chǎn)生的誤差、熱力變形誤差和由載荷引起的誤差都會影響機器的最終性能。為了去提供更加可靠的機床性能和高的制造質(zhì)量，在設計階段一些關鍵因素，比如靜剛度、熱剛度和動剛度，機器精度和工作空間必須考慮到。 2.1 靜剛度評估 在機器運行時，微機床所受到的外在力將會影響機床結(jié)構(gòu)的變形。這種變形影響了機床的精度等級。在這項研究中，復雜的微型機床簡化成一個受中等載荷的懸臂梁，如圖2a所示。在這個概念模型中包括一個計算模型的滑動力和力矩，這將引起機器連接處力矩傳遞的損耗。假設F1和F2是相等的，微機床的靜剛度可以表示為 （A1） 其中、代表機器的尺寸，代表力矩損耗，代表彈性模量，代表慣性力矩。對于這臺微機床，靜態(tài)剛度數(shù)值的計算數(shù)值如圖2b所示。圖2b表明，隨著機器中心高度的減小，它的靜剛度值隨之增加。這個增加是由于懸臂梁長度相對于它整體尺寸減小引起。靜剛度大小也高度依賴于連接處的剛度。 2.2 熱剛度評估 如果周圍的溫度是恒定的，一臺微機床的主要熱源就是高速運轉(zhuǎn)的主軸，它可引起微銑床大約10°的溫度變化，如圖3a所示。主軸與B部件相連，這樣熱剛度數(shù)值大小與機器的尺寸線性變化數(shù)值相關，其值可表示為 （A2） 其中代表熱膨脹系數(shù)。 在這項研究中使用的材料是36號合金鋼，它的熱膨脹系數(shù)為。熱剛度數(shù)值計算通過公式A2計算，圖3b表明熱剛度大小隨著主軸懸臂梁長度變化情況。圖像表明，一臺機床對周圍環(huán)境溫度的熱膨脹能力可以通過減小機床尺寸的大小改變，因為機床整體容積的減小。機器尺寸減小的比例與熱剛度增加的比例接近于1。這樣結(jié)果表明，具有較低的力變形能力和熱敏感性的尺寸較小的機器可以通過這個途徑提高它的性能。 附錄2：外文原文 任務書 論文(設計)題目：機床夾具常用計算計算機輔助設計 工作日期：2016年12月12日 ~ 2017年05月26日 1.選題依據(jù): 機床夾具是機械加工工藝系統(tǒng)中重要組成部分，是機械制造中的意向重要工藝裝備，它直接影響機械加工質(zhì)量。夾具設計中，有許多計算和分析，使得夾具設計周期長，易出錯，開發(fā)機床夾具常用計算軟件有一定的實際意義。 該題目為科研題目，綜合性較強，通過設計分析，可以使學生得到較好的較全面的專業(yè)訓練，符合專業(yè)人才培養(yǎng)目標的要求。 2.論文要求(設計參數(shù)): 1、夾具定位精度的有關計算 2、夾具定位尺寸的有關計算 3、各種夾緊裝置夾緊力分析計算，包括： 1）典型夾緊方式所需夾緊力計算。 2）斜楔加緊機構(gòu)、偏心加緊機構(gòu)、螺旋夾緊機構(gòu)、定心夾緊機構(gòu)夾緊力計算。 4、氣壓傳動裝置計算。 5、液壓傳動裝置計算。 6、相關外文資料翻譯。 7、撰寫說明書。 3.個人工作重點: 1、夾具定位精度的有關計算 2、夾具定位尺寸的有關計算 3、各種夾緊裝置夾緊力分析計算 1）典型夾緊方式所需夾緊力計算。 2）斜楔加緊機構(gòu)、偏心加緊機構(gòu)、螺旋夾緊機構(gòu)、定心夾緊機構(gòu)夾緊力計算。 4.時間安排及應完成的工作: 第1周：安排設計任務，布置設計要求 第2周：分析設計題目，了解設計內(nèi)容，復習相關專業(yè)知識 第3周：查找設計資料，查找設計文獻 第4周：撰寫開題報告，修改開題報告，開題答辯 第5周：軟件總體方案設計，主界面設計 第6周：夾具定位精度的有關計算模塊設計第7周：夾具定位精度的有關計算模塊設計第8周：夾具定位尺寸的有關計算模塊設計 第9周：斜楔加緊機構(gòu)、偏心加緊機構(gòu)夾緊力模塊設計第10周：螺旋夾緊機構(gòu)、定心夾緊機構(gòu)夾緊力模塊設計 第11周：氣壓傳動裝置計算模塊設計 第12周：液壓傳動裝置計算模塊設計第13周：程序運行與調(diào)試 第14周：撰寫設計說明書和外文翻譯第15周：修改設計說明書，準備答辯 5.應閱讀的基本文獻: [1] 劉讓賢.基于圖形法的機床夾具定位誤差計算[J].裝備制造技術，2007（5）. [2]張強.三維定位誤差計算軟件原型系統(tǒng)開發(fā).機械工程，2013（5）. [3]李大磊.利用SolidWorks建立專用夾具元件庫和輔助定位誤差計算[J].機床與液壓 ，2010（3）. [4]王春.定位誤差計算機輔助計算系統(tǒng)的開發(fā)[J].機械工程與自動化，2006（2）. [5]王維.夾具增力機構(gòu)的串聯(lián)組合與計算機輔助創(chuàng)新設計[D].蘇州大學，2007. [6]蘇東寧,鐘康民,孫蓓.一種斜楔增力液壓夾具的力學計算[J].山東機械，2003（9）. [7]融亦鳴等著.計算機輔助夾具設計[M].機械工業(yè)出版社,2002. [8]劉麗.基于知識的計算機輔助夾具設計[D].山東科技大學 2005. [9]于善平,吳斌,管莉娜.典型機床夾具定位誤差計算機輔助計算[J].大連民族學院學報 .2006(03). [10]盧秉恒.機械制造技術基礎[M].機械工業(yè)出版社,2012. 指導教師簽字： XX 教研室主任意見： 同意 簽字：XX 2016年12月08日 教學指導分委會意見： 同意 簽字：XX 2016年12月08日 學院公章 進度檢查表 第 -3 周 工作進展情況 辦公室找老師答辯，老師提出了一些建議。第一，要以機床夾具，夾具常用計算以及計算機的輔助三個大框來寫。第二，擬開展研究的幾個方面 ，寫主要計算。第三，取得成果是通過VB的文本框，循環(huán)語句，條件語句等把有關計算的符號，公式輸入，編程。來實現(xiàn)計算機輔助夾具計算。 2017年01月03日 指導教師意見 開題報告中研究的意義分析不夠，主要開展的研究工作不完整，提交的研究成果不完整，需修改。 指導教師(簽字)：XX 2017年01月09日 第 -1 周 工作進展情況 采用VB程序設計語言，通過程序框圖，條件語句，循環(huán)語句等來實現(xiàn)機床夾具常用的計算。 2017年01月10日 指導教師意見 進行總體方案研究，除實現(xiàn)常用公式計算外，需要配合圖形，軟件應具有參數(shù)化繪圖功能。 指導教師(簽字)：XX 2017年01月11日 第 1 周 工作進展情況 用VB軟件確定方案，設計程序主菜單及所能實現(xiàn)的功能。 2017年03月10日 指導教師意見 要根據(jù)題目要求確定主要實現(xiàn)的功能及各子功能，按功能模塊確定程序主界面。 指導教師(簽字)：XX 2017年03月12日 第 5 周 工作進展情況 完成夾具定位精度，定位尺寸的有關計算模塊設計，正在進行斜楔加緊機構(gòu)、偏心加緊機構(gòu)夾緊力模塊設計 2017年04月06日 指導教師意見 重新設計各功能模塊，進行主菜單設計，各設計圖形以圖片的形式導入程序中 指導教師(簽字)：XX 2017年04月12日 第 11 周 工作進展情況 本次檢查中，有的缺少程序框圖，有的框圖圖名不清晰。程序里缺少容錯編程。 2017年05月19日 指導教師意見 檢查說明書，插圖圖號和圖名有問題，每個程序段五程序框圖和功能框圖。檢查程序，程序運行容錯能力不好，改進。 指導教師(簽字)：XX 2017年05月19日 第周 工作進展情況 年 月 日 指導教師意見 指導教師(簽字)： 年 月 日 過程管理評價表 評價內(nèi)容 具體要求 總分 評分 工作態(tài)度 態(tài)度認真，刻苦努力，作風嚴謹 3 3 遵守紀律 自覺遵守學校有關規(guī)定，主動聯(lián)系指導教師,接受指導 3 3 開題報告 內(nèi)容詳實，符合規(guī)范要求 5 4 任務完成 按時、圓滿完成各項工作任務 4 3 過程管理評分合計 13 過程管 理評語 在整個畢業(yè)設計的過程，該生學習態(tài)度比較端正，學習比較刻苦，時間安排比較合理。 自覺遵守學校有關規(guī)定，能與指導教師溝通，接受指導。 開題報告內(nèi)容詳實，參考文獻選擇恰當，文獻綜述敘述比較全面，擬采用設計方案合理，格式符合規(guī)范要求。 該生具有一定的獨立工作能力，專業(yè)知識比較掌握扎實，對問題的理解有一定的深度，分析問題解決問題能力較好。能綜合運用來解決具體工程實際問題，設計中所采用的方法，對同類工程也有一定的參考價值。 能在每個階段完成相應的任務，按時、較好地完成各項工作任務。 指導教師簽字:XX 日期:2017-05-21 指導教師評價表 評價內(nèi)容 具體要求 總分 評分 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力 5 4 完成質(zhì)量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 8 指導教師評分合計 16 指導教 師評語 畢業(yè)設計針對機床夾具常用計算計算機輔助設計開展研究設計工作，選題符合機械設計制造及其自動化專業(yè)培養(yǎng)方案要求，有較強的研究價值和理論意義。 畢業(yè)設計以VB為開發(fā)工具，綜合運用本專業(yè)所學知識，采用模塊化設計方法，采用了數(shù)據(jù)庫技術，實現(xiàn)了軟件總體方案設計、各功能模塊設計和各功能子模塊設計，實現(xiàn)了機床夾具定位誤差計算、定位尺寸計算和夾緊裝置的夾緊力計算等的計算機輔助設計。設計工作具有應用性，深度和難度適宜。 設計說明書針對所開發(fā)的軟件進行了較全面的論述，層次比較分明，論點正確、論據(jù)比較充分，有功能框圖和程序框圖，圖文能夠?qū)f明書格式符合規(guī)范。英文摘要和外文翻譯語言比較流暢 ，能完整表達原文意思。 畢業(yè)設計共完成程序代碼文件1000余行，完成VB工程文件和可執(zhí)行文件，完成說明書一份，畢業(yè)設計工作量比較飽滿。 指導教師簽字:XX 日期:2017-05-26 評閱人評價表 評價內(nèi)容 具體要求 總分 評分 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表 達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力 5 4 完成質(zhì)量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確 合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 8 評閱人評分合計 16 評閱人 評語 該生的選題符合機械學科畢業(yè)生培養(yǎng)目標要求。其選題具有一定的研究價值和實踐意義，有一定的創(chuàng)新性，深度難度合理適中 ，工作量適中。該生具有一定的綜合運用知識能力，科研方法運用能力、中文表達與外語能力、計算機應用能力均較好，但是其文獻資料檢索能力較一般。其論文文題相符，期中所使用的概念準確 ，論文的分析、論證、計算、設計和驗證正確合理，結(jié)論明確。論文結(jié)構(gòu)合理，撰寫格式正確。但是其圖表的格式需要進一步修改 ，以使自己的工作得到更好的表達。綜上所述，該生圓滿的完成了畢業(yè)設計任務，推薦其參加畢業(yè)答辯。 評閱人簽字：XX 評閱人工作單位：XX日期：2017-05-23 答辯紀錄 學生姓名：XX 專業(yè)班級：XX畢業(yè)論文(設計)題目： 機床夾具常用計算計算機輔助設計 答辯時間：2017年05月25日 時 分 ~ 時 分 答辯委員會(答 主任委員(組長)： XX 辯小組)成員 委 員(組 員)： XX XXXX 答辯委員會(答辯小組)提出的問題和答辯情況 問題1：計算的T是什么？ 回 答： V型塊基面到定位圓中心距離。問題2：為什么要標注V型塊的尺寸？ 回 答： 更方便讀數(shù)，以便校核。 問題3：V型塊定位誤差是什么？ 回 答： △y=（D-d）/2sin（α/2)問題4：選用什么刀？ 回 答： 不需選用。 問題5：定位誤差包括什么？為什么要計算定位誤差？ 回 答： 基準不重合誤差和基準位移誤差。用來評價定位方案，確定定位精度 問題6：C語言與VB6.0區(qū)別？ 回 答： C語言不支持可視化編程，VB支持可視化編程 記錄人： XX 2017年05月25日 答辯委員會評價表 評價內(nèi)容 具體要求 總分 評分 自述總結(jié) 思路清晰,語言表達準確,概念清楚,論點正確,分析歸納合理 10 9 答辯過程 能夠正確回答所提出的問題,基本概念清楚,有理論根據(jù) 10 8 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 5 完成質(zhì)量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確 合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 8 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表 達與外語應用能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力 10 9 答辯委員會評分合計 39 答辯委員會評語 XX同學在畢業(yè)設計工作期間，工作努力，態(tài)度認真，能遵守各項紀律 ，表現(xiàn)良好。 能按時、全面、獨立地完成與畢業(yè)設計有關的各環(huán)節(jié)工作，具有一定的綜合分析問題和解決問題的能力。 論文立論正確，理論分析得當，解決問題方案實用，結(jié)論正確。 論文使用的概念正確，語言表達準確，結(jié)構(gòu)嚴謹，條理清楚。 論文中使用的圖表，設計中的圖紙在書寫和制作時，能夠執(zhí)行國家相關標準，規(guī)范化較好。 具有一定的獨立查閱文獻資料及外語應用能力，原始數(shù)據(jù)搜集得當，實驗或計算結(jié)論準確。 答辯過程中，能夠簡明和正確地闡述論文的主要內(nèi)容，思路清晰，論點基本正確；回答問題準確，有應變力；有較好的語言表達能力。 答辯成績： 39 答辯委員會主任： XX 2017年05月31日 成績評定 項目分類 成績評定 過程管理評分 13 指導教師評分 16 評閱人評分 16 答辯委員會評分 39 總分 84 成績等級 B 成績等級按“A、B、C、D、F”記載 成績審核人簽章： XX 審核人簽章： XX 一、選題依據(jù) 1．論文（設計）題目 2．研究領域  機床夾具常用計算計算機輔助設計計算機輔助設計與制造 機械設計 3．論文（設計）工作的理論意義和應用價值 機床夾具是機床上用以裝夾工件（和引導刀具）的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對于機床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。 機床夾具按所使用的機床不同，夾具可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具和其他機床夾具等。根據(jù)夾具所采用的夾緊動力源不同，又可分為：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。 機床夾具由定位元件，夾緊裝置，對刀、引導元件或裝置，連接元件，夾具體等組成。任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置，它們是保證工件加工精度的關鍵，目的是使工件定準、夾牢。 機床夾具作用是（1）能穩(wěn)定地保證工件的加工精度：用夾具裝夾工件時，工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。（2）能減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率：使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要劃線找正，可顯著地減少輔助工時；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，可加大切削用量；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機構(gòu)，進一步提高勞動生產(chǎn)率。（3）能擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能： 根據(jù)加工機床的成形運動 ，附以不同類型的夾具，即可擴大機床原有的工藝范圍。例如在車床的溜板上或搖臂鉆床工作臺上裝上鏜模，就可以進行箱體零件的鏜孔加工。 機床夾具設計中常用的計算有（1）夾具定位尺寸計算：a.V 形塊的設計 b.一面兩孔為基準的定位誤差計算等（2）夾具定位精度計算：a.常見定位形式的定位誤差計算 b.鉆模的鉆孔精度計算等（3）夾緊力的計算（4）夾緊機構(gòu)所需夾緊力的作用力計算（5）各種加工方法的切削力計算（6）氣液缸傳動的計算（7）液壓缸傳動的計算等 計算機輔助設計是 20 世紀 50 年代末發(fā)展起來的綜合性計算機應用技術。它是以計算機為工具，處理產(chǎn)品設計過程中的圖形和數(shù)據(jù)信息，輔助完成產(chǎn)品設計過程的技術。 現(xiàn)使用計算機輔助設計，可以使機床夾具計算能夠快速進行。只要輸入或者選擇相關的參數(shù)，就能夠得到有關數(shù)據(jù)。目前全國范圍內(nèi)機床夾具計算計算機輔助設計已經(jīng)有了大量的設計論文，但仍需努力。 4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢 夾具最早出現(xiàn)在 18 世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。 （1）標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259－91 以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。 （2）精密化 隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1"； 用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為 5μm。 （3）高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高 5 倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉(zhuǎn)速為 9000r/min 的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高，除了在生產(chǎn)流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。 （4）柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調(diào)整、組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)， 發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當前夾具發(fā)展的主要方向。 計算機輔助設計是人和計算機相結(jié)合，各盡所長的新型設計方法。在設計過程中， 人可以進行創(chuàng)造性的思維活動，完成設計方案構(gòu)思、工件原理擬定等，并將設計思想、設計方法經(jīng)過綜合、分析、轉(zhuǎn)換成計算機可以處理的數(shù)學模型和解析這些模型的程序。在程序運行過程中，人可以評價設計結(jié)果，控制設計過程；計算機則可以發(fā)揮其分析計算和存儲信息的能力，完成信息管理、繪圖、模擬、優(yōu)化和其他數(shù)值分析任務。一個好的計算機輔助設計系統(tǒng)既能充分發(fā)揮人的創(chuàng)造性作用，又能充分利用計算機的高速分析計算。 夾具是一種工藝化程度很高的裝備，用現(xiàn)代科技來進行相應的設計開發(fā)可以提高生產(chǎn)效率，滿足不同的工藝要求，減少人力資源的浪費。計算機輔助夾具設計技術的復雜性和應用性決定了該項技術潛在巨大的市場價值。 二、論文（設計）研究的內(nèi)容 1.重點解決的問題 （1）夾具定位精度的有關計算 （2）夾具定位尺寸的有關計算 （3）各種加緊裝置夾緊力分析計算 主要機床夾具常用計算，借助于 vb 編程，實現(xiàn)人機結(jié)合的理念。 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） 首先對夾具的概念進行了解，再對機床夾具進行設計，從定為誤差分析到確保加工精度，然后計算出夾緊力情定夾緊點位數(shù)等細節(jié)計算。最后再給出氣壓傳動裝置、液壓傳動裝置等方面的計算，具體如下： 1． 緒論 1.1 研究背景及意義 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1.3 論文研究內(nèi)容 1.4 論文研究技術路線 2.夾具定位尺寸的計算： 2.1 V 形塊的計算 2.2 以一面兩孔為定位基準，夾具上兩定位銷的尺寸及定位誤差計算 2.3 定位銷高度計算 2.4 小錐度高度的計算 2.5 齒輪按漸開線齒形定位時，定位滾柱（或鋼球）直徑及其外公切圓直徑計算： a.直齒圓柱齒輪 b.斜齒圓柱齒輪 c.直齒圓錐齒輪 2.6 彈簧夾頭結(jié)構(gòu)尺寸的計算 3.夾具定位精度的計算： 3.1 常見定位形式的定位誤差計算 3.2 鉆模的鉆孔精度計算 4.各種典型夾緊形式所需夾緊力的計算： 4.1 計算時應考慮的計算系數(shù)： a.摩擦系數(shù) b.安全系數(shù) 5.各種典型夾緊機構(gòu)所需作用力的計算： 5.1 螺旋夾緊機構(gòu) 5.2 圓偏心夾緊機構(gòu) 6.各種復合夾緊機構(gòu)所需作用力的計算 7.液性塑料薄壁套筒的有關計算 8.各種加工方法的切削力計算 9.氣液缸傳動的計算 10.液壓缸傳動的計算 11.夾具設計中零件尺寸鏈的換算 12.結(jié)論 3.本論文（設計）預期取得的成果 （1）根據(jù)課題要求對機床夾具，夾具計算及計算機輔助進行分析，設計與研究。 （2）通過用 VB 的文本框，條件語句，循環(huán)語句，源代碼等對機床夾具常用計算開發(fā)軟件。實現(xiàn)只要輸入或者選擇相關的參數(shù)，就能夠得到有關數(shù)據(jù)來計算夾具。 （3）翻譯相關外文資料。 （4）完成畢業(yè)論文。 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）； 1、夾具定位精度的有關計算 1）常見定位形式的定位誤差計算 2）鉆模的鉆孔精度計算 3）用定位銷定位的分度裝置的分度概率精度 2、夾具定位尺寸的有關計算 1）V 形塊的計算 2）定位銷的高度的計算 3）小錐度心軸尺寸的計算 3、各種夾緊裝置夾緊力分析計算 1）典型夾緊方式所需夾緊力計算。 2）斜楔加緊機構(gòu)、偏心加緊機構(gòu)、螺旋夾緊機構(gòu)、定心夾緊機構(gòu)夾緊力計 算。 4、氣壓傳動裝置計算。 5、液壓傳動裝置計算。 6、采用 Visual Basic 語言來進行夾具計算常用參數(shù)的設計。 2.論文（設計）進度計劃 第 1 周：安排設計任務，布置設計要求 第 2 周：分析設計題目，了解設計內(nèi)容，復習相關專業(yè)知識 第 3 周：查找設計資料，查找設計文獻 第 4 周：撰寫開題報告，修改開題報告，開題答辯 第 5 周：軟件總體方案設計，主界面設計 第 6 周：夾具定位精度的有關計算模塊設計 第 7 周：夾具定位精度的有關計算模塊設計 第 8 周：夾具定位尺寸的有關計算模塊設計 第 9 周：夾具定位尺寸的有關計算模塊設計 第 10 周：斜楔加緊機構(gòu)、偏心加緊機構(gòu)夾緊力模塊設計 第 11 周：螺旋夾緊機構(gòu)、定心夾緊機構(gòu)夾緊力模塊設計 第 12 周：氣壓傳動裝置計算模塊設計 第 13 周：液壓傳動裝置計算模塊設計 第 14 周：程序運行與調(diào)試 第 15 周：撰寫設計說明書和外文翻譯 第 16 周：修改設計說明書，準備答辯 四、需要閱讀的參考文獻 [1]劉讓賢.基于圖形法的機床夾具定位誤差計算[J].裝備制造技術，2007（5）. 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修改生成合乎要求的夾具。文獻三和文獻四描述的是基于知識的系統(tǒng)，主要是搜集人類夾具專家的知識整理成知識庫中的各種規(guī)則，然后通過專家系統(tǒng)推理機得到各種決策。這種系統(tǒng)主要解決定位、夾緊方法的選擇，位置的確定。有的系統(tǒng)己搜集了上千條規(guī)則，但因工件的多樣性和夾具設計的復雜性，只能設計一些簡單的夾具。 （3）第三代能生成夾具結(jié)構(gòu)的商品化夾具設計系統(tǒng)，如文獻五中描述的美國吳士脫理工學院容亦鳴教授和清華大學朱耀祥、羅振璧教授合作開發(fā)的孔系數(shù)數(shù)控組合夾具設計系統(tǒng)，國內(nèi)有中國航空工業(yè)總公司保定向陽機械廠用 AUTOCAD 開發(fā)的組合夾具設計系統(tǒng)，建有元件庫，交互式生成組合夾具。 1.2 計算機輔助夾具設計發(fā)展方向 計算機技術的發(fā)展為夾具設計提供了有利的工具。計算機輔助夾具設計系統(tǒng)已經(jīng)從對二維繪圖軟件的二次開發(fā)發(fā)展到實現(xiàn)與三維繪圖軟件的集成設計，使夾具的結(jié)構(gòu)表達更清晰。三維繪圖軟件成為計算機輔助夾具設計的有利工具。 歸納目前計算機輔助夾具設計系統(tǒng)的發(fā)展方向主要包括以下幾個方面： （1）集成化 計算機輔助夾具設計是生產(chǎn)準備的重要部分。確定該工序所使用的夾具，給出夾具的裝配圖和零件圖是連接 CAD 與 CAM 的橋梁。集成化的計算機輔助夾具設計應首先實現(xiàn)與 CAPP 的集成。集成化是計算機輔助夾具設計系統(tǒng)發(fā)展的必然方向，是企業(yè)信息集成的必然要求。 （2）標準化 標準化是提高計算機輔助夾具設計系統(tǒng)適應性和促進集成的基礎。功能模塊標準化將有利于實現(xiàn)計算機輔助夾具設計系統(tǒng)與 CAD 的集成。 （3）并行化 以往的計算機輔助夾具設計總是在 CAPP 制定完所有工序之后才開始進行，并行化則強調(diào)計算機輔助夾具設計與 CAPP 并行實現(xiàn)。計算機輔助夾具設計并行化的發(fā)展將更加提高夾具設計效率，縮短生產(chǎn)準備周期。 （4）智能化 人工智能技術在計算機輔助夾具設計系統(tǒng)中的最初的主要應用是專家系統(tǒng)。但是，專家系統(tǒng)在知識獲取、推理方法等方面還存在一些問題。各種技術的綜合應用，如模糊數(shù)學與神經(jīng)網(wǎng)絡的結(jié)合，將更進一步推進計算機輔助夾具設計智能化的發(fā)展。 如何使計算機輔助夾具設計系統(tǒng)更加實用是當前研究者們最為關注的問題。計算機輔助夾具設計系統(tǒng)將繼續(xù)朝著集成化、標準化、并行化和智能化的方向發(fā)展，同時各方向間相互交叉、互相促進是計算機輔助夾具設計系統(tǒng)發(fā)展的必然方向。 1.3 機床夾具零件庫設計現(xiàn)狀 各種二次開發(fā)的系統(tǒng)如模具 CAD、夾具 CAD、組合夾具 CAD 等大多是基于 AutoCAD 平臺開發(fā)的二維工程數(shù)據(jù)庫?；?AutoCAD 的機床夾具零部件庫開發(fā)已有一定成果。文獻六中對機床夾具零件庫的組成描述為如下幾個功能模塊：零部件庫應用程序、零部件數(shù)據(jù)庫、圖片庫。圖片庫應用于存放不同種類夾具的工程圖，供預覽用?！傲悴考?shù)據(jù)庫”是將機床夾具零部件國家標準 GB2148-GB2269-80 中的所有零部件的尺寸數(shù)據(jù)輸入計算機中，建立起多個數(shù)據(jù)文件，構(gòu)成數(shù)據(jù)庫，其中每種類型夾具不同規(guī)格的尺寸構(gòu)成一個數(shù)據(jù)文件，供應用程序在 AutoCAD 中生成工程圖。一些優(yōu)秀的三維 CAD 軟件如 UG、Solid Edge 等都未提供機床夾具零部件庫。 目前，進行簡單開發(fā)的一些零部件庫，如文獻七描述的大部分是基于 CAD 開發(fā)的三維圖形庫，或者說以塊的形式存儲的圖形文件，一般也是針對專門的系統(tǒng)，可移植性不強。而且，這些圖形庫存在一些問題：（1）不同系統(tǒng)開發(fā)的零部件庫由于對零部件沒有統(tǒng)一的描述格式，不能進行信息的交換，造成了資源的極大浪費；（2） 包括的信息不完整，多數(shù)只描述零件的幾何特性，而不包括材料、性能等級等技術信息；（3）在建庫方法上，多采用建立圖庫的方法，即把預先定義好的圖形放入庫中， 需要時重新調(diào)用。由于機床夾具零部件的數(shù)量、種類、規(guī)格非常多，而且許多尺寸不是標準尺寸或固定值，全部做成圖形要造成極大的資源浪費，而且有些零件也不可能全部做成圖形，比如鉆套的內(nèi)孔尺寸、定位銷的外圓柱面定位尺寸等，它們是由工件的加工要求確定的，可能是整數(shù)，也可能是幾位小數(shù)，建立鉆套及定位銷模型時不可能預知這一尺寸，所以，我們需要尋求一種對這一信息的統(tǒng)一描述，包括盡可能多的信息，減少不必要的浪費。 目前，文獻八和九中描述的基于UG 的夾具零部件庫及其系統(tǒng)的研究和開發(fā)較多。譬如基于 UG 和 Oracle 的夾具參數(shù)化零部件庫及其系統(tǒng)的研究和開發(fā)，在系統(tǒng)中，機床夾具零部件的各參數(shù)的數(shù)據(jù)存放在服務器中。夾具零部件按樹狀結(jié)構(gòu)進行管理，安裝于客戶機中，用 C++語言及 UG/OPEN API 提供的類庫，編制夾具零部件參數(shù)化繪圖程序，通過接口程序讀取服務器數(shù)據(jù)庫中的字段值，這些值作為尺寸參數(shù)傳遞給繪圖程序庫中的繪圖程序，在 UG 環(huán)境中進行繪圖，實現(xiàn)機床夾具零部件的三維和二維參數(shù)化設計。這種圖樣是基于特征的圖樣，不僅包含了三維幾何信息，也包含了其二維工程圖。它們不僅可以進行三維可視化夾具裝配建模，進行夾具設計相關檢查（裝配干涉檢查、運動干涉檢查），還可以針對零部件，輸出二維工程圖（這些圖所針對的零部件雖然是標準的、常用的，由于批量較小，一般市場難以購得，廠家可能要自行組織生產(chǎn)，故要出其工程圖）。三維零部件庫的建立，離不開種類豐富的標準件模型。三維建模方式可分為靜態(tài)建模、編程動態(tài)建模和造型動態(tài)建模三種。 1）靜態(tài)建模，就是建立完全的三維標準件模型，逐個輸入計算機中的標準零件庫中，然后按照要求調(diào)用零件。由于每種標準件其實就是一個系列，如果把各個尺寸的零件逐一輸入，工作量巨大不說，并且出現(xiàn)存儲量占用龐大，管理困難，調(diào)用速度慢等一系列問題。例如一個簡單的螺栓，徑向尺寸多達十幾種規(guī)格，再與長度尺寸相乘其規(guī)格總數(shù)將達幾十種，一一建模也十分可觀。由此可說明靜態(tài)建模是沒有實際意義和應用價值的。 2）編程動態(tài)建模，就是利用二次開發(fā)工具通過編程來實現(xiàn)三維標準件建模，對于每一系列的標準件，采用一個獨立的子程序來實現(xiàn)，通過預留的接口來實現(xiàn)參數(shù)化。這樣的好處是不必建立三維實體模型庫，標準件實例化是在程序運行時自動形成裝配用的零件圖形文件，大大節(jié)省了硬盤空間。缺點是編程工作量龐大，有些復雜零件建 模困難，容易出錯。 3）造型動態(tài)建模，就是采用參數(shù)化方法建立三維標準件模型，由于相同系列標準件具有相同的拓撲結(jié)構(gòu)和不同的尺寸參數(shù)，對同一系列的標準件就可以使用同一三維實體模型。不同的實際尺寸由存儲在數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)表來提供。特點一是現(xiàn)用現(xiàn)生成，執(zhí)行速度快，占用空間小。二是只通過修改參數(shù)表就可以修改標準，給標準件庫的維護和擴充帶來了極大的便利。它是一種非?？尚械慕◣旆椒?。三是采用基于特征和約束的參數(shù)驅(qū)動方法來建立三維標準件庫，這種方法建立在對構(gòu)成零件的基本特征體素及其相關約束進行自動識別和處理的基礎上。其思想是通過在幾何元素或特征間添加約束關系來定義標準件的產(chǎn)品模型，當需要生成某一規(guī)格的標準件時，可根據(jù)用戶給定的相關約束變量參數(shù)值，對已定義好的標準件模型的相應約束關系進行修改與求解，使其幾何元素和特征的幾何或拓撲信息發(fā)生改變，并引起相關圖形元素及關系的聯(lián)動，生成所需的零件。這種方法不用重復圖形的生成過程，程序代碼量較少，便于獲得系列化的零件圖形，而且可以對用戶開放。作為新一代 CAD/CAM/CAE 集成系統(tǒng)的關鍵技術之一，基于特征造型的參數(shù)驅(qū)動技術己經(jīng)成為三維造型中不可缺少的手段。利用 UG/OPEN API 和 C++A 進行圖形編程是基于 UG、比較適合的零部件庫程序編制方式，這是一種動態(tài)建模。對圖形程序采用樹狀管理模式，提出的基于客戶服務器的夾具零部件三維圖形庫模式，由于在運行之前沒有生成三維 part 文件，對標準或通用數(shù)據(jù)進行集中統(tǒng)一的管理，因而所占用的計算機資源少，便于管理，便于在網(wǎng)絡環(huán)境下進行夾具的協(xié)同設計。這種方法，對缺乏經(jīng)驗的設計者來說，缺少直觀性， 在中小企業(yè)難以推廣，相反，建立模型對無經(jīng)驗的設計者是有好處的。 2 課題的意義及內(nèi)容 2.1 課題的意義 夾具的設計制造在機械制造生產(chǎn)準備工作中占有很重要的地位，它的設計與制造質(zhì)量對保證產(chǎn)品質(zhì)量有決定性的影響，其設計與制造的周期在整個生產(chǎn)準備中最長， 實際決定著整個生產(chǎn)準備周期。一般來說，夾具的生產(chǎn)屬于單件生產(chǎn)，減少設計周期是減少整個生產(chǎn)準備周期的關鍵。通過查閱文獻我們注意到夾具設計有以下的特點： 1）夾具設計中盡量采用標準件和常用件 設計人員在進行夾具設計時，盡量選用標準件或通用件進行設計，若每次設計人員都需要重新對這些零件進行造型，設計人員必然要做許多重復性的勞動。 2）夾具設計是一個高度倚賴經(jīng)驗的設計問題 設計師在構(gòu)思新工件的夾具設計方案時，往往根據(jù)個人的設計制造經(jīng)驗將新工件的結(jié)構(gòu)特征、制造特征與已有工件的結(jié)構(gòu)特征和制造特征相比較，根據(jù)這些特征的相似性找出與新工件最為相似的工件及它的裝夾規(guī)劃方案和夾具元件，經(jīng)過調(diào)整來獲得新夾具的設計，很少是從頭做起的。 針對這兩個特點，著重研究并充分利用已有的夾具設計經(jīng)驗，將參數(shù)化技術應用到系統(tǒng)當中，以進一步縮短工裝設計周期，提高夾具的設計質(zhì)量。并應用數(shù)據(jù)庫管理、計算機圖形學、成組技術，參數(shù)化技術為用戶提供一個良好的設計環(huán)境，將標準件、通用件以及以往的設計經(jīng)驗存儲在計算機中輔助設計人員進行夾具設計，將大大提高設計人員的效率，減輕他們的勞動強度，因此，本課題是具有先進性和實用價值的。 2.2 課題的研究內(nèi)容 本課題的研究內(nèi)容是圍繞如何充分利用已有的設計經(jīng)驗和資源，提高夾具設計的質(zhì)量和效率，主要進行了以下幾方面的研究： （1）根據(jù)課題要求對機床夾具，夾具計算及計算機輔助進行分析，設計與研究。 （2）通過用 VB 的文本框，條件語句，循環(huán)語句，源代碼等對機床夾具常用計算開發(fā)軟件。實現(xiàn)只要輸入或者選擇相關的參數(shù)，就能夠得到有關數(shù)據(jù)來計算夾具。 （3）夾具輔助設計系統(tǒng)的應用實例。 指導教師評閱意見（對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻綜述等方面進行評閱） 審 核 簽字： 年 月 日 意 見 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學院教學指導委員會意見 簽字： 年 月 日公章：