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1、 开题报告题目名称数控曲轴加工工装夹具设计题目来源B题目类型1导师姓名刘红军 学生姓名刘武兵 班级学号0901012415专 业机械设计制造及其自动化一背景及意义机械制造业作为国民经济各部门科学技术进步的基础，其发展水平直接影响到国民经济各部门技术水平和经济效益的提高，是国民经济发展水平的标志。没有现代化的机械制造就不可能有现代化的工业、农业、国防和科学技术。然而，机械加工工艺直接制约着机器制造业的发展。机器制造工艺及其组织形式的发展趋势，在很大程度上取决于机器结构的发展方向及其技术应用特性。机器制造业的科学技术进步又将反过来促进建立在计算机化和生产综合自动化基础上的、操作简单、资源消耗少的新
2、工艺的开发和应用。夹具在机械制造加工中起着十分重要的地位，是工艺装备的主要组合部分，使用夹具可以有效的保证工件的加工质量，扩大机床的工艺范围，夹具的发展是各种机械安全、稳定运转的前提。 随着先进制造技术的发展和市场竞争的加剧，传统的夹具设计方式已成为企业中产品快速上市的瓶颈，企业迫切需要提高夹具设计的效率。因此，快速实现夹具设计已成为企业的迫切要求，将计算机辅助设计技术应用到夹具设计的过程是解决这一问题的必然选择。随着计算机技术的发展和应用，计算机辅助夹具设计在理论和应用上都得到了迅速发展，大大提高了夹具的设计效率，对保证产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，缩短产品生产周期等都具有重要意义 在
3、汽车零部件的生产过程中，曲轴是内燃发动机中的关键零件之一，也是内燃机中最难加工的工件之一。它是发动机内一个高速旋转的长轴，它将活塞的直线运动变为旋转运动，进而通过飞轮把扭矩输送给底盘的传动系，同时还驱动配气机构及其辅助装置，所以其受力相当复杂，为保证工作可靠，曲轴必须要有足够的强度和刚度，各工作表面要耐磨，而且润滑须良好。因而，优化曲轴的生产工艺及其夹具的设计方案，对于达到提高曲轴质量和提高生产效率，降低生产成本，提高国产汽车发动机质量及其市场占有率有着积极长远的意义。 二国内外研究现状及发展趋势2.1.机床夹具研究现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总
4、数的85左右。 现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（fms）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：、 1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件； 3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； 4）能适用于各种现代化制造技
5、术的新型机床夹具； 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； 6）提高机床夹具的标准化程度。2.2现代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。 （1）标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：gb/t2148t225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 （2）高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具
6、有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。 （3）精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m
7、。 （4）柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。 三研究内容及设计方案 3.1. 研究内容 3.1.1 夹紧装置的组成（1）动力源装置。分为手动夹紧和机动夹紧两种。手动加紧费时费力，大批量生产中一般都采用机动夹紧。 （2）传力机
8、构。传力机构作用：改变作用力的大小和方向，具有一定的自锁性能。 （3）夹紧元件。 3.1.2 夹紧置的设计原则：工件不移动原则、工件不变形原则、工件不振动原则、安全可靠原则以及经济实用原则。 3.1.3 确定夹紧力基本原则夹紧力的确定包括：夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。（1） 夹紧力的方向1. 夹紧力的方向应朝向主要定位基准面，有助于定位稳定。2. 夹紧力的方向应有利于减小夹紧力，以减小工件的变形、减轻劳动强度。3. 夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。 （2）夹紧力作用点 1. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，并尽可能是夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。 2. 夹紧力
9、的作用点应选在工件刚性较好的部位。 3. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工件产生振动和变形，提高定位的稳定性及其可靠性。3.2设计方案确定1. 研究原始资料，明确设计任务首先分析研究工件的结构特点、材料、生产规模和工序加工的技术要求以及前后工序的联系，然后了解加工所用设备、辅助工具中于设计夹具有关的技术性能和规格，了解工具车间的技术水平等。必要时还要了解同类工件的加工方法和所使用夹具的情况，作为设计参考。2. 确定夹具的机构方案，绘制结构草图拟定具的结构方案时，主要解决如下问题：1） 确定工件的定位方式，并设计相应的定位装置 2） 确定刀具的引导方式，并设计对刀装置3） 确定工件的加
10、紧方式和设计夹紧装置4） 确定其他原件或装置的结构形式5） 考虑各种装置、原件的布局，最终确定夹具和总体结构。3. 绘制夹具装配图绘制装配图的顺序：先用双点划线绘出工件的轮廓外形，并显示出加工余量；然后把工件视为透明体，按照工件的形状及位置依次绘出定位、导向、加紧及其他元件或装备的具体结构；最后绘制夹具体，形成一个整体。在夹具装配图上应该标注轮廓尺寸，必要的装配、检验尺寸及其公差，制订主要元件于装置之间的相互位置精度。 4绘制夹具零件图 夹具中非标准零件都必须绘制零件图。在确定这些零件的尺寸、公差或技术条件时，应注意使其满足夹具装配图的要求。 在实际设计中，上述设计程序并非一成不变，但这些设计
11、程序在一定程度上反映了接下来设计中要考虑到的问题和设计步骤。四毕业设计进度安排 1. 熟悉题目、内容及老师给的资料，熟悉毕业设计的相关要求。（1周）2. 编制零件的加工工艺路线，确定其中工序的定位、夹紧方案。初步设计专用夹具。（3周）3. 采用UG软件对夹具建模，绘制装配图，。（3周）4. 计算定位误差，夹紧力，对夹具精度进行校核等。（1周）5. 整理编写毕业论文。（1周）6. 准备答辩。（1周）五参考文献1. 王光斗，王春福.机床夹具设计手册（第三版）.上海：上海科学技术出版社，2000.2. 刘登平.机械制造工艺及机床夹具设计.北京：北京理工大学出版社,2008.3. 徐鸿本.机床夹具设计
12、手册.沈阳：辽宁科学技术出版社，2004.4. 孟少农.机械加工工艺手册（第二卷）.北京：机械工业出版社，1992.5. 孟宪东，刘彤安.机床夹具图册.北京：机械加工出版社，2002.6. 王茂元.机械制造技术.北京：机械工业出版社，2007.7卢秉恒.机械制造技术基础（第三版）.北京：机械工业出版社,20108. 孙丽媛，机械制造工艺及夹具设计指导（第二版）.北京：冶金工业出版社，2010.9. 李云,机械制造及设备设计指导手册. 北京：机械工业出版社，1997.8 指导教师意见指导教师(签字): 年 月 日学院意见 学院院长(签字): 年 月 日 填表说明: 题目类型: 1、工程设计； 2、应用研究； 3、理论研究； 4、其它；（选1、2、3、4）。题目来源: A、自拟课题； B、民用科研课题；C、国防科研课题；（选A、B、C）。开题报告内容使用宋体小四字号。
