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中 北 大 學 信 息 商 務 學 院
畢業(yè)設計開題報告
學 生 姓 名：
杜志超
學 號：
12020144X13
系 名：
機械工程系
專 業(yè)：
機械設計制造及其自動化
設 計 題 目：
尾座體零件機械加工工藝規(guī)程及夾具
設計
指導教師:
龐俊忠
2016年 3月 21 日
畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
1．結合畢業(yè)設計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：
文 獻 綜 述
一、設計（或研究）的依據(jù)、背景以及研究意義
隨著科學技術的進步與飛躍發(fā)展，我國的機械行業(yè)得到了大幅度的提升。材料、結構、工藝是產(chǎn)品設計的物質(zhì)技術基礎，一方面，技術制約著設計；另一方面，技術也推動著設計。從設計美學的觀點看，技術不僅僅是物質(zhì)基礎，還具有其本身的“功能”作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結構形式和適當?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實用、美觀、經(jīng)濟的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術潛在的“功能”[1]。
技術是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結構，新的形態(tài)和新的造型風格[2-3]。材料、加工工藝、結構、產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一起，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。
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，使得多品種、中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求[4]。
對于尾座體零件、主要進行導軌面的加工、孔加工和表面加工、鉆孔、攻絲，孔的精度要求高。該零件年生產(chǎn)5000件屬大批量生產(chǎn)，為了提高勞動效率、降低成本，加工零件需要設計專用夾具[5]。
尾座體零件材料為HT150，灰鑄鐵是一種脆性較高，硬度較低的材料，因此其鑄造性能好，切削加工性能優(yōu)越，故本零件毛坯可選擇鑄造的方法。在后期的零件加工的過程中，要想得到最終的理想工件，不僅需要使用高精度的機床，而且夾具也是起著至關重要的作用，夾具的設計是否合理將直接影響零件最后的精度和性能。
此次的設計是對大學期間所學各課程及相關的應用繪圖軟件的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。其目的在于：?
（1）鞏固我們在大學里所學的知識，也是對以前所學知識的綜合性的檢驗；
（2）加強我們查閱資料的能力，熟悉有關資料；?
（3）樹立正確的設計思想，掌握設計方法，培養(yǎng)我們的實際工作能力；?
（4）通過對尾座體零件的機械制造工藝設計，使我們在機械制造工藝規(guī)程設計，工藝方案論證，機械加工余量計算，工藝尺寸的確定，編寫技術文件及查閱技術文獻等各個方面受到一次綜合性的訓練，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。?
（5）能根據(jù)被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬定夾具設計方案，完成夾具結構設計，初步具備設計出高效，省力，經(jīng)濟合理并能保證加工質(zhì)量的專用夾具的能力。?
（6）通過零件圖，裝配圖繪制，使我們對于AutoCAD繪圖軟件的使用能得到進一步的提高。
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
當今世界，工業(yè)發(fā)達國家對機床工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機電一體化、高質(zhì)量、高精、高質(zhì)、自動化先進機床，以加速工業(yè)和國民經(jīng)濟的發(fā)展[6]。長期以來，歐、美、亞在國際市場上相互展開激烈競爭，已形成一條無形戰(zhàn)線，特別是隨微電子、計算機技術的進步，數(shù)控機床在20世紀80年代以后的加速發(fā)展，各方用戶提出更多需求，早已成為四大國際機床展上各國機床制造商競相展示先進技術、爭奪用戶、擴大市場的焦點。中國加入WTO后，正式參與世界市場激烈競爭，今后如何加強機床工業(yè)實力、加速數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是緊迫而又艱巨的任務。數(shù)控機床出現(xiàn)至今的50年，隨著科技、特別是電子、計算機技術的進步而不斷發(fā)展。美國、德國和日本是當今世界上在數(shù)控機床科研、設計、制造和使用上，技術最先進、經(jīng)驗最多的國家[7-8]。
例如：19世界初是1mm等級，到20世界初時提高到了0.01mm級，而近30年來，普通機械加工的精度已從0.01mm提高到0.005mm級，精密加工的精度已從1μm級提高到0.02μm級，超精加工已從0.～0.01μm級進入到納米級。在表面粗糙度方面，日本用熒光碳素泡沫拋光劑和細微SiO2粉末拋光工作，成功獲得了小于0.0005μm的表面粗糙度。過去人們只注意表面粗糙度、波度和紋理等表面特征，忽視了表面之下0.38mm范圍內(nèi)的內(nèi)部效應，即次表面對零件可靠性的影響。這方面尚需要深入研究，采取相應措施，方能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命及可靠性[9-10]。
中國于1958年研制出第一臺數(shù)控機床，發(fā)展過程大致可以分為量大階段。在1958～1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對數(shù)控機床的特點、發(fā)展條件缺乏認識，在人員素質(zhì)差、基礎薄弱、配套件不過關的情況下，一哄而上又一哄而下，曾經(jīng)三起三落，終因表現(xiàn)欠佳，無法用于生產(chǎn)而停止。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實事求是的科學精神。在第二階段，從日、德、美、西班牙先后引進數(shù)控系統(tǒng)技術，從日、德、美等11各國家（地區(qū)）引進數(shù)控機床先進技術和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性等問題，數(shù)控機床開始正式生產(chǎn)和使用，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓一批設計、制造、使用和維護的人才；通過合作生產(chǎn)先進數(shù)控機床，使設計、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術的差距；通過利用國外先進元部件、控制系統(tǒng)配套，開始能自行設計及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動加工的數(shù)控機床，供應國內(nèi)市場的需求，但對關鍵技術的試驗、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今需要重要功能部件、自動化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術支撐，不能獨立發(fā)展，基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控機床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏像日本“機電法”、“機信法”那樣的指引；嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術工人；缺乏深入系統(tǒng)的科研工作；元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但向成不了合力[11-13]。
機械行業(yè)作為一個傳統(tǒng)而又具有發(fā)展?jié)摿Φ男袠I(yè)，伴隨著德國現(xiàn)在提出的“工業(yè)4.0”的概念以及中國提出的“2025計劃”，機械制造業(yè)面臨著有逐步向智能化方向轉變，最終實現(xiàn)全自動化、柔性化制造[13-15]。
我國在現(xiàn)代機械設計方面起步較晚，中國機械工程學會于1983年5月才召開了“第一次機械設計方法學討論會”，但經(jīng)過了多年的努力，我國在現(xiàn)代設計方法的研究方面已經(jīng)取得了可喜的成績，現(xiàn)在的中國可以自豪地稱為“世界的工廠”，“MADE IN CHINA”已經(jīng)是世界聞名了。雖然有了很大的進步，但是我國目前的整體機械設計水平還是有待于提高的，下面討論我國現(xiàn)階段使用較多的幾種設計方式。
研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠，里約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10～20％左右[16-17]。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)、（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求[18-20]：
（1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本；
（2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；
（3）能適用于精密加工的高精度機床夾具；
（4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具；
（5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率。
通過對比國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的研究，我們明顯可知，目前我國的機械加工能力遠遠趕不上國外，而夾具則是主要影響因素之一[21]。因此，本文開展對尾座體零件的加工工藝分析及部分工裝設計研究顯示得非常重要。
參考文獻：
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畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
1、 研究或解決的問題
本畢業(yè)設計擬解決的問題主要有以下幾個方面：
（1）通過對查閱資料，掌握其尾座體零件的重要性。
（2）掌握尾座體零件加工工藝和相應夾具的設計流程。
（3）學習AutoCAD，并繪制尾座體零件的裝配圖和毛坯圖。
（4）編制尾座體零件的機械加工工藝規(guī)程；（選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖。擬訂零件的機械加工工藝過程，選擇各工序加工設備及工藝裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定各工序切削用量及工序尺寸，計算某一代表工序的工時定額。）填寫工藝文件：工藝過程卡片、工序卡片。
（5）設計加工該零件通孔的專用夾具；繪制夾具裝配圖和主要的夾具零件圖。
（6）撰寫說明書，完成相應的夾具設計和加工工藝設計。
2、 擬采用的研究手段
初步擬采用理論分析和結構設計相結合的研究方法。針對尾座體零件主要采取以下方法：
①結合所學知識，首先對零件進行工藝分析，深入明白該零件的用途和作用。
②對零件毛坯進行設計。其中包括：毛坯的選擇、毛坯尺寸的確定。
③確定零件的工藝加工方案及工序。其中包括：加工方案的確定、工藝路線的確定、加工設備與工藝設備、切削用量和工時的確定等。
④工裝夾具的確定。其中包括：夾具結構方案、夾具固定方案、裝配圖尺寸的確定。
⑤針對某個工序夾具設計。其中包括：定位方案、導向裝置、加緊機構、復制定位裝置、夾具體的設計等。
⑤撰寫畢業(yè)設計說明書，準備答辯。
三、 工作進度安排
第1-2周：選擇設計方向，收集資料，確定設計內(nèi)容，撰寫開題報告。
第3-4周：調(diào)研并學習尾座體零件的工藝設計和夾具的設計方法。
第5-6周：繪制尾座體零件夾具結構圖及工作原理圖。
第7-8周：根據(jù)設計要求對相關參數(shù)進行計算并繪制尾座體零件的夾具裝配圖及部分零件圖。
第9-10周：結合零件的特點，編制零件的加工工藝規(guī)程。
第11-12周：總結材料，撰寫畢業(yè)論文初稿。
第13周：查漏補缺并根據(jù)老師提出的修改意見完善圖紙及論文。
第14周：畢業(yè)設計定稿、打印，畢業(yè)答辯。
畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
指導教師意見：
杜志超同學查閱了一定量的文獻資料，結合自己的設計課題，綜述了機械制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，包括工藝設計、機床技術、夾具技術等；論述了尾座體零件在機器中的作用，分析了尾座體零件的結構、工藝特點，以此提出了工藝設計及夾具設計的設計要點。說明該同學學習態(tài)度端正，對自己的課題有了較為深入的理解。報告內(nèi)容完整，層次結構清晰，主要觀點明確，語言表達通暢，格式規(guī)范；研究方案可行，具備了一定的設計基礎。
預計能達到預期的目標，同意開題。
指導教師： 龐俊忠
2016年3月23日
所在系審查意見：
同意開題
系主任： 暴建崗
2016年3月22日