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塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告
課題名稱 基于solidworks車床夾具虛擬設(shè)
學(xué)生姓名 張戰(zhàn)軍
學(xué) 號 8011208103
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)
班 級 12-1
指導(dǎo)教師 丁羽
起止時間 2012.3-2012.6
機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
填 表 說 明
一、學(xué)生撰寫《開題報(bào)告》應(yīng)包含的內(nèi)容：
1、本課題來源及研究的目的和意義；
2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析；
3、對課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析；
4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路；
5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；
6、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃；
7、主要參考文獻(xiàn)（不少于7篇）。
二、本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書”的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。
三、開題報(bào)告要求手寫體，字?jǐn)?shù)在3000字以上，由學(xué)生在本報(bào)告冊內(nèi)填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。
四、每個畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題須提交開題報(bào)告一式三份，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師存閱，一份學(xué)生所在學(xué)院存檔，備檢備查。
一、選題的背景及意義
夾具作為制造企業(yè)中重要的基礎(chǔ)工藝裝備，廣泛應(yīng)用于加工、檢測和裝配等制造過程中。作為生產(chǎn)準(zhǔn)備的重要組成部分，夾具設(shè)計(jì)的效率直接影響到制造的生產(chǎn)準(zhǔn)備時間和產(chǎn)品成本。一般來說，夾具設(shè)計(jì)過程不僅需要大量的有關(guān)零件設(shè)計(jì)、工藝和加工的數(shù)據(jù)，同時還需要設(shè)計(jì)人員具有很豐富的領(lǐng)域知識和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)快速生產(chǎn)準(zhǔn)備的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)（CAFD）技術(shù)成為國際上競相研究的熱點(diǎn)，它已經(jīng)越來越多的取代傳統(tǒng)的手工夾具設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)相比，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)有著無可比擬的優(yōu)越性：
1、設(shè)計(jì)者從繁瑣的勞動中解放出來，提高了設(shè)計(jì)的效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，使設(shè)計(jì)者把更多的注意力放在創(chuàng)新性開發(fā)上面；
2、可以把夾具設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和智慧存入計(jì)算機(jī)，構(gòu)成專家系統(tǒng)，有利于夾具設(shè)計(jì)技術(shù)的繼承和發(fā)展；
3、由于計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)采用了統(tǒng)一的系統(tǒng)程序，可以獲得相對統(tǒng)一的設(shè)計(jì)與優(yōu)化結(jié)果，有利于實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)的“三化”，即通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。
多年來，機(jī)械制造過程中把設(shè)計(jì)藍(lán)圖比喻成工程師的語言，對于機(jī)床專用夾具而言，也總是利用眾多視圖的不同投影來描繪，采用標(biāo)注各種線條和符號繪圖，不僅費(fèi)時費(fèi)力，而且一旦理解有誤或形體表現(xiàn)，將會影響產(chǎn)品的制造和質(zhì)量。
采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，零件的造型如同車間中加工零件的過程一樣，設(shè)計(jì)完成以后，零件就“加工”出來了，這樣不需要很強(qiáng)的空間想象力就可以設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的真實(shí)三維模型，經(jīng)過虛擬裝配，可清楚地檢驗(yàn)出產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性.空間布置是否干涉等問題。造型結(jié)束后，將設(shè)計(jì)模型投影到二維圖紙空間，就可自動生成工程圖紙的三視圖.軸側(cè)圖.剖視圖等，大大方便了設(shè)計(jì)過程，形象直觀易于接受，從而達(dá)到更快地設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品。
本課題在探討機(jī)床專用夾具的基本知識和基本理論的同時，研究如何利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)專用夾具以及如何對專用夾具進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，形成專用夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
在機(jī)械加工過程中，夾具占有重要的地位。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(qiáng)度。夾具的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)深入生產(chǎn)實(shí)際（對工件的圖紙、工藝文件、生產(chǎn)綱領(lǐng)等分析），進(jìn)行調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，制訂出合理的設(shè)計(jì)方案。
從國內(nèi)外機(jī)械制造工藝的技術(shù)水平來看發(fā)展較迅速，出現(xiàn)了很多新型的加工工藝技術(shù)。如制造自動化：①在形式方面，制造自動化有三個方面的含義：代替人的體力勞動；代替或輔助人的腦力勞動；制造系統(tǒng)中人、機(jī)及整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、管理、控制和優(yōu)化。②在功能方面，制造自動化代替人的體力勞動或腦力勞動僅僅是制造自動化功能目標(biāo)體系的一部分。制造自動化的功能目標(biāo)是多方面的，已形成一個有機(jī)體系。③在范圍方面，制造自動化不僅涉及到具體生產(chǎn)制造過程，而是涉及產(chǎn)品生命周期所有過程。
1.1 國內(nèi)夾具發(fā)展史
我國國內(nèi)的夾具始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時建立了面向機(jī)械行業(yè)的天津組合夾具廠，和面向航空工業(yè)的保定向陽機(jī)械廠，以后又建立了數(shù)個生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。在當(dāng)時曾達(dá)到全國年產(chǎn)組合夾具元件800萬件的水平。20世紀(jì)80年代以后，兩廠又各自獨(dú)立開發(fā)了適合NC機(jī)床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國國內(nèi)的需求，還出口到美國等國家。當(dāng)前我國每年尚需進(jìn)口不少NC機(jī)床、加工中心，而由國外配套孔系夾具，價格非常昂貴，現(xiàn)大都由國內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯。
1.2 國外夾具發(fā)展史
從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生產(chǎn)國。當(dāng)前國際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國內(nèi)訂貨，而通用性強(qiáng)的組合夾具已逐步成熟為國際貿(mào)易中的一個品種。有關(guān)夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計(jì)資料，但歐美市場上一套用于加工中心的央具，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件尤其昂貴。由于我國在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累和性能價格比的優(yōu)勢，隨著我國加入WTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢，特別是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊(yùn)藏著很大的商機(jī)，具有進(jìn)一步擴(kuò)大出口良好前景。
1.3國內(nèi)外機(jī)床夾具發(fā)展現(xiàn)狀
研究協(xié)會的統(tǒng)計(jì)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(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)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(shí)際磨損量僅為10~20％左右。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)、（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機(jī)床夾具提出了如下新的要求：
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(zhǔn)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(jī)床夾具；
4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；
5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動強(qiáng)度和提高勞動生產(chǎn)率；
6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
【2】發(fā)展趨勢
近些年來，隨著數(shù)控機(jī)床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)代或加工設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使傳統(tǒng)的機(jī)械加工的指導(dǎo)方法發(fā)生了重大變革，夾具的功能已經(jīng)從過去的裝夾、定位、引導(dǎo)刀具，轉(zhuǎn)變?yōu)檠b夾、定位。而數(shù)字化的設(shè)備加工功能的廣大化。給今后夾具的快速定位、快速裝夾提出了更高的要求。
夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。
三、對課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
1.本課題在探討機(jī)床專用夾具的基本知識和基本理論的同時，研究如何利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)專用夾具以及如何對專用夾具進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，形成專用夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。熟練使用solidworks的各項(xiàng)功能。
2.可行性分析：對于車床夾具，國內(nèi)外的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，對于繪圖軟件的掌握是自己要努力學(xué)會的。圖書館是有很多機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的書，我們在實(shí)習(xí)時也做過夾具設(shè)計(jì)，對夾具設(shè)計(jì)有個初步了解。所以是可行的。
四、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路
對于本課題需要重點(diǎn)研究的是如何給夾具定位，即定位元件的選取，安全性，可靠性，簡單，明了，便于拆卸。設(shè)計(jì)夾緊裝置時一定要注意可靠，安全。因?yàn)閵A具和工件一起隨主軸旋轉(zhuǎn)，除了切削力還有離心力的影響。因此夾緊機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的夾緊力必須足夠，自鎖要可靠，以防止發(fā)生設(shè)備及人身事故。 并對一些定位元件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，自己制作一個標(biāo)準(zhǔn)件庫有關(guān)夾具的。這方面的書可以查看自己所學(xué)的一些基本課程，去圖書館查閱相關(guān)資料。
車床夾具與主軸的連接方式
由于加工中車床夾具隨車床主軸一起回轉(zhuǎn)，夾具與主軸的連接精度直接影響夾具的回轉(zhuǎn)精度，故要求車床夾具與主軸二者軸線有較高的同軸度，且要連接可靠。通常連接方式有以下幾種：
（1） 夾具通過主軸錐孔與主軸連接
（2） 夾具通過過渡盤與機(jī)床主軸連接
對定位及夾緊裝置的要求
（1）為保證車床夾具的安裝精度，安裝時應(yīng)對夾具的限位表面進(jìn)行仔細(xì)找正。
（2）設(shè)置定位元件時應(yīng)考慮使工件加工表面的軸線與主軸軸線重合。
車床夾具的平衡及結(jié)構(gòu)要求
對角鐵式、花盤式等結(jié)構(gòu)不對稱的車床夾具，設(shè)計(jì)時應(yīng)采用平衡裝置以減少由離心力產(chǎn)生的振動及主軸軸承的磨損。
車床夾具一般都是在懸臂狀態(tài)下工作的，為保證加工過程的穩(wěn)定性；夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單緊湊，輕便且安全，懸伸長度盡量小，使重心靠近主軸前支承。為保證安全，夾具體應(yīng)制成圓形，加具體上的各元件不允許伸出夾具體直徑之外。此外，夾具的結(jié)構(gòu)還應(yīng)便于工件的安裝、測量和切屑的順利排出或清理。
五、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法
了解零件的用途，分析零件的技術(shù)要求，加工余量和工序尺寸的確定。 借助計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)軟件及二維繪圖軟件，并借助圖書館的書籍完成本設(shè)計(jì)。遇到困難可以去請教老師及同學(xué)。
六、進(jìn)度計(jì)劃
第一步:通過上網(wǎng)及查閱資料的方法完成開題報(bào)告。
第二步:選擇車床需加工的零件，進(jìn)行分析。
第三步:方案數(shù)據(jù)處理。
第四步:繪制夾具體零件圖及裝配圖。
第五步:完成裝配體的爆炸式圖及動畫演示。
第六步:撰寫設(shè)計(jì)說明書
第七步:整理修改說明說及二維圖。
序號
日期
進(jìn)度安排
1
2011.12-2012.1
開始進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)、熟悉題目及要求
2
2012.2-2012.3
設(shè)計(jì)資料的收集及借閱
3
2012.3-2012.4
分析研究所得到的設(shè)計(jì)資料
4
2012.4.5-2012.4.10
方案設(shè)計(jì)、比較
5
2012.4.10-2012.4.20
設(shè)計(jì)方案實(shí)施（設(shè)計(jì)、計(jì)算等）
6
2012.4.20-2012.5.10
設(shè)計(jì)、論文整理及修改
7
2012.5.10
畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯
七、參考文獻(xiàn)
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學(xué)生簽名 張戰(zhàn)軍
2012年3月1日
指導(dǎo)教師審閱意見
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日