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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題目:鉸鏈式鉆模板夾具設(shè)計與裝配工藝
規(guī)劃
1. 畢業(yè)設(shè)計(論文)綜述(題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況)
1.1題目背景、研究意義
夾具作為傳統(tǒng)機械制造業(yè)中最重要的工藝裝備之一已有了一百余年的歷史,在機械業(yè)的發(fā)展過程中發(fā)揮了巨大的作用。我國社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃指出,振興裝備制造業(yè)是推進國民經(jīng)濟和工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級的主要內(nèi)容[1]。所謂“裝備制造業(yè)”就是傳統(tǒng)機械制造業(yè)中的主體。因為裝備制造業(yè)的發(fā)展水平是國家工業(yè)化、現(xiàn)代化水平和綜合國力的重要標志,這意味著我國的工業(yè)將在不太長的時間內(nèi)逐步趕上并達到當今世界上發(fā)達國家的先進水平[2]。隨著裝備制造業(yè)的發(fā)展,作為裝備制造業(yè)的必不可少組成部分的工藝裝備(夾具)也必然會得到相應(yīng)的重視[3]。近年來我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展推動了機床和工具行業(yè)從低谷中走出,我國已連續(xù)8年保持世界上機床最大消費市場和世界機床第一大進口國,而對于與機床配套的夾具設(shè)計更是不可或缺[4]。
夾具是能夠使產(chǎn)品按一定的技術(shù)要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝置,它主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、減輕勞動強度、輔助產(chǎn)品檢測、展示、運輸?shù)?。機床夾具在機械加工中起著重要的作用,所以應(yīng)用十分廣泛[5]。歸納起來有以下幾個方面的作用:保證工件的加工精度,穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量;提高勞動生產(chǎn)率和降低加工成本;改善工人勞動條件;在流水線生產(chǎn)中,便于平衡生產(chǎn)節(jié)拍[6]。對于不同種類的機床,其對應(yīng)的夾具有不同的分類。包括:車床類夾具、銑床類夾具、鉆鏜床夾具、組合夾具、數(shù)控機床夾具、自動線夾具及其他機床夾具[7]。本課題主要研究的是針對鉆鏜床設(shè)計的夾具,鉆模的結(jié)構(gòu)形式繁多,歸類方法各異。按照鉆模有夾具體,結(jié)合使用方面的特點,通??煞譃橐韵挛宸N形式[8]:
(1) 固定式鉆模
這種鉆模在使用時被固定在鉆床工作臺上,鉆模的位置固定不動。它可用于立式鉆床、搖臂鉆床和多軸鉆床上[9]。
(2) 翻轉(zhuǎn)式鉆模
夾具整體在鉆床工作臺上翻轉(zhuǎn),順序鉆削各孔。主要用于加工中、小型工件分布在不同表面上的孔[10]。
(3) 回轉(zhuǎn)式鉆模
其一般用于加工同一圓周上的平行孔系,或分布在圓周上的徑向孔。一般為專用的工作夾具與標準回轉(zhuǎn)臺聯(lián)合使用[11]。
(4) 蓋板式鉆模
蓋板式鉆模是由鉗工的劃線樣板演變來的,它沒有夾具體。定位元件、導(dǎo)引元件和夾緊裝置全部安裝在鉆模板上,使用時象蓋子一樣蓋在工件加工部位上,是最簡單的一種鉆模[12]。
(5) 滑柱式鉆模
滑柱式鉆模由標準通用底座為主體組成的鉆模。該標準通用底座由升降鉆模板、升降機機構(gòu)和夾具體組成。它的結(jié)構(gòu)已標準化,規(guī)格尺寸也系列化、可由制造部門預(yù)先批量生產(chǎn)備用[13]。
孔加工中,需要加工中、小型零件分布在不同表面上的孔,同時在鉆模設(shè)計中,常常遇到工件鉆孔后需要孔口倒角或攻螺紋、或鉸孔:有的被加工孔為階梯孔,有的工件孔組內(nèi)孔距很小,小到不足以放置兩個鉆套[13]。有的工件相當大,在同一表面上或幾個平面上有位置要求的兩個或多個孔組,孔組間的距離又很大。一般的鉆模結(jié)構(gòu)是很難或不能滿足其要求的[14]。為加工上述類型的工件孔,我們采用鉆模板可以翻轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)形式,解決了上述難加工問題、使鉆孔夾具結(jié)構(gòu)變得簡單、緊湊,既能保證質(zhì)量,使用又方便,還提高了效率[15]。這也就是本課題所設(shè)計的鉸鏈式鉆模。
1.2國內(nèi)外相關(guān)研究情況
從文獻上可見,從80年代中期開始,計算機輔助夾具設(shè)計(CAFD)和自動夾具設(shè)計(AFD)在國際上普遍受到重視[18]。其中隨著CAD/CAM系統(tǒng)在工業(yè)中的建立,CAFD很自然地應(yīng)用到了夾具設(shè)計當中,而且由于夾具對制造成本和制造周期的影響非常大,研究人員才開始注意到CAFD的重要作用,并把縮短加工準備周期作為CAFD的一個重要目標[19]。九十年代后發(fā)展起來的CAFD轉(zhuǎn)向了以產(chǎn)品夾具結(jié)構(gòu)為目的,實際生產(chǎn)應(yīng)用為導(dǎo)向的夾具軟件設(shè)計上。目前CAFD的發(fā)展大大降低了制造研制周期,優(yōu)化了制造加工過程,驗證了制造工藝流程,在FMS及CIMS中正發(fā)揮著越來越重要的作用。近年來組合夾具系統(tǒng)的設(shè)計受到了夾具行業(yè)的普遍關(guān)注,并且在一些文獻中對該領(lǐng)域的最新發(fā)展成果進行了回顧[20]。
隨著我國機床技術(shù)的發(fā)展,夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用經(jīng)濟的方向發(fā)展[16]。目前發(fā)展的成組技術(shù)是應(yīng)用系統(tǒng)工程學(xué)的觀點,把中、小批生產(chǎn)中的設(shè)計制造和管理等方面作為一個生產(chǎn)系統(tǒng)整體,統(tǒng)一協(xié)調(diào)生產(chǎn)活動的各個方面,全面實施成組技術(shù)以提高綜合經(jīng)濟效益,我國不少高等工業(yè)院校結(jié)合教學(xué)和科研工作,在成組技術(shù)基本理論及其應(yīng)用方面、軟件系統(tǒng)方面都開展了許多研究工作,并取得了不少成果[17]。
2. 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1本課題研究的主要內(nèi)容
(1)以軸承蓋為對象,對鉸鏈式鉆模板零件的工藝分析;鉸鏈式鉆模板工件的定位分析(自由度);
(2)鉸鏈式鉆模板零件工件定位誤差計算;鉸鏈式鉆模板工件夾緊力的分析與計算;
(3)鉸鏈式鉆模板零件夾具的工作原理;鉸鏈式鉆模板設(shè)計中存在的問題;
(4)鉸鏈式鉆模板夾具裝配工藝設(shè)計與仿真。
研究方案:
由于工作零件是軸承蓋(如下圖1所示)。
圖1 軸承蓋
軸承蓋孔如使用數(shù)控鉆床加工,則結(jié)構(gòu)復(fù)雜,定位困難,成本較高;而劃線鉆孔則效率較低,不能滿足批量生產(chǎn)要求。為此,專門設(shè)計一種適用于大批量加工軸承蓋孔的專用模具。設(shè)計兩種對比方案進行對比:
2.2研究方案及方法
(1)軸承蓋鉆模
見圖2,工件孔以定位銷1定位。旋轉(zhuǎn)手柄6使壓板5繞支點4回轉(zhuǎn),而將工件的下部壓緊在定位釘7上。當鉆完孔再攻螺紋時應(yīng)松開鎖緊螺釘3,翻起鉸鏈鉆模板2。
1 —定位銷 2 —鉸鏈鉆模板 3 —鎖緊螺釘 4 —支點 5 —壓板 6 —手柄 7 —定位釘圖2 普通鉸鏈式鉆
(2)專用鉸鏈式鉆模
專用鉸鏈式鉆模如圖3所示,可將軸承蓋板固定在鉆模當中,翻轉(zhuǎn)兩個鉸鏈式鉆模壓緊之后,可以同時對多個鉆孔進行加工。加工過程中不用多次移位,安裝、拆卸方便,有利于大批量進行加工。本夾具使用在搖臂鉆床上,加工汽車變速箱上蓋Φ10mm孔、锪Φ12mm沉孔深2.5mm,鉆M10mm螺紋底孔Φ8.4mm、锪平面保證尺寸32.50.1mm。
工件放在兩個圓柱銷2上,前后移動工件使定位孔對準并滑進兩個定位銷。轉(zhuǎn)動配氣閥手柄10,壓縮空氣進入氣缸右側(cè),推動活塞桿7向左移動,將工件以底面及2-Φ12mm孔,分別在五個支撐釘3、圓柱銷1、削邊銷4上定位并夾緊。
5
裝卸工件時,松開鎖緊螺母5和9,翻轉(zhuǎn)鉸鏈鉆模板6和8。
圖3 專用鉸鏈式鉆模
方案對比如下:
定位
夾緊
成本
效率
周期
生產(chǎn)
方案1
加工時蓋在工件上定位
結(jié)構(gòu)簡單,夾緊力不大
低
低
生產(chǎn)周期長
小批量
方案2
典型的一面兩銷定位
為了工件便于夾緊采用氣動夾緊
高
高
生產(chǎn)周期短
大批量
方案對比表1
綜上所述,本次設(shè)計選用第二套方案。
3.本課題研究的重點及難點,前期已開展工作
重點及難點:
設(shè)計出針對軸承蓋為對象的鉸鏈式鉆模,并且分析和計算定位誤差、夾緊力等,然后進行繪制CAD,SolidWorks等圖,并對三維模型進行干涉及仿真檢驗。
前期已開展的工作:
(1)查閱相關(guān)資料,閱讀文獻,對夾具設(shè)計背景初步了解;
(2)初步了解常規(guī)夾具的設(shè)計及加工方法;
(3)初步了解關(guān)于鉸鏈式鉆模的一些相關(guān)知識;
(4)學(xué)會運用SolidWorks,CAD等作圖軟件。
4.完成本課題的工作方案及進度計劃(按周次填寫)
第1周-第3周:查閱資料,完成文獻綜述和開題報告。
第4周-第7周:工件的分析;定位分析(自由度)。
第7周-第9周:鉸鏈式鉆模的工作原理;設(shè)計中存在的問題。
第10周-第13周:鉸鏈式鉆模裝配工藝設(shè)計與仿真。
第14周-第15周:完成畢業(yè)論文。
指導(dǎo)教師意見(對課題的深度、廣度及工作量的意見)
指導(dǎo)教師: 年 月 日
所在系審查意見:
系主管領(lǐng)導(dǎo): 年 月 日
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