机械制造开题报告

时间:2017-10-31 11:41:17 开题报告 我要投稿

机械制造开题报告

  一 课题的来源及意义

机械制造开题报告

  本课题是对制动杆零件工艺规程及40×30面铣削夹具的设计,对此研究我查阅了大量的资料,首先明白机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。

  在整工艺规程个设计过程中,我们将学习到更多的知识。

  (一)我们必须仔细了解零件结构,认真分析零件图,培养我们独立识图能力,增强我们对零件图的认识和了解,通过对零件图的绘制,不仅能增强我们的绘图能力和运用autoCAD软件的能力。

  (二)制订工艺规程、确定加工余量、工艺尺寸计算、工时定额计算、定位误差分析等。在整个设计中也是非常重要的,通过这些设计,不仅让我们更为全面地了解零件的加工过程、加工尺寸的确定,而且让我们知道工艺路线和加工余量的确定,必须与工厂实际的机床相适应。 这对以前学习过的知识的复习,也是以后工作的一个铺垫。

  (三)在这个设计过程中,我们还必须考虑工件的安装和夹紧.安装的正确与否直接影响工件加工精度,安装是否方便和迅速,又会影响辅助时间的长短,从而影响生产率,夹具是加工工件时,为完成某道工序,用来正确迅速安装工件的装置.它对保证加工精度、提高生产率和减轻工人劳动量有很大作用。这是整个设计的重点,也是一个难点。

  在设计工艺规程之后,我还要进行40×30面铣削夹具的设计。

  夹具又称卡具。从广义上说,在工艺过程中的任何工序,用来迅速、方便、安全地安装工件的装置,都可称为夹具。

  夹具的主要作用表现在以下几个方面。

  (一)缩短辅助时间,提高劳动生产率

  夹具的使用一般包括两个过程:其一是夹具本身在机床上的安装和调整,这个过程主要是依靠夹具自身的定向键、对刀块来快速实现,或者通过找正、试切等方法来实现,但速度稍慢;其二是被加工工件在夹具中的安装,这个过程由于采用了专用的定位装置(如V形块等),因此能迅速实现。

  (二)确保并稳定加I精度,保证产品质量

  加工过程中,工件与刀具的相对位置容易得到保证,并且不受各种主观因素的影响,因而工件的加工精度稳定可靠。

  (三)降低对操作工人的技术要求和工人的劳动强度

  由于多数专用夹具的夹紧装置只需厂人操纵按钮、手柄即可实现对工件的夹紧,这在很大程度上减少了工人找正和调整工件的时间与难度,或者根本不需要找正和调整,所以,这些专用夹具的使用降低了对工人的技术要求并减轻了工人的劳动强度。

  (四)机床的加工范围得到扩大

  很多专用夹具不仅能装夹某一种或一类工什,还能装夹不同类的工件,并且有的夹具本身还可在不同类的机床上使用,这些都扩大了机床的加工范围。

  二、国内外的发展状况

  近年来,机械制造工艺有着飞速的发展。比如,应用人工智能选择零件的工艺规程。因为特种加工的微观物理过程非常复杂,往往涉及电磁场、热力学、流体力学、电化学等诸多领域,其加工机理的理论研究极其困难,通常很难用简单的解析式来表达。近年来,虽然各国学者采用各种理论对不同的特种加工技术进行了深入的研究,并取得了卓越的理论成就,但离定量的实际应用尚有一定的距离。然而采用每一种特种加工方法所获得的加工精度和表面 质量与加工条件参数间都有其规律。因此,目前常采用研究传统切削加工机理的实验统计方 法来了解特种加工的工艺规律,以便实际应用,但还缺乏系统性。受其限制,目前特种加工 的工艺参数只能凭经验选取,还难以实现最优化和自动化,例如,电火花成形电极的沉入式 加工工艺,它在占电火花成形机床总数95%以上的非数控电火花成形加工机床和较大尺寸的模具型腔加工中得到广泛应用。虽然已有学者对其CAD、CAPP和CAM原理开展了一些研究,并取得了一些成果,但由于工艺数据的缺乏,仍未有成熟的商品化的CAD/CAM系统问世。通常 只能采用手工的方法或部分借助于CAD造型、部分生成复杂电极的三维型面数据。随着模糊 数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能技术的成熟发展,人们开始尝试利用这一技术 来建立加工效果和加工条件之间的定量化的精度、效率、经济性等实验模型,并得到了初步 的成果。因此,通过实验建模,将典型加工实例和加工经验作为知识存储起来,建立描述特 种加工工艺规律的可扩展性开放系统的条件已经成熟。并为进一步开展特种加工加工工艺过程的计算机模拟,应用人工智能选择零件的工艺规程和虚拟加工奠定基础。

  同时,在机械加工过程中,夹具占有非常重要的地位,它可靠地保证了工件的加工精度,提高了加工效率,减轻了劳动的强度,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

  (一)高精

  随着机床加工精度的提高,为了降低定位误差,提高加工精度,对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达±5μm,夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm,平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler(戴美乐)公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台,其等高误差为±0.03mm;精密平口钳的平行度和垂直度在5μm以内;夹具重复安装的定位精度高达±5μm;瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达2~5μm。机床夹具的精度已提高到微米级,世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然,为了适应不同行业的需求和经济性,夹具有不同的型号,以及不同档次的精度标准供选择。

  (二)高效

  为了提高机床的生产效率,双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间,各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等,快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具,加紧和松开工件只用1~2秒,夹具结构简化,为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间,瑞典3R夹具仅用1分钟,即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统,1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上,球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具,起到缩短停机时间,提高生产效率的作用。

  (三)模块、组合

  夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件,快速组装成各种夹具,已成为夹具技术开发的基点。省工、省时,节材、节能,体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础,应用CAD技术,可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库,进行夹具优化设计,为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程,既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案,又能积累使用经验,了解市场需求,不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作,正在着手创建夹具专业技术网站,为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台,争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。

  (四)通用、经济

  夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统,一次性投资比较大,只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强,应用范围广,通用性好,夹具利用率高,收回投资快,才能体现出经济性好。德国demmeler(戴美乐)公司的孔系列组合焊接夹具,仅用品种、规格很少的配套元件,即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强,使得夹具的通用性好,元件少而精,配套的费用低,经济实用才有推广应用的价值。

  三、本课题的研究目标

  本课题研究求对支架零件进行合理的工艺设计,包括零件每一道工序的选用设备、切削刀具、切削用量、定位方式等,并要求绘出工序图。另外要求对某夹具进行设计。使学生把所学过的一些机械方面的基础知识,机械制造工艺学,夹具以及和当前最常用的画图软件AutoCAD,有机的结合起来,培养学生的系统设计能力,,为培养学生独立的分析问题和解决问题的能力打下良好基础。通过设计使学生熟悉加工件的工艺分析过程,设计出最佳工艺方案.通过刀具的合理选择以及夹具的实际设计,提高学生的`分析问题,解决问题的能力,更重要的是让学生的绘图能力有进步的提高.

  四、研究内容

  本课题研究求对零件进行合理的工艺设计,包括零件每一道工序的选用设备、切削刀具、切削用量、定位方式等,并要求绘出工序图。另外要求对某夹具进行设计。使学生能把所学的机械制造工艺,金属切削原理及工艺装备设计基础知识系统有机结合起来,为培养学生独立的分析问题和解决问题的能力打下良好基础。

  五、课题研究的方法和手段

  根据不同的研究对象拟采用不同的研究手段(途径),本课题包括两方面内容:

  制动杆加工工艺的设计和夹具设计

  制定工艺规程的研究途径和可行性分析

  毛坯的选择:

  根据生产纲领和零件结构选择毛坯,毛坯的类型一般在零件图上已有规定。对于铸件和锻件应了解其分模面、浇口、冒口位置和拔模率,以便在选择定位基准和计算加工余量时有所考虑。如果毛坯是棒料或型材,则按其标准确定尺寸规格,并决定每批加工件数。

  毛坯的种类和其质量对机械加工的质量有密切的关系。同时对提高劳动生产率、节约材料、降低成本有很大的影响。制动杆毛坯材料为灰铸铁(HT150),硬度范围在150~200HBS,承受中等载荷。采用砂型铸造方法,由于大批量生产故宜采用实体模样(金属模)进行两箱造型,这不仅简化了造型和合箱操作,还因型砂紧实度较为均匀,铸件的表面质量得到提高。在切削加工前进行石墨化退火处理,消除铸件表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织(大量渗碳体出现)以便进行切削加工。

  拟订工艺路线:

  表示零件的加工顺序及加工方法,分出工序,安装或工位及工步等。并选择各工序所使用的机床型号、刀具、夹具及量具等。拟订工艺路线从实际出发,理论联系实际和工人结合起来。常常需要提出几个方案,进行分析比较后再确定。

  计算切削用量、加工余量及工时定额:

  查阅《切削用量手册》等资料并进行计算确定。目前,对单件小批量生产不规定切削用量,而是由操作工人根据经验自行选定,但对于自动线和流水线,为保证生产的节拍,必须规定切削用量,并不能随意改变。计算加工余量、工序尺寸及公差是要控制各工序的加工质量以保证最终加工质量。工时定额一般按各工厂的实际经验积累起来的统计资料来估算。随着生产的发展,工艺的改进,新工艺,新技术的不断出现,工时定额应进行相应的修改。

  对机械加工工艺规程基本要求可归结为质量、生产率和经济性。虽然有时互相矛盾,但只要把它们处理好,就会成为一个统一体。在三个要求中,质量是首要的。质量表现在机械产品的各项技术性能指标,质量不能保证,根本谈不上数量;质量和生产率之间是密切联系的,在保证质量的前提下,应该不断地最大限度地提高生产率,满足生产量的要求。如果两者矛盾,则生产率要服从于质量,应在保证质量的前提下解决生产率问题。在保证质量的前提下,应尽可能的节约耗费,减少投资,降低制造成本,这就是经济性。

  因此制动杆的工艺规程研究途径应该体现质量、生产率和经济性的统一,达到经济合理及可行的最优方案。

  夹具设计的研究途径和可行性分析

  制动杆镗、铣、钻等工序使用的专用夹具,此类夹具的特点是针对性强、结构紧凑、操作简便、生产率高。

  夹具设计最关键是要求对工件定位正确,且满足定位精度要求。为了解决此问题,首先得了解影响定位精度的因素。然后采取措施解决具体的问题。如定位基准与定位元件的配合状况和影响定位精度,那么可以提高夹具的制造精度,减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。

  除此之外,选择夹具的类型与结构型式必须与零件生产批量大小相适应,夹具结构与零部件应具有足够的刚度和强度,从而保证夹具操作方便、夹紧可靠、使用安全、并有合理的装卸空间。

  六、课题研究的进度安排

  毕业设计总共12周,大致安排如下:

  第1周:接受任务书,理解设计课题的主要任务,查找相关的中外文资料,调查国内外现状,写相关调研报告,初步完成外文翻译工作。

  第2周:分析给定参考资料,复原设计加工零件工作图。

  第3周:设计加工工艺过程卡和加工工序卡。

  第4周:工装夹具结构方案设计。

  第5周:初步绘制工装夹具装配图。

  第6周:完成绘制工装夹具装配图。

  第7周:拆画一套夹具零件图。

  第8至11周:支架及其工装夹具三维造型。

  第12周:编写设计计算说明书提交初稿。

  第13周:修改图纸和说明书并打印。

  第14周:论文整理、装订和参加答辩

  七、实验方案的可行性分析

  1.个人的知识准备、开发能力方面

  我通过课程设计基本了解夹具设计和原理,夹具方面的基础知识掌握的也比较牢固,设计部件的层次比较清晰,对电脑绘图软件有基本的了解,外语水平较高,学习新事物的能力较强。

  2.开发工具方面

  Pro.ENGINEER.Wildfire.2.0软件:

  Pro/ENGINEER是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统,工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型,如腔、壳、倒角及圆角,设计者可以随意勾画草图,轻易改变模型。

  Pro/ENGINEER有如下特点:

  特征驱动:凸台、孔、倒角、腔、壳等;

  参数化:参数、尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等;

  通过零件的特征值之间,载荷/边界条件与特征参数之间的关系来进行设计。

  支持大型、复杂组合件的设计:规则排列的系列组件,交替排列,Pro/PROGRAM的各种能用零件设计的程序化方法等。

  贯穿所有应用的全局相关性:设计中,任何部分的变动都将引起与之有关的每个部分变动。

  八、已具备的实验条件

  加工零件图参考样图1张

  专用计算机1台硬件环境:

  CPU:Mobile Intel(R) Pentium(R)4-M 2.40GHz

  内存:1G

  软件环境:

  操作系统:Microsoft Windows XP Home Edition sp2

  开发工具:Pro.ENGINEER.Wildfire.3.0.AutoCAD2007.

  Microsoft Office 2003

  浏览器:Microsoft Internet Explorer 6.0

  九、参考文献

  [1] 祁志红.机械制造基础[M],北京:电子工业出版社,2006.

  [2] 王道宏.机械制造技术[M],杭州:浙江大学出版社,2004.

  [3] 何七荣.机械制造工艺与工装[M],北京:高等教育出版社,2003.

  [4] 王茂元.金属切削加工方法与设备[M],北京:高等教育出版社,2003.

  [5] 倪森寿.机械制造工艺与装备[M],北京:化学工业出版社,2003.

  [6] 周伟平.机械制造技术[M].武汉:华中科技大学出版社,2002.

  [7] 张福润等.机械制造技术[M].武汉:华中科技大学出版社,2002。

  [8] 徐惠元、曾家驹.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,2002.

  [9] 刘志刚.机械制造基础[M].北京;高等教育出版社,2002.

  [10] 王明耀、张兆隆.机械制造技术[M],北京:高等教育出版社,2002.

  [11] Case-Based Reasoning in Conceptual Design[J],CADDM,1998.