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湖南科技大學(xué) 11 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報告
題 目
年產(chǎn)3萬件的推動架的加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)
作者姓名
吳明志
學(xué)號
1103010414
所學(xué)專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
1、 研究的意義,同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題(列出主要參考文獻(xiàn))
制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ),隨著以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主導(dǎo)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,以“時間驅(qū)動”為特征的市場競爭、產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快、商品需求的多樣化、用戶素質(zhì)的提高等使制造業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn),特別像推動架這樣不規(guī)則零件的加工就出現(xiàn)了一些問題,在現(xiàn)階段像推動架的加工還沒有達(dá)到現(xiàn)代自動化的水平]。在現(xiàn)代的中小批量生產(chǎn)中,它的加工工藝還需用人工畫線的方法來保證其精度,而對工件的裝夾也是通過人工的方法進(jìn)行的。因此目前我國對推動架加工還處于效率低、成本高的階段[7]。
a. 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面,普遍采用計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程分析(CAE)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù);在加工技術(shù)方面,已實(shí)現(xiàn)了底層(車間層)的自動化,包括廣泛地采用加工中心(或數(shù)控技術(shù))、自動引導(dǎo)小車(AGV)等.近10余年來,發(fā)達(dá)國家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動化方面尋找出路,提出了一系列新的制造系統(tǒng)。如計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、并行工程、敏捷制造等。
(1) 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)
它是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)和制造技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過計(jì)算機(jī)及其軟件,將制造廠全部生產(chǎn)活動所需的各種分散的自動化系統(tǒng)有機(jī)地集成起來,是適合于多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效率、高柔性的制造系統(tǒng)。首先在功能上,它包含了一個工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營活動,即從市場預(yù)測、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工工藝、制造、管理至售后服務(wù)以及報廢處理的全部活動.因此它比傳統(tǒng)的工廠自動化的范圍要大得多,是一個復(fù)雜的大系統(tǒng),是工廠自動化的發(fā)展方向。其次,在集成上,它涉及的自動化不是工廠各個環(huán)節(jié)自動化的簡單疊加,而是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫支持下的有機(jī)集成。這種集成主要體現(xiàn)在以信息和功能為特征的技術(shù)集成,即信息集成和功能集成。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的核心技術(shù)是CAD/CAM技術(shù)。
(2) 智能制造系統(tǒng)(IMS)
是指將專家系統(tǒng)、模糊邏輯、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù)應(yīng)用到制造系統(tǒng)中,以解決復(fù)雜的決策問題,提高制造系統(tǒng)的水平和實(shí)用性。人工智能的作用是要代替熟練工人的技藝,學(xué)習(xí)工程技術(shù)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識,并用于解決生產(chǎn)中的實(shí)際問題,從而將工人、工程技術(shù)人員多年來積累起來的豐富而又寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)保存下來,在實(shí)際的生產(chǎn)中長期發(fā)揮作用。智能制造系統(tǒng)的核心技術(shù)是人工智能。
(3) 并行工程(CE)
又稱同步工程或同期工程,是針對傳統(tǒng)的產(chǎn)品串行開發(fā)過程而提出的概念和方法.并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)各種過程的系統(tǒng)方法。該方法要求開發(fā)人員從設(shè)計(jì)開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中的所有因素,包括產(chǎn)品制造工藝、質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃和用戶要求等。并行工程通過組成多學(xué)科的產(chǎn)品開發(fā)群組協(xié)同工作,利用各種計(jì)算機(jī)輔助工具等手段,使產(chǎn)品開發(fā)的各個階段,既有一定的時序又能并行,同時采用上、下游的各種因素共同決策產(chǎn)品開發(fā)各階段工作的方式,在產(chǎn)品開發(fā)的早期就能及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)全過程中的問題,從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低成本,增加企業(yè)競爭能力.并行工程強(qiáng)調(diào)在集成環(huán)境下的并行工作,因此,它是CIMS進(jìn)一步發(fā)展的方向。
(4) 敏捷制造(AM)
又稱靈捷制造、迅速制造和靈活制造等,它是將柔性生產(chǎn)技術(shù)、熟練掌握生產(chǎn)技能和知識的勞動力與促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間相互合作的靈活管理集成在一起,通過所建立的共同基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),對迅速改變或無法預(yù)見的消費(fèi)者需求和市場時機(jī)作出快速響應(yīng)。敏捷制造的基本原理是采用標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),以分布式結(jié)構(gòu)連接各類企業(yè),構(gòu)成虛擬制造環(huán)境,以競爭合作為原則,在虛擬制造環(huán)境內(nèi)動態(tài)選擇合作伙伴,并通過組成虛擬企業(yè)來適應(yīng)持續(xù)多變、無法預(yù)料的市場變化.敏捷制造的核心是虛擬公司,虛擬公司映射為虛擬制造系統(tǒng),虛擬制造系統(tǒng)是敏捷制造的關(guān)鍵.敏捷制造是一種戰(zhàn)略決策,它是能使各合作伙伴既保證各自的利益,又能獲得共同利益的一種全新的生產(chǎn)組織模式和制造模式。目前,敏捷制造仍在發(fā)展研究中。
b.機(jī)械加工工藝的未來發(fā)展趨勢
(1) 集成化發(fā)展趨勢
隨著機(jī)械自動化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的逐漸推廣,機(jī)械制造工藝不斷趨向于集成化,原本分散型的加工模式也逐漸向集成化靠攏,機(jī)械制造開始具備連續(xù)性和規(guī)模性。目前在機(jī)械制造業(yè)中集成化的利用主要是連續(xù)性加工和機(jī)電一體化,它們主要是針對零件加工的一次性完成,而集成化今后的發(fā)展趨勢則是使整個成品集體化生產(chǎn)。
(2) 微納化發(fā)展趨勢
在機(jī)械制造工藝中提高加工材料的性能,對加工工藝過程進(jìn)行優(yōu)化是促進(jìn)機(jī)械制造工藝發(fā)展的主要途徑,對加工進(jìn)行精密化更是提高加工零件使用壽命的關(guān)鍵,納米技術(shù)的發(fā)展使得機(jī)械制造工藝已逐步趨向于微觀化。
(3) 自動化發(fā)展趨勢
自動化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的運(yùn)用使得機(jī)械制造工藝有了很大的改善,無論是加工質(zhì)量還是加工效率都有了大幅度的改觀。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的腳步加快,提高機(jī)械制造生產(chǎn)線的自動化程度就變得尤為重要,而自動化技術(shù)也將成為機(jī)械制造業(yè)今后發(fā)展的必然趨勢,同時這也是建立自動化制造工廠的必要條件。
(4) 數(shù)字化發(fā)展趨勢
數(shù)字化作為機(jī)械制造工藝發(fā)展的一個重要方向,它決定了生產(chǎn)的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)的工作效率,對機(jī)械制造工藝進(jìn)行數(shù)字化還體現(xiàn)在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和生產(chǎn)過程當(dāng)中,數(shù)字化的設(shè)計(jì)使得整個機(jī)械制造工藝過程更加完整高效。除此之外,對生產(chǎn)過程進(jìn)行數(shù)字化管理也是生產(chǎn)的一個基礎(chǔ)條件,它可以引導(dǎo)企業(yè)逐漸走上科學(xué)發(fā)展道路。
隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)張,對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求,使多品種,中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流。為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢,必然對機(jī)床夾具提出了更高的要求。特別像推動架零件的加工還處于落后的階段。在今后的發(fā)展過程中,應(yīng)大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具,尤其是成組夾具。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)正朝著高精度、高效、模塊組合、通用、經(jīng)濟(jì)等方向發(fā)展。
2、 研究目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題(根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)一步具體化)
目標(biāo):年產(chǎn)3萬件的推動架的加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)
制定推動架加工工藝規(guī)程,關(guān)鍵是工序的劃分和定位基準(zhǔn)的選擇。在設(shè)計(jì)開始的過程中,我們必須認(rèn)真分析零件圖,了解零件圖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相關(guān)的技術(shù)要求,對推動架的每一個細(xì)節(jié)都應(yīng)仔細(xì)分析,弄清楚沒一個零件的尺寸。繪制零件圖是重點(diǎn)。
夾具設(shè)計(jì)中可能存在的問題
工件定位是否正確,定位精度是否滿足要求,工件夾緊牢固是否可靠等等。
工件在夾具中的定位精度,主要與定位基準(zhǔn)是否與工序基準(zhǔn)重合、定位基準(zhǔn)與定位元件的配合狀況等因素有關(guān),可提高夾具的制造精度,減少配合間隙,就能提高夾具在機(jī)床上的定位精度,夾具中出現(xiàn)過定位時,可通過撤消多余定位元件,使多余定位元件失去限制重復(fù)自由度的能力,增加過定位元件與定位基準(zhǔn)的配合間隙等辦法來解決。夾緊必須可靠,但夾緊力不可過大,以免工件或夾具產(chǎn)生過大變形??刹捎枚帱c(diǎn)夾緊或在工件鋼性薄弱部位安放適當(dāng)?shù)妮o助支撐。夾具的設(shè)計(jì)必須要保證夾具的定位準(zhǔn)確和機(jī)構(gòu)合理,考慮夾具的定位誤差
和安裝誤差。通過對工件與夾具的認(rèn)真分析,結(jié)合一些夾具的具體設(shè)計(jì)事例,查閱相關(guān)的夾具設(shè)計(jì)料。
3、 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線
資料所示,推動架是牛頭刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的小零件,其主要作用是把從電動機(jī)傳來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過偏心輪杠桿使推動架繞其軸心線擺動,同時撥動棘輪,帶動絲杠轉(zhuǎn)動,實(shí)現(xiàn)工作臺的自動進(jìn)給。在設(shè)計(jì)推動架機(jī)械加工工藝過程時要通過查表法準(zhǔn)確的確定各表面的總余量及余量公差,合理選擇機(jī)床加工設(shè)備以及相應(yīng)的加工刀具,進(jìn)給量,切削速度、功率,扭矩等用來提高加工精度,保證其加工質(zhì)量
步驟:
對零件進(jìn)行工藝分析,畫零件圖。
確定毛坯種類及制造方法,繪制毛坯圖
擬定零件的機(jī)械加工工藝過程,選擇各工序的加工設(shè)備和工藝裝備,確定各工序加工余量和工序尺寸,計(jì)算各工序的切削用量和工時定額,進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)分析。
填寫工藝文:工藝過程卡片,工序卡片。
填寫制定工序的專用夾具,繪制裝配總圖和主要零件圖
撰寫說明書。
工序的劃分
確定加工順序和工序內(nèi)容,安排工序的集中和分散程度。劃分工序階段與生產(chǎn)綱領(lǐng)有密切關(guān)系,具體可以根據(jù)生產(chǎn)類型,零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)技術(shù)要求和設(shè)備等。生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序次數(shù),此次設(shè)計(jì)批量大可按工序分散原則,組織流水線生產(chǎn),也可利用高生產(chǎn)率的通用設(shè)備按工序集中原則生產(chǎn)
定位基準(zhǔn)的選擇:根據(jù)粗基準(zhǔn),精基準(zhǔn)的選擇原則,遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一,基準(zhǔn)重合。
擬定零件加工工藝路線
先對零件進(jìn)行分析,了解零件的性能,功用,工作條件;零件的材料和熱處理要求,零件的確切形狀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),零件的確切形狀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),零件的主要加工表面主要技術(shù)要求和關(guān)鍵的技術(shù)問題以及零件的結(jié)構(gòu)工藝性。結(jié)合生成實(shí)踐過程中學(xué)到得到的知識來擬定。
4、 擬使用的主要設(shè)計(jì)、分析軟件及儀器設(shè)備
擬訂工藝路線:
表示零件的加工順序及加工方法,分出工序,安裝或工位及工步等。并選擇各工序所使用的機(jī)床型號、刀具、夾具及量具等。擬訂工藝路線從實(shí)際出發(fā),理論聯(lián)系實(shí)際和工人結(jié)合起來。常常需要提出幾個方案,進(jìn)行分析比較后再確定。
選擇切削用量的原則是:粗加工時,以提高勞動生產(chǎn)率為主,選用較大的切削量;半精加工和精加工時,選用較小的切削量,保證工件的加工質(zhì)量
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