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1 - 天河學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目 ： 變 速 箱 體 制 造 工 藝 規(guī) 程 及 專 用 夾 具 設(shè) 計 系 別 ： 專 業(yè) ： 姓 名 ： 學(xué) 號 ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 年 月 日 - 2 - 系別 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其 自動化 班級 姓名 學(xué)號 聯(lián)系方式 題目 變速箱體制造工藝規(guī)程及專用夾具設(shè)計 一、選題背景 從 1949 年以來，我國機械工業(yè)有了很大的發(fā)展，已經(jīng)成為工業(yè)中產(chǎn)品門類 比較齊全、具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)部門之一，其機械加工和夾具也有 很大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達國家相比，我們這方面的水平還存在著階段性的差距， 主要表現(xiàn)在機械產(chǎn)品質(zhì)量和水平不夠高，加工工藝過程不合理，夾具應(yīng)用也比較少， 使其加工工人勞動強度大，加工出來的產(chǎn)品也不理想。 夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人 的結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善； 第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件 的定位和夾，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對 夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結(jié)合，夾具作為機床的一部分，成 為機械加工緊。人們越來越認識到中不可缺少的工藝裝備。 制造業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，隨著以計算機技術(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)，特別像變速箱體彈簧類不規(guī)則零件 的加工就出現(xiàn)了一些問題，在現(xiàn)階段像變速箱體彈簧類的加工還沒達到現(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行的。因此我國對不規(guī)則零件的加工還 處于效率低、成本高的階段。 隨著機械工業(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 多品種，中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)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。特別像不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。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)濟方向發(fā)展。 - 3 - 二、課題設(shè)計 2.1 課題的內(nèi)容 論文（設(shè)計）的主要任務(wù)與具體要求 （1）工藝過程、工藝卡、工序卡片編制 （2）專用夾具設(shè)計鉆 10-12：機械總裝配圖若干張，零件圖若干張； （總圖紙量達到教學(xué)大綱要求的工作量 2 張 A0） （3）設(shè)計說明書 20000 字左右（50 張 A4 紙） 翻譯件 2000 字左右。 （4）說明書按要求格式排版. 變速箱體的主要加工內(nèi)容是表面和孔。其加工路線長，加工時間多，加工成本 高，零件的加工精度要求也高。按照機械加工工藝要求，遵循先面后孔的原則，并 將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞?zhǔn)選擇以底 面作為粗基準(zhǔn)，以底面與兩個工藝孔作為精基準(zhǔn)，確定了其加工的工藝路線和加工 中所需要的各種工藝參數(shù)。 在零件的夾具設(shè)計中，主要是根據(jù)零件加工工序要求，分析應(yīng)限的自由度數(shù)， 進而根據(jù)零件的表面特征選定定位元件，再分析所選定位元件能否限定應(yīng)限自由度。 確定了定位元件后還需要選擇夾緊元件，最后就是確定專用夾具的結(jié)構(gòu)形式。 2.2 課題的目的 本題目是根據(jù)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的機械制造方向的培養(yǎng)目標(biāo)和機械 制 造中的典型零件的機械加工工藝規(guī)程與工藝裝備設(shè)計要求而擬的畢業(yè)設(shè)計題目， 目的是 提高我們理論聯(lián)系工程實際和工程實際設(shè)計能力。 畢業(yè)設(shè)計是綜合運用 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的專業(yè)知識， 分析和解決實際工 程問題的一次深入 的綜合性總復(fù)習(xí)。 通過畢業(yè)設(shè)計能使我們熟悉制定零件機械加工工藝 規(guī)程和分析 工藝問題的能力，以及設(shè)計機床夾具的能力。通過設(shè)計過程，熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 和設(shè) 計資料，學(xué)會使用有關(guān)手冊和數(shù)據(jù)庫。也作為我們未來從事機械制造技術(shù)工作的一 次重要的基本訓(xùn)練。 本課題是變速箱體制造工藝規(guī)程及專用夾具設(shè)計，是變速箱 體是各種速箱中的 一個重要部件，它的加工工藝的好壞將會影響到整個變速器能 否正常運行，作用十分關(guān)鍵。 - 4 - 2.3 課題的意義 變速箱體零件的工藝及工裝設(shè)計是本人在基本完成大學(xué)的學(xué)習(xí)任務(wù)后完成的一次由理論轉(zhuǎn) 化為實際生產(chǎn)的一個過程，將我在大學(xué)期間學(xué)習(xí)到的東西全部整合到一起運用到實踐當(dāng)中去， 使本人對自己所學(xué)的專業(yè)知識，專業(yè)技能，和專業(yè)所從事的方向有了更深層次的學(xué)習(xí)與了解， 為我以后的工作打下基礎(chǔ)。機械加工工藝主要是實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源， 降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計劃調(diào)度，加工操作，生產(chǎn)安全，技術(shù)檢測和健 全勞動組織的重要依據(jù)。然而夾具在制造系統(tǒng)中也是一個非常重要的組成部分，好的夾具可以 提高勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本，還可以擴大機床的使用范圍，而這個 變速箱體的精度，材料的好壞，加工的工藝將直接影響到發(fā)動機的使用效率和壽命，所以本次 設(shè)計要實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量還要在保證產(chǎn)品加工精度的同時提高生產(chǎn)率，節(jié)約成本。 2.4 文獻綜述 三、課題研究現(xiàn)狀 3.1 國外研究現(xiàn)狀 工業(yè)設(shè)計是人類社會發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進步的產(chǎn)物，從英國莫里斯的“工藝美術(shù)運動”，到德 國的包豪斯設(shè)計革命以及美國的廣泛傳播與推廣，工業(yè)設(shè)計經(jīng)過了醞釀，探索，形成，發(fā)展百 余年的歷史滄桑。時至今日，工業(yè)設(shè)計已成為一門獨立的專業(yè)學(xué)科，并且有一套完整的研究體 系。 1980 年國際工業(yè)設(shè)計協(xié)會理事會（ICSID）給工業(yè)作了明確定義：“就批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品而言， 憑借訓(xùn)練，技術(shù)知識，經(jīng)驗及視覺感受，而預(yù)示材料、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、形態(tài)、色彩、表面加工， 裝飾以新的品質(zhì)和規(guī)格，叫做工業(yè)設(shè)計。根據(jù)當(dāng)時的具體情況，工業(yè)設(shè)計師應(yīng)在上述工業(yè)產(chǎn)品 全部側(cè)面或其中幾個方面進行工作，而且需要工業(yè)設(shè)計師對包裝、宣傳、展示，市場開發(fā)等問 題的解決付出自己的技術(shù)知識和經(jīng)驗以及視覺評價能力時，這也屬于工業(yè)設(shè)計的范疇”。 材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計；另一方面，技術(shù)也 推動著設(shè)計。從設(shè)計美學(xué)的觀點看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的“功能”作用，只要 善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當(dāng)?shù)募庸すに嚕湍軌騽?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(shù)潛在的“功能”。 任何設(shè)計都是時代的產(chǎn)物，它的不同的面貌，不同的特征反映著不同歷史時期的科學(xué)技術(shù)水平。 技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo)，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和 新的造型風(fēng)格。材料，加工工藝，結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便 會引起整個機體的變化。 - 5 - 3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)， 是國家創(chuàng)造力、 競爭力和綜合國力的重要體現(xiàn)。 機械制造工藝是將各種原材料、半成品加工成產(chǎn)品的方法和過程。它是應(yīng)先進工業(yè)和科 學(xué)技 術(shù)的發(fā)展需求而發(fā)展起來的。 現(xiàn)代工業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又為制造業(yè)技術(shù)提供了近一 步發(fā)展的 技術(shù)支持，如新材料的使用、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、控制理論與技術(shù)、信 息處理技術(shù)、 測試技術(shù)、人工智能理論與技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用都促進了制作工藝技術(shù)的發(fā) 展?，F(xiàn)代機械制造 中較多的采用了數(shù)控機床、機器人、柔性制造的單元和系統(tǒng)等高技術(shù) 的集成，來滿足產(chǎn)品個 性化和多樣化的要求。 零件在工藝規(guī)程制定之后，就要按工藝規(guī)程順序進行加工。加工中除 了需要機床、 刀具、量具之外，成批生產(chǎn)時還需要機床夾具。夾具是機床和工件之間的連接 裝置，使 工件相對于機床或者刀具獲得正確的位置。 機床夾具的好壞直接影響工件加工表面 的位 置精度和生產(chǎn)率；機床夾具按使用范圍分為：通用夾具、專業(yè)夾具、可調(diào)整夾具和成組 夾具、組合夾具和隨行夾具等；近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系 統(tǒng)等 新加工技術(shù)的應(yīng)用對機床夾具也提出了新的要求： 要能裝夾一組具有相似特征的工 件、 能 適用于精密加工的高精度機床和各種現(xiàn)代化的制造技術(shù)的新型機床以及采用以液 壓站等為動 力的高效夾緊裝置。 改革開放以來，隨著中國與世界的接軌，中國不斷的引進了西方先進的加工技術(shù)，而且 隨著世界科技的飛速發(fā)展，數(shù)控機床，加工中心，柔性制造單元，柔性制造系統(tǒng)等一系列高端 設(shè)備得以廣泛的運用，使得我國的加工精度和加工方法也發(fā)生了革命性的改變。產(chǎn)品更新?lián)Q代 的加快，產(chǎn)品需求的多樣化，是制造業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)，特別像變速箱體這種不規(guī)則零件就出現(xiàn) 了重大問題，現(xiàn)階段變速箱體零件加工還打不到自動化加工，它的工藝好需要人工畫線的方法 來保證，而零件的裝夾也是通過人工來完成的，所以現(xiàn)階段我國對變速箱體這種不規(guī)則零件的 加工的效率還是比較低的階段。夾具方面人們也從過去傳統(tǒng)的夾具的裝夾，定位，刀具的引導(dǎo) 定位為夾具的裝夾和定位，隨著數(shù)字化加工設(shè)備的擴大化，已經(jīng)將夾具的引導(dǎo)刀具功能完全替 代，給今后的夾具的快速裝夾與定位提出了更高的要求。 四、課題設(shè)計方案 4.1 設(shè)計方案選型與分析（選擇多種方案比較，分析優(yōu)缺點） 方案一：采用底面和側(cè)面進行夾緊定位的這種方式，這種方式優(yōu)點是容易裝配， 人工容易操作，上下箱體同時加工容易保證兩箱體進行裝配配合。 缺點是：太容易受到人為因素的影響，而影響裝夾精度，比如有人力氣大就夾 的緊一點，有人力氣小就夾的相對松一些，這樣就造成因為裝配問題而導(dǎo)致的加工 - 6 - 精度出現(xiàn)問題。 方案二：采用一面兩銷進行定位，兩箱體分別進行 加工，采用螺旋夾緊機構(gòu)進行 夾緊，優(yōu)點：這種方式精度容易保證，并且是書本經(jīng)典的推薦的方法，方法可靠， 穩(wěn)定.通用性強，適合箱體類大型工件的操作。 缺點：這種方式是安裝定位孔的時候操作不太方面，因為工件本身比較重，兩銷的 安裝要小心謹慎裝上去的。 4.2 方案的確定 決定采用第 2 種方案，該方案比較穩(wěn)定，最重要的是有書本做保證，不會出現(xiàn)大 - 7 - 的方案錯誤，有理論上的支撐，最重要的是將所學(xué)到的東西運用到實際加工當(dāng)作， 是一次由理論到實踐的過程。 4.3 方案的特點及創(chuàng)新 變速箱箱體零件上不少加工都難以采用通用夾具安裝，因此，不少情況下都 會采用專用夾具安裝。因此在設(shè)計夾具時，應(yīng)認真分析零件圖紙，分析零件上主要 技術(shù)條件，在零件安裝時，盡可能選擇表面的設(shè)計基準(zhǔn)進行裝夾，以減少定位誤差 和保證零件加工的要求。其預(yù)期目標(biāo)是旨在使同學(xué)能熟練掌握機械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī) 范，掌握零件的機械制造工藝過程和機械加工工藝等知識，掌握產(chǎn)品夾具設(shè)計的知 識，熟悉設(shè)計說明書的撰寫規(guī)范。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及 工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工 質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、 涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的 需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。 該方案的創(chuàng)新之處在于鉆模版的固定方式，由于工件比較特殊，使用固定式鉆模版， 會導(dǎo)致工件裝拆麻煩，更換工件需要拆下鉆模版，如果采用旋轉(zhuǎn)式鉆模版會出現(xiàn)工 件擋住鉆模版，鉆模版的結(jié)構(gòu)設(shè)計比較困難。而我這里采用的是導(dǎo)柱導(dǎo)套可以移動 式的，所謂的懸掛式鉆模版，這種類似于沖壓模具那種結(jié)構(gòu)。而這里算是一種綜合 各門學(xué)科知識，最終達到學(xué)以致用的目的吧。 五、預(yù)期結(jié)果 通過實際調(diào)研和采集相應(yīng)的設(shè)計數(shù)據(jù)、閱讀相關(guān)資料相結(jié)合，對變速箱體的基 本結(jié)構(gòu)及作用有個大致的了解，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過對金屬切削加工、金屬切削機床、 機械設(shè)計與理論等相關(guān)知識充分掌握后，分析變速箱體的加工工藝，確定變速箱體 各加工表面的加工方法，進而形成變速箱體的機械加工工藝路線。并能根據(jù)變速箱 體的加工工序要求，分析變速箱體的定位方式、金屬切削加工過程中的機床工作臺 驅(qū)動、工件夾緊等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合機械機構(gòu)設(shè)計的相關(guān)理論知識，完成工件 的有效定位及夾緊，從而使整個變速箱體的加工工藝路線經(jīng)濟，工件定位方案合理， - 8 - 來達到產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計。 （1）了解了變速箱體的作用，完成對零件的結(jié)構(gòu)分析，并制作出合理的夾具及裝 夾方案 （2）在保證經(jīng)濟和尺寸精度的要求下制定出合理的加工方法及加工工序。 （3）在老師的要求下及自己的計劃內(nèi)完成各項任務(wù)。 六、設(shè)計主要步驟 目 錄 摘 要 .II ABSTRACT .III 目 錄 .1 1 緒論 .1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 .1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 .2 1.3 本課題應(yīng)達到的要求 .3 2 變速箱體的圖樣分析 .4 2.1 變速箱體的作用 .4 2.2 變速箱體的圖樣分析 .5 2.3 工藝分析 .6 3 工藝規(guī)程設(shè)計 .8 3.1 確定毛坯的制造形式 .8 3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 .9 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 .10 3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 .11 3.3 擬定工藝路線 .12 3.3.1 劃分加工階段 .12 3.3.2 安排加工順序 .13 3.3.3 擬定加工工藝路線 .14 3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 .16 3.5 切削用量及工時定額的確定 .18 4 變速箱體鉆 10-12 孔夾具設(shè)計 .31 4.1 指出存在的問題 .31 - 9 - 4.2 夾具設(shè)計 .31 4.2.1 夾具體設(shè)計 .31 4.2.2 定位基準(zhǔn)的選擇 .32 4.2.3 定位方案和元件設(shè)計 .32 4.3 定位、夾緊方案的選擇 .33 4.4 切削力及夾緊力的計算 .33 4.4.1 定位誤差的計算 .36 4.4.2 夾緊力計算 .36 4.4.3 夾緊機構(gòu)的設(shè)計 .38 4.5 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 .39 4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu).40 4.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 .41 5 結(jié)論與展望 .43 5.1 結(jié)論.43 5.2 不足之處及未來展望.43 致謝 .45 參考文獻 .46 七、進度計劃 序號 任務(wù)名稱 開始時間 結(jié)束時間 1 選題 2 查閱中、外文獻資料，外文資料翻譯，確定 系統(tǒng)設(shè)計方案 3 開題 4 進行畢業(yè)設(shè)計 5 中期檢查 6 上交畢業(yè)設(shè)計正稿打印版及電子材料，畢業(yè) 設(shè)計及設(shè)計說明書光盤，完成畢業(yè)答辯 ppt 7 畢業(yè)答辯 八、參考文獻 1 于勇. 我國機械制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向J. 山西焦煤科技 ,2010,(S1) :75-76 - 10 - 2 應(yīng)雷. 淺談我國機械制造業(yè)的困境和發(fā)展戰(zhàn)略對策J. 科技資訊, 2010,(27) :112 3 侯志楠. 淺析機械制造技術(shù)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及趨勢J. 2010/20 4 濮良貴，紀(jì)名剛. 機械設(shè)計M .高等教育出版社，2006 5 黎震，朱江峰. 先進制造技術(shù)M . 北京理工大學(xué)出版，2009 6 鄭修本. 機械制造工藝學(xué)M . 北京：機械工業(yè)出版社，2007 7 徐鴻本. 機床夾具設(shè)計手冊M.遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2004 8 聞邦椿. 機械設(shè)計手冊（第 5 版）第 1 卷 機械工業(yè)出版社， 2010 9 張捷. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)M . 西南交通大學(xué)出版社 ，2006 10盧秉桓. 機械制造基礎(chǔ)M .北京：機械工業(yè)出版社，2008 11 王先逵. 機械制造工藝學(xué)M .北京：機械工業(yè)出版社，2004 12 Handbook of Machine Tools Manfred weckJ ,2005 13Boyes W E. Jigs and Fixture .America,SMEJ,2006 - 11 - 備注：本開題報告須裝入學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計（論文）檔案袋存檔。 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室審核意見： 教研室主任簽名： 年 月 日