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開題報告 開 題 報 告 題 目：盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設計 開題報告 第 1 頁 共 7 頁 1、本課題的研究意義，國內外研究現狀、水平和發(fā)展趨勢 東風汽車后輪驅動的盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設計為本課題的研究內容， 對此研究查閱的大量的資料，首先明白機械加工工藝過程就是用切削的方法改變毛 坯的形狀、尺寸和材料的物理機械性質成為具有所需要的一定精度、粗糙度等的零 件。 為了能具體確切的說明過程，使工件能按照零件圖的技術要求加工出來，就得 制定復雜的機械加工工藝規(guī)程來作為生產的指導性技術文件，學習研究制定機械加 工工藝規(guī)程的意義與作用就是本課題研究目的。 在整個設計過程中,我們將學習到更多的知識。 （1）我們必須仔細了解零件結構，認真分析零件圖,培養(yǎng)我們獨立識圖能力, 增強我們對零件圖的認識和了解,通過對零件圖的繪制,不僅能增強我們的繪圖能力 和運用 autoCAD 軟件的能力。 （2）制訂工藝規(guī)程、確定加工余量、工藝尺寸計算、工時定額計算、定位誤 差分析等。在整個設計中也是非常重要的,通過這些設計,不僅讓我們更為全面地了 解零件的加工過程、加工尺寸的確定,而且讓我們知道工藝路線和加工余量的確定, 必須與工廠實際的機床相適應。 這對以前學習過的知識的復習,也是以后工作的一 個鋪墊。 （3）在這個設計過程中,我們還必須考慮工件的安裝和夾緊.安裝的正確與否 直接影響工件加工精度,安裝是否方便和迅速,又會影響輔助時間的長短,從而影響 生產率,夾具是加工工件時,為完成某道工序,用來正確迅速安裝工件的裝置.它對保 證加工精度、提高生產率和減輕工人勞動量有很大作用。這是整個設計的重點,也 是一個難點 近年來，機械制造工藝有著飛速的發(fā)展。比如，應用人工智能選擇零件的工藝 規(guī)程。因為特種加工的微觀物理過程非常復雜，往往涉及電磁場、熱力學、流體力 學、電化學等諸多領域，其加工機理的理論研究極其困難,通常很難用簡單的解析 式來表達。近年來，雖然各國學者采用各種理論對不同的特種加工技術進行了深入 的研究，并取得了卓越的理論成就，但離定量的實際應用尚有一定的距離。然而采 用每一種特種加工方法所獲得的加工精度和表面 質量與加工條件參數間都有其規(guī) 律。因此，目前常采用研究傳統(tǒng)切削加工機理的實驗統(tǒng)計方法來了解特種加工的工 藝規(guī)律，以便實際應用，但還缺乏系統(tǒng)性。受其限制，目前特種加工的工藝參數只 能憑經驗選取，還難以實現最優(yōu)化和自動化，例如，電火花成形電極的沉入式加工 工藝，它在占電火花成形機床總數 95%以上的非數控電火花成形加工機床和較大尺 寸的模具型腔加工中得到廣泛應用。雖然已有學者對其 CAD、CAPP 和 CAM 原理開展 了一些研究，并取得了一些成果，但由于工藝數據的缺乏，仍未有成熟的商品化的 開題報告 第 2 頁 共 9 頁 CAD/CAM 系統(tǒng)問世。通常只能采用手工的方法或部分借助于 CAD 造型、部分生成復 雜電極的三維型面數據。隨著模糊數學、神經元網絡及專家系統(tǒng)等多種人工智能技 術的成熟發(fā)展，人們開始嘗試利用這一技術來建立加工效果和加工條件之間的定量 化的精度、效率、經濟性等實驗模型，并得到了初步的成果。因此，通過實驗建模， 將典型加工實例和加工經驗作為知識存儲起來，建立描述特種加工工藝規(guī)律的可擴 展性開放系統(tǒng)的條件已經成熟。并為進一步開展特種加工加工工藝過程的計算機模 擬，應用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程和虛擬加工奠定基礎。 同時，在機械加工過程中，夾具占有非常重要的地位，它可靠地保證了工件的 加工精度，提高了加工效率，減輕了勞動的強度，夾具的設計過程中，應深入生產 實際， （對工件的圖紙，工藝文件，生產綱領等分析） ，精心調查研究，吸取國內外 的先進技術，制訂出合理的設計方案。 我們都知道減少停工檢修期是提高生產力、使生產能力利用系數最大化的一 項重要因素。然而零件加工過程中的精確定位和裝夾的重復精度也是改進效率和質 量的關鍵。譬如柔性加工中心的產生就是為了減少產品循環(huán)周期。 目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛，以前的我國制造業(yè)普遍使用剛性專用機床加工各種 各樣的零部件，導致改型和單件、小批生產零、部件周期較長。隨著我國制造業(yè)發(fā) 展和各種各種零件的需求與日俱增，加工設備和工藝也向著柔性化的方向轉變。加 工裝備的柔性概念和需求主要體現在對設備快速性和適應性的需求上，因此制造商 不得不尋求柔性和產量之間的最佳組合。當然，在滿足了柔性的條件下、也有著不 同的解決方案，如：模塊化、可變換化、可重新配置化、在線兼容性等。不論采用 哪種方案，使用高性能的液壓夾具都顯得尤為重要，現在，柔性專用機床、可重新 配置的機床及專用加工中心的組合應用，使得發(fā)動機零件的加工變得越來越柔性化， 具體情況取決于每個加工項目的產量配額 使用液壓夾具的主要優(yōu)勢是能節(jié)省夾緊和裝卸工件時所花的大量時間。有關統(tǒng) 計資料表明液壓夾緊相比機械夾緊節(jié)省 90%~95%的時間，縮小了生產循環(huán)周期，從 而增加了產量也就意味著降低了成本。 液壓夾具系統(tǒng)的第二項重要特點是可實現非常高的定位精度。關鍵在于夾緊力 在定位和夾緊過程中保持恒定不變。從而確保了同一道工序下的加工質量一致性。 由于變形造成的廢品率將會微乎其微 夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智 能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經 濟的方向發(fā)展 2、本課題的基本內容，預計可能遇到的困難，提出解決問題的方法和措施 本課題的基本內容：盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設計 開題報告 第 3 頁 共 9 頁 1、盤角齒輪加工工藝 1、 制訂盤角齒輪的加工工藝規(guī)程，關鍵是工序的劃分和定位基準的選擇。在設計開 始的過程中，我們必須要認真分析零件圖，盤角齒輪是典型的盤類零件,了解其盤類 零件的結構特點和相關的技術要求，對盤類零件的每一個細節(jié)，都應仔細的分析， 如盤類零件加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特別是盤類零件的內孔和基準端 面是齒輪加工、檢驗和安裝的基準，齒坯加工的精度對齒輪加工和傳動的精度均有 很大的影響。齒坯公差主要包括基準孔的直徑公差和基準端面的端面跳動等需要我 們在制定加工工藝規(guī)程時給于足夠的重視。 工序的劃分 確定加工順序和工序內容，安排工序的集中和分散程度，劃分工序階段，這項工 作與生產綱領有密切關系，具體可以根據生產類型、零件的結構特點、技術要求和 機床設備等。生產條件確定工藝過程的工序次數；如批量小時可采用在通用機床上 工序集中原則，批量大時即可按工序分散原則，組織流水線生產，也可利用高生產 率的通用設備，按工序集中原則組織生產。 定位基準的選擇 根據粗基準，精基準的選擇原則；遵循基準統(tǒng)一、基準重合。由零件圖具體分析 可得：盤角齒輪首先以一個平面和內孔為粗基準，對另一平面和內孔進行精加工， 再以已加工平面和內孔為基準加工其它尺寸至要求。 2、夾具設計可能遇到的問題： 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，主要與定位基準是否與設計基準、工序基準重合、定 位基準與定位元件的配合狀況等因素有關。提高夾具的制造精度，減少配合間隙， 就能提高夾具在機床上的定位精度，夾具中出現過定位時，可通過撤消多余定位元 件，使多余定位元件失去限制重復自由度的能力，增加過定位元件與定位基準的配 合間隙等辦法來解決。 夾緊必須可靠，但夾緊力不可過大，以免工件或夾具產生過大變形。可采用多 點夾緊或在工件鋼性薄弱部位安放適當的輔助支撐。夾具的設計必須要保證夾具的 定位準確和機構合理,考慮夾具的定位誤差和安裝誤差。我們將通過對工件與夾具的 認真分析,結合一些夾具的具體設計事例,查閱相關的夾具設計資料,聯(lián)系在工廠看到 的一些盤類零件加工的夾具來解決這些問題. 上述即為遇到困難的解決措施 3、本課題擬采用的研究手段（途徑）和可行性分析 根據不同的研究對象擬采用不同的研究手段（途徑） ，本課題包括兩方面內容： 盤角齒輪加工工藝的設計和鉆孔夾具設計 制定工藝規(guī)程的研究途徑和可行性分析 開題報告 第 4 頁 共 9 頁 毛坯的選擇： 根據生產綱領和零件結構選擇毛坯，毛坯的類型一般在零件圖上已有規(guī)定。對于 鑄件和鍛件應了解其分模面、澆口、冒口位置和拔模斜度，以便在選擇定位基準和 計算加工余量時有所考慮。如果毛坯是棒料或型材，則按其標準確定尺寸規(guī)格，并 決定每批加工件數。 毛坯的種類和其質量對機械加工的質量有密切的關系。同時對提高勞動生產率、 節(jié)約材料、降低成本有很大的影響。盤角齒輪毛坯材料為低合金鋼（ ） ，20CrMoTi 硬度范圍在 156～207HB，承受重載荷。采用模鍛精化毛坯。并作噴丸處理，`以便 進行切削加工。 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 序所使用的機床型號、刀具、夾具及量具等。擬訂工藝路線從實際出發(fā)，理論聯(lián)系 實際和工人結合起來。常常需要提出幾個方案，進行分析比較后再確定。 計算切削用量、加工余量及工時定額： 查閱《金屬機械加工工藝人員手冊》等資料并進行計算確定。目前，對單件小批 量生產不規(guī)定切削用量，而是由操作工人根據經驗自行選定，但對于自動線和流水 線，為保證生產的節(jié)拍，必須規(guī)定切削用量，并不能隨意改變。計算加工余量、工 序尺寸及公差是要控制各工序的加工質量以保證最終加工質量。工時定額一般按各 工廠的實際經驗積累起來的統(tǒng)計資料來估算。隨著生產的發(fā)展，工藝的改進，新工 藝，新技術的不斷出現，工時定額應進行相應的修改。 對機械加工工藝規(guī)程基本要求可歸結為質量、生產率和經濟性。雖然有時互相矛 盾，但只要把它們處理好，就會成為一個統(tǒng)一體。在三個要求中，質量是首要的。 質量表現在機械產品的各項技術性能指標，質量不能保證，根本談不上數量；質量 和生產率之間是密切聯(lián)系的，在保證質量的前提下，應該不斷地最大限度地提高生 產率，滿足生產量的要求。如果兩者矛盾，則生產率要服從于質量，應在保證質量 的前提下解決生產率問題。在保證質量的前提下，應盡可能的節(jié)約耗費，減少投資， 降低制造成本，這就是經濟性。 因此，盤角齒輪的工藝規(guī)程研究途徑應該體現質量、生產率和經濟性的統(tǒng)一，達 到經濟合理及可行的最優(yōu)方案。 夾具設計的研究途徑和可行性分析 鉆孔夾具是盤角齒輪在鉆孔工序使用的專用夾具，此類夾具的特點是針對性強、 結構緊湊、操作簡便、生產率高。 夾具設計最關鍵是要求對工件定位正確，且滿足定位精度要求。為了解決此問題， 首先得了解影響定位精度的因素。然后采取措施解決具體的問題。如定位基準與定 開題報告 第 5 頁 共 9 頁 位元件的配合狀況和影響定位精度，那么可以提高夾具的制造精度，減小配合間隙 就能提高夾具在機床上的定位精度。 除此之外，選擇夾具的類型與結構型式必須與零件生產批量大小相適應，夾具結 構與零部件應具有足夠的剛度和強度，從而保證夾具操作方便、夾緊可靠、使用安 全、并有合理的裝卸空間。 開題報告 第 6 頁 共 9 頁 四、畢業(yè)設計（論文）工作進度計劃 序號 起止日期 設計各階段名稱或工作內容 1 08.12.15 至 08.12.31 接受指導老師畢業(yè)設計課題, 做撰寫開題報告的前期準備工作（包括資料收集、外文獻翻譯、文獻綜述寫作等） 。 2 09.1.4 至 09.2.16 撰寫開題報告初稿。 3 09.2.17 至 09.2.26 在指導老師的指導下，修改開題報告并定稿打印。 4 09.2.27 上交開題報告。 5 09.2.28 至 09.3.28 到工廠參觀、實習，收集畢業(yè)設計和畢業(yè)論文的有關資料。 6 09.3.29 至 09.4.25 畢業(yè)設計圖紙繪制，撰寫畢業(yè)論文。 7 09.4.25 至 09.5.9 在指導老師指導下，對畢業(yè)設計圖紙和畢業(yè)論文進行修改、定稿和打印。 8 09.5.10 上交畢業(yè)論文。 五、畢業(yè)論文撰寫提綱 （一） 、摘要 （二） 、關鍵詞 （三） 、目錄 （四） 、正文 1 盤角齒輪加工工藝 1.1 盤角齒輪的工藝 分析 1.2 盤角齒輪的工藝要求及工藝分析 1.2.1 盤角齒輪的技術要求 1.3 加工工藝過程 1.4 確定各表面加工方案 1.4.1 在選擇各表面及孔的加工方法時，要綜合考慮以下因素 1.4.2 平面的加工 1.4.3 孔的加工方案 1 .4. 4 齒形的加工方案 1.5 確定定位基準 1.5.1 粗基準的選擇 開題報告 第 7 頁 共 9 頁 1.5.2 精基準選擇的原則 1.6 工藝路線的擬訂 1.6.1 工序的合理組合 1.6.2 工序的集中與分散 1.6.3 加工階段 的劃分 1.7 盤角齒輪的毛坯尺寸及機械加工工藝過程的確定 1.7.1 毛坯的結構工藝要求 1.7.2 盤角齒輪的機械加工工藝過程的確定 2 、 專用夾具設計 2.1 加工零件的工藝分析 2.1.1 加工零件的原始工藝資料 2.1.2 齒坯的機械加工工藝分析 2.2 鉆孔夾具設計分析 2.2.1 鉆孔夾具總體結構方案的設計構思 2.2.2 鉆孔夾具零件的公差和技術要求的確定 2.3 夾具設計及操作的簡要說明 （五） 結 論 （六） 參考文獻 （七） 致謝 （八） 外語文獻翻譯 六、論文參考文獻 1.胡家秀.簡明機械零件設計使用手冊.北京:機械工業(yè)出版社.1999 2.祖業(yè)發(fā).現代機械制圖.北京：機械工業(yè)出版社.2002 3.許杏根等.簡明機械設計手冊.北京:機械工業(yè)出版社.1999 4.王先逵.機械制造工藝學.北京:機械工業(yè)出版社.高教分社.1995 5.濮良貴等.機械設計.北京:高等教育出版社.2004 6.葉邦彥等.機械工程英語.北京.機械工業(yè)出版社.2005 開題報告 第 8 頁 共 9 頁 7.龍敏等.華南理工大學學報.機械工程版.2005 8.《金屬機械加工工藝人員手冊》增訂組編. 金屬機械加工工藝人員手冊.上海:科學技 術出版社.1981 9 <> 王章中編..北京:機械工業(yè)出版社 2001.5 10 <> 王先逵編.北京:機械工業(yè)出版社.高教分社 1995 11 <> 機械設計手冊編委會編.北京:機械工業(yè)出版社 2004.9 12 <> 李昌年編.北京:機械工業(yè)出版社 2007 13 <> 揚叔子編.北京:機械工業(yè)出版社 2006 14 <> 賈亞洲編.北京:機械工業(yè)出版社 2008 開題報告 第 9 頁 共 9 頁 七、指導教師意見（對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計結果的預測） 羅仕龍同學在畢業(yè)設計選題后，能綜合運用所學的專業(yè)知識研究、分析設計 內容，明確所要完成的設計任務和要求。對該設計課題即“盤角齒輪加工工藝及鉆 孔夾具設計”以及與之相關的機械制造技術當今的發(fā)展方向、發(fā)展水平的認識基本 正確，對該畢業(yè)設計的初步解決方法，思路基本正確。有關設計所需要的參考資料、 手冊等的查閱、收集基本就緒，根據已具備的條件，可以進行零件的機械加工藝工 規(guī)程設計、并依據所優(yōu)選的零件機械加工規(guī)程進行夾具的方案設計等工作。在進行 過程中，希望該同學注意保留有關方案構思、計算等有關材料，以便后續(xù)工藝卡填 寫及設計說明書的整理。 指導教師：熊 建 南 2009 年 2 月 25 日 八、教研室主任意見 教研室負責人： 2009 年 月 日 說明： 1、開題報告應根據教師下發(fā)的畢業(yè)設計（論文）任務書，在教師的指導下由學生獨立撰寫， 在畢業(yè)設計開始后兩周內完成。 2、 “課題的研究意義、現狀、發(fā)展趨勢”應不少于 1200 字， “課題的基本內容及研究手段 和可行性分析”應不少于 1000 字。 3、本頁不夠，請加頁