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攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 開 題 報 告 題 目：CA6140車床后托架的加工工藝及夾具設計 院 （系）：攀枝花學院機電工程學院 專 業(yè)：2002級機械設計制造及自動化 學生姓名: 賀 兵 學號: ZJD02078 指導教師: 盧宗彪 職稱：副教授 助理指導教師： 職稱 ： 2006年04月12日 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 開題報告 1、本課題的研究意義，國內外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢 CA6140車床后托架的加工工藝及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工藝過程，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(chǎn)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。 ①工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的技術文件，是指揮現(xiàn)場生產(chǎn)的根據(jù)。對于CA6140車床后托架大批量生產(chǎn)，要求在給定的生產(chǎn)條件下，明確生產(chǎn)調度、技術準備、器材配置等安排。為該工件具體的每步工序制定詳細的加工工藝，并且在保證質量的基礎上，要求此工藝過程最經(jīng)濟合理。 ②工藝規(guī)程是進行組織生產(chǎn)，做好生產(chǎn)技術準備的文件。 ③在工藝規(guī)程付諸實現(xiàn)的過程中，根據(jù)實踐結果，便于總結和積累生產(chǎn)經(jīng)驗。 同時，在機械加工過程中，夾具占有重要的地位。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(chǎn)實際（對工件的圖紙、工藝文件、生產(chǎn)綱領等分析），進行調查研究，吸取國內外的先進技術，制訂出合理的設計方案。 從國內外機械制造工藝的技術水平來看發(fā)展較迅速，出現(xiàn)了很多新型的加工工藝技術。如制造自動化：①在形式方面，制造自動化有三個方面的含義：代替人的體力勞動；代替或輔助人的腦力勞動；制造系統(tǒng)中人、機及整個系統(tǒng)的協(xié)調、管理、控制和優(yōu)化。②在功能方面，制造自動化代替人的體力勞動或腦力勞動僅僅是制造自動化功能目標體系的一部分。制造自動化的功能目標是多方面的，已形成一個有機體系。③在范圍方面，制造自動化不僅涉及到具體生產(chǎn)制造過程，而是涉及產(chǎn)品生命周期所有過程。 制造自動化技術的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ①采用模擬技術，優(yōu)化工藝設計 成形、改性與加工是機械制造工藝的主要工序，是將原材料（主要是金屬材料）制造加工成毛坯或零部件的過程。這些工藝過程特別是熱加工過程是極其復雜的高溫、動態(tài)、瞬時過程，其間發(fā)生一系列復雜的物理、化學、冶金變化，這些變化不僅不能直接觀察，間接測試也十分困難，因而多年來，熱加工工藝設計只能憑“經(jīng)驗”。近年來，應用計算機技術及現(xiàn)代測試技術形成的熱加工工藝模擬及優(yōu)化設計技術風靡全球，成為熱加工各個學科最為熱門的研究熱點和跨世紀的技術前沿。 ????②成形精度向近無余量方向發(fā)展 毛坯和零件的成形是機械制造的第一道工序。金屬毛坯和零件的成形一般有鑄造、鍛造、沖壓、焊接和軋材下料五類方法。隨著毛坯精密成形工藝的發(fā)展，零件成形的形狀尺寸精度正從近凈成形向凈成形即近無余量成形方向發(fā)展?！懊鳌迸c“零件”的界限越來越小。有的毛坯成形后，已接近或達到零件的最終形狀和尺寸，磨削后即可裝配。 ????③成形質量向近無“缺陷”方向發(fā)展 毛坯和零件成形質量高低的一另一指標是缺陷的多少、大小和危害程度。由于熱加工過程十分復雜，因素多變，所以很難避免缺陷的產(chǎn)生。近年來熱加工界提出了“向近無“缺陷”方向發(fā)展”的目標，這個“缺陷”是指不致引起早期失效的臨界缺陷概念。采取的主要措施有：采用先進工藝，凈化熔融金屬薄板，增大合金組織的致密度，為得到健全的鑄件、鍛件奠定基礎；采用模擬技術，優(yōu)化工藝設計，實現(xiàn)一次成形及試模成功；加強工藝過程監(jiān)控及無損檢測，及時發(fā)現(xiàn)超標零件；通過零件安全可靠性能研究及評估，確定臨界缺陷量值等。 ????④機械加工向超精密、超高速方向發(fā)展 ????超精密加工技術目前已進入納米加工時代，加工精度達0.025μm，表面粗糙度達0.0045μm。精切削加工技術由目前的紅處波段向加工可見光波段或不可見紫外線和X射線波段趨近；超精加工機床向多功能模塊化方向發(fā)展；超精加工材料由金屬擴大到非金屬。 ????目前起高速切削鋁合金的切削已超過1600m/min；鑄鐵為1500m/min；超高速切削已成為解決一些難加工材料加工問題的一條途徑。 ??? ⑤采用新型能源及復合加工 ????激光、電子束、離子束、分子束、等離子體、微波、超聲波、電液、電磁、高壓水射流等新型能源或能源載體的引入，形成了多咱嶄新的特種加工及高密度能切割、焊接、熔煉、鍛壓、熱處理、表面保護等加工工藝或復合工藝。其中以多種形式的激光加工發(fā)展最為迅速。??? ⑥采用自動化技術，實現(xiàn)工藝過程的優(yōu)化控制 ????微電子、計算機、自動化技術與工藝設備相結合，形成了從單機到系統(tǒng)，從剛性到柔性，從簡單到復雜等不同檔次的多種自動化成形加工技術，使工藝過程控制方式發(fā)生質的變化。???? ⑦采用清潔能源及原材料、實現(xiàn)清潔生產(chǎn) 機械加工過程產(chǎn)生大量廢水、廢渣、廢氣、噪聲、振動、熱輻射等，勞動條件繁重危險，已不適應當代清潔生產(chǎn)的要求。其途徑：一是采用清潔能源，如用電加熱代替燃煤加熱鍛坯；二是采用清潔的工藝材料開發(fā)新的工藝方法，如在鍛造生產(chǎn)中采用非石墨型潤滑材料；三是采用新結構，減少設備的噪聲和振動。如在鑄造生產(chǎn)中，噪聲極大的震擊式造型機已被射壓、靜壓造型機所取代。在清潔生產(chǎn)基礎上，滿足產(chǎn)品從設計、生產(chǎn)到使用乃至回收和廢棄處理的整個周期都符合特定的環(huán)境要求的“綠色制造”將成為21世紀制造業(yè)的重要特征。 ⑧加工與設計之間的界限逐漸淡化，并趨向集成及一體化 CAD/CAM、FMS、CIMS、并行工程、快速原型等先進制造技術及哲理的出現(xiàn)，使加工與設計之間的界限逐漸淡化，并走向一體化。同時冷熱加工之間，加工過程、檢測過程、物流過程、裝配過程之間的界限亦趨向談化，、消失，而集成于統(tǒng)一的制造系統(tǒng)之中。 ⑨工藝技術與信息技術、管理技術緊密結合，先進制造生產(chǎn)模式獲得不斷發(fā)展。 先進制造技術系統(tǒng)是一個由技術、人和組織構成的集成體系，三者有效集成才能取得滿意的效果。因而先進制造工藝只有通過和信息、管理技術緊密結合，不斷探索適應需求的新型生產(chǎn)模式，才能提高先進制造工藝的使用效果。先進制造生產(chǎn)模式主要有：柔性生產(chǎn)、準時生產(chǎn)、精益生產(chǎn)、敏捷制造、并行工程、分散網(wǎng)絡化制造等。這些先進制造模式是制造工藝與信息、管理技術緊密結合的結果，反過來它也影響并促進制造工藝的不斷革新與發(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：CA6140車床后托架加工工藝及夾具設計 CA6140車床后托架加工工藝設計可能遇到的困難： 制訂CA6140車床后托架加工工藝規(guī)程，關鍵是工序的劃分和定位基準的選擇。 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(chǎn)綱領有密切關系，具體可以根據(jù)生產(chǎn)類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等。生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序次數(shù)；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(chǎn)，也可利用高生產(chǎn)率的通用設備，按工序集中原則組織生產(chǎn)。 定位基準的選擇 根據(jù)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：CA6140車床后托架首先以一個側面和一個孔為粗基準，對底平面A進行粗加工，再以底平面A為基準加工孔。 夾具設計可能遇到的困難： 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，可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(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(chǎn)生過大變形?？刹捎枚帱c夾緊或在工件鋼性薄弱部位安放適當?shù)妮o助支撐。 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(jù)不同的研究對象擬采用不同的研究手段（途徑），本課題包括兩方面的內容：①CA6140車床后托架加工工藝的設計 ②夾具設計 制定工藝規(guī)程的研究途徑和可行性分析 毛坯的選擇 根據(jù)生產(chǎn)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、冒口位置和拔模率，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(shù)。 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(chǎn)率、節(jié)約材料、降低成本有很大的影響。CA6140車床后托架毛坯材料為灰鑄鐵（HT150），硬度范圍在150～200HBS，承受中等載荷。采用砂型鑄造方法，由于大批量生產(chǎn)故宜采用實體模樣（金屬模）進行兩箱造型，這不僅簡化了造型和合箱操作，還因型砂緊實度較為均勻，鑄件的表面質量得到提高。在切削加工前進行石墨化退火處理，消除鑄件表層和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口組織（大量滲碳體出現(xiàn)）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《切削用量手冊》等資料并進行計算確定。目前，對單件小批量生產(chǎn)不規(guī)定切削用量，而是由操作工人根據(jù)經(jīng)驗自行選定，但對于自動線和流水線，為保證生產(chǎn)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(jīng)驗積累起來的統(tǒng)計資料來估算。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，工藝的改進，新工藝，新技術的不斷出現(xiàn)，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(chǎn)率和經(jīng)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(xiàn)在機械產(chǎn)品的各項技術性能指標，質量不能保證，根本談不上數(shù)量；質量和生產(chǎn)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(chǎn)率，滿足生產(chǎn)量的要求。如果兩者矛盾，則生產(chǎn)率要服從于質量，應在保證質量的前提下解決生產(chǎn)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(jīng)濟性。 因此，CA6140車床后托架的工藝規(guī)程研究途徑應該體現(xiàn)質量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的統(tǒng)一，達到經(jīng)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 CA6140車床后托架鏜、銑、鉆等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(chǎn)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(chǎn)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。 報告人簽名：賀兵 2006年 4 月 10 日 4、進度計劃 序號 日期 進度安排 1 3月27號 開始進行畢業(yè)設計、熟悉題目及要求 2 3月31號 設計資料的收集及借閱 3 4月4號 分析研究所得到的設計資料 4 4月10號 方案設計、比較 5 4月20號 設計方案實施（設計、計算等） 6 5月20號 設計、論文整理及修改 7 6月9號 畢業(yè)設計答辯 8 9 4、 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） 賀兵同學在畢業(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“機械加工工藝與夾具設計”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(jù)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(jù)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： 年 月 日 6、教研室主任意見 教研室負責人： 年 月 日 說明： 1、開題報告應根據(jù)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(xiàn)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