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塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告
課題名稱 基于solidworks車床夾具虛擬設(shè)
學(xué)生姓名 張戰(zhàn)軍
學(xué) 號(hào) 8011208103
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)
班 級(jí) 12-1
指導(dǎo)教師 丁羽
起止時(shí)間 2012.3-2012.6
機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
填 表 說 明
一、學(xué)生撰寫《開題報(bào)告》應(yīng)包含的內(nèi)容：
1、本課題來源及研究的目的和意義；
2、本課題所涉及的問題在國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析；
3、對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析；
4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路；
5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；
6、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃；
7、主要參考文獻(xiàn)（不少于7篇）。
二、本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書”的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。
三、開題報(bào)告要求手寫體，字?jǐn)?shù)在3000字以上，由學(xué)生在本報(bào)告冊(cè)內(nèi)填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。
四、每個(gè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題須提交開題報(bào)告一式三份，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師存閱，一份學(xué)生所在學(xué)院存檔，備檢備查。
一、選題的背景及意義
夾具作為制造企業(yè)中重要的基礎(chǔ)工藝裝備，廣泛應(yīng)用于加工、檢測(cè)和裝配等制造過程中。作為生產(chǎn)準(zhǔn)備的重要組成部分，夾具設(shè)計(jì)的效率直接影響到制造的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和產(chǎn)品成本。一般來說，夾具設(shè)計(jì)過程不僅需要大量的有關(guān)零件設(shè)計(jì)、工藝和加工的數(shù)據(jù)，同時(shí)還需要設(shè)計(jì)人員具有很豐富的領(lǐng)域知識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)快速生產(chǎn)準(zhǔn)備的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)（CAFD）技術(shù)成為國(guó)際上競(jìng)相研究的熱點(diǎn)，它已經(jīng)越來越多的取代傳統(tǒng)的手工夾具設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)相比，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)有著無可比擬的優(yōu)越性：
1、設(shè)計(jì)者從繁瑣的勞動(dòng)中解放出來，提高了設(shè)計(jì)的效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，使設(shè)計(jì)者把更多的注意力放在創(chuàng)新性開發(fā)上面；
2、可以把夾具設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和智慧存入計(jì)算機(jī)，構(gòu)成專家系統(tǒng)，有利于夾具設(shè)計(jì)技術(shù)的繼承和發(fā)展；
3、由于計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)采用了統(tǒng)一的系統(tǒng)程序，可以獲得相對(duì)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)與優(yōu)化結(jié)果，有利于實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)的“三化”，即通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。
多年來，機(jī)械制造過程中把設(shè)計(jì)藍(lán)圖比喻成工程師的語言，對(duì)于機(jī)床專用夾具而言，也總是利用眾多視圖的不同投影來描繪，采用標(biāo)注各種線條和符號(hào)繪圖，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且一旦理解有誤或形體表現(xiàn)，將會(huì)影響產(chǎn)品的制造和質(zhì)量。
采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，零件的造型如同車間中加工零件的過程一樣，設(shè)計(jì)完成以后，零件就“加工”出來了，這樣不需要很強(qiáng)的空間想象力就可以設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的真實(shí)三維模型，經(jīng)過虛擬裝配，可清楚地檢驗(yàn)出產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性.空間布置是否干涉等問題。造型結(jié)束后，將設(shè)計(jì)模型投影到二維圖紙空間，就可自動(dòng)生成工程圖紙的三視圖.軸側(cè)圖.剖視圖等，大大方便了設(shè)計(jì)過程，形象直觀易于接受，從而達(dá)到更快地設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品。
本課題在探討機(jī)床專用夾具的基本知識(shí)和基本理論的同時(shí)，研究如何利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)專用夾具以及如何對(duì)專用夾具進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，形成專用夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
在機(jī)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(dòng)的強(qiáng)度。夾具的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)深入生產(chǎn)實(shí)際（對(duì)工件的圖紙、工藝文件、生產(chǎn)綱領(lǐng)等分析），進(jìn)行調(diào)查研究，吸取國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，制訂出合理的設(shè)計(jì)方案。
從國(guó)內(nèi)外機(jī)械制造工藝的技術(shù)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(shù)。如制造自動(dòng)化：①在形式方面，制造自動(dòng)化有三個(gè)方面的含義：代替人的體力勞動(dòng)；代替或輔助人的腦力勞動(dòng)；制造系統(tǒng)中人、機(jī)及整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、管理、控制和優(yōu)化。②在功能方面，制造自動(dòng)化代替人的體力勞動(dòng)或腦力勞動(dòng)僅僅是制造自動(dòng)化功能目標(biāo)體系的一部分。制造自動(dòng)化的功能目標(biāo)是多方面的，已形成一個(gè)有機(jī)體系。③在范圍方面，制造自動(dòng)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。
1.1 國(guó)內(nèi)夾具發(fā)展史
我國(guó)國(guó)內(nèi)的夾具始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)建立了面向機(jī)械行業(yè)的天津組合夾具廠，和面向航空工業(yè)的保定向陽機(jī)械廠，以后又建立了數(shù)個(gè)生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。在當(dāng)時(shí)曾達(dá)到全國(guó)年產(chǎn)組合夾具元件800萬件的水平。20世紀(jì)80年代以后，兩廠又各自獨(dú)立開發(fā)了適合NC機(jī)床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國(guó)國(guó)內(nèi)的需求，還出口到美國(guó)等國(guó)家。當(dāng)前我國(guó)每年尚需進(jìn)口不少NC機(jī)床、加工中心，而由國(guó)外配套孔系夾具，價(jià)格非常昂貴，現(xiàn)大都由國(guó)內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯。
1.2 國(guó)外夾具發(fā)展史
從國(guó)際上看俄國(guó)、德國(guó)和美國(guó)是組合夾具的主要生產(chǎn)國(guó)。當(dāng)前國(guó)際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國(guó)內(nèi)訂貨，而通用性強(qiáng)的組合夾具已逐步成熟為國(guó)際貿(mào)易中的一個(gè)品種。有關(guān)夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計(jì)資料，但歐美市場(chǎng)上一套用于加工中心的央具，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件尤其昂貴。由于我國(guó)在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累和性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)，隨著我國(guó)加入WTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢(shì)，特別是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊(yùn)藏著很大的商機(jī)，具有進(jìn)一步擴(kuò)大出口良好前景。
1.3國(guó)內(nèi)外機(jī)床夾具發(fā)展現(xiàn)狀
研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠，里約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80％左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為10~20％左右。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)、（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；
2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；
3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；
4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；
5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；
6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
【2】發(fā)展趨勢(shì)
近些年來，隨著數(shù)控機(jī)床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)代或加工設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使傳統(tǒng)的機(jī)械加工的指導(dǎo)方法發(fā)生了重大變革，夾具的功能已經(jīng)從過去的裝夾、定位、引導(dǎo)刀具，轉(zhuǎn)變?yōu)檠b夾、定位。而數(shù)字化的設(shè)備加工功能的廣大化。給今后夾具的快速定位、快速裝夾提出了更高的要求。
夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，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(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。
三、對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
1.本課題在探討機(jī)床專用夾具的基本知識(shí)和基本理論的同時(shí)，研究如何利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)專用夾具以及如何對(duì)專用夾具進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，形成專用夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。熟練使用solidworks的各項(xiàng)功能。
2.可行性分析：對(duì)于車床夾具，國(guó)內(nèi)外的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，對(duì)于繪圖軟件的掌握是自己要努力學(xué)會(huì)的。圖書館是有很多機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的書，我們?cè)趯?shí)習(xí)時(shí)也做過夾具設(shè)計(jì)，對(duì)夾具設(shè)計(jì)有個(gè)初步了解。所以是可行的。
四、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路
對(duì)于本課題需要重點(diǎn)研究的是如何給夾具定位，即定位元件的選取，安全性，可靠性，簡(jiǎn)單，明了，便于拆卸。設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)一定要注意可靠，安全。因?yàn)閵A具和工件一起隨主軸旋轉(zhuǎn)，除了切削力還有離心力的影響。因此夾緊機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的夾緊力必須足夠，自鎖要可靠，以防止發(fā)生設(shè)備及人身事故。 并對(duì)一些定位元件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，自己制作一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件庫有關(guān)夾具的。這方面的書可以查看自己所學(xué)的一些基本課程，去圖書館查閱相關(guān)資料。
車床夾具與主軸的連接方式
由于加工中車床夾具隨車床主軸一起回轉(zhuǎn)，夾具與主軸的連接精度直接影響夾具的回轉(zhuǎn)精度，故要求車床夾具與主軸二者軸線有較高的同軸度，且要連接可靠。通常連接方式有以下幾種：
（1） 夾具通過主軸錐孔與主軸連接
（2） 夾具通過過渡盤與機(jī)床主軸連接
對(duì)定位及夾緊裝置的要求
（1）為保證車床夾具的安裝精度，安裝時(shí)應(yīng)對(duì)夾具的限位表面進(jìn)行仔細(xì)找正。
（2）設(shè)置定位元件時(shí)應(yīng)考慮使工件加工表面的軸線與主軸軸線重合。
車床夾具的平衡及結(jié)構(gòu)要求
對(duì)角鐵式、花盤式等結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的車床夾具，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用平衡裝置以減少由離心力產(chǎn)生的振動(dòng)及主軸軸承的磨損。
車床夾具一般都是在懸臂狀態(tài)下工作的，為保證加工過程的穩(wěn)定性；夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單緊湊，輕便且安全，懸伸長(zhǎng)度盡量小，使重心靠近主軸前支承。為保證安全，夾具體應(yīng)制成圓形，加具體上的各元件不允許伸出夾具體直徑之外。此外，夾具的結(jié)構(gòu)還應(yīng)便于工件的安裝、測(cè)量和切屑的順利排出或清理。
五、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法
了解零件的用途，分析零件的技術(shù)要求，加工余量和工序尺寸的確定。 借助計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)軟件及二維繪圖軟件，并借助圖書館的書籍完成本設(shè)計(jì)。遇到困難可以去請(qǐng)教老師及同學(xué)。
六、進(jìn)度計(jì)劃
第一步:通過上網(wǎng)及查閱資料的方法完成開題報(bào)告。
第二步:選擇車床需加工的零件，進(jìn)行分析。
第三步:方案數(shù)據(jù)處理。
第四步:繪制夾具體零件圖及裝配圖。
第五步:完成裝配體的爆炸式圖及動(dòng)畫演示。
第六步:撰寫設(shè)計(jì)說明書
第七步:整理修改說明說及二維圖。
序號(hào)
日期
進(jìn)度安排
1
2011.12-2012.1
開始進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)、熟悉題目及要求
2
2012.2-2012.3
設(shè)計(jì)資料的收集及借閱
3
2012.3-2012.4
分析研究所得到的設(shè)計(jì)資料
4
2012.4.5-2012.4.10
方案設(shè)計(jì)、比較
5
2012.4.10-2012.4.20
設(shè)計(jì)方案實(shí)施（設(shè)計(jì)、計(jì)算等）
6
2012.4.20-2012.5.10
設(shè)計(jì)、論文整理及修改
7
2012.5.10
畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯
七、參考文獻(xiàn)
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學(xué)生簽名 張戰(zhàn)軍
2012年3月1日
指導(dǎo)教師審閱意見
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日