右转向节零件工艺设计和专用夹具设计及专用刀具设计.docx

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右转向节零件工艺设计和专用夹具设计及专用刀具设计

本科生毕业设计（论文）开题报告

论文（设计）题目

右转向节零件工艺设计和专用夹具设计及专用刀具设计

作者所在系别

机械工程系

作者所在专业

机械设计制造及其自动化

作者所在班级

作者姓名

作者学号

指导教师姓名

指导教师职称

完成时间

年

月

毕业设计（论文）开题报告

学生姓名

专业

机械设计制造及其自动化

班级

指导教师姓名

职称

教授

工作单位

课题来源

教师自拟课题

课题性质

应用研究

课题名称

右转向节零件工艺设计和专用夹具设计及专用刀具设计

本设计的科学依据

（科学意义和应用前景，国内外研究概况，目前技术现状、水平和发展趋势等）

主要任务为外壳零件的工艺设计和工装设计，该设计任务的意义在于：

在特定条件下，以优质、高产、低消耗、工人劳动强度低、对环境的危害小的工艺手段，实现零件的加工。

在现代国民经济中,制造业是工业基础,零件设计工业又是制业造的基础工业,产品的研发和生产取决于机床夹具制造技术。

随着计算机在制造业中的广泛应用,CAD/CAM技术的迅猛发展,为零件设计提供了强有力的技术支持。

在信息化浪潮中,信息化、集成化成为科技研发必然的选择。

虽然我国制造业起步较晚，但是如今已取得突飞猛进的进步，中国正在成为世界的制造大国。

全球性竞争和经济发展趋势将制造业推向了一个新境界，不断向制造业提出了新的挑战。

目前，零件的设计与研发正向自动控制方面发展，自动控制技术伴随着工业生产的规模扩大和对产品质量的更高追求不断发展，特别是ＭＡＬＴＡＢ软件在自动控制技术方面的应用和推广，使自动控制技术如日中天。

随着科学技术的进步发展，产品更新换代的周期也就越来越短，品种规格越来越多，多品种小批量呈发展趋势，由于电子计算机技术的迅猛发展及数控机床和柔性制造系统的应用，为产品小批量多样化的生产自动化开拓了广阔的前景。

设计内容和预期成果

（具体设计内容和重点解决的技术问题、预期成果和提供的形式）

工作内容及最终成果：

1.编制机械加工工序卡片一套，并按照表格中所涉及的内容详细设计；

成果形式：

工序卡片一套

具体内容包括：

设备及工装清单一份，工艺流程卡片一张、绘制每道工序的工序卡片（要求填写内容正确、全面）切削用量：

不少于10道工序填写，最后装订成册。

2.对所设计的工序内容进行技术经济分析

成果形式：

分析报告一份

3.根据工序内容编写夹具设计任务书，并设计1套专用夹具；

成果形式：

夹具装配图1张；整套夹具零件图；设计说明书一份。

说明书要求：

不少于3000～4000字，包括：

前言、目录、任务书、零件图分析、加工路线分析、工艺分析、加工余量的查表、切削用量的选择、夹具的定位、夹紧说明分析、定位误差的计算、加紧力分析、夹具精度的分析计算，技术经济性分析，夹具使用说明等，最后写明参考文献、设计总结。

4.根据工序要求，提出任务书，并根据要求设计一专用刀具

成果形式：

专用刀具设计图一套；说明书一份

拟采取设计方法和技术支持

（设计方案、技术要求、实验方法和步骤、可能遇到的问题和解决办法等）

总体设计要求及技术要点：

1.对给定零件进行工艺过程设计，并编制相应的工序卡片；

a）绘制零件图，并对零件进行结构及工艺分析；

b）拟定加工工艺路线，包括加工方法、定位基准选择及转换、尺寸链计算、机床、刀具和工装的选择等；

c）编写详细的机加工艺规程，注明工序与工步及加工简图，检验方法，技术要求，机床，刀具，量具，切削用量，定位，装夹等；

2.专用夹具的设计

技术要点：

a）根据工艺要求，设计并绘制两道工序的专用夹具装配图。

要求能够实现夹具的功能，并且结构合理，不能存在定位原理错误，结构工艺性好，工作效率高，制造方便，尽量降低成本和制造难度，并对夹具精度和技术经济性进行分析。

b）设计并绘制两套夹具所有非标零件的零件图。

要求结构正确，技术要求标注合理。

c）编制设计说明书。

3.专用刀具设计

根据工序要求，设计专用刀具。

要求材料选择、角度设计合理，工艺性好。

4.可能遇到的问题和解决办法：

a）理论上设计出的刀具及夹具的参数与现实中不符。

解决办法：

应以现实为主，不应该追求理论上的数值，要在不影响零件加工的前提下，准确的选择刀具及夹具。

b）设计出的零件理论上可行，但实际加工不出来或无法加工

解决办法：

零件的设计是为应用而服务的，设计出的零件不仅可以使用，而且要考虑其经济性

c）设计中遇到无法理解的问题

解决办法：

查阅资料或询问与其内容相关的教师。

实现本项目预期目标和已具备的条件

（包括过去学习、研究工作基础，现有主要仪器设备、设计环境及协作条件等）

工作环境及技术条件：

1.借阅关于机械设计方面的基础知识用书和工具书（网络购买或图书馆借阅）

学生参考资料：

1.机械原理与机械设计及有关手册

2.Solidworks2007应用基础

3.CAXA制造工程师基础

4.MachineDesignSecondEdition

已具备条件：

1、机械制造工艺及夹具设计理论的学习及基础课程的学习。

2、第六学期的夹具拆装实习和机加工艺生产实习。

3、在图书馆查到的相关文献。

4、已掌握计算机语言编程，Solidworks设计软件

各环节拟定阶段性工作进度

（以周为单位）

时间进度安排：

1.准备各种资料，熟悉零件图，并绘制零件图：

1周

2.完成机械加工过程的设计；2.5周

3.对所设计的加工工艺进行技术经济分析，并完成分析报告：

1周

4.根据工序内容编写夹具设计任务书，并设计一套专用夹具：

2周

5.拆整套零件图：

1周

6.完成设计说明书一份：

1周

7.专用刀具的设计，并完成设计图纸。

时间：

约1.5周

8.完成设计说明书一份：

1周

9.其它时间：

机动处理，比如临时放假、整理打印图纸、打印装订分析报告，答辩准备等。

开题报告审定纪要

时间

地点

主持人

参

会

教

师

姓名

职务（职称）

姓名

职务（职称）

论

证

情

况

摘

要

记录人：

指

导

教

师

意

见

指导教师签名：

年月日

教

研

室

意

见

教研室主任签名：

年月日

本科生毕业设计（论文）文献综述

设计（论文）题目

右转向节零件工艺设计和专用夹具

设计及专用刀具设计

作者所在系别

机械工程系

作者所在专业

机械设计制造及其自动化

作者所在班级

作者姓名

作者学号

指导教师姓名

指导教师职称

完成时间

年

月

毕业设计（论文）文献综述

1.概述

制造业为人类创造着辉煌的物质文明，它的先进与否是一个国　家经济发展的重要标志。

现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。

特别是机械　制造业是国民经济的支柱产业。

中国正在成为世界的制造大国。

全球性竞争和经济发展趋势将制造业推向了一个新境界，不断向制造业提出了新的挑战。

面对复杂多变动态的市场环境，企业断掌握应用现代加工技术，能以赢利产品立足市场。

机械制造业是为国民经济提供装备和位人民生活提供耐用消费品的产业。

不论是传统产业还是新兴产业都离不开机械制造业机械制造业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志之一。

世界各国都把机械制造业作为本国经济的战略重点之一。

国产机械落后的不仅仅是技术。

据统计，我国装备工业现有机械设备的役龄超过30年的达32％，这些设备大多数为五六十年代的水平。

而工程机械制造企业也不例外，这样的传统装备和制造技术，与国外相比存在巨大差距。

由于设计手段落后，又受制造设备、制造工艺的制约，即使是科研人员花工夫、倾全力，经科研开发出来的新产品，从设计、制造、试验、检测到鉴定投产、再到推广使用，其周期之长，可想而知，再加上我们的办事效率，瞬息万变的市场会等着我们去占领吗？

研发周期过长往往使一些国产工程机械从一面世开始就已经过时和落后，产品因缺乏竞争力而惨遭淘汰。

但这仅仅是落后的一个方面。

据专家介绍，在2005年的美国拉斯维加斯工程机械博览会上，中国参展产品与国外同类产品相比，不论在性能上还是在外观上，都比较接近，控制系统和功能基本处于同一水平。

但在设计细节上却相去甚远。

如在产品维修方面，国外产品在需要上下检修的地方，都有便利装置，发动机罩可实现全部打开，让发动机及液压泵充分暴露，便于检修。

在产品安全性设计方面，产品警示标识齐全，不翻阅说明书，就能了解注意事项。

像VIBROMAX就在机器上装有应急打开制动器的手动泵，在这个手动泵上贴有警示标识，告知用户在什么情况下，如何使用该手动泵。

从表面上看，这只是一些细枝末节，算不上什么大的差距。

但仔细想一想，就不难发现，其实这才是最大的差距。

但是随着我国经济的快速发展，加工技术也蓬勃发展。

其中

现代加工技术包括、数控加工技术　、高速加工技术、超精密加工技术、超高能束加工技术　、超自动化加工技术、成形工艺技术、干式切削技术、水喷射加工技术、快速成型技术等等。

　随着微／纳米科学与技术的发展，以形状尺寸微小或操作尺度极小为特征的微机械已成为人们在微观领域认识和改造客观世界的一种高新技术。

微机械由于具有体积精小、性能稳定可靠、能耗低、智能化等传统机械无法比拟的优点，在精密模具、航空航天、精密仪器、生物医疗等领域有着广阔的应用潜力，并成为纳米技术研究的重要手段，因而受到欧美等发达国家的高度重视被列为２1世纪重点发展的关键技术微细机械加工技术是制造微机械的关键和基础，包括微细切削加工、微细电火花加工、微细蚀刻、精密电铸以及微细电解加工等。

２０世纪６０年代以来，随着世界经济飞速发展和人口爆炸性增长，全球环境加速恶化，资源日趋枯竭，生态环境受到严重破坏，危及到人类的生存和发展。

制造业是全社会消耗资源、污染环境的一　个重要方面，据统计，在企业生产力构成中，制造技术的作用约占60％，因制造业每年约产生５５亿吨无害废物和７亿吨有害废物，其污染物排放量占总量的7％以上。

传统的环境治理方法主要采用过程末端治理但存在诸多弊端。

为了从源头上治理环境污染，宏观上必须遵循热力学第二定律，在微观上必须实施清洁生产和绿色制造。

绿色制造是一种现代制造模式，它综合考虑了制造业对环境的影响和对资源效率的利用，它的目标是使产品在设计、制造、装配、运输、销售、使用的整个过程中，对资源的利用率最高，对环境造成的有害影响最小。

绿色制造工艺技术是绿色制造技术的基础，采用绿色制造工艺技术可以有效地减少废物和有害物的产生，可以减少加工业对环境的影响，可以节约资源，也降低能量损耗，以提高产品　的质量，降低产品的成本，使产品具有更大的市场竞争力。

为制造业的基础环节，机械加工能否实现“绿色化”对于实现绿色制造、清　洁生产和可持续发展起着举足轻重的作用。

总之，绿色加工业已是世界工业发展的潮流，它必将随着人类可持续发展战略的提出和经济全球化的趋势，显示出它的优势。

因为追求生存环境的质量已是人类共同的价值趋向，绿色加工业作为符合人类这一价值趋向的新兴工艺前景广阔，做好绿色制造工艺的　产、学、研已成为当务之急。

2.零件的工艺分析

作为产生形状的一种加工方法，机械加工是所有制造过程中最普遍使用的而且是最重要的方法。

机械加工过程是一个产生形状的过程，在这过程中，驱动装置使工件上的一些材料以切屑的形式被去除。

尽管在某些场合，工件无承受情况下，使用移动式装备来实现加工，但大多数的机械加工是通过既支承工件又支承刀具的装备来完成。

对一个零件进行加工首先应进行加工分析，进行工艺路线设计。

工艺路线设计是指拟定将毛坯制成所需零件的整个加工路线，是制定工艺规程的总体布局。

其内容包括定为基准的选择，确定各主要表面的加工方法，合理安排加工工序等。

在工艺路线设计时，应提出几个设计方案，从中加以分析比较，最后确定一个最为合理的加工方案。

工艺路线设计是工艺过程设计的最重要内容之一。

拟定工艺路线首先应正确选择定位基准，定为基准对保证零件加工精度，合理安排加工顺序起决定性的作用。

除此之外，还应考虑下列问题：

1.加工方法地选择2.加工阶段的划分3.工序的集中与分散4.工序顺序的安排。

零件的切削加工工艺过程是由许多工序组合而成，每个工序又由工位，工步，走刀和安装组成。

针对于本次设计不单单是零件加工工艺性的分析还包括夹具以及刀具的设计，其中的两项也是设计中必不可少的。

3.夹具的设计：

夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

夹具在机械加工中具有重要的作用，它能保证加工精度，提高产品质量，减轻工人的劳动强度，保证安全，提高劳动生产率，能以优质、高效、低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配。

而使用了分度钻的好处在于：

可采用多工位加工，能使加工工序集中，从而减轻工人的劳动强度和提高生产率。

使用夹具的最根本目的是获得好的经济效益。

所以设计夹具也和其它技术工作一样，不仅是一个技术问题，而且是个经济问题。

每当设计一套夹具之前，都要进行必要的技术经济分析，使所设计的夹具获得最佳的经济效果。

根据它们柔顺性，夹具可以分为：

专用夹具、组合夹具、标准夹具、高柔性夹具。

柔性夹具是以它们对不同工件的高适应性和以少更换低费用为特征的。

现代生产的特征是批量变得越来越小而产品的各种规格变化最大。

因此，生产的最后阶段，装配因生产计划、批量和产品设计的变更而显得特别脆弱。

这种情形正迫使许多公司更多地致力于广泛的合理化改革和前面提到过情况那样装配自动化。

尽管柔性夹具的发展很快落后与柔性运输处理装置的发展，如落后于工业机器人的发展，但仍然试图指望增加夹具的柔顺性。

事实上夹具的重要的装置——生产装置的专向投资就加强了使夹具柔性化在经济上的大力支持。

结构形式可变换的柔性夹具装有可变更结构排列的零件（例如针形颊板，多片式零件和片状颊板），标准工件的非专用夹持或夹紧元件（例如：

启动标准夹持夹具和带有可移动元件的夹具配套件），或者装有陶瓷或硬化了的中介物质（如：

流动粒子床夹具和热夹具紧夹具）。

为了生产，零件要在夹具中被紧固，需要产生夹紧作用。

对设计夹具进行经济技术分析时，应从精度设计和结构设计两方面考虑。

模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。

利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。

通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。

采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。

4.刀具的设计：

切削中工件与刀具的基本关系是以以下四个要素来充分描述的：

刀具的几何形状，切削速度，进给速度和吃刀深度。

切削刀具必须用一种合适的材料来制造，它必须是强固、韧性好、坚硬而且耐磨的。

刀具的几何形状——以刀尖平面和刀具角为特征——对于每一种切削工艺都必须是正确的。

加工工件时，刀具直接担负着对工件的切削加工。

刀具材料的耐用度和使用寿命直接影响着工件的加工精度、表面质量和加工成本。

合理选用刀具材料不仅可以提高刀具切削加工的精度和效率，而且也是对难加工材料进行切削加工的关键措施。

为保证数控机床的加工精度，提高数控机床的生产率及降低刀具材料的消耗，在选用数控机床刀具和刀具材料时，除满足普通机床应具备的基本条件外，还要考虑在数控机床中刀具工作条件等多方面因素，如切屑的断屑性能、刀具快速调整与更换，因此对刀具和刀具材料提出更高的要求：

1）刀具材料应有一定的坚硬性、耐磨性和