汽轮机启动回转设备箱体的加工工艺及夹具设计开题报告Word文档下载推荐.docx
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现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的的需求与竞争。
于是，现代企业生产便面临以下问题：
（1）通常小批量生产采用先进的工艺方法和专用工艺装备是不经济的，但对于高、精、尖产品而言，不采用这种手段又无法达到规定的技术要求；
（2）现行的生产准备工作往往需要较长的时间，花费的人力、物力较大，赶不上产品更新换代的步伐；
（3）由于产品更新越来越快，使用传统的专用夹具势必造成积压浪费。
为此，除了在产品结构设计和产品生产工艺方面进行改革之外，在工艺装备方面也必须改革其狭隘的专用性，使之适应新的生产需要。
2.2机床夹具的现状
在批量生产中，企业都习惯于采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约有数千甚至近万套的专用夹具；
在多品种生产的企业中，每隔3-4年就要更新50%-80%的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10%-20%，这些夹具往往留下来又很难得到重复使用，抛弃他们又实在太可惜，因此造成很大的浪费。
近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：
（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；
（2）能装夹一组具有相似性的工件；
（3）能适用于各种现代制造技术的新型机床夹具；
（4）能适用于精密加工的高精度机床夹具；
（5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；
（6）提高机床夹具的标准化程度。
显然，这些都是摆在工艺技术人员面前的新课题、新任务。
2.3现代机械制造技术的发展方向
（1）制造系统的柔性化、集成化和智能化。
在提高效率和保证质量作为企业发展的终极目标下，现代制造系统经历了NC（数控）-FMC（柔性制造系统）—CIMS（计算机集成制造系统）-IMS（智能制造系统）的先进自动化制造系统。
计算机集成制造系统是一个工厂全盘集成制造系统，它借助计算机将经营决策、产品设计、生产准备、零件加、产品装配、检查和销售等各个自动化子系统有机地综合集成起来。
成为高效益、高柔韧性、自动化、智能化的生产系统。
先进工业国的柔性制造系统已相当广泛。
我国起步晚，但数控技术和柔性制造技术也已得到较广泛的应用，CIM瓢计算机集成制造系统）的研究已取得了相当的成就．并开始在全国进行试点、推广。
取得了良好的效果和效益。
（2）精密工程。
包括精密加工和超精密加T技术、微细加工和超微细加下技术、微型机械和纳米（10一9m）技术等方面。
当前．以纳米技术为代表的超精密加工技术和以微细加工为手段的微型机械技术有重要的意义，它代表了这一时期精密工程的方向。
科学家们预言，10，15年内纳米技
术的开发将成为仅次于芯片制造的世界第二大制造业。
作为21世纪的超精密加工技术，具有代表性的方法首推电子和光学高脆性材料的超精磨削加工。
微细加丁和超微细加工是一种特殊的精密加工，不仅精度高，而且尺寸十分微小。
其主要工艺方法是光刻（蚀）、沉淀、扩散、离子注入等。
微型机械是机械技术和电子技术在纳米级水平上相融合的产物，它将是21世纪的核心技术。
（3）特种加工技术（NotraditionalMachiningMethod）。
随着社会发展的需要，很多机械没备都有高温、高压、高速和高精度的要求．因而产生r一些新材料来制造零件，如金刚石，陶瓷等超硬材料的加工。
其加丁精度日r达分子级加T．单位或原子级加工单位，用通常的金属切削加－T方法来加工这些零件已十分嘲难，有的就无法加工。
这就需要探索新的加丁下艺方法。
特种加工方法不仅扩大其应用范围．而且进一步向纵深方向发展。
放电加工是模具制造不可缺少的方法。
它将以放电加工自动化系统和FMC纳入模具T．业的工厂自动化（FA）。
激光加工和精密等离子加Ｔ在钢板切割方面已有代替冲压和剪切的趋势，今后将由激光切割机和精密等离子切割机等机床构成柔性制造系统（FMS）在生产中广泛应用。
特种增材加工作为一种快速制造技术也将成为21世纪的重要加下手段。
（4）模糊技术，模糊技术是在模糊数学理论基础上发展起来的一种高新技术。
模糊技术的长远发展目标是成为21世纪科技发展的一项基础技术。
如果在评价机电产品质量或测评企业管理系统时。
应用模糊评判技术，则能精确地、可靠地得到产品质量的评价结果，能定量化地获得企业管理地测评指标。
如果在机械设计中应用模糊设计，则可以提高产品的使用性能。
3.研究内容
3.1箱体类零件的功能
箱体是机器的基础零件，其作用和是将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件联成一个整体，并使之保持正确的相对位置，彼此能有协调工作，以传递动力、改变速度，完成机械或者部件的预定功能。
因此，箱体零件的加工质量之间影响机器的性能、精度和寿命。
3.2箱体零件的结构特点和技术要求
箱体类零件机构特点有：
（1）（形状复杂，有内腔；
（2）体积较大；
（3）壁薄而却不均匀；
（4）有若干精度较高的孔和平面；
（5）有较多的紧固螺纹等。
箱体的主要技术要求可以归纳为以下几项:
（1）孔径精度
孔径的尺寸精度和几何形状精度会影响轴的回转精度和轴承的寿命，因此箱体零件对孔径精度要求较高。
（2）与孔的位置精度
同一轴线上各孔的同轴度误差和孔的端面对轴线的垂直度误差，会影响主轴的径向跳动和轴向窜动，同时也使温升增高，并加剧了轴承磨损。
一般同轴线上各孔的同轴度约为最小孔径尺寸公差的一半。
孔系之间的平行度会影响齿轮的啮合质量。
（3）主要平面的精度
箱体零件上的装配基面通常即是设计基准又是工艺基准，其平面误差直接影响主轴和床身联接时的接触刚度，加工时还会影响轴孔的加工精度，因此这些平面必须本身平直，彼此相互垂直或者平行。
（4）孔和平面的精度
箱体零件一般都要规定主要轴承和安装基面的平行度要求，它们决定了主要传动轴和机器上装配基准面之间的相会位置及精度。
（5）表面粗糙度
重要孔和主要平面的粗糙度会影响联接面的配合性和接触刚度，所以都有较严格的要求
3.3箱体零件加工顺序的安排
（1）切削加工工序的安排原则
基准先行、先粗后精、先主后次、先面后孔。
（2）热处理工序的安排原则
为了消除内应力、改善切削加工性能而进行的预先热处理工序，如时效、正火、退火等，应安排在粗加工之前。
对于精度要求较高的零件有时在粗加工之后，甚至半精加工后还安排一次时效处理。
为了提高零件的综合力学性能而进行的热处理，如调质，应安排在粗加工之后半精加工之前，对于一些没有特别要求的零件，调质也常作为最终热处理。
3.4箱体零件的孔系加工
（1）平行孔系的加工
箱体上轴线相互平行而且孔距也有一定精度要求的一组孔称为平行孔系。
生产中保证孔距精度的方法如下表3-1所示：
表3-1平行孔系的加工方法
名称
操作
特点
找正法
人工在通用机床上利用各种辅具来找正控的正确加工位置的方法。
效率低，通常只适用于单件小批量生产。
坐标法
将孔系所有孔距尺寸及其公差换算成直角坐标尺寸和公差，然后按其尺寸调整机床进行加工。
精度取决于击穿坐标的移动精度，特别注意基准孔和镗孔顺序的选择，否则坐标尺寸的累积误差会影响孔距精度。
镗模法
在机床上运用镗模一次性将所有孔系一次性加工完成。
精度高，生产效率高。
（2）同轴孔系的加工
同轴孔系的加工方法与生产批量有关。
成批生产时，一般用镗模加工，同轴度由镗模保证。
单件小批量生产时，常用的方法有：
利用已将工孔系导向
利用镗床后立柱上的导向套支承镗柱
采用调头镗
3.5工件定位的形式
（1）完全定位：
用六个合理布置的定位支承点限制工件的六个自由度。
（2）不完全定位：
工件被限制的自由度少于六个，但能满足加工技术要求的定位形式。
（3）过定位：
两个或两个以上的定位支承点同时限制工件的同一个自由度的定位形式。
（4）欠定位：
根据加工要求应限制的自由度没有被限制。
一般，欠定位的形式是不允许出现的，因为其不能保证工件的加工技术要求。
3.6夹紧装置的组成
（1）动力源装置。
分为手动夹紧和机动夹紧两种。
手动加紧费时费力，大批量生产中一般都采用机动夹紧。
（2）传力机构。
传力机构作用：
改变作用力的大小和方向，具有一定的自锁性能。
（3）夹紧元件。
3.7夹紧装置的设计原则
工件不移动原则、工件不变形原则、工件不振动原则、安全可靠原则以及经济实用原则。
3.8确定夹紧力基本原则
夹紧力的确定包括：
夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。
（1）夹紧力的方向
夹紧力的方向应朝向主要定位基准面，有助于定位稳定。
夹紧力的方向应有利于减小夹紧力，以减小工件的变形、减轻劳动强度。
夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。
（2）夹紧力作用点
夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，并尽可能是夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。
夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位。
夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工件产生振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。
3.9镗床、钻床的夹具特点
（1）镗床夹具特点
镗床夹具主要用于加工箱体、支座等零件上的孔或孔系，保证孔的尺寸精度、几何形状精度、孔距和孔的位置精度。
按照镗套的布置方式不同镗模可以分为：
单支承、双支承以及无之承三类。
（2）钻床夹具特点
钻床夹具实际上为钻模，是在钻床上用于钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹的机床夹具。
钻模一般都设有安装钻套的钻模板，以确定刀具的位置并引导刀具进行切削，保证孔的加工要求。
常用的钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套以及特殊钻套；
常用钻模板有固定式钻模板、铰链式钻模板以及可卸式钻模板。
3.10液压夹具
液压夹具就是用液压元件代替机械零件实现对工件的自动定位、支承与夹紧的夹具。
通过把选用的液压元件和设计的机械部分装配在一起，就可以得到所需要的夹具。
液压夹具能保证工件在规定的位置上准确的定位和牢固的夹紧，并能通过浮动支撑减少加工中的振动和变形，还能利用自动控制压板的压紧和抬起在加工中让开夹紧位置。
液压夹具既能在粗加工时承受大的切削力，也能保证在精密加工时的准确定位，还能完成手动夹具无法完成的支撑、夹紧和快速释放。
4.研究方案
4.1总体方案
毕业设计设计的主要任务是：
根据箱体零件的加工图纸，设计两套夹具以及编排完整的零件加工工艺。
其中，两套夹具分别是：
箱体主轴孔的粗镗夹具设计、箱体法兰面上的19个Φ24孔的钻夹具；
为了完成机床主轴箱的箱体工艺编制和夹具设计，我计划从以下几个方面着手：
（1）编制2套完整的机床主轴箱的工艺过程方案，通过比较选择一套较好的方案；
（2）制作箱体的工艺卡片；
（3）箱体钻法兰面19个Φ24孔以及粗镗主轴孔夹具的定位方案分析；
（4）箱体主轴孔的粗镗夹具设计、箱体法兰面上的19个Φ24孔的钻夹具；
（5）粗镗箱体主轴孔、钻箱体法兰面上的19个Φ24孔的夹紧力以及定位误差计算；
（6）本次夹具设计中可以考虑适当采用液压动力源夹紧装置。
主要考虑到液压夹紧机构具有压力大、体积小、结构紧凑、夹紧力稳定、吸振能力强，不受外力变化影响，适用于中批量生产。
4.2拟采取的技术措施
（1）查找各种夹具设计图册，从图册中了解基本夹具的结构。
（2）查阅相关书籍，编写完整的工艺过程。
（3）查找各种夹具资料，了解夹具的定位原理以及铣床、镗床、钻床夹具基本
原理，设计计专用的铣床、镗床、钻床的夹具。
（4）采用UG软件建立镗床、铣床、钻床的夹具模型并且采用UG软件绘制夹具
图纸。
（5）采用CAD软件绘制图纸。
5.进度计划
2011.11收集、研究资料
2012.12开题，拟订总体设计方案
2012.1-2修改、完善开题报告；
完成文献翻译
2012.3-4编制汽轮机启动回转设备箱体的加工工艺路线，初步设计专用钻夹具与专用镗夹具，采用ＵＧ软件对夹具建模，绘制装配图，计算定位误差、夹紧力等。
2012.5绘制部分零件图，撰写设计说明书，准备答辩。
参考文献
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机械工业出版社，2010.
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机械工业出
版设，2009.
[11]孙丽媛，机械制造工艺及夹具设计指导（第二版）.北京：
冶金工业出版社，2010.
表格1
指导教师意见
陈家伦同学在准备“汽轮机启动回转设备箱体的加工工艺及夹具设计”开题报告期间，主动地到企业进行调查研究，努力获得所需要的素材，在图书馆、书城、互联网等处收集了充足的设计资料。
他对该毕业设计课题目的意义明确，对课题研究的主要内容和研究方案考虑充分。
对课题实施计划、实施的可行性及成果形式与老师进行了详细讨论。
在此期间陈家伦同学查阅了国内外关于箱体加工工艺及夹具设计的资料，仔细地研究。
陈家伦同学的开题报告条理清晰、内容详细，设计方法和
步骤可操作性强，时间安排合理。
研究内容重点突出。
指导教师签名：
年月日
开题答辩小组意见
1、论文选题：
□有理论意义；
□有工程背景；
□有实用价值；
□意义不大。
2、论文的难度：
□偏高；
□适当；
□偏低。
3、论文的工作量：
□偏大；
□偏小。
4、设计或研究方案的可行性：
□好；
□较好；
□一般；
□不可行。
5、学生对文献资料及课题的了解程度：
□较差。
6、学生在论文选题报告中反映出的综合能力和表达能力：
7、学生在论文选题报告中反映出的创新能力：
8、对论文选题报告的总体评价：
□较差
（在相应的方块内作记号“√”）
建议结论
评议小组组长签名：
评议小组组员签名：
年月日
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