1、 毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 水钻磨抛机抛盘 A 组专用夹具设计 1、 选题的背景、意义 不论是传统制造还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。夹具一直伴随着机械制造业的变革而改变。而今 以高科技产业为主要支撑、智力资源为重要依托的知识经济条件下，制造业正在发生质的飞跃，越来越精密的先进制造技术应用到了生产中。 例如磨削加工作为产品形位精度的最后一道关键工序，其加工精度直接影响产品的质量 1。而夹具作为刀具和工件加工时的基础部件不论在哪种类型的机床上都扮演着重要角色。 研磨抛光是许多水晶饰品、宝石等加工中的 最后一道工序，是把首饰完美的呈现出来的关键 2 。 良好的夹具是研磨抛光的重
2、要支持 3 。 夹具设计及制造又是整个制造过程中生产准备时间和加工成本的重要因素，工装设计水平的高低，很大程度上反映出企业制造能力的高低。 随着人们物质文明和精神文明的提高，对自身的形象要求相应地也越来越高，配备的饰物不再单纯地从保值或增值的角度考虑，逐步向同服饰、爱好、场合等因素匹配着眼，因此希望饰物、备件多样化 2 。然而资源的不断开发利用，那些稀有矿石也伴随着不断枯竭，于是人们对人造宝石的需求更为迫切。 如何缩短工艺装备设计所需要的 生产准备时间及设计制造成本是是否能在激烈的市场竞争占据有利地位的一个手段 4 。由于通常情况下企业夹具设计能力不足，普遍缺乏熟练的夹具设计人员，夹具准备时间
3、长，设计方法陈旧，设计效率低。所以减少夹具返修率，对于生产和保护抛盘有着重要的意义。 2、 相关研究的最新成果及动态 2.1夹具的发展方向 长久以来，加工工艺编制是由工艺人员凭经验进行的。其涉及的因素多，因果关系错综复杂，往往由几位工艺员各自编制会有不同的工艺规程，而且很可能都不是最佳方案。计算机辅助工艺过程设计（ CAPP）将是机械加工工艺的发展趋势，它 不仅提高了工艺设计的质量，而且使工艺人员从繁琐重复的工作中摆脱出来，集中精力去考虑提高工艺水平和产品质量问题 5 。伴随着这样的原因，现代化的夹具发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、模块化、标准化等五个方面： 1）精密化 随着产品精度的不
4、断提高，相应的对机床夹具的精度要求势必也不断提高。例如。瑞士 EROWA 柔性夹具的重复定位精度高达 2 5 m；德国 demmeler公司制造的 4m长、 2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为士 0 03mm，精密平口钳的平行度和垂直度在 5 m 以内，夹具重复安装的定位精度 高达 5 m 6 ；用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度可达 0.20.5 m；用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为 5 m。机床夹具的精度已提高到微米级。 2）高效化 高效化夹具能提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度，其主要是通过减少工件加工的基本时间和辅助时间来完成的。常见的高效化夹具有高速化夹具
5、、自动化夹具、具有夹紧力装置的夹具等。比如美国 Jergens(杰金斯 )公司的球锁装夹系统， 1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上 7 ；同样瑞典的 3R夹具也仅用 1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与 校正。目前，除了在自动线配置相应的高效、生产流水线、自动化夹具外，在加工中心等数控机床上出现了各种自动更换夹具的装置以及自动装夹工件的夹具，充分发挥了数控机床的效率。 3）柔性化 机床夹具的柔性化是指机床夹具通过组合、调整等方式，以适应工艺可变因素的能力 8 。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成
6、组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为 可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。 4）模块化 组合夹具元件模块化是实现组合化的基础 省工、省时、节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础。应用 CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计。为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 5）标准化 机床夹具的目的就在于提高生产效率，这样也就必使
7、其具有标准化和通用化，而机床夹具的标准化与 通用化是相互联系的两个方面、经济夹具的通用性直接影响其经济性 9 。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准： GB/T2148 T2259 91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 2.2夹具的研究动态 在机械制造业中，有大部分的企业从事单件小批量生产和成批生产。为解决单件小批量生产的不合理问题，从 20世纪 40年代开始，人们已着手研制能够多次重复使用的夹具，也就是出现了组合夹具。组合夹具是在夹具的原件和合件完全标准化的基础上，由一套 预先制造好的标准元件和合件，按照组合
8、花的原理，针对不同的工件迅速组装成各种专用夹具，使用完毕后再拆散成元件和合件，如此不断重复使用 10 。 计算机辅助夹具设计是计算机辅助机械设计的一个重要方面，受到了各国学者的广泛重视 11 。然而目前计算机辅助夹具设计大多采用人机对话的交互方式，这要求设计人员的素质要求较高，其质量好坏完全取决于设计人员的设计水平，计算机远远不能代替人的思维，无法达到智能化自动化 12 。目前 KBE技术的产生为传统的计算机辅助设计系统研究带来了新的方法和思路 13 。 伴随组合夹具设计组 装人员老化现象特别严重的原因，进行组合夹具智能化设计研究就显得很有必要了。 目前专家系统技术是人工智能（ AI）在工程领
9、域应用中最为成功的技术之一。进行夹具设计专家系统的研究，实质就是把夹具设计领域中的专业只是和优秀组装工的经验、技巧进行总结归纳存储到计算机中去，然后利用这些专家只是规则推理设计出夹具组装方案 14 。 现有的组合夹具设计专家系统的投入使用，是的组合夹具设计人员拜托了以往的模式，实现了组合夹具设计专家的知识共享，大大的提高了组合夹具设计规划的效率和正确性 15 。 眼下人工神经网络技术、基于遗 传算法的优化技术等等都出现在夹具设计之中。 3、 课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标 研究设计的内容及预期目标：是数控水钻磨床抛盘 A组专用夹具设计，既抛盘 A组专用夹
10、具结构设计，通过 30万次反复抗冲击和反复加热（ 800左右）后变形量要求小于 0.1mm。 3.1 夹具的组成 专用夹具相比较于通用夹具的定位装置、夹紧装置及夹具体的构成外，还需要另外加导向对刀元件，其余装置或元件则可按需要确定。如图 3-1所示： 机床 工件 刀具 安装元件 定位装置 夹紧装置 其它装置 导向对刀元件 夹具体 夹具 图 3-1 夹具的组成 3.2 专用夹具设计的技术路线： （ 1）研究资料，明确设计任务。首先仔细阅读装配图，清楚的了解零件的作用、结构特点、材料及技术要求；其次研究零件的工艺规程，充分地了解工序的加工内容和加工要求。必要时还应了解同类零件所用过的夹具及其使用情
11、况，作为设计时的参考 16 。 （ 2）拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图。主要是确定定位方式、夹紧方式、导向方式以及夹具的整体布置等等 17 。 （ 3）绘制夹具总图、标注有关尺寸及技术要求。夹具总图尽量是 1： 1按国家标准绘制，这样可 以使所绘制的夹具图有良好的直观性。 （ 4）绘制零件图。对夹具总图中的非标准件均应绘制零件图，零件图视图的选择应尽可能与零件在总图上的工作位置相一致 18 。 3.3 研究难点 夹具是整个机床中活动性最大的部件之一，它不仅仅是用来定位夹紧而且要有良好的导向性。其设计是一个复杂的过程，在传统夹具设计中是需要设计者有一定的经验。 当然对整个机床的工作环境、结构
12、特点和技术要求也要了解的十分清楚。再明确设计任务要求，研究资料 定位、夹紧方案机构设计 导向、对刀方案设计 夹具装配设计 绘制非标零件图 通过对夹具的受力分析等，装夹时的弯曲变形分析刚度强度计算才能最终得到期望的设计。 4、 研究工作详细工作进度和安排 1、 2010年 11月份 2009年 11月 21日 课题题目的选取 2、 2010年 11月 22日 2009年 12月 1日 确定研究方向、内容，完成设计计划书。 3、 2010年 12月 2日 2011年 1月 10日 查阅相关文献、资料，完成外文翻译及文献综述 4、 2011年 1月 10日 2011年 2月 27日 完成开题报告 5
13、、 2011年 3月份 2011年 3月中旬 明确设计思路，完成详细的总体设计方案 6、 2011年 3月中旬 2011年 4月中旬 完成机械设计分析计算、装配图 7、 2011年 4月中旬 2011年 4月底 零部件图及编写设计说明书 8、 2011年 5月 2011年 5月中旬 完成工作总结，完成毕业论文。 9、 2011年 5月 27 29日 毕业答辩 5、 参考文献 1 范晋伟，关佳亮，王文超，周顺生，董广谱，岳中军，曹美宁 .SMART CNC超精密数控曲面磨床综合误差补偿技术 J .北京工业大学学报， 2006， 32（ 4） :306-310. 2 印保忠，胡百柳 .彩色玻璃水钻
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