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1、毕业设计(论文)任务书学生姓名 专业班级指导教师 工作单位 机械制造及其自动化设计(论文)题目: 微型电机轴轴端扁部加工夹具设计弹性件夹紧夹具设计设计（论文）主要内容：微型电机轴轴端扁部加工夹具设计夹具方案分析与选择、总体设计及主要零件设计要求完成的主要任务:1. 夹具方案分析、开题报告；2. 夹具总体设计； 3. 主要零部件设计；4. 外文翻译；5. 说明书。必读参考资料：1. 夹具设计手册2. 夹具设计图册3. 机械设计手册4. 机械制造工艺设计简明手册5. 组合机床设计图册6. 机械制造工艺及专用夹具设计制导7. 机床夹具零件及部件国家标准8. 机械制造工艺设计手册指导教师签名： 教研室

2、主任签名： 盖章毕业设计(论文)开题报告题目 微型电机轴轴端扁部加工夹具设计弹性件夹紧夹具设计1目的及意义（含国内外的研究现状分析）：我 国 微 电 机 行 业 创 建 于 20 世 纪 50 年 代 末 期 ， 从 为 满 足 国 防 武 器 装 备 需 要 开 始 ， 经 历 了仿 制 、 自 行 设 计 和 研 究 开 发 的 阶 段 ， 至 今 已 有 40 余 年 的 发 展 历 史 ， 已 形 成 产 品 开 发 、 规 模 化生 产 和 关 键 零 部 件 、 关 键 材 料 、 专 用 制 造 设 备 、 测 试 仪 器 配 套 的 完 整 的 工 业 体 系 。自 20 世

3、纪 80 年 代 以 来 ， 微 电 机 的 国 内 需 求 在 不 断 增 长 。 我 国 已 引 进 50 余 条 生 产 线 ，实 现 25 个 大 类 、 60 个 系 列 、 400 个 品 种 、 2000 个 规 格 微 特 电 机 大 批 量 、 规 模 化 生 产 。 主 要产 品 是 有 刷 永 磁 直 流 电 动 机 、 小 功 率 交 流 电 动 机 、 交 直 流 串 激 电 动 机 、 罩 极 电 动 机 、 步 进 电 动机 、 振 动 电 机 (手 机 用 )等 。1999 年 我 国 微 电 机 产 量 约 30 亿 台 ， 其 中 民 营 和 国 企 的 产

4、 量 约 2.5 亿 台 ， 独 资 企 业 的 产量 约 12 亿 台 ， 香 港 地 区 的 产 量 约 14 亿 台 (德 昌 公 司 12 亿 台 )， 台 湾 地 区 的 产 量 约 1.8 亿 台 。2000 年 生 产 量 约 39 亿 台 ， 占 全 球 总 产 量 的 60 。2000 年 世 界 微 电 机 市 场 约 65 亿 台 ， 我 国 出 口 27.26 亿 台 ， 占 国 际 市 场 约 42 的 份 额 ，其 中 玩 具 电 机 32151.1 万 台 ， 37.5W 的 交 直 两 用 电 机1970.6 万 台 ， 750W 的 直 流 电 动 机 、 发

5、 电 机 237.7 万 台 。 据 统 计 ， 80 为 日 本 、 我 国 香 港 和台 湾 地 区 在 内 地 的 投 资 企 业 所 生 产 出 口 的 微 电 机 。2001 年 出 口 创 汇 在 5000 万 美 元 的 企 业 有 6 家 ： 青 岛 三 美 电 机 有 限 公 司 14134 万 美 元 ，天 津 三 美 电 机 有 限 公 司 12450 万 美 元 ， 珠 海 三 美 电 机 有 限 公 司 10803 万 美 元 ， 东 芝 华 强 三 洋马 达 有 限 公 司 9955 万 美 元 ， 万 宝 至 马 达 大 连 有 限 公 司 9690 万 美 元

6、， 珠 海 松 下 马 达 有 限 公 司8082 万 美 元 ， 三 协 精 机 (福 建 )有 限 公 司 7271 万 美 元 。技 术 含 量 高 的 微 电 机 ， 如 精 密 无 刷 电 动 机 、 高 速 同 步 电 动 机 、 高 精 度 步 进 电 动 机 、 片 状 绕组 无 刷 电 动 机 、 高 性 能 伺 服 电 动 机 以 及 新 原 理 新 结 构 超 声 波 电 动 机 国 内 尚 未 形 成 商 品 化 或 批 量生 产 能 力 。 所 以 国 内 对 高 精 密 微 特 电 机 还 依 赖 进 口 。 据 海 关 统 计 ， 19952000 年 年 均 用

7、 汇 增长 26.9 ， 2001 年 虽 然 增 加 4.81 ， 还 达 11.97 亿 美 元 。据 统 计 ， 我 国 微 电 机 生 产 及 配 套 厂 家 在 1000 家 以 上 ， 从 业 人 员 超 过 10 万 人 ， 工 业 总 产值 超 过 100 亿 元 。 微 电 机 行 业 已 成 为 国 民 经 济 和 国 防 现 代 化 建 设 中 不 可 缺 少 的 一 个 基 础 产 品 工业 。日本是世界微电机的最大制造国，1996 年其产量达 23亿台，出口量达 16亿台，2000 年其产量降至 17亿台，产值也下降至 673.3 亿日元，约为 10年前日本微电机产值

8、的一半。日本 Mabuchi 马达公司是全球最大的微电机制造商，它制造了世界 DC电机市场产品一半以上，在我国大陆和台湾省、马来西亚、越南等地均设有生产厂，该公司在全球各地的 DC电机综合生产能力已达 15亿台。由于日本在磁性材料、电子控制和生产工艺上的领先地位，从而使其不仅在微电机的生产方面居世界霸主地位，在技术领域也雄居世界前沿，其微电机产品具有大转矩、小尺寸、高控制精度、低功耗、长寿命和低成本的竞争优势。2基本内容和技术方案：基本内容：针对微型电机轴轴端扁部加工制订夹具方案，并对夹具的方案进行分析与选择，确定方案后对夹具进行总体设计及主要零件设计，其中包括：对零件进行工艺分析；选择毛胚的

9、制造方式；制订零件的机械加工工艺路线；工艺装备设计。最后需完成以下任务：. 夹具方案分析、开题报告；. 夹具总体设计； . 主要零部件设计；. 外文翻译；. 说明书。技术方案：针 对 零 件 的 形 状 、 大 小 、 材 料 、 硬 度 、 刚 性 、 加 工 部 位 的 结 构 特 点 、 加 工 精 度 、 表 面 粗 糙度 以 及 定 位 、 夹 紧 方 法 、 工 艺 过 程 、 所 采 用 的 道 具 及 切 削 用 量 、 现 场 环 境 和 条 件 、 生 产 率 要 求等 确 定 设 计 方 案 ， 选 择 定 位 元 件 计 算 定 位 误 差 ， 计 算 所 需 夹 紧

10、力 、 设 计 夹 紧 机 构 ， 画 夹 具 装 配图 。采 用 弹 性 件 夹 紧 夹 具 ， 两 相 互 垂 直 平 面 进 行 径 向 定 位 ， 挡 板 进 行 轴 向 定 位 。 由 于 微 电 机 轴的 直 径 为 2.58mm， 故 采 用 50 件 同 时 加 工 的 方 式 。3进度安排：第 3-4周：查阅有关微电机轴轴端扁部的加工资料，初步了解微电机轴轴端扁部的加工方法，并编写开题报告。第 5-7周：外文翻译，并确定夹具的方案。第 8-13周：对夹具进行设计，完成夹具图纸的绘制。第 14周：编写设计说明书。第 15周：答辩.4指导老师意见：指导教师签名： 年 月 日注：1

11、. 开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在毕业设计开始后三周内完成；2设计的目的及意义至少 800字，基本内容和技术方案至少 400字；3指导教师意见应从选题的理论或实际价值出发，阐述学生利用的知识、原理、建立的模型正确与否、学生的论证充分否、学生能否完成课题，达到预期的目标。郑 重 声 明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本人签名： 日期： 目 录摘 要1ABSTRACT21 绪

12、论31.1 微电机的发展概述31.2 夹具的发展趋势41.3 本课题的研究内容52 夹具方案分析与选择62.1 径向定位分析62.1.1 V 形块定位误差产生原因的分析 62.1.2 V 形块定位误差的计算 72.1.3 两垂直平面定位误差分析102.2 轴向定位分析112.3 夹紧方案分析122.4 装夹方案分析133 夹具设计133.1 定位基准的选择133.2 夹紧力的确定143.3 定位误差分析143.3.1 采用两相互垂直平面径向定位的定位误差分析153.3.2 采用挡板轴向定位的定位误差分析153.3.3 采用一面两销定位误差分析153.3.4 夹具设计及操作的简要说明164 主要

13、零件设计164.1 夹具体设计164.2 塑料板设计184.3 其他主要零件设计19总 论20参考文献21致 谢220摘 要本设计分析了微电机轴的结构特点 ,并针对其轴尺寸小 ,装夹比较困难的问题设计了高效率的铣削微电机轴端扁部的工装 ,解决了实际生产中的技术难点.定位误差分析与确定是机械加工工艺规程设计中不可或缺的重要内容，定位误差的确定恰当与否直接影响加工质量、工艺性和生产成本。轴端扁部作为零件设计和机械加工的典型形面，其尺寸位置定位误差的确定具有代表性。本设计为了保证轴端扁部的高度尺寸，比较了 V形块定位和两相互垂直平面定位两种定位方案时轴端扁部尺寸的定位误差和方案的优劣，最终采用两相互

14、垂直平面进行径向定位。这种径向定位方式的好处是能是定位基准和设计基准重合，保证轴端扁部的高度尺寸不超差。在刚性压板下垫一层弹性材料构成组合压板，并采用手动加紧方式实施夹紧。关键词：微电机轴；工装；两相互垂直平面；组合压板1ABSTRACTThe present study analyzed the structure characteristic of the micro motor shaft,designed the fixture of milling micro motor shaft for its technical demands and high efficiency,and

15、resolved technical difficulties in the practical production.The analysis and determination of locating errors are an indispensable and important task in the design of process planning for mechanical components. Determination of the locating errors has direct influence on the quality, manufactureabil

16、ity, and cost, of the component.Key-seat, with its typical surfaces and shapes, gains its representativeness in the locating error calculations.The design dimensions in order to ensure the high groove,V-block location, and two mutually upright flat location for both the key-seat dimension and its pa

17、rallelism.t Examples are also given for using this approach .Final two mutually upright flat location to the radial orientation.This approach has the advantage of radial positioning is positioning to base benchmarks and design overlap, to ensure a high degree keyway size does not tolerance. In the r

18、igid plate layer of elastic material composition Xiadian combination plate, and manually clamping step manner. Key words: micro-motor; fixture; two mutually upright flat location; Combination plate 21 绪论微 电 机 综 合 了 电 机 、 微 电 子 、 电 力 电 子 、 计 算 机 、 自 动 控 制 、 精 密 机 械 、 新 材 料 等 多 门 学 科的 高 新 技 术 行 业 ， 尤

19、其 是 电 子 技 术 和 新 材 料 技 术 的 应 用 促 进 了 微 特 电 机 技 术 进 步 。 微 电 机 制 造 工序 多 ， 涉 及 精 密 机 械 、 精 细 化 工 、 微 细 加 工 、 磁 材 料 处 理 、 绕 组 制 造 、 绝 缘 处 理 等 工 艺 技 术 ， 需要 的 工 艺 装 备 数 量 大 、 精 度 高 。 出于经济效率的考虑，企业组织微电机生产一般为大批量生产，但微电机轴加工的技术要求比较高，更由于其尺寸较小，在加工时对其实施装夹比较困难，不容易保证技术要求。对轴端台肩面的铣削和磨削加工，由于尺寸和位置精度要求较高，用一般的装夹方式不容易保证。因此，

20、设计制造装夹方便、可靠、高效的铣削（或磨削）夹具是大批大量生产微电机轴的重要保证。1.1 微电机的发展概述世 界 经 济 在 不 断 发 展 ， 人 们 生 活 水 平 在 不 断 提 高 ， 微 特 电 机 作 为 不 可 缺 少 的 基 础 机 电 产 品 ，它 既 有 低 、 中 档 、 低 投 资 的 劳 动 密 集 型 产 品 ， 又 有 采 用 先 进 制 造 技 术 、 新 兴 电 子 技 术 和 新 材 料 技术 应 用 相 结 合 的 高 投 资 技 术 密 集 型 产 品 ， 并 已 融 入 生 产 和 销 售 的 全 球 化 。日 本 在 AV、 OA 用 微 特 电 机

21、 轻 、 薄 、 小 型 化 家 电 、 空 调 用 微 特 电 机 高 效 率 化 、 静 音 化 、 工 业伺 服 用 微 特 电 机 高 性 能 化 诸 方 面 进 行 了 大 量 研 发 工 作 ， 在 世 界 上 处 于 领 先 地 位 ， 其 产 品 技 术 含 量大 ， 占 据 了 世 界 高 档 微 特 电 机 的 绝 大 部 分 市 场 。我 国 微 电 机 行 业 创 建 于 20 世 纪 50 年 代 末 期 ， 从 为 满 足 国 防 武 器 装 备 需 要 开 始 ， 经 历 了 仿 制 、自 行 设 计 和 研 究 开 发 的 阶 段 ， 至 今 已 有 40 余

22、年 的 发 展 历 史 ， 已 形 成 产 品 开 发 、 规 模 化 生 产 和 关键 零 部 件 、 关 键 材 料 、 专 用 制 造 设 备 、 测 试 仪 器 配 套 的 完 整 的 工 业 体 系 。 据 统 计 ， 我 国 微 电 机 生产 及 配 套 厂 家 在 1000 家 以 上 ， 从 业 人 员 超 过 10 万 人 ， 工 业 总 产 值 超 过 100 亿 元 。 微 电 机 行 业已 成 为 国 民 经 济 和 国 防 现 代 化 建 设 中 不 可 缺 少 的 一 个 基 础 产 品 工 业 。自 20 世 纪 80 年 代 以 来 ， 微 特 电 机 的 国

23、内 需 求 在 不 断 增 长 。 我 国 已 引 进 50 余 条 生 产 线 ， 实现 25 个 大 类 、 60 个 系 列 、 400 个 品 种 、 2000 个 规 格 微 特 电 机 大 批 量 、 规 模 化 生 产 。 主 要 产 品 是有 刷 永 磁 直 流 电 动 机 、 小 功 率 交 流 电 动 机 、 交 直 流 串 激 电 动 机 、 罩 极 电 动 机 、 步 进 电 动 机 、 振 动电 机 (手 机 用 )等 。1999 年 我 国 微 特 电 机 产 量 约 30 亿 台 ， 其 中 民 营 和 国 企 的 产 量 约 2.5 亿 台 ， 独 资 企 业

24、的 产 量约 12 亿 台 ， 香 港 地 区 的 产 量 约 14 亿 台 (德 昌 公 司 12 亿 台 )， 台 湾 地 区 的 产 量 约 1.8 亿 台 。2000 年 生 产 量 约 39 亿 台 ， 占 全 球 总 产 量 的 60 。技 术 含 量 高 的 微 特 电 机 ， 如 精 密 无 刷 电 动 机 、 高 速 同 步 电 动 机 、 高 精 度 步 进 电 动 机 、 片 状 绕组 无 刷 电 动 机 、 高 性 能 伺 服 电 动 机 以 及 新 原 理 新 结 构 超 声 波 电 动 机 国 内 尚 未 形 成 商 品 化 或 批 量 生产 能 力 。 所 以 国

25、 内 对 高 精 密 微 特 电 机 还 依 赖 进 口 。 据 海 关 统 计 ， 19952000 年 年 均 用 汇 增 长26.9 ， 2001 年 虽 然 增 加 4.81 ， 还 达 11.97 亿 美 元 。微 电 机 主 要 应 用 于 三 个 领 域 ：31） 运 动 机 械 无 特 殊 控 制 要 求 的 驱 动 场 合 作 为 运 动 机 械 负 载 的 动 力 源 。2） 音 响 设 备 例 如 ， 在 盒 式 录 像 机 中 ， 微 特 电 机 既 是 磁 鼓 组 件 的 关 键 元 件 ， 又 是 其 主 导 轴驱 动 、 收 供 带 和 磁 带 盒 的 自 动 装

26、 载 以 及 磁 带 张 力 控 制 的 重 要 元 件 。3） 自 动 化 设 备 办 公 自 动 化 设 备 、 计 算 机 外 部 设 备 和 工 业 自 动 化 设 备 。 如 磁 盘 驱 动 器 、复 印 机 、 数 控 机 床 、 机 器 人 等 都 应 用 了 微 电 机 。1.2 夹具的发展趋势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。1） 高精随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面

27、的垂直度达到 0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国 demmeler(戴美乐)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0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在 5m 以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士 EROWA柔性夹具的重复定位精度高达 25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。2） 高 效为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口

28、钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用 12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典 3R夹具仅用 1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国 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，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。3） 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。省工、

29、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，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，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4息化和经营电子商务化。4） 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

30、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。德国 demmeler(戴美乐)公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。专家们建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径

31、。机床夹具是在机床上装夹的一种装置，其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。机床夹具的设计需要我们综合运用所学知识，根据零件的结构特点和产品的加工要求，进行加工工艺规程和夹具的设计。机床夹具是保证机械产品质量高、数量多、成本低的一种极重要的工艺装备。其主要功能如下：1） 保证加工质量使用机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工面与定位面之间以及被加工表面相互之间的位置精度。使用机床夹具后，这种这种精度主要靠家具和机床来保证，不再依赖于工人的技术水平。2） 提高生产效率，降低生产成本使用夹具后可减少划线、找正等辅助时间，且易实现多件、多工位加工。

32、在现代机床夹具中，广泛采用气动、液动等机动夹紧装置，可使辅助时间进一步减少。3） 扩大机床工艺范围在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床的工艺范围。例如，在车床或钻床上使用镗模，可以代替镗床镗孔。又如，使用靠模夹具，可在车床或铣床上进行仿行加工。4） 减轻工人劳动强度，保证安全生产。1.3 本课题的研究内容微电机在运动机械、音响设备、自动化设备等行业应用的范围广，数量多，因此微电机轴对微电机的性能具有十分重要的意义。长期以来，微电机轴轴端扁部加工的夹具一直采用 V型块进行径向定位。采用 V型块定位的方案在实际加工时由于工件的尺寸和形状误差，V 形块的制造和安装误差，包括夹角误差、对称度误差等，而这些误差的综合不是简单的代数加减，而是矢量方式的叠加，导致产品经常超差，影响产品生产效率和成本。为避免产品经常性超差，则需改进微电机轴的定位方式。通过对微电机轴轴端扁部的分析，采用两相互垂直的平面定位，可保证定位基准和设计基准重合，减少定位误差，为提高生产率，将多个相互垂直的平面组合在一起，并采用弹性材料进行夹紧。采用这种