1、毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 水钻磨抛机磨盘专用夹具设计 1 选题的背景、意义 高品质玻璃水钻又名水晶钻石，其主要成分是水晶玻璃，是将人造水晶玻璃切割成钻石刻面得到的一种饰品辅件，这种材质因为较经济，同时视觉效果上又有钻石般的夺目感觉，因此很受人们的欢迎。水钻一般用于中档的饰品设计中，由于目前全球人造水晶玻璃制造地位于莱茵河的南北两岸，所以又叫莱茵石。按颜色分类，水钻可分为白钻、色钻（如粉色、红色、蓝色等）、彩钻（也中 AB 钻）、彩 AB 钻（如红 AB，蓝 AB 等）。 近年来，数控机床、加工 中心、成组技术、柔性制造系统（ FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了一些更新的
2、要求。夹具是在切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧的工艺装备。它的主要作用是 :可靠的保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，夹具在机械制造中占有重要的地位。专用夹具需要根据工件的具体加工要求而专门设计和制造，故产品的生产准备周期比较长，工装费用较高。这类夹具适用于产品较固定、生产批量较大的工件生产。 了解水钻的用途和加工工艺，熟悉水钻磨抛机的工作机理，改进设 计水钻磨抛机磨盘夹具结构，以提高水钻磨抛机的质量及自动化水平。 2 相关研究的最新成果及动态 从中国饰品行业发展的历程来看，目前饰品行业处于一个稳定、快速发展的阶段，未来 3
3、5 年内，随着经济的持续快速增长以及人们物质文化生活水平的不断提高，人们观念的不断进化，同时随着中国与国际社会的全面接轨，崇高时尚、追求流行已成为生活主旋律，中国饰品行业蕴藏着无限商机。 水钻，又称水晶玻璃钻石。水钻在现代豪华装饰中普遍的使用，全球需求量很大。目前，水钻生产在我国已形成颇具规模的一种行业，我国生产的水钻每年都大量的出口到世 界各地，尤其是欧美国家 错误 !未找到引用源。 。 水晶为无色透明矿物，硬度为 7，具性韧、易琢磨等特点 错误 !未找到引用源。 。它的主要化学成份是二氧化硅。化学式为 SiO2。水晶密度： 2.56 2.66 克/立方厘米。水晶折射率： 1.544 1.5
4、53，几乎不超出此范围。水晶熔点为 1713。 不同品种的水晶制品在加工工艺上有所差异，但其加工程序大致相同，即选料 错误 !未找到引用源。 设计 错误 !未找到引用源。 切磨造形 错误 !未找到引用源。粗磨 错误 !未找到引用源。 细磨 错误 !未找到引用源。 精磨 错误 !未找到引用源。抛光 错误 !未找到引用源。 。 机床夹具的现状及发展方向 夹具是在切削加工中，用于准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧的工艺装备 错误 !未找到引用源。 。 1机床夹具的现状 国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新
5、换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具 ，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 34 年就要更新 5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（ FMS）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特征的工件； 3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 5）采 用以液压站等为动
6、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。 2现代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。 （ 1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准： GB/T2148T2259 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）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达 0.1“
7、；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5 m。 （ 3）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5 倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为 9000r/min 的条件下仍能 牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。 （
8、4）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。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。 夹具设计三类信息，即零件的几何形状、工艺信息和装夹特征信息 错误 !未找到引用源。 。薄壁件加工精度要求很高。此类工件热前加工容易夹紧变形，热处理变形又是较难控制的问题，给热后加工
9、带来了很大的难题 错误 !未找到引用源。 。因此，我们须采用专门夹具。电饭煲是大众的必需日 用品，目前市场上的电饭煲内胆主要采用铝合金材料。铝合金材料具有质量轻、热传导性好等优点，采用各种涂附技术后还能不粘锅。但由于机械作用易使涂附的化学材料或铝元素进入人体，对人体健康造成危害。如将陶瓷内胆应用于电饭煲中取代普通的铝胆，可克服铝胆易粘底、不易涮洗、铝元素对人体有害等一系列缺点。但陶瓷制品须经成形烧结过程，变形非常大，产品的尺寸、形状精度很低，为此，陶瓷内胆必须进行深加工后才能更好地被利用 错误 !未找到引用源。 。因此，我们也须采用专门夹具 。专用夹具需要根据工件的具体加工要求而专门设计和制造
10、，故产品的生产准备周期比较长，工装费用较高。这类夹具适用于产品较固定、生产批量较大的工件生产。 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 通过 了解水钻的用途和加工工艺， 以及 熟悉水钻磨抛机的工作机理， 来设计改进 水钻磨抛机磨盘夹具结构，以提高水钻磨抛机的质量及自动化水平。 专用夹具设计步骤： （ 1） 明确设计任务，收集设计资料： 1)分析产品零件图及装配图，分析零件的作用、形状、结构特点、材料和技术要求。 2)分析零件的加工工艺规程，特别是本工序半成品的形状、尺寸、加工余量、切削用量和所使用的工艺基准。 3)分析工艺装备设计任务书，对任务书所提出的要求
11、进行可行性研究，以便发现问题，及时与工艺人员进行磋商。 4)了解所使用水钻磨床的规格、性能、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸。 5)了解所使用刀具、量具的规格。 6)了解零件的生产纲领以及生产组织等有关问题。 7)收集有关设计资料，其中包括国家标准、部颁标准、企业 标准等资料以及典型夹具资料。 8)熟悉本厂工具车间的制造工艺。 （ 2） 确定夹具结构方案，绘制夹具草图： 1）确定工件的定位方案，设计定位装置； 2）确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置； 3）确定工件的对刀、导向方案，设计定位、导向装置； 4）确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面； 5）确定夹具的其它装置、元件、结构
12、，并设计之； 6）确定夹具体结构，并设计之； 7）绘制夹具草图，标注尺寸、公差、技术要求。 （ 3）定位精度、加工精度的分析，夹紧力的计算，经济成本的分析，不同夹紧方案的分析； （ 4）审查方案与改进设计； （ 5）绘制夹具装配总图； （ 6）绘制夹具零件图。 研究难点： （ 1）定位元件是否可靠和精确 定位元件为定位销、菱形销 ， 采用完全定位 ，应该可以达到预期要求。 （ 2）工件的装卸是否方便 在工件的夹紧端采用转动垫圈，以便于工件的装卸。 （ 3）加工精 度能否符合工件图样所规定的要求 通过精确计算和正确的操作方法，应该可以达到预期要求。 (4) 夹具是否具有良好的结构工艺性和经济性
13、选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具制造周期，降低夹具成本 。 （ 5）操作的安全性是否可靠 按不同的加工方法，可设置必要的防护装置、挡屑板以及各种安全器具。 4 研究工作详细进度和安排 1、 2010 年 12 月 1 日 2010 年 12 月 15 日 查阅相关文献、资料 2、 2010 年 12 月 16 日 2010 年 12 月 31 日 对所查阅的相关文献、资料进行摘 录总结 3、 2011 年 1 月 1 日 2011 年 1 月 10 日 完成外文翻译及文献综述 4、 2011 年 1 月 11 日 2011 年 2 月 27 日 完成开题报告 5、 201
14、1 年 3 月 1 日 2011 年 3 月 15 日 明确设计思路，完成详细的总体设 计方案 6、 2011 年 3 月 16 日 2011 年 4 月 15 日 完成机械设计分析计算、装配图 7、 2011 年 4 月 16 日 2011 年 4 月 30 日 完成零部件图及编写设计说明书 8、 2011 年 5 月 1 日 2011 年 5 月 15 日 完成工作总结、毕业论文。 9、 2011 年 5 月 27 日 2011 年 5 月 29 日 毕业答辩 5 参考文献 1袁 慧，樊晶明，王成勇，魏 昕 .半自动磨抛机磨削运动轨迹和结构设计研究 J广东工业大学学报， 1998年第 9期
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