制动蹄夹具设计开题报告

1、毕业设计(论文)开题报告题目： 汽车后制动蹄夹具设计与装配工艺规划院（系） 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2011年03月08日推荐精选1. 毕业设计（论文）综述1.1夹具设计原理基准是用于确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点，线，面。在加工中用以定位的基准称为定位基准。在夹具设计中夹具的作用就是用来限制工件的自由度，（1）六点定位原理（2）支撑点与定位元件（3）完全定位于不完全定位（4）欠定位与过定位。【1】1.2夹具的分类夹具种类按使用特点可分为：万能通用夹具。如机用虎钳、卡盘、分度头和回转工作台等，有很大的通用性，能较好地适应加工工

2、序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，其中大多数已成为机床的一种标准附件。专用性夹具。为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造，服务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。常用的有车床夹具、铣床夹具、钻模(引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具)、镗模(引导镗刀杆在工件上镗孔用的机床夹具)和随行夹具（用于组合机床自动线上的移动式夹具）。可调夹具。可以更换或调整元件的专用夹具。组合夹具。由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。【2】 1.2题目的背景和意义在机械加工制造过程中,用来固定加工对象,使

3、其占有正确的位置,以便接受施工、检测的装置,都可统称为“夹具”。夹具的发展历程,大约可以分为三个阶段:第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上,这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具,使得加工过程进一步提高效率和趋于完善;第二阶段,夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化,它主要用于工件的定位和夹紧;第三阶段表现为夹具与机床的结合,夹具作为机床的一部分,成为机械加工任务的加工设备,而任务单的开工时间则根据定单下达日期、任务单计划入库日期、相关的工艺信息以及各加工单元的当前加工计划来统一决定。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相应提高。为了适应不同行业的

4、需要和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择【3】。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，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，经济使用才有推广的价值推荐精选【4】。 随着社会的发展，汽车的增多，交通安全问题也日益突出。由车辆本身问题造成的交通事故中,制动系统故障引起的车祸达事故总数的45%。因此，提高制动器的设计和制造水平具有非常重要的现实意义【5】。目前汽车制动器中鼓式制动器是汽车的主要制动器品种之一【6】。 蹄式制动也叫块式制动，是靠制动块在制动轮

5、上压紧来实现刹车的。如图1所示。鼓式制动是早期设计的制动系统，其刹车鼓的设计1902年就已经使用在马车上了，直到1920年左右才开始在汽车工业广泛应用【7】。图1 蹄式制动器模型图片 现在鼓式制动器的主流是内张式，各个零部件如图1.2所示，它的制动块(刹车蹄)位于制动轮内侧，在刹车的时候制动块向外张开，摩擦制动轮的内侧，达到刹车的目的。图2 蹄式制动器的零部件l-调整楔2-推杆3-制动蹄4-连接弹簧5-上回位弹簧6-弹簧座7-手制动拉杆推荐精选8-下回位弹簧9-车轮制动缸l0-制动底板ll旋塞12-制动摩擦片l3-弹簧因此汽车后制动蹄夹具设计与装配工艺规划设计具有重要工程意义。1.3本课题所涉

6、及的国内外现状由于制动蹄摩擦片本身的加工精度差和制动蹄底板的加工精度底造成制动蹄总成的圆度误差大，使蹄和鼓的接触面积大大下降，使车辆在制动时摩擦不均匀，可引发车辆事故【8】。另一方面，制动蹄本身也属于大批量生产的零件。所以普通的机床夹具已经不能满足其较高的精度尺寸要求和大批量的生产效率，必须要求使用专用夹具。近几十年来, 夹具的基本组成部分虽无明显变化, 但对夹具设计的要求却不断提高。机械加工中的工装水平往往代表一个国家的工艺水平。据统计, 在大型工业企业中, 采用的工装很多, 有的甚至多达上万种。一般生产一辆轿车大约需4000 件, 夹具及紧固件7500 件。设计每套夹具需12 小时, 制造

7、需58 小时。这仅是一个平均数字。对于单个夹具的设计与制造, 以及中小企业的生产, 需要的时间则更长。夹具在新产品研制过程中, 对缩短研制周期起着重要作用。根据我国机械工业的现有水平, 生产准备周期一般要占整个研制周期的5070%, 而工艺装备的设计装备周期又占生产装备周期的5070%, 其中工艺装备准备周期中有7080%的时间用于夹具的设计与制造。在现代制造企业中, 夹具已成为保证产品质量, 实行全面质量管理的重要手段, 利用加工中心、坐标测量机可使零件的装卸、检测、刀具的更换自动化, 夹具及装夹已成为制造系统发展的关键。夹具的标准化、自动高效化、精密化和柔性化是夹具发展的主要趋势, 也是实

8、现产品更新换代和老产品改造的需要【9】。1.4 夹具设计的技术现状 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。 在高精方面，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，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm【10】。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

9、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。推荐精选 在高效方面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

10、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【11】。 在通用、经济方面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【12】。2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、

11、研究方法和措施2.1本课题主要研究的内容 (1)汽车后制动蹄零件的工艺分析；汽车后制动蹄零件工件的定位分析（自由度的计算）； (2)汽车后制动蹄零件工件定位误差计算；汽车后制动蹄零件工件夹紧力的分析与计算； (3)汽车后制动蹄零件夹具的工作原理；汽车后制动蹄零件设计中存在的问题；(4)汽车后制动蹄零件夹具装配工艺设计与仿真。2.2拟采用的研究方案推荐精选图3 制动蹄如图3所示，外圆柱面的加工方法有车削，铣削以及磨削三种方法，根据上图我们可以简单的对三种加工方案进行以下对比： 车削 铣削 磨削工件装夹 困难容易（卧式） 容易生产效率 低 高 低精度要求 低 高 高加工方法 困难 容易 容易 通过

12、对比我们可以看出采用铣削的方法对工件进行加工最为简单合理。2.3研究方法和措施通过上述方案我们可以初步采用下面两种方法进行加工；方法一：推荐精选 1双头螺柱 2带肩六角螺母 3垫圈 4压板 5定位销 6六角螺母 方案二：1双头螺柱 2带肩六角螺母 3垫圈 4自锁弹簧 5挡板 6、7支撑块 8紧定螺钉 9定位销 10压板 下面我们对两种方案的优缺点进行对比： 方案一 方案二 工件 为一个整体 两个单独的零件 工件装夹 简单方便 较为繁琐 定位元件 少 多 定位误差 低 高推荐精选 加工精度 低 高 夹紧元件 多 少 加工难易 较为容易 容易加工3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作本课题所

13、研究的重点在于如何经济、快速而又简单准确地完成制动蹄的装和加工过程，并要求其结构设计合理, 性能优良, 满足工艺要求, 通用性强, 应用范围广【13】。难点在于工件的装夹和固定，必须确保其各个自由度都能固定。同时我们还需要Solidworks和Auto CAD这两种作图工具来配合完成夹具设计过程，选择这两种软件原因是因为Solidworks图形界面简洁，用户上手快，只要熟悉Windows，用户都可以上手使用，具有功能强大的实体建模功能，装配设计形象直观【14】。而Auto CAD作为以CAD技术为内核的辅助设计软件，Auto CAD具备了CAD技术能够实现的基本功能。作为一个通用的工种设计平台

14、，Auto CAD还拥有强大的人机交互能力和简便的操作方法，十分方便广大普通用户【15】。前期已经参阅了大量文献，基本的思路已经清晰，基本的夹具设计方法能够掌握，制动蹄夹具设计方案和方法也能基本准备充分。4. 完成本课题的工作方案及进度计划 第1周第3周：查阅资料，完成基础知识的积累和开题报告。 第4周第7周：工件的分析；定位分析（自由度）。 第7周第10周：汽车后制动蹄零件夹具的工作原理；设计中存在的问题。 第11周第14周：汽车后制动蹄零件夹具装配工艺设计与仿真。 第15周第16周：完成毕业论文。 推荐精选 参考文献【1】李青.机床夹具的设计.机械工程与自动化.2004，06:99103【

15、2】wind sun.机床夹具分类.【3】李双跃，殷国富，刘兴伟.基于特征工艺设计的夹具设计系统研究.机械.2000,27（06）1618【4】Yiming Rong，Yaoxiang Zhu.Computer-Aided Fixture Design.New York：Marcel Dekker Inc，1999【5】冯文涛.鼓式制动器效能因数计算模型的研究.农业与技术.2005，25（2）：189190【6】王金刚, 孟杰, 陈志伟.鼓式制动器参数化设计技术研究.拖拉机与农用运输车.2009,36（5）：3639【6】贺勇.蹄式制动器建模与性能仿真.【8】谷金城，杨永平，杨刘晓.C630车床改为重型汽车制动蹄毅机床并扩大其加工范围.中国铝业.1994,18（1）：5355【9】杨东哲，成晔，蔡复之等.夹具设计的并行性研究.计算机集成制造系统.1996,（3）：3235【10】Yi Wang， Jianguo Yang，Beizhi Li.Surrogate Modeling in Fixture Layout Desing for Multi-Station Sheet Metal Assembly.System Design，Modeling，Optimization and Simulation.2007，249253【11】Wenjin