开题报告-立轴回转分度钻床夹具设计

毕业设计(论文)开题报告题目：立轴回转分度钻床夹具设计1.毕业设计（论文）综述(题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1题目背景、研究意义“工欲善其事，必先利其器”，在机械制造工业中，为了达到保证产品质量、改善劳动条件、提高劳动生产率及降低成本的目的，在工艺过程中，除机床等设备外，还大量使用着各种工艺装备，包括各种夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等。夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备[1]，广泛应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程[2],在机械加工技术日新月异，机床技术高速、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。机床夹具就是机床上所使用的一种辅助设备，用它来准确地确定工件与刀具的相对位置，即将工件定位和加紧，以完成加工所需要的相对运动[3]，在所有机床中钻床是其中最重要的设备之一，而钻床夹具是在生产上应用最广泛的机床夹具，型式多样，这主要是由于被加工孔的位置相对于定位基准来说，比较分散而且几何关系变化较多所决定的[4]。机床夹具的组成：⑴定位装置：其作用是使工件在夹具中占据正确的位置；⑵夹紧装置：其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力(切削力等)作用时不离开已经占据的正确位置；⑶对刀或导向装置：其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置；⑷连接原件：其作用是确定夹具在机床上的正确位置；⑸夹具体：夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接一个整体；⑹其他元件或装置：是指夹具中因特殊需要而设置的元件或装置；根据加工需要,有些夹具上设置分度装置、靠模装置;为能方便、准确定位,常设预定位装置;对于大型夹具,常设置吊装元件等[5]。机床夹具按夹具的使用特点可分为：通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具、拼装夹具；按使用机床可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具[6]。钻床夹具一般是由定位元件、夹紧装置、夹具体、对刀、导向元件及其他装置或元件组成[7]。钻床夹具主要用于钻、扩、铰孔，在钻削加工中，工件上被加工孔的分布情况，在很大程度上决定了夹具的类型。因此钻床夹具可分为：固定式钻具,多用为大型钻具，被加工表面轴线相同，或相互平行（用摇臂钻），钻具需要固定在机床工作台上的情况；移动式钻具,用于各被加工表面的轴线平行，用钻具移动来变换工位的情况；翻转式钻具,用于加工方向不同的几个孔，整个钻具可以翻转的情况；回转式钻具,用于加工方向不同的几个孔，工件装在钻具的回转部分相对于钻具底座可以转动或分度[8]。1.2国内外相关研究情况20世纪70年代前期，白俄罗斯院士发表了10篇有关在工艺装备设计中应用计算机的文章，20世纪80年代前后在美国出现了有关计算机辅助夹具设计的文章[9]。目前，Joneja以及Ferreira等人在进行CAPP方面的研究中对设备规划有详细论述。TrappeyAJC等人提出了一个二维组合夹具元件的配置算法。Brost和Goldberg提出了一个“完整”的算法来分析多边形工件的组合夹具设计，并开发出一个组合夹具设计系统[10]。夹具作为传统机械制造业中最重要的工艺装备之一已有了一百多年的历史，其在机械制造业的发展过程中发挥了巨大作用，我国于80年代末开始对组合夹具元件的设计与管理进行了研究和开发，在总结和吸取我国应用和发展槽系夹具经验的基础上，根据现代机械加工特征及夹具的发展趋势，研制了新一代孔系组合夹具系统，随着科学技术的发展和进步，机床夹具已经由单纯的辅助工具发展成为门类较齐全的重要机械加工工艺装备[11]。2.本课题的研究的主要内容和研究方法2.1本课题研究的主要内容：（1）立轴回转分度钻床钻模零件的工艺分析,立轴回转分度钻床钻模工件的定位分析；（2）立轴回转分度钻床钻模零件工件定位误差计算，立轴回转分度钻床钻模夹紧力的分析与计算；（3）立轴回转分度钻床钻模零件夹具的工作原理,立轴回转分度钻床钻模设计中存在的问题；（4）立轴回转分度钻床钻模夹具装配工艺设计与仿真。2.2研究方案：由于工作零件是曲柄板,如下图1与图2所示，主要由圆柱面、端面、孔系等组成，是典型的盘类零件，也是导偏传动机构，材料为45钢，采用油淬或水淬。结构比较简单，其他各表面均已加工好，且各处加工精度高[12]，本次设计任务是：加工曲柄板上均匀分布的5-Φ5.2mm和同轴线上5-Φ11mm深3.5mm的沉孔。图1曲柄板三维立体图图2曲柄板二维零件图因此，设计两种夹具方案进行对比：方案一:在工件表面上需要加工圆周孔,因此我们在设计夹具时考虑到必须限制工件的六点定位并实现夹紧的方式，主要定位由夹具中分度盘上上面的三个支承钉作为主要定位，圆形表面我们用的是V型块4夹紧机构，中心孔是圆周定位基准[13]；夹紧方式是利用定心夹紧机构，中心定位心轴元件与夹紧螺栓元件合为一体，并且定位和夹紧动作是同时进行的；加工的工件有2个直径不同的孔组成，为能快速更换不同孔径的钻套，应选用快换钻套[14]；采用弹簧销分度装置，当钻完第一个孔后，抬起手柄6拔出对定销5，转动分度盘1，当下一个分度孔与对定销对准时，对定销在弹簧的作用下，插入分度孔，即可钻第二个孔,以此类推。所以，采用弹簧销时，手柄每往复转动一次，便同时完成分度与对定两个动作，操作方便迅速[15]。图3方案一夹具的结构示意图方案二：此方案定位中圆柱孔定位采用的是橡胶芯压缩膨胀心轴[16]，膨胀心轴的螺母旋紧时，橡胶芯外径膨胀，从而径向夹紧工件，但是定位精度低[17]。此方案中分度定位销采用手拉式操作机构，手柄向外拉出时，对定销衬套中退出，手柄旋转转90度，令横销在弹簧作用下搁在导套的顶端平面上，此时即可转动分度盘进行分度[18]。此种分度对定销操作机构，拔出对定销和分度盘的转位分度需要分别操作，比较费时费力，其操作误差会直接影响分度精度[19]。方案对比表1方案对比表定位分度精度效率周期生产方案1工件圆柱孔采用螺栓柱心轴定位,此时中心定位心轴元件与夹紧螺栓元件合为一体分度定位销采用单手柄操纵分度和对定的弹簧式的操作机构高高生产周期短大批量方案2工件圆柱孔采用橡胶芯压缩膨胀心轴定位分度定位销采用手拉式操作机构低低生产周期长小批量经过对比，选用方案一。3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作重点及难点：设计出立轴回转分度钻床的专用夹具，分析零件的工艺，夹具的定位误差和夹紧力的分析计算，利用三维建模软件建工件的三维模型，利用二维绘图软件绘制夹具装配体的三视图。前期已开展工作：（1）查阅相关资料，积累基础知识；（2）初步了解常规夹具的设计及加工方法；（3）初步了解关于回转分度夹具的一些相关知识；（4）学会运用三维建模和二维画图等作图软件。4.完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）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6周：工件的分析；定位分析（自由度）。第7周－第9周：立轴回转分度钻床夹具的工作原理；设计中存在的问题。第10周－第13周：立轴回转分度钻床钻模夹具装配工艺设计与仿真。第14周－第15周：完成毕业论文。5.指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师：年月日6.所在系审查意见：系主管领导：年月日注：1）正文：宋体小四号字，行距20磅，单面打印；其他格式与毕业论文要求相同。2）开题报告由各系集中归档保存。3）开题报告引用参考文献注释格式可参照附录E“毕业设计（论文）参考文献样式”执行。不进入正文，可以作为附件放在开题报告后面。参考文献[1]全晓春,刘晓花.基于机床夹具的设计[J].甘肃科技,2012,28(3):71-73.[2]黄淑芳,程伟珍.高职“机床夹具设计与应用”项目化改革的实践[J].中国电力教育,2012,(32):78-79.[3]王建华.钻床用夹具的设计[J].山东:山东省地质探矿机械厂,2009,(6):72-74.[4]朱成洲.钻床专业夹具的设计[J].新疆有色金属,2011,5:56-58.[5]李乐.间谈机床夹具[J].2013,(3):90-92.[6]杨营营.现代机床夹具简述[J].2011,(6):151.[7]吴小邦.机床夹具结构设计及方案构思原则[J].2012,(6):138-141.[8]徐晋之.“钻床夹具设计”零件的机械加工工艺过程及工艺装备[J].2013,(2):120-121.[9]李玉田.浅谈机床夹具的应用及发展趋势[J].2013,科技论坛,(13):212.[10]张滢滢,刘春雨.关于机床夹具的发展前景的探讨[J].科技创新导报,2011,(26):69.[11]王力行.专业机床夹具安装精度分析[J].装配制造技术,2008,(9):163-164.[12]胡占明.曲柄板夹具设计[J].高科技产品研发,2011,(2):64.[13]吴玲艳.曲柄板回转分度钻床夹具设计[J].2009,(11):129-130.[14]李波,杨济森.加工回转分度类零件工艺方案设计[J].2011,(8):105-106.[15]孙遇高.橡胶膨胀心轴[J].1995,(5):11.[16]崔丽娟.高精度弹性心轴定位夹具[J].2008,(2):44-45.[17]BiqiongLi,JieLi.ResearchofConceptualofDrillingFixtureBasedonFuzzyAlgorithm[J].2008,259-262.[18]KailingLI,PanLIU,GuihengBAI,PengZHAHG.Developmen