套筒加工開(kāi)題報告
大學(xué)生活又即將即將結束，大學(xué)生們都開(kāi)始做畢業(yè)設計了，而我們做畢業(yè)設計之前要先寫(xiě)好開(kāi)題報告，那么優(yōu)秀的開(kāi)題報告是什么樣的呢？以下是小編為大家整理的套筒加工開(kāi)題報告，僅供參考，大家一起來(lái)看看吧。
學(xué)生姓名
專(zhuān)業(yè) 機械設計制造及其自動(dòng)化 班級
指導教師評閱教師
完成日期 2021年 2月 15 日
套筒的工藝分析與夾具設計
學(xué)生：吳新剛
指導老師：張明松
教學(xué)單位：三峽大學(xué)機械與材料學(xué)院
1 課題來(lái)源
本課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際，探討機械加工中一般性基礎問(wèn)題。課題涉及知識面較廣，且設計要求較高，對學(xué)生的設計能力，特別是思考能力是一個(gè)很好的鍛煉。課題研究?jì)热莅C械工程學(xué)科的力學(xué)，材料學(xué)，機械原理，機械設計，公差與互換性，機械制造工藝等知識，特別涉及機構的應用與創(chuàng )新是本課題的主要靚點(diǎn)。使學(xué)生能得到全面的鍛煉。課題要求學(xué)生具備較強的機構設計能力和創(chuàng )新能力，對學(xué)生是一個(gè)挑戰。課題為典型的機械設計類(lèi)課題，涉及機械知識全面，與機械專(zhuān)業(yè)方向結合緊密。
2 研究的目的與意義
2.1研究的目的
隨著(zhù)世界經(jīng)濟的迅猛發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的騰飛，市場(chǎng)不斷國際化全球化，各行各業(yè)的競爭日益激烈。企業(yè)要想在殘酷的競爭中生存下來(lái)謀求發(fā)展，就要想方設法提高競爭力�？s短新產(chǎn)品的研發(fā)和開(kāi)發(fā)時(shí)間，提高產(chǎn)品的設計質(zhì)量，降低研發(fā)成本，進(jìn)行創(chuàng )新性設計，只有這樣，才能滿(mǎn)足市場(chǎng)不斷變化的需求。
在現代企業(yè)的機械生產(chǎn)中，如何保證零件加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，是企業(yè)不斷追求的目標。隨著(zhù)市場(chǎng)競爭的日趨激烈，對機械零件的技術(shù)性和經(jīng)濟性提出了更高的要求，而良好的技術(shù)經(jīng)濟性很大程度取決于機械加工工藝的制定。套筒零件是機械產(chǎn)品中最常見(jiàn)的一種零件，其生產(chǎn)工藝比較特殊，改造后的套筒零件可達到較高的精度，同時(shí)夾具結構簡(jiǎn)單，操作方便快捷，能重復使用，大大降低了成本。
2.2研究的意義
零件的加工工藝編制，在機械加工中占有非常重要的地位，零件工藝編制得合不合理，這直接關(guān)系到零件最終能否達到質(zhì)量要求;夾具的設計也是不可缺少的一部分，它關(guān)系到能否提高其加工效率的問(wèn)題。因此這兩者在機械加工行業(yè)中是至關(guān)重要的環(huán)節。
機械加工工藝過(guò)程是指用機械加工方法改變毛坯的形狀，尺寸，相對位置和性質(zhì)使其成為零件的全過(guò)程。
機械加工工藝過(guò)程的基本單位是工序，工序又由安裝，工位，工步及走刀組成。
規定產(chǎn)品或零件制造過(guò)程和操作方法的工藝文件，稱(chēng)為工藝規程。機械加工工藝規程的主要作用如下：
1.機械加工工藝規程是生產(chǎn)準備工作的主要依據，根據它來(lái)組織原料和毛坯的供應，進(jìn)行機床調整，專(zhuān)用工藝裝備的設計與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計劃，調配勞動(dòng)力，以及進(jìn)行生產(chǎn)成本核算等。
2.機械加工工藝規程也是組織生產(chǎn)，進(jìn)行計劃調度的依據，有了它就可以指定進(jìn)度計劃，實(shí)現優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和低消耗。
3.機械加工工藝規程是新建工廠(chǎng)的基本技術(shù)文件，根據它和生產(chǎn)綱領(lǐng)，才能確定所需機床的種類(lèi)和數量，工廠(chǎng)的面積，機床的平面布置，各部門(mén)的安排。 機械加工工藝過(guò)程卡片和機械加工工序卡片是兩個(gè)主要的工藝文件，對于檢驗工序還有檢驗工序卡片，自動(dòng)，半自動(dòng)機床完成的工序，還有機床調整卡片。機械加工工藝過(guò)程卡片是說(shuō)明零件加工工藝過(guò)程的工藝文件。機械加工工序卡片是每個(gè)工序制定時(shí)，用于直接指導生產(chǎn)，用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。
在機床上加工工件時(shí)，為了保證加工精度，必須正確安裝工件，使其對機床切削成形運動(dòng)和刀具占有正確位置，還必須對“定位”。為了不因受切削力、慣性力、重力等外力作用而破壞工件已定的正確位置，還必須對其施加一定的夾緊力，這一過(guò)程稱(chēng)為“夾緊”。定位和夾緊全過(guò)程稱(chēng)為“安裝”。在機床上用來(lái)完成工件安裝任務(wù)的重要工藝裝備，就是各類(lèi)夾具中應用最為廣泛的“機床夾具”。
機床夾具的種類(lèi)很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規格尺寸多已標準化，且有專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專(zhuān)為某工件加工工序服務(wù)的專(zhuān)用夾具，則需各制造廠(chǎng)根據工件加工工藝自行設計制造。因此，專(zhuān)用夾具的設計是一項重要生產(chǎn)準備工作，每一個(gè)從事機械加工工藝的工裝設計人員，都應掌握有關(guān)夾具設計的基礎知識。
套筒零件是一種常用零件，研究套筒零件的加工工藝和夾具生產(chǎn)技術(shù)，可以改進(jìn)套筒零件的生產(chǎn)方法，提高工廠(chǎng)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高零件精度，對實(shí)際生產(chǎn)具有重要意義。
3 國內外的研究現狀和發(fā)展趨勢
3.1國內外的研究現狀
套筒零件的加工工藝根據其功能，結構形狀，材料和熱處理以及尺寸大小的不同而異。就其結構形狀來(lái)劃分，大體可以分為短套筒和長(cháng)套筒兩大類(lèi)。它們在加工過(guò)程中，其裝夾方式和加工方法都有很大的差別。
1)套筒零件的功用與結構特點(diǎn)
套筒零件在產(chǎn)品中通常起支撐或導向作用，由于功用不同，在結構和尺寸上有著(zhù)很大的差異，但在結構上仍有共同的特點(diǎn)：零件的主要表面為同軸度要求較高的內外旋轉表面，零件壁的厚度薄且受力容易變形。其主要技術(shù)要求為：外圓表面直徑精度，通常取IT7~8;內孔直徑精度，通常取IT7;內外圓的同軸度;孔軸線(xiàn)與端面的垂直度及表面粗糙度等。
2)生產(chǎn)加工現狀
由于套筒零件壁薄，受到徑向力容易變形。為了解決這些問(wèn)題，常采用以下兩種裝夾方式：
(1)用外圓定位裝夾;
(2)用已加工內孔定位。在生產(chǎn)過(guò)程中一般采用均勻徑向力夾緊或軸向力夾緊的方式。常用的夾具有軟爪，心軸，彈簧夾頭，液性塑料夾具等。這些夾具都是根據不同的套筒零件專(zhuān)門(mén)設計出來(lái)的專(zhuān)用夾具，一旦零件結構，尺寸改變或者停產(chǎn)，這些夾具將成為報廢品，從而造成極大的浪費，增加生產(chǎn)成本，這對企業(yè)來(lái)說(shuō)是要盡量避免出現的。
套筒零件加工中的主要工藝問(wèn)題：
一般套筒零件在機械加工中的主要問(wèn)題是保證內外圓的相互位置精度(即保證內，外圓表面的同軸度以及軸線(xiàn)與端面的垂直度要求)和防止變形。
1)保證相互位置精度
要保證內外圓表面間的同軸度以及軸線(xiàn)與端面的垂直度要求，通�？刹捎孟铝腥N工藝方案：(1)在一次安裝中加工內外圓表面和端面。(2)全部加工分在幾次安裝中進(jìn)行，先加工孔，然后以孔為定位基準加工外圓表面。(3)全部建工分在幾次安裝中進(jìn)行，先加工外圓，然后以外圓表面為定位基準加工內孔。
2)防止變形的方法
薄壁套筒在加工過(guò)程中，往往由于夾緊力，切削力和切削熱的影響而引起變形，致使加工精度降低。需要熱處理的薄壁套筒，如果熱處理工序安排不當，也會(huì )造成不可校正的變形。防止薄壁套筒的變形，可以采取以下措施：
(1)減小夾緊力對變形的影響;
(2)減小切削力對變形的影響;
(3)減小熱變形引起的誤差。
3.2未來(lái)發(fā)展趨勢
4、加工工藝未來(lái)的發(fā)展趨勢：
1.采用模擬技術(shù)，優(yōu)化工藝設計
成形、改性與加工是機械制造工藝的主要工序，是將原材料(主要是金屬材料)制造加工成毛坯或零部件的過(guò)程。這些工藝過(guò)程特別是熱加工過(guò)程是極其復雜的高溫、動(dòng)態(tài)、瞬時(shí)過(guò)程，其間發(fā)生一系列復雜的物理、化學(xué)、冶金變化，這些變化不僅不能直接觀(guān)察，間接測試也十分困難，因而多年來(lái)，熱加工工藝設計只能憑“經(jīng)驗”。近年來(lái)，應用計算機技術(shù)及現代測試技術(shù)形成的熱加工工藝模擬及優(yōu)化設計技術(shù)風(fēng)靡全球，成為熱加工各個(gè)學(xué)科最為熱門(mén)的研究熱點(diǎn)和跨世紀的技術(shù)前沿。
應用模擬技術(shù)，可以虛擬顯示材料熱加工(鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、注塑等)的工藝過(guò)程，預測工藝結果(組織性能質(zhì)量)，并通過(guò)不同參數比較以?xún)?yōu)化工藝設計，確保大件一次制造成功;確保成批件一次試模成功。模擬技術(shù)同樣已開(kāi)始應用于機械加工、特種加工及裝配過(guò)程，并已向擬實(shí)制造成形的方向發(fā)展，成為分散網(wǎng)絡(luò )化制造、數字化制造及制造全球化的技術(shù)基礎。
2.成形精度向近無(wú)余量方向發(fā)展毛坯和零件的成形是機械制造的第一道工序。金屬毛坯和零件的成形一般有鑄造、鍛造、沖壓、焊接和軋材下料五類(lèi)方法。隨著(zhù)毛坯精密成形工藝的發(fā)展，零件成形的型成形的形狀尺寸精度正從近凈成形(Near Net Shape Forming)向凈成形(Net Shape Forming)即近無(wú)余量成形方向發(fā)展�！懊鳌迸c“零件”的界限越來(lái)越小。有的毛坯成形后，已接近或達到零件的最終形狀和尺寸，磨削后即可裝配。主要方法有多種形式的精鑄、精鍛、精沖、冷溫擠壓、精密焊接及切割。如在汽車(chē)生產(chǎn)中，“接近零余量的敏捷及精密沖壓系統”及“智能電阻焊系統”正在研究開(kāi)發(fā)中。
3. 成形質(zhì)量向近無(wú)“缺陷”方向發(fā)展毛坯和零件成形質(zhì)量高低的一另一指標是缺陷的多少、大小和危害程度。由于熱加工過(guò)程十分復雜，因素多變，所以很難避免缺陷的產(chǎn)生。近年來(lái)熱加工界提出了“向近無(wú)“缺陷”方向發(fā)展”的目標，這個(gè)“缺陷”是指不致引起早期失效的臨界缺陷概念。采取的主要措施有：采用先進(jìn)工藝，凈化熔融金屬薄板，增大合金組織的致密度，為得到健全的鑄件、鍛件奠定基礎;采用模擬技術(shù)，優(yōu)化工藝設計，實(shí)現一次成形及試模成功;加強工藝過(guò)程監控及無(wú)損檢測，及時(shí)發(fā)現超標零件;通過(guò)零件安全可靠性能研究及評估，確定臨界缺陷量值等。
4.機械加工向超精密、超高速方向發(fā)展超精密加工技術(shù)目前已進(jìn)入納米加工時(shí)代，加工精度達0.025μm，表面粗糙度達0.0045μm。精切削加工技術(shù)由目前的紅處波段向加工可見(jiàn)光波段或不可見(jiàn)紫外線(xiàn)和X射線(xiàn)波段趨近;超精加工機床向多功能模塊化方向發(fā)展;超精加工材料由金屬擴大到非金屬。
5、夾具設計未來(lái)的發(fā)展趨勢：
夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具、卡盤(pán)技術(shù)正朝著(zhù)高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。
(1)高精
隨著(zhù)機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對卡盤(pán)的制造精度要求更高。高精度卡盤(pán)的定位孔距精度高達±5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂(lè ))公司制造的4m長(cháng)、2m寬的孔系列組合焊接卡盤(pán)平臺，其等高誤差為±0.03mm;精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以?xún)?夾具重復安裝的定位精度高達±5μm;卡盤(pán)的重復定位精度高達2～5μm[12]。機床卡盤(pán)的精度已提高到微米級，世界知名的卡盤(pán)制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，為了適應不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，卡盤(pán)有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。
(2)高效
為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具卡盤(pán)產(chǎn)品越來(lái)越多。
為了減少工件的安裝時(shí)間，各種自動(dòng)定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動(dòng)和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁卡盤(pán)，加緊和松開(kāi)工件只用1～2秒，夾具結構簡(jiǎn)化，為機床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng )造了條件。為了縮短在機床上安裝與調整夾具的時(shí)間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線(xiàn)切割機床卡盤(pán)的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統，1分鐘內就能將卡盤(pán)定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統用于柔性生產(chǎn)線(xiàn)上更換卡盤(pán)，起到縮短停機時(shí)間，提高生產(chǎn)效率的作用。
(3)模塊、組合
夾具元件模塊化是實(shí)現組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開(kāi)發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時(shí)，節材、節能，體現在各種先進(jìn)夾具系統的創(chuàng )新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用CAD技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶(hù)使用檔案庫，進(jìn)行夾具優(yōu)化設計，為用戶(hù)三維實(shí)體組裝夾具[13]。模擬仿真刀具的切削過(guò)程，既能為用戶(hù)提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場(chǎng)需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統。組合夾具分會(huì )與華中科技大學(xué)合作，正在著(zhù)手創(chuàng )建夾具專(zhuān)業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢(xún)與開(kāi)發(fā)的公共平臺，爭取實(shí)現夾具設計與服務(wù)的通用化、遠程信息化和經(jīng)營(yíng)電子商務(wù)化。
(4)通用、經(jīng)濟
夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。采用模塊、組合式的夾具系統，一次性投資比較大，只有夾具系統的可重組性、可重構性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現出經(jīng)濟性好。德國demmeler(戴美樂(lè ))公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具[14]。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟實(shí)用才有推廣應用的價(jià)值。專(zhuān)家們建議組合夾具行業(yè)加強產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng )建夾具專(zhuān)業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現代信息和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng )新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動(dòng)與國外夾具廠(chǎng)商聯(lián)系，爭取合資與合作，引進(jìn)技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。
6、研究的主要內容
本課題研究的主要內容為，通過(guò)對套筒零件的工藝進(jìn)行分析，設計出套筒零件的加工工藝規程，其中包括確定毛坯的制造形式，基準的選擇，確定工藝路線(xiàn)等。另外要設計出相應的夾具。
7、工作的主要階段、進(jìn)度及要求
8、最終目標及完成時(shí)間
本課題最終要完成如下目標：對套筒零件的加工工藝進(jìn)行分析，設計出其加機械加工工藝過(guò)程卡片和機械加工工序卡片，完成相應夾具的設計，達到核審單位的核審標準。
最終完成時(shí)間為6月初，參加答辯。
9、 現有條件及必須采取的措施
現有條件為大學(xué)期間所學(xué)的有關(guān)專(zhuān)業(yè)課程和從網(wǎng)上搜集的相關(guān)論文，相應的制圖軟件。目前仍需要搜集更多的資料，復習所學(xué)的相關(guān)知識，閱讀更多的相關(guān)文獻，以對課題有更深的了解。
10、 協(xié)助單位及要解決的主要問(wèn)題
本課題要解決生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，由于經(jīng)驗不足，需要得到各位老師和同學(xué)的大力支持和幫助。
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