销轴轴端的槽、面铣成组夹具设计【三维UG】【含图纸及及档全套】
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毕业设计(论文)
开 题 报 告
1
浙江工业大学之江学院毕业设计(论文) 开题报告
1 选题的背景和意义
1.1 选题的背景
随着社会的发展,人类的进步,人们对于日常生活、工作中的物资需求呈现出了极大的多样化与复杂化。传统的简单的产品已经难以再满足人们的需求。而且在企业、工厂的运营过程中,需要的工具也不断精细化与多样化,给制造业带来了新的难题。个性化的社会导致了制造产品大批量越来越少,更多的是需求多品种少批量,这种单件小值的生产模式是对传统的机械加工产业模式的挑战[1]。为此,制造技术的研究者提出了成组技术的科学理论及实现方法,从根本上解决了生产由于品种多、产量少带来的矛盾。它是将多种零件按其工艺的相似性分类成组,以形成零件族,即把同一零件族中零件分散的小生产量汇聚成较大的成组生产量,从而使小批量生产能获得接近于大批量生产的经济效益,成组夹具便应运而生[2]。
成组夹具的应用可以扩大机床的使用范围,提高生产效率和零件的加工质量,也能够降低工人的劳动强度,缩短生产准备周期,提高劳动生产率[3]。而且随着成组夹具的应用和发展,必将加速开拓成组技术新的应用领域。因此,成组夹具将是我国机械工业今后夹具发展的一个主要方面。
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 国内外研究现状
目前发展的成组技术是应用系统工程学的观点,把中、小批生产中的设计制造和管理等方面作为一个生产系统整体,统一协调生产活动的各个方面,全面实施成组技术以提高综合经济效益。
成组技术从20世纪50年代提出到如今已经历了近50年的发展和应用。成组技术作为一门综合性的生产技术科学是计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助制造和柔性制造系统等方面的技术基础。我国早在20世纪60年代初就在纺织机械、飞机、机床及工程机械等机械制造业中推广应用成组技术,并初见成效。因此,成组技术受到国家有关部、局和工厂企业,研究所及高等院校的重视。目前,正积极开展这一方面的科学研究、人材培训和推广应用等工作。可以相信,随着应用推广和科研工作的持续开展,成组技术对提高我国机械工业的制造技术和生产管理水平将日益发挥其重要的作用[4]。
成组工艺作为一种先进的工艺方法和生产准备方法,先后在苏联、民德、捷克、波兰以及英国、法国、日本等国已经逐步得到了应用,并获得了良好的经济效果。由于它能缩短单件、小批生产的准备时间,扩大加工批量,提高生产效率,为适应多品种生产的发展创造了条件。机床工业具有多品种、小批量生产的特点,因而近年来在国外有不少机床制造厂家先后也采用了成组工艺技术[5]。
1.2.2 发展趋势
成组夹具由于能够利用加工零件工艺上的相似性,并且适应工件特征在一定范围内的变化而得到推广和应用,如何提高成组夹具设计效率成为需要重点解决的问题之一[6]。
组合夹具与成组夹具都适用于中小批生产和新产品试制,任何事物都不是十全十美的,组合夹具可多次重复使用,缩短生产准备周期,但制造成本高,组装后笨重复杂,刚性差,积累误差大,而成组夹具可克服组合夹具的不足,组装调整时间短,生产和技术管理较方便。采用成组夹具是企业全面实行成组技术的需要,是实现成组加工的重要手段和工具,而成组加工是实施成组技术的重要领域和必要的环节[7]。夹具设计正朝着多功能、模块化、高精度、高刚性、高强度、通用化、快速化和自动化的方向发展[8]。
2 研究的基本内容
通过分析一组小轴类零件(如图2.1所示)上铣削槽的特点,找出共性,确定铣削夹具形式,进行结构设计,确保定位精度满足加工要求,工件夹紧牢固可靠;要求机构合理、加工方便。
图2.1小轴类零件图
D=10~30mm
2.1 基本框架
(1)分析课题,方案设计
(2)相关尺寸计算和校核
(3)零部件设计
(4)总体夹具设计
2.2 研究的重点和难点
通过分析一组小轴类零件上铣削槽的特点,找出共性,确定铣削夹具形式,进行结构设计,确保定位精度满足加工要求,工件夹紧牢固可靠;分度机构准确可靠、方便。
2.3 拟解决的关键问题
(1)确定工件的定位方案,确保精度无误差
(2)确定工件的夹紧方案,使工件稳定夹紧
(3)适合不同尺寸和类型的销轴的装夹,分度方便可靠
3 研究的方法及措施
3.1 定位夹紧方案设计
如图3.1所示为各小轴零件的定位夹紧方案示意图,轴向左端面用支杆定位,限制了工件Y轴上的移动,用圆柱面定位限制了X轴和Z轴的移动以及绕X轴和Z轴的转动,共限制了5个自由度,定位准确可靠。箭头所指位置为夹紧方向和夹紧位置。
图3.1 定位夹紧方案示意图
用圆柱面定位工件可以使用三爪卡盘和弹性夹头来进行定位夹紧:
三爪卡盘是机床上用来夹紧工件的机械装置,用伏打扳手旋转锥齿轮,锥齿轮带动平面矩形螺纹,然后带动三爪向心运动,同时趋进或离散。因为平面矩形螺纹的螺距相等,所以三爪运动距离相等,有自动定心的作用。三爪卡盘多用于车床、铣床、插床夹持工件。
弹性夹头是一种装在车床或铣床上的夹头,其主要作用是夹紧小轴类工件,由于定位精准度较高、装夹方便可靠,被广泛用于各种生产加工领域。当机床带动夹具开始旋转后,数只离心重块在离心力的作用下,绕销作逆时针方向摆动,其左端部压迫柱塞,柱塞继而压缩柔性介质,迫使拉杆带动弹性夹头左移。弹性夹头则受夹具体内锥孔的作用而产生变形,从而夹紧工件的外圆表面,此时便可以进行切削加工。加工完毕后机床主轴停止旋转,由于弹性夹头外锥体与夹具体锥孔之间为非自锁配合,所以弹性夹头会自动恢复变形而松开工件。
三爪卡盘装夹力大、装夹适应面宽,相对来讲装夹精度低于弹簧夹头、实现自动夹紧相对困难一些、装夹效率低于弹簧夹头。弹性夹头虽然装夹适应面窄、夹紧力小,但是装夹效率高、相对装夹精度高,方便实现自动夹紧。本次所要装夹的是小轴类零件,不需要太大的夹紧力,而是需要更高的精度、装夹效率和实现自动夹紧,所以更适合采用弹性夹头来装夹工件。
如图3.2所示弹性夹头,连接螺栓1用来固定弹性夹头3在夹具体2上,当工件放入夹头中往里推,弹性夹头则受作用F而产生变形,从而夹紧工件的外圆表面,此时便可以进行切削加工。
图3.2 弹性夹头
1连接螺栓 2夹具体 3弹性夹头 4工件
3.2 分度装置设计
如图3.3所示为铣削小轴零件的分度示意图,弹性夹头固定在心轴上,在心轴上有四边形和六边形两个分度面,各有相应的偏心轴与之配合,可以根据需要锁紧其中一个分度面。需要分度前,首先扳动两偏心轴上的手柄,使之都处于松开状态,当工件需要铣2、4个面或槽时,旋转心轴到一定角度,然后扳动偏心轴1上的手柄,锁紧四边形的分度面然后进行铣削。当工件需要铣3、6个面或槽时,扳动偏心轴2上的手柄,锁紧六边形的分度面然后对工件进行铣削。
图3.3 分度装置
4 预期成果
(1)绘制二维、三维装配图和部分零件的工程图,并完成三维总装图
(2)销轴轴端的槽、面铣成组夹具的说明书。
5 研究工作进度计划
(1) 2014.11.01~2014.12.25 查阅资料,撰写开题报告、文献综述、外文翻译
(2) 2014.12.26~2015.01.7 完成开题报告、文献综述、外文翻译
(3) 2015.02.22~2015.03.26 完成夹具相关尺寸计算和校核,具体零部件设计
(4) 2015.03.27~2015.04.29 完成二维装配图及重要零件图
(5) 2015.04.30~2015.05.10 完成三维装配图
(6) 2015.05.11~2015.05.25 撰写毕业论文
(7) 2015.05.26~2015.05.28 修改论文,准备答辩
参考文献
[1]贾鹏程.试论成组夹具技术在机械加工中的应用[J].科技创新与应用,2013(32):4.
[2]王守忠,陈爱荣.成组夹具技术在机械加工中的应用探析[J].商丘职业技术学院学报,2006(2):62~64.
[3]李定志,龚书强,王永国.成组夹具技术在小批量铣加工生产中的应用[J].机床/附件/工装, 2001(1):43~44.
[4]李春杰,肖素梅.成组技术的产生与发展[J].黑龙江史志,2006(4):10~11.
[5]大津一郎、茵矢圭司.机床生产与成组工艺[J].机械技术,1971,19(3):34~40.
[6]祁捷.成组夹具的设计与实践[J].机械设计与制造,2005 (6):31~32.
[7]赵学良,赵波.试论我国成组夹具发展方向[J].太原机械学院,1989(5):22~24.
[8]黄剑波.数控机床夹具的发展[J].电子机械工程,2011,27(5):33~36.
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