500mm浮頭式換熱器浮動(dòng)管板工藝夾具設(shè)計(jì)【鉆φ25孔】【說(shuō)明書(shū)+CAD】
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長(zhǎng)江大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
題 目 名 稱(chēng) 500mm浮頭式換熱器浮動(dòng)管板工藝夾具設(shè)計(jì)
院 （系） 機(jī)械工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 裝備10901班
學(xué) 生 姓 名 陳 翔
指 導(dǎo) 教 師 眭 滿(mǎn) 倉(cāng)
輔 導(dǎo) 教 師 眭 滿(mǎn) 倉(cāng)
開(kāi)題報(bào)告日期 2013年4月19日
500mm浮頭式換熱器浮動(dòng)管板工藝夾具設(shè)計(jì)
學(xué) 生： 陳翔 長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
指導(dǎo)老師：眭滿(mǎn)倉(cāng) 長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
1 題目來(lái)源
生產(chǎn)實(shí)踐。
2 研究目的和意義
夾具設(shè)計(jì)是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)中的重要活動(dòng) ,計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)以及裝夾自動(dòng)規(guī)劃已成為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design ,CAD）/計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing,CAM） 集成的重要組成部分 ,在柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)中起十分關(guān)鍵的作用。近年來(lái) ,國(guó)內(nèi)外在夾具自動(dòng)設(shè)計(jì)以及柔性?shī)A具設(shè)計(jì)領(lǐng)域進(jìn)行了不少研究 ,取得了一些富有成效的成果 ,如文獻(xiàn)[1]提出了一個(gè)適用于棱柱形零件定位方法的枚舉算法;文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)[3]提出了定位方案的幾何分析和精度夾緊可及性分析方法;文獻(xiàn)[4]根據(jù)工件的幾何與拓?fù)湫螤罱⒘舜_定工件定位面和定位點(diǎn)的規(guī)則;文獻(xiàn)[5]提出了一系列對(duì)夾具設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)規(guī)則 ,研制了夾具構(gòu)型設(shè)計(jì)的專(zhuān)用軟件;文獻(xiàn)[6]和文獻(xiàn)[7]提出了利用連桿曲線(xiàn)求交原理和擴(kuò)展的 3 - 2 - 1 規(guī)則 ,確定工件全部定位方案的方法;此外 ,人工智能[8 - 9]和專(zhuān)家系統(tǒng)也廣泛應(yīng)用到組合夾具的設(shè)計(jì)中，然而 ,目前的研究大部分集中在定位方案的規(guī)劃與設(shè)計(jì)方法上 ,對(duì)組合夾具夾緊方案自動(dòng)規(guī)劃方法的研究則涉及較少。
成組夾具技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術(shù)基礎(chǔ).為進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展 ,許多學(xué)者和專(zhuān)家正在積極從事成組夾具技術(shù)基本理論及其應(yīng)用方面的研究工作.零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)、零件分類(lèi)成組方法和計(jì)算機(jī)輔助編碼、分類(lèi)、工藝設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理軟件等系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā) ,將是今后成組夾具技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)課題.成組夾具技術(shù)作為一門(mén)綜合性的生產(chǎn)技術(shù)科學(xué) ,已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)和集成制造系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ).可以相信 ,隨著它的應(yīng)用推廣和科研工作的持續(xù)開(kāi)展 ,成組夾具技術(shù)必將對(duì)我國(guó)制造業(yè)水平的提高發(fā)揮重要的作用.
3 閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱(chēng)
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4 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向
夾具是工藝裝備的主要組合部分 ,在機(jī)械制造中占有重要地位。夾具對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量 ,提高生產(chǎn)率 ,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 ,擴(kuò)大機(jī)床使用范圍 ,縮短產(chǎn)品試制周期等都具有重要意義。
目前 ,單件、小批量生產(chǎn)正逐漸成為現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)新的生產(chǎn)模式。在這種模式中 ,要求加工機(jī)床和夾具裝備具有更好的柔性 ,以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、降低生產(chǎn)成本 ,所以 ,按單一品種設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具的方法已不能滿(mǎn)足生產(chǎn)發(fā)展的要求 ,而組合夾具正是適應(yīng)這一生產(chǎn)模式的柔性工裝設(shè)備。它對(duì)縮短工藝裝備的設(shè)計(jì)、制造周期 ,以及產(chǎn)品換型后對(duì)原有工裝夾具延續(xù)使用起到至關(guān)重要的作用。國(guó)外為了適應(yīng)這種生產(chǎn)模式 ,也把柔性制造系統(tǒng)作為開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的有效手段 ,并將其
作為機(jī)械制造業(yè)的主要發(fā)展。
孔系組合夾具與槽系組合夾具相比，具有夾具元件定位精度.整體組裝剛性好.組裝時(shí)間短以及夾具元件加工工藝性好等優(yōu)點(diǎn)。是目前CNC系統(tǒng)中最具發(fā)展前途的組合夾具，夾具設(shè)計(jì)包括定位方案設(shè)計(jì)夾緊.近年來(lái) 組合夾具的研究得到了廣泛關(guān)注，許多學(xué)者采用不同的方法提方案設(shè)計(jì)，定位質(zhì)量評(píng)價(jià)等許多環(huán)節(jié)出了多種組合夾具的定位方案并對(duì)定位方案的定位質(zhì)量評(píng)價(jià)進(jìn)行相關(guān)的研究[10]融亦鳴等； 提出的夾具設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)規(guī)則，可以對(duì)定位精度，夾緊穩(wěn)定性和干涉檢查等進(jìn)行分析[11]熊蔡華等；利用形封閉理論對(duì)夾具的質(zhì)量進(jìn)行分析[12]苗恩銘等；認(rèn)為溫度對(duì)夾具設(shè)計(jì)有影響，主張夾具設(shè)計(jì)的基本原則應(yīng)根據(jù)具體情況給予一定[13]陳薇等；對(duì)夾具規(guī)劃設(shè)計(jì)中的映射進(jìn)行研究，給出了制造特征與夾具特征間特征映射的具體實(shí)現(xiàn)方的調(diào)整法[14]康秀梅等；提出夾具三維定位誤差的計(jì)算機(jī)輔助分析方法，運(yùn)用矩陣計(jì)算工件的定位誤差，建立了加工精度的數(shù)學(xué)模型[15]融亦鳴等；對(duì)自動(dòng)夾具設(shè)計(jì)的裝夾表面影響性進(jìn)行分析，建立了裝夾表面影響性模型。
國(guó)外的研究現(xiàn)狀
夾具的設(shè)計(jì)包括三個(gè)步驟:設(shè)備規(guī)劃、夾具規(guī)劃和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。目前 ,Joneja 以及 Ferreira 等人在進(jìn)行 CAPP方面的研究中對(duì)設(shè)備規(guī)劃有詳細(xì)論述。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì) CAFD 就夾具方面也作了一些工作:ChouYC,ChandruV 等人提出的自動(dòng)夾具定位和夾緊的一種方法;DeMeterEC 提出的利用機(jī)械杠桿原理進(jìn)行定位和夾緊位置選擇的一種算法;MarkusA 等人提出的針對(duì)棱柱形工件進(jìn)行組合夾具設(shè)計(jì)的基于規(guī)則的系統(tǒng)。目前 ,關(guān)于工件夾具的自動(dòng)化配置方面的工作 ,自動(dòng)夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) AFCD 中很少提及。TrappeyAJC 等人提出了一個(gè)二維組合夾具元件的配置算法。幾乎所有的AFCD 研究者都承認(rèn) ,在一個(gè)成功的AFCD系統(tǒng)中 ,工件的幾何形狀是一個(gè)關(guān)鍵因素NnajiB,AlladinS 等人也對(duì)具有復(fù)雜幾何形狀的工件進(jìn)行嘗試研究。然而其結(jié)果也僅僅適用于特定的幾何體 ,比如多邊形棱柱
國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀
我國(guó)于 80 年代末開(kāi)始對(duì)組合夾具元件的設(shè)計(jì)與管理進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā) ,在總結(jié)和吸取我國(guó)應(yīng)用和發(fā)展槽系夾具經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上 ,根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械加工特征及夾具的發(fā)展趨勢(shì) ,研制了新一代孔系組合夾具系統(tǒng)。此系統(tǒng)發(fā)揮了槽系平移可調(diào)性和孔的旋轉(zhuǎn)可調(diào)性的優(yōu)勢(shì) ,可直接組裝獲得任何直線(xiàn)尺寸和角度尺寸。此系統(tǒng)把大中小三個(gè)系列的元件有機(jī)融為一體 ,可在一塊多夾具基礎(chǔ)板上 ,既能組裝單個(gè)大工件夾具 ,又能組裝多個(gè)中小零件夾具 ,有利于裝夾具基礎(chǔ)板長(zhǎng)期固定在機(jī)床工作臺(tái)上 ,此系統(tǒng)還設(shè)有孔系和槽系過(guò)渡元件 ,便于實(shí)現(xiàn)孔、槽系夾具元件混合使用。
吳玉光博士在這個(gè)領(lǐng)域取得了較大的突破提出孔系基礎(chǔ)板組合夾具設(shè)計(jì)[17]的系統(tǒng)方法。該方法利用連桿機(jī)構(gòu)原理自動(dòng)確定由直線(xiàn)和圓弧組成定位邊界的零件的全部候選定位方案。并提出定位銷(xiāo)可見(jiàn)錐概念和定位銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)的概念 ,進(jìn)行定位方案的裝卸方便性分析。進(jìn)一步提出瞬心三角形和同向邊的概念對(duì)工件進(jìn)行可夾緊性分析 ,確定工件邊界的可夾緊范圍。其理論水平在國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)開(kāi)拓了新的局面。
5 主要研究?jī)?nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路。
1.專(zhuān)用夾具有以下幾方面組成：
1）定位裝置。這種裝置包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具中的位置，即通過(guò)它使工件加工時(shí)相對(duì)于刀具及切削成形運(yùn)動(dòng)處于正確的位置，如支承釘、支承板、V形塊、定位銷(xiāo)等。
2）夾緊裝置。它的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時(shí)所占據(jù)的位置在加工過(guò)程中不因受重力、慣性力以及切削力等外來(lái)作用而產(chǎn)生位移，同時(shí)防止或減小振動(dòng)。它通常是一種機(jī)構(gòu)，包括夾緊元件（如夾爪、壓板等），增力及傳動(dòng)裝置（如杠桿、螺紋傳動(dòng)副、斜、凸輪等）以及動(dòng)力裝置（如氣缸、油缸）等。
3）對(duì)刀－引導(dǎo)裝置。它的作用是確定夾緊相對(duì)于刀具的位置，或引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工，如刀塊、鉆套、鏜套等。
4）其它元件及裝置。如定向件、操作件以及根據(jù)夾具特殊功用需要設(shè)置的一些裝置，如分度裝置、工件頂出裝置、上下料裝置等。
5）夾具體。用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件，并與機(jī)床有關(guān)部位連接，以確定夾具對(duì)于機(jī)床的位置。
2.設(shè)計(jì)的基本要求：
1）保證工件的加工精度
2）夾具總體方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)
3）操作方便，工作安全，能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度
4）便于排削
5）有良好的結(jié)構(gòu)工藝性
3.設(shè)計(jì)的一般步驟：
1）研究原始資料。認(rèn)真研究任務(wù)書(shū)中提出的設(shè)計(jì)要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)并收集下列資料：
（1）零件工作圖、毛坯圖和工藝規(guī)程等技術(shù)文件。了解該工序的加工技術(shù)要求，定位和夾緊方案，毛坯情況。加工中使用的機(jī)床、刀具、檢驗(yàn)量具、加工余量和切削用量等。
（2）了解生產(chǎn)批量和對(duì)夾具的需用情況，以確定所采用夾具結(jié)構(gòu)的合理性和經(jīng)濟(jì)性。
（3）了解機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)、規(guī)格、安裝夾具的有關(guān)連接部分的尺寸等。
（4）了解刀具的主要結(jié)構(gòu)尺寸、制造精度、主要技術(shù)條件等。
（5）收集有關(guān)夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)標(biāo)、部標(biāo)、企標(biāo)、廠標(biāo)），典型夾具結(jié)構(gòu)、夾具設(shè)計(jì)資料等。
（6）了解制造、使用夾具的情況。
2）確定夾具的結(jié)構(gòu)方案
（1）確定工件的定位方案。工件在夾具中的定位應(yīng)符合定位原理，合理設(shè)置定位元件，進(jìn)行定位誤差的分析計(jì)算，定位誤差應(yīng)小于工序公差的三分之一。
（2）確定刀具的對(duì)刀或引導(dǎo)方式。根據(jù)加工表面的具體情況，合理地選擇與確定刀具的對(duì)刀或引導(dǎo)。
（3）確定工件的夾緊方案。夾緊力的作用點(diǎn)和方向應(yīng)符合夾緊原則。進(jìn)行夾緊力的分析和計(jì)算，以確定夾緊元件及傳動(dòng)裝置的主要尺寸。
（4）確定夾具其它組成部分的結(jié)構(gòu)形式。
（5）確定夾具體的形式和夾具的總體結(jié)構(gòu)。
3）繪制夾具總裝配圖
夾具總圖應(yīng)按國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。圖形大小盡量采用1：1比例，以具有良好的直觀性。工件過(guò)大時(shí)可用1：2或1：5的比例；過(guò)小時(shí)可用2：1的比例。主視圖應(yīng)選取面對(duì)操作者的工作位置。
繪制總裝配圖的順序是：先用紅色細(xì)實(shí)線(xiàn)或黑色雙點(diǎn)劃線(xiàn)，畫(huà)出工件的輪廓和主要表面。主要表面是指：定位基準(zhǔn)面、夾緊表面和被加工表面。被加工表面上的加工余量，可用網(wǎng)紋線(xiàn)或粗實(shí)線(xiàn)表示?？傃b配圖上所繪制的工件視為假想的透明體，因此它不影響夾具元件的繪制。然后按定位元件、對(duì)刀－引導(dǎo)元件、夾緊機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置等順序，劃出各自的具體結(jié)構(gòu)，最后畫(huà)夾具體?？傃b配圖上的視圖配置和選擇，應(yīng)能完整地表達(dá)出整個(gè)夾具的各部分結(jié)構(gòu)。在夾具體的明顯處一個(gè)標(biāo)記，以表示在該處刻寫(xiě)夾具編號(hào)。
4）標(biāo)注夾具總裝配圖上各部分尺寸和技術(shù)條件
5）標(biāo)注零件編號(hào)及編制零件明細(xì)表
在標(biāo)注零件編號(hào)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)件可直接標(biāo)出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。明細(xì)表要注明夾具名稱(chēng)、編號(hào)、序號(hào)、零件名稱(chēng)和材料、數(shù)量等。
6）繪制夾具零件圖
拆繪夾具零件圖的順序和繪制夾具總裝配圖的順序相同。主要繪制夾具上專(zhuān)用零件的工作圖。
6完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所必須具備的工作條件及解決的方法
設(shè)計(jì)中需要參考大量的參考書(shū)，其中主要用到的書(shū)目如下：
《機(jī)械制造工藝學(xué)》 陳明主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2005年8月
《機(jī)械零件性手冊(cè)》 蔡蘭主編 機(jī)械工業(yè)出版社 1994年4月
《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》洛陽(yáng)工學(xué)院主編 上海科學(xué)技術(shù)出版社1990年2月
《檢驗(yàn)夾具設(shè)計(jì)》 謝誠(chéng)主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2000年12月
《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》陳宏鈞 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 1996年12月
同時(shí)要保證足夠的上機(jī)時(shí)間,要求上機(jī)時(shí)數(shù)不少于200小時(shí)
解決的方法：以上參考書(shū)在圖書(shū)館都能借到，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中認(rèn)真學(xué)習(xí)，加強(qiáng)實(shí)踐，勤于思考,有疑難問(wèn)題及時(shí)向指導(dǎo)老師詢(xún)問(wèn).
7工作的主要階段，進(jìn)度與時(shí)間安排
時(shí)間
工作內(nèi)容
工作安排
第五周
查閱資料,撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告
閱讀參考文獻(xiàn)不少于5篇,開(kāi)題報(bào)告不少于3000字
第六周
外文翻譯
翻譯與管板換熱器有關(guān)的外文文獻(xiàn),不 少于3000字
第七周
設(shè)計(jì)論文準(zhǔn)備
零部件的理論設(shè)計(jì)計(jì)算
第八周
設(shè)計(jì)論文準(zhǔn)備
零部件的校核,并進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第九周
畫(huà)圖
二維圖、主要零部件圖
第十周
設(shè)計(jì)論文
換熱器管板加工工藝
第十一周
設(shè)計(jì)論文
夾具設(shè)計(jì)工藝
第十二周
撰寫(xiě)論文
將前面做的進(jìn)行整理成完整的論文
第十三周
修改論文
仔細(xì)查閱整個(gè)論文,按要求規(guī)范,修改整個(gè)論文
第十四周
論文答辯
溫習(xí)設(shè)計(jì)內(nèi)容,強(qiáng)化設(shè)計(jì)知識(shí),積極準(zhǔn)備答辯
8指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)
指導(dǎo)老師：
2013年4月19日
長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)
學(xué)院（系）機(jī)械工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)過(guò)程裝備與控制工程班級(jí) 裝備901
學(xué)生姓名 陳 翔 指導(dǎo)教師/職稱(chēng) 眭滿(mǎn)倉(cāng)/副教授
1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：
管板機(jī)械制造工藝及鉆加工動(dòng)力頭設(shè)計(jì)
（論文）起止時(shí)間：2013 年3 月 日～2013 年6 月 10 日
2．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分）
加工對(duì)象：管板零件，相關(guān)要求見(jiàn)圖樣。
加工能力：3000 件/年
工裝要求：能適應(yīng)不同規(guī)格的可調(diào)式工裝
[1]《金屬機(jī)械加工工業(yè)人員手冊(cè)》 《金屬機(jī)械加工工業(yè)人員手冊(cè)》修訂組（上?？茖W(xué)技術(shù)出版社）
[2]《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具》 劉守勇 主編（機(jī)械工業(yè)出版社）
[3]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》 王秀倫、邊文義、張運(yùn)祥 編著（中國(guó)鐵道出版社）
[4]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》 王啟平 著（ 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社）
[5]《機(jī)械制造工藝學(xué)》 王先逵 主編（機(jī)械工業(yè)出版社）
[6]《機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 》盧耀祖、鄭惠強(qiáng) 著（同濟(jì)大學(xué)出版社）
[7]專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)方法（上）林曉磊、宋若峰 山東機(jī)械 2004年第03期
[8]專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)方法（下）林曉磊、宋若峰 山東機(jī)械 2004年第03期
[9]機(jī)床夾具的設(shè)計(jì) 李青 機(jī)械工程與自動(dòng)化 2004年第06期
[10]專(zhuān)用加工設(shè)備夾具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 李衛(wèi)民 大眾科技 2005年第11期
3．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要內(nèi)容
1）國(guó)內(nèi)外盤(pán)類(lèi)零件加工工藝設(shè)計(jì)及工裝設(shè)計(jì)發(fā)展情況
2）工藝方案設(shè)計(jì)；
3）主要工裝方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
4）夾緊力計(jì)算；
5) 相關(guān)圖樣繪制。
4．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的目標(biāo)及具體要求
設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份
工藝文件一份
全部設(shè)計(jì)圖樣一份，裝配圖和主要零件圖
外文翻譯一份
6、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需的條件及上機(jī)時(shí)數(shù)要求
計(jì)算機(jī)繪制相關(guān)設(shè)計(jì)圖樣 200機(jī)時(shí)
任務(wù)書(shū)批準(zhǔn)日期 年 月 日 教研室(系)主任(簽字)
任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 年 月 日 指導(dǎo)教師(簽字)
完成任務(wù)日期 年 月 日 學(xué)生（簽名）
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
題目名稱(chēng)： 500mm浮頭式換熱器浮動(dòng)管板工藝夾具設(shè)計(jì)
題目類(lèi)型： 畢業(yè)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名： 陳 翔
院 （系）： 機(jī)械工程學(xué)院
專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 裝備10901班
指導(dǎo)教師： 眭 滿(mǎn) 倉(cāng)
輔導(dǎo)教師： 眭 滿(mǎn) 倉(cāng)
時(shí) 間： 2012 至 2013
目錄
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū) I
畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 III
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)教師評(píng)審意見(jiàn) XIII
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ) XIV
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))答辯記錄及成績(jī)?cè)u(píng)定 XV
[摘要] XVI
Abstract XVII
第一章 緒論 1
1.1 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及意義 1
1.2 課題背景知識(shí) 2
1.3 機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)的發(fā)展概況 5
1.4 機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 6
1.5關(guān)鍵問(wèn)題 6
第二章 機(jī)械加工工藝與夾具設(shè)計(jì)概述 8
2.1機(jī)械制造加工工藝過(guò)程中的基本概念 8
2.2機(jī)械制造加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則 8
2.3機(jī)床夾具概述 10
2.4工件在夾具中的定位 10
2.5工件在夾具中的夾緊 11
第三章 浮頭式換熱器浮動(dòng)管板工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 13
3.1零件的圖紙與工藝分析 13
3.2工藝規(guī)程定性設(shè)計(jì) 14
3.3工藝規(guī)程定量設(shè)計(jì) 17
第四章 浮頭式換熱器浮動(dòng)管板工藝夾具設(shè)計(jì) 22
4.1 鉆孔夾具設(shè)計(jì)的要求 22
4.2 鉆夾具的結(jié)構(gòu)形式與設(shè)計(jì)要點(diǎn) 23
4.3定位方案 25
4.4定位元件與夾緊裝置的設(shè)計(jì) 25
4.5夾具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 27
4.6使用操作說(shuō)明 29
第五章 夾具裝配圖及相關(guān)零件圖 30
結(jié) 論 34
參考文獻(xiàn) 35
致謝 36
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)
學(xué)院（系）機(jī)械工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)過(guò)程裝備與控制工程班級(jí) 裝備901
學(xué)生姓名 陳 翔 指導(dǎo)教師/職稱(chēng) 眭滿(mǎn)倉(cāng)/副教授
1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：
管板機(jī)械制造工藝及鉆加工動(dòng)力頭設(shè)計(jì)
（論文）起止時(shí)間：2013 年3 月25日～2013 年6 月10日
2．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分）
加工對(duì)象：管板零件，相關(guān)要求見(jiàn)圖樣。
加工能力：3000 件/年
工裝要求：能適應(yīng)不同規(guī)格的可調(diào)式工裝
[1]《金屬機(jī)械加工工業(yè)人員手冊(cè)》 《金屬機(jī)械加工工業(yè)人員手冊(cè)》修訂組（上?？茖W(xué)技術(shù)出版社）
[2]《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具》 劉守勇 主編（機(jī)械工業(yè)出版社）
[3]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》 王秀倫、邊文義、張運(yùn)祥 編著（中國(guó)鐵道出版社）
[4]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》 王啟平 著（ 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社）
[5]《機(jī)械制造工藝學(xué)》 王先逵 主編（機(jī)械工業(yè)出版社）
[6]《機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 》盧耀祖、鄭惠強(qiáng) 著（同濟(jì)大學(xué)出版社）
[7]專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)方法（上）林曉磊、宋若峰 山東機(jī)械 2004年第03期
[8]專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)方法（下）林曉磊、宋若峰 山東機(jī)械 2004年第03期
[9]機(jī)床夾具的設(shè)計(jì) 李青 機(jī)械工程與自動(dòng)化 2004年第06期
[10]專(zhuān)用加工設(shè)備夾具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 李衛(wèi)民 大眾科技 2005年第11期
3．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要內(nèi)容
1）國(guó)內(nèi)外盤(pán)類(lèi)零件加工工藝設(shè)計(jì)及工裝設(shè)計(jì)發(fā)展情況
2）工藝方案設(shè)計(jì)；
3）主要工裝方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
4）夾緊力計(jì)算；
5) 相關(guān)圖樣繪制。
4．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的目標(biāo)及具體要求
設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份
工藝文件一份
全部設(shè)計(jì)圖樣一份，裝配圖和主要零件圖
外文翻譯一份
6、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需的條件及上機(jī)時(shí)數(shù)要求
計(jì)算機(jī)繪制相關(guān)設(shè)計(jì)圖樣 200機(jī)時(shí)
任務(wù)書(shū)批準(zhǔn)日期 年 月 日 教研室(系)主任(簽字)
任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 年 月 日 指導(dǎo)教師(簽字)
完成任務(wù)日期 年 月 日 學(xué)生（簽名）
畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
題 目 名 稱(chēng) 500mm浮頭式換熱器浮動(dòng)管板工藝夾具設(shè)計(jì)
院 （系） 機(jī)械工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 裝備10901班
學(xué) 生 姓 名 陳 翔
指 導(dǎo) 教 師 眭 滿(mǎn) 倉(cāng)
輔 導(dǎo) 教 師 眭 滿(mǎn) 倉(cāng)
開(kāi)題報(bào)告日期 2013年4月19日
500mm浮頭式換熱器浮動(dòng)管板工藝夾具設(shè)計(jì)
學(xué) 生： 陳翔 長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
指導(dǎo)老師：眭滿(mǎn)倉(cāng) 長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
1．題目來(lái)源
生產(chǎn)實(shí)踐。
2．研究目的和意義
夾具設(shè)計(jì)是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)中的重要活動(dòng) ,計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)以及裝夾自動(dòng)規(guī)劃已成為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design ,CAD）/計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing,CAM） 集成的重要組成部分 ,在柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)中起十分關(guān)鍵的作用。近年來(lái) ,國(guó)內(nèi)外在夾具自動(dòng)設(shè)計(jì)以及柔性?shī)A具設(shè)計(jì)領(lǐng)域進(jìn)行了不少研究 ,取得了一些富有成效的成果 ,如文獻(xiàn)[1]提出了一個(gè)適用于棱柱形零件定位方法的枚舉算法;文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)[3]提出了定位方案的幾何分析和精度夾緊可及性分析方法;文獻(xiàn)[4]根據(jù)工件的幾何與拓?fù)湫螤罱⒘舜_定工件定位面和定位點(diǎn)的規(guī)則;文獻(xiàn)[5]提出了一系列對(duì)夾具設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)規(guī)則 ,研制了夾具構(gòu)型設(shè)計(jì)的專(zhuān)用軟件;文獻(xiàn)[6]和文獻(xiàn)[7]提出了利用連桿曲線(xiàn)求交原理和擴(kuò)展的 3 - 2 - 1 規(guī)則 ,確定工件全部定位方案的方法;此外 ,人工智能[8 - 9]和專(zhuān)家系統(tǒng)也廣泛應(yīng)用到組合夾具的設(shè)計(jì)中，然而 ,目前的研究大部分集中在定位方案的規(guī)劃與設(shè)計(jì)方法上 ,對(duì)組合夾具夾緊方案自動(dòng)規(guī)劃方法的研究則涉及較少。
成組夾具技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術(shù)基礎(chǔ).為進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展 ,許多學(xué)者和專(zhuān)家正在積極從事成組夾具技術(shù)基本理論及其應(yīng)用方面的研究工作.零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)、零件分類(lèi)成組方法和計(jì)算機(jī)輔助編碼、分類(lèi)、工藝設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理軟件等系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā) ,將是今后成組夾具技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)課題.成組夾具技術(shù)作為一門(mén)綜合性的生產(chǎn)技術(shù)科學(xué) ,已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)和集成制造系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ).可以相信 ,隨著它的應(yīng)用推廣和科研工作的持續(xù)開(kāi)展 ,成組夾具技術(shù)必將對(duì)我國(guó)制造業(yè)水平的提高發(fā)揮重要的作用。
3．閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱(chēng)
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4．國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向
夾具是工藝裝備的主要組合部分 ,在機(jī)械制造中占有重要地位。夾具對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量 ,提高生產(chǎn)率 ,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 ,擴(kuò)大機(jī)床使用范圍 ,縮短產(chǎn)品試制周期等都具有重要意義。
目前 ,單件、小批量生產(chǎn)正逐漸成為現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)新的生產(chǎn)模式。在這種模式中 ,要求加工機(jī)床和夾具裝備具有更好的柔性 ,以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、降低生產(chǎn)成本 ,所以 ,按單一品種設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具的方法已不能滿(mǎn)足生產(chǎn)發(fā)展的要求 ,而組合夾具正是適應(yīng)這一生產(chǎn)模式的柔性工裝設(shè)備。它對(duì)縮短工藝裝備的設(shè)計(jì)、制造周期 ,以及產(chǎn)品換型后對(duì)原有工裝夾具延續(xù)使用起到至關(guān)重要的作用。國(guó)外為了適應(yīng)這種生產(chǎn)模式 ,也把柔性制造系統(tǒng)作為開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的有效手段 ,并將其
作為機(jī)械制造業(yè)的主要發(fā)展。
孔系組合夾具與槽系組合夾具相比，具有夾具元件定位精度.整體組裝剛性好.組裝時(shí)間短以及夾具元件加工工藝性好等優(yōu)點(diǎn)。是目前CNC系統(tǒng)中最具發(fā)展前途的組合夾具，夾具設(shè)計(jì)包括定位方案設(shè)計(jì)夾緊.近年來(lái) 組合夾具的研究得到了廣泛關(guān)注，許多學(xué)者采用不同的方法提方案設(shè)計(jì)，定位質(zhì)量評(píng)價(jià)等許多環(huán)節(jié)出了多種組合夾具的定位方案并對(duì)定位方案的定位質(zhì)量評(píng)價(jià)進(jìn)行相關(guān)的研究[10]融亦鳴等； 提出的夾具設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)規(guī)則，可以對(duì)定位精度，夾緊穩(wěn)定性和干涉檢查等進(jìn)行分析[11]熊蔡華等；利用形封閉理論對(duì)夾具的質(zhì)量進(jìn)行分析[12]苗恩銘等；認(rèn)為溫度對(duì)夾具設(shè)計(jì)有影響，主張夾具設(shè)計(jì)的基本原則應(yīng)根據(jù)具體情況給予一定[13]陳薇等；對(duì)夾具規(guī)劃設(shè)計(jì)中的映射進(jìn)行研究，給出了制造特征與夾具特征間特征映射的具體實(shí)現(xiàn)方的調(diào)整法[14]康秀梅等；提出夾具三維定位誤差的計(jì)算機(jī)輔助分析方法，運(yùn)用矩陣計(jì)算工件的定位誤差，建立了加工精度的數(shù)學(xué)模型[15]融亦鳴等；對(duì)自動(dòng)夾具設(shè)計(jì)的裝夾表面影響性進(jìn)行分析，建立了裝夾表面影響性模型。
4.1國(guó)外的研究現(xiàn)狀
夾具的設(shè)計(jì)包括三個(gè)步驟:設(shè)備規(guī)劃、夾具規(guī)劃和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。目前 ,Joneja 以及 Ferreira 等人在進(jìn)行 CAPP方面的研究中對(duì)設(shè)備規(guī)劃有詳細(xì)論述。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì) CAFD 就夾具方面也作了一些工作:ChouYC,ChandruV 等人提出的自動(dòng)夾具定位和夾緊的一種方法;DeMeterEC 提出的利用機(jī)械杠桿原理進(jìn)行定位和夾緊位置選擇的一種算法;MarkusA 等人提出的針對(duì)棱柱形工件進(jìn)行組合夾具設(shè)計(jì)的基于規(guī)則的系統(tǒng)。目前 ,關(guān)于工件夾具的自動(dòng)化配置方面的工作 ,自動(dòng)夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) AFCD 中很少提及。TrappeyAJC 等人提出了一個(gè)二維組合夾具元件的配置算法。幾乎所有的AFCD 研究者都承認(rèn) ,在一個(gè)成功的AFCD系統(tǒng)中 ,工件的幾何形狀是一個(gè)關(guān)鍵因素NnajiB,AlladinS 等人也對(duì)具有復(fù)雜幾何形狀的工件進(jìn)行嘗試研究。然而其結(jié)果也僅僅適用于特定的幾何體 ,比如多邊形棱柱
4.2國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀
我國(guó)于 80 年代末開(kāi)始對(duì)組合夾具元件的設(shè)計(jì)與管理進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā) ,在總結(jié)和吸取我國(guó)應(yīng)用和發(fā)展槽系夾具經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上 ,根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械加工特征及夾具的發(fā)展趨勢(shì) ,研制了新一代孔系組合夾具系統(tǒng)。此系統(tǒng)發(fā)揮了槽系平移可調(diào)性和孔的旋轉(zhuǎn)可調(diào)性的優(yōu)勢(shì) ,可直接組裝獲得任何直線(xiàn)尺寸和角度尺寸。此系統(tǒng)把大中小三個(gè)系列的元件有機(jī)融為一體 ,可在一塊多夾具基礎(chǔ)板上 ,既能組裝單個(gè)大工件夾具 ,又能組裝多個(gè)中小零件夾具 ,有利于裝夾具基礎(chǔ)板長(zhǎng)期固定在機(jī)床工作臺(tái)上 ,此系統(tǒng)還設(shè)有孔系和槽系過(guò)渡元件 ,便于實(shí)現(xiàn)孔、槽系夾具元件混合使用。
吳玉光博士在這個(gè)領(lǐng)域取得了較大的突破提出孔系基礎(chǔ)板組合夾具設(shè)計(jì)[17]的系統(tǒng)方法。該方法利用連桿機(jī)構(gòu)原理自動(dòng)確定由直線(xiàn)和圓弧組成定位邊界的零件的全部候選定位方案。并提出定位銷(xiāo)可見(jiàn)錐概念和定位銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)的概念 ,進(jìn)行定位方案的裝卸方便性分析。進(jìn)一步提出瞬心三角形和同向邊的概念對(duì)工件進(jìn)行可夾緊性分析 ,確定工件邊界的可夾緊范圍。其理論水平在國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)開(kāi)拓了新的局面。
5．主要研究?jī)?nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路。
1.專(zhuān)用夾具有以下幾方面組成：
（1）定位裝置。這種裝置包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具中的位置，即通過(guò)它使工件加工時(shí)相對(duì)于刀具及切削成形運(yùn)動(dòng)處于正確的位置，如支承釘、支承板、V形塊、定位銷(xiāo)等。
（2）夾緊裝置。它的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時(shí)所占據(jù)的位置在加工過(guò)程中不因受重力、慣性力以及切削力等外來(lái)作用而產(chǎn)生位移，同時(shí)防止或減小振動(dòng)。它通常是一種機(jī)構(gòu)，包括夾緊元件（如夾爪、壓板等），增力及傳動(dòng)裝置（如杠桿、螺紋傳動(dòng)副、斜、凸輪等）以及動(dòng)力裝置（如氣缸、油缸）等。
（3）對(duì)刀－引導(dǎo)裝置。它的作用是確定夾緊相對(duì)于刀具的位置，或引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工，如刀塊、鉆套、鏜套等。
（4）其它元件及裝置。如定向件、操作件以及根據(jù)夾具特殊功用需要設(shè)置的一些裝置，如分度裝置、工件頂出裝置、上下料裝置等。
（5）夾具體。用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件，并與機(jī)床有關(guān)部位連接，以確定夾具對(duì)于機(jī)床的位置。
2.設(shè)計(jì)的基本要求：
（1）保證工件的加工精度
（2）夾具總體方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)
（3）操作方便，工作安全，能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度
（4）便于排削
（5）有良好的結(jié)構(gòu)工藝性
3.設(shè)計(jì)的一般步驟：
1）研究原始資料。認(rèn)真研究任務(wù)書(shū)中提出的設(shè)計(jì)要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)并收集下列資料：
（1）零件工作圖、毛坯圖和工藝規(guī)程等技術(shù)文件。了解該工序的加工技術(shù)要求，定位和夾緊方案，毛坯情況。加工中使用的機(jī)床、刀具、檢驗(yàn)量具、加工余量和切削用量等。
（2）了解生產(chǎn)批量和對(duì)夾具的需用情況，以確定所采用夾具結(jié)構(gòu)的合理性和經(jīng)濟(jì)性。
（3）了解機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)、規(guī)格、安裝夾具的有關(guān)連接部分的尺寸等。
（4）了解刀具的主要結(jié)構(gòu)尺寸、制造精度、主要技術(shù)條件等。
（5）收集有關(guān)夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)標(biāo)、部標(biāo)、企標(biāo)、廠標(biāo)），典型夾具結(jié)構(gòu)、夾具設(shè)計(jì)資料等。
（6）了解制造、使用夾具的情況。
2）確定夾具的結(jié)構(gòu)方案
（1）確定工件的定位方案。工件在夾具中的定位應(yīng)符合定位原理，合理設(shè)置定位元件，進(jìn)行定位誤差的分析計(jì)算，定位誤差應(yīng)小于工序公差的三分之一。
（2）確定刀具的對(duì)刀或引導(dǎo)方式。根據(jù)加工表面的具體情況，合理地選擇與確定刀具的對(duì)刀或引導(dǎo)。
（3）確定工件的夾緊方案。夾緊力的作用點(diǎn)和方向應(yīng)符合夾緊原則。進(jìn)行夾緊力的分析和計(jì)算，以確定夾緊元件及傳動(dòng)裝置的主要尺寸。
（4）確定夾具其它組成部分的結(jié)構(gòu)形式。
（5）確定夾具體的形式和夾具的總體結(jié)構(gòu)。
3）繪制夾具總裝配圖
夾具總圖應(yīng)按國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。圖形大小盡量采用1：1比例，以具有良好的直觀性。工件過(guò)大時(shí)可用1：2或1：5的比例；過(guò)小時(shí)可用2：1的比例。主視圖應(yīng)選取面對(duì)操作者的工作位置。
繪制總裝配圖的順序是：先用紅色細(xì)實(shí)線(xiàn)或黑色雙點(diǎn)劃線(xiàn)，畫(huà)出工件的輪廓和主要表面。主要表面是指：定位基準(zhǔn)面、夾緊表面和被加工表面。被加工表面上的加工余量，可用網(wǎng)紋線(xiàn)或粗實(shí)線(xiàn)表示。總裝配圖上所繪制的工件視為假想的透明體，因此它不影響夾具元件的繪制。然后按定位元件、對(duì)刀－引導(dǎo)元件、夾緊機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置等順序，劃出各自的具體結(jié)構(gòu)，最后畫(huà)夾具體?？傃b配圖上的視圖配置和選擇，應(yīng)能完整地表達(dá)出整個(gè)夾具的各部分結(jié)構(gòu)。在夾具體的明顯處一個(gè)標(biāo)記，以表示在該處刻寫(xiě)夾具編號(hào)。
4）標(biāo)注夾具總裝配圖上各部分尺寸和技術(shù)條件
5）標(biāo)注零件編號(hào)及編制零件明細(xì)表
在標(biāo)注零件編號(hào)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)件可直接標(biāo)出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。明細(xì)表要注明夾具名稱(chēng)、編號(hào)、序號(hào)、零件名稱(chēng)和材料、數(shù)量等。
6）繪制夾具零件圖
拆繪夾具零件圖的順序和繪制夾具總裝配圖的順序相同。主要繪制夾具上專(zhuān)用零件的工作圖。
6．完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所必須具備的工作條件及解決的方法
設(shè)計(jì)中需要參考大量的參考書(shū)，其中主要用到的書(shū)目如下：
《機(jī)械制造工藝學(xué)》 陳明主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2005年8月
《機(jī)械零件性手冊(cè)》 蔡蘭主編 機(jī)械工業(yè)出版社 1994年4月
《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》洛陽(yáng)工學(xué)院主編 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社1990年2月
《檢驗(yàn)夾具設(shè)計(jì)》 謝誠(chéng)主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2000年12月
《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》陳宏鈞 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 1996年12月
同時(shí)要保證足夠的上機(jī)時(shí)間,要求上機(jī)時(shí)數(shù)不少于200小時(shí)
解決的方法：以上參考書(shū)在圖書(shū)館都能借到，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中認(rèn)真學(xué)習(xí)，加強(qiáng)實(shí)踐，勤于思考,有疑難問(wèn)題及時(shí)向指導(dǎo)老師詢(xún)問(wèn).
7．工作的主要階段，進(jìn)度與時(shí)間安排
時(shí)間
工作內(nèi)容
工作安排
第五周
查閱資料,撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告
閱讀參考文獻(xiàn)不少于5篇,開(kāi)題報(bào)告不少于3000字
第六周
外文翻譯
翻譯與管板換熱器有關(guān)的外文文獻(xiàn),不 少于3000字
第七周
設(shè)計(jì)論文準(zhǔn)備
零部件的理論設(shè)計(jì)計(jì)算
第八周
設(shè)計(jì)論文準(zhǔn)備
零部件的校核,并進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第九周
畫(huà)圖
二維圖、主要零部件圖
第十周
設(shè)計(jì)論文
換熱器管板加工工藝
第十一周
設(shè)計(jì)論文
夾具設(shè)計(jì)工藝
第十二周
撰寫(xiě)論文
將前面做的進(jìn)行整理成完整的論文
第十三周
修改論文
仔細(xì)查閱整個(gè)論文,按要求規(guī)范,修改整個(gè)論文
第十四周
論文答辯
溫習(xí)設(shè)計(jì)內(nèi)容,強(qiáng)化設(shè)計(jì)知識(shí),積極準(zhǔn)備答辯
8．指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)
指導(dǎo)老師：
2013年4月19日
長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)教師評(píng)審意見(jiàn)
學(xué)生姓名
陳翔
專(zhuān)業(yè)班級(jí)
裝備10901
畢業(yè)論文
(設(shè)計(jì))題目
500mm浮頭式換熱器浮動(dòng)管板工藝夾具設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
眭滿(mǎn)倉(cāng)
職 稱(chēng)
副教授
評(píng)審日期
2013年6月10日
評(píng)審參考內(nèi)容：畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的研究?jī)?nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在的主要問(wèn)題與不足。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問(wèn)題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。
評(píng)審意見(jiàn)：
指導(dǎo)教師簽名： 評(píng)定成績(jī)（百分制）：_______分
（注：此頁(yè)不夠，請(qǐng)轉(zhuǎn)反面）
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)
學(xué)生姓名
陳翔
專(zhuān)業(yè)班級(jí)
裝備10901
畢業(yè)論文
(設(shè)計(jì))題目
500mm浮頭式換熱器浮動(dòng)管板工藝夾具設(shè)計(jì)
評(píng)閱教師
周志宏
職 稱(chēng)
評(píng)閱日期
2013年6月11日
評(píng)閱參考內(nèi)容：畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的研究?jī)?nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在的主要問(wèn)題與不足。學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問(wèn)題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。
評(píng)語(yǔ)：
評(píng)閱教師簽名： 評(píng)定成績(jī)（百分制）：_______分
（注：此頁(yè)不夠，請(qǐng)轉(zhuǎn)反面）
長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))答辯記錄及成績(jī)?cè)u(píng)定
學(xué)生姓名
陳翔
專(zhuān)業(yè)班級(jí)
裝備10901
畢業(yè)論文
(設(shè)計(jì))題目
500mm浮頭式換熱器浮動(dòng)管板工藝夾具設(shè)計(jì)
答辯時(shí)間
2013 年 6 月 13 日 8:00～17:40時(shí)
答辯地點(diǎn)
7教209
一、答辯小組組成
答辯小組組長(zhǎng)：周志宏
成 員：張慢來(lái) 張琴 李美求 劉利軍
二、答辯記錄摘要
答辯小組提問(wèn)（分條摘要列舉）
學(xué)生回答情況評(píng)判
三、答辯小組對(duì)學(xué)生答辯成績(jī)的評(píng)定（百分制）：_______分
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))最終成績(jī)?cè)u(píng)定(依據(jù)指導(dǎo)教師評(píng)分、評(píng)閱教師評(píng)分、答辯小組評(píng)分和學(xué)校關(guān)于畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評(píng)分的相關(guān)規(guī)定)
等級(jí)(五級(jí)制)：_______
答辯小組組長(zhǎng)(簽名) ： 秘書(shū)(簽名)： 2013年 6月13日
院(系)答辯委員會(huì)主任(簽名)： 院(系)(蓋章)
500mm浮頭式換熱器浮動(dòng)管板工藝夾具設(shè)計(jì)
學(xué) 生： 陳翔 長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
指導(dǎo)老師：眭滿(mǎn)倉(cāng) 長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
[摘要]：機(jī)械制造工藝學(xué)是研究機(jī)械產(chǎn)品的制造工藝，包括零件的加工和裝配兩方面，其指導(dǎo)思想是在保證質(zhì)量的前提下達(dá)到高產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性（包括利潤(rùn)和經(jīng)濟(jì)效益）。所研究的重點(diǎn)是工藝過(guò)程，同樣也包括零件加工工藝過(guò)程和裝配工藝過(guò)程。工藝是使各種原材料、半成品成為產(chǎn)品的方法和過(guò)程。各種機(jī)械的制造方法和過(guò)程的總稱(chēng)為機(jī)械制造工藝。工藝是生產(chǎn)中最活躍的因素，它既是構(gòu)思和想法，又是實(shí)在的方法和手段，并落實(shí)在由工件、刀具、機(jī)床、夾具所構(gòu)成的工藝系統(tǒng)中，所以它包含和涉及的范圍很廣，需要多門(mén)學(xué)科知識(shí)的支持，同時(shí)又和生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系十分密切。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)研究的課題是500mm浮頭式換熱器浮動(dòng)管板工藝夾具設(shè)計(jì)，需要我們對(duì)浮頭式換熱器浮動(dòng)管板的工藝規(guī)程進(jìn)行詳細(xì)的分析，填寫(xiě)工藝過(guò)程卡片及工序卡片，然后設(shè)計(jì)浮頭式換熱器的專(zhuān)用機(jī)床夾具，包括定位方案、定位元件、夾緊方案等等。通過(guò)本題目可以讓我們（1）熟練運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線(xiàn)的安排、工藝尺寸確定等問(wèn)題，保證零件的加工質(zhì)量。（2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。（3）學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖表資料。為我們以后從事機(jī)械制造工藝方面工作打下良好的基礎(chǔ)。
[關(guān)鍵詞] 機(jī)械制造工藝，工藝流程，浮頭式換熱器，夾具設(shè)計(jì)
The fixture design of the floating tube plate of 500 mm floating head heat exchanger
Abstract: Machinery manufacturing technology is the study of mechanical products manufacturing process, Including parts processing and assembly of two aspects, whose guiding ideology is under the premise of guarantee quality high yield rate and economy profits and economic benefits (including). Its research focuses on the process，also including the parts processing process and assembly process。Process is the method of making all kinds of raw materials, semi-finished products and processes。All kinds of mechanical manufacturing methods and processes of total is called mechanical manufacturing process。process is the most active factors in the production，which is not only a conception and ideas, but also method and means，and is implement in the workpiece, cutting tool, machine tool, fixture of process in the system.So it contains and involves the range is very wide,and also needs the support of the multi-discipline knowledge, at the same time, it is very close to the actual production。
The graduation design research topic is the fixture design of the floating tube plate of 500 mm floating heat exchanger，it needs us provide a detailed analysis of the technological procedure of Floating of floating head heat exchanger tube plate, fill in the process card and process card, then design the Special machine tool fixture of floating head heat exchanger,Including positioning, positioning device, clamping scheme, and so on。Through this topic can make us（1）being familiar with the basic theory of Technology of Mechanical Manufacture and Learn practical knowledge in production practice, Correctly solve the Positioning, clamping and processing route arrangement Process dimensions, etc of a part in the processing.（2）Improving the ability of structure design。（3）Learning how to use manual and chart information。Through this research we can lay a good foundation For our future work in the machinery manufacturing technology .
Key words: machinery production technique ,technological process,floating head heat exchanger,fixture design
XVII
第一章 緒論
第一章 緒論
1.1 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及意義
本設(shè)計(jì)是在我們完成大學(xué)全部基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及專(zhuān)業(yè)課之后進(jìn)行的。此次的設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)的各課程及相關(guān)的應(yīng)用軟件的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。其目的在于：
1.鞏固我們?cè)诖髮W(xué)里所學(xué)的知識(shí)，也是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的綜合性檢驗(yàn)；
2.加強(qiáng)我們查閱資料的能力，熟悉有關(guān)資料；
3.樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)我們的實(shí)際工作能力；
4.通過(guò)對(duì)浮頭式換熱器浮動(dòng)管板的機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)，使我們?cè)跈C(jī)械制造工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，工藝方案論證，機(jī)械加工余量計(jì)算，工藝尺寸的確定，編寫(xiě)技術(shù)文件及查閱技術(shù)文獻(xiàn)等各個(gè)方面受到一次綜合性的訓(xùn)練。初步具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。
5.能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，學(xué)會(huì)擬定夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步具備設(shè)計(jì)出高效，省力，經(jīng)濟(jì)合理并能保證加工質(zhì)量的專(zhuān)用夾具的能力。
6.通過(guò)零件圖，裝配圖繪制，使我們對(duì)于AutoCAD繪圖軟件的使用能夠得到進(jìn)一步的提高。
本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為：首先運(yùn)用AutoCAD軟件繪制浮頭式換熱器浮動(dòng)管板的零件圖，然后根據(jù)圖紙的技術(shù)要求等確定生產(chǎn)類(lèi)型，經(jīng)分析本次設(shè)計(jì)的零件年產(chǎn)量為3000件，屬于大批量生產(chǎn)。其次進(jìn)行工藝分析，確定毛坯類(lèi)型和制造方法，確定材料，確定擬采用的毛坯制造方式，并確定零件的機(jī)械加工工藝路線(xiàn)，完成機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)，進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析。最后，對(duì)某道加工工序進(jìn)行夾具裝配圖及主要零件圖的設(shè)計(jì)。
1.2 課題背景知識(shí)
1.2.1 浮頭式換熱器簡(jiǎn)介
新型浮頭式換熱器浮頭端結(jié)構(gòu)，它包括圓筒、外頭蓋側(cè)法蘭、浮頭管板、鉤圈、浮頭蓋、外頭蓋及絲孔、鋼圈等組成，其特征是：在外頭蓋側(cè)法蘭內(nèi)側(cè)面設(shè)凹型或梯型密封面，并在靠近密封面外側(cè)鉆孔并套絲或焊設(shè)多個(gè)螺桿均布，浮頭處取消鉤圈及相關(guān)零部件，浮頭管板密封槽為原凹型槽并另在同一端面開(kāi)一個(gè)以該管板中心為圓心，半徑稍大于管束外徑的梯型凹槽，且管板分程凹槽只與梯型凹槽相連通，而不與凹型槽相連通。
結(jié)構(gòu)
在凹型和梯型凹槽之間鉆孔并套絲或焊設(shè)多個(gè)螺桿均布，設(shè)浮頭法蘭為凸型和梯型凸臺(tái)雙密封，分程隔板與梯型凸臺(tái)相通并位于同一端面的寬面法蘭，且凸型和梯型凸臺(tái)及分程隔板分別與浮頭管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽相對(duì)應(yīng)匹配，該浮頭法蘭與無(wú)折邊球面封頭組配焊接為浮頭蓋，其法蘭螺孔與浮頭管板的絲孔或螺桿相組配，用螺栓或螺帽緊固壓緊浮頭管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽及其墊片，該結(jié)構(gòu)必要時(shí)可適當(dāng)加大浮頭管板的厚度和直徑及圓筒的內(nèi)徑，同時(shí)相應(yīng)變更加大相關(guān)零部件的尺寸；另配置一無(wú)外力輔助鋼圈，其圈體內(nèi)徑大于浮頭管板外徑，鋼圈一端設(shè)法蘭與外頭蓋側(cè)法蘭內(nèi)側(cè)面凹型或梯型密封面連接并密封，另一端設(shè)法蘭或其他結(jié)構(gòu)與浮頭管板原凹型槽及其墊片或外圓密封。
設(shè)計(jì)要求 圖1 浮頭式換熱器
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種不同型式和種類(lèi)的換熱器發(fā)展很快，新結(jié)構(gòu)、新材料的換熱器不斷涌現(xiàn)。為了適應(yīng)發(fā)展的需要，中國(guó)對(duì)某些種類(lèi)的換熱器已經(jīng)建立了標(biāo)準(zhǔn)，形成了系列。完善的換熱器在設(shè)計(jì)或選型時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足以下基本要求：
1.合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件；
2.結(jié)構(gòu)安全可靠；
3. 便于制造、安裝、操作和維修；
4. 經(jīng)濟(jì)上合理。
浮頭式換熱器的一端管板與殼體固定，而另一端的管板可在殼體內(nèi)自由浮動(dòng)，殼體和管束對(duì)膨脹是自由的，故當(dāng)兩張介質(zhì)的溫差較大時(shí)，管束和殼體之間不產(chǎn)生溫差應(yīng)力。浮頭端設(shè)計(jì)成可拆結(jié)構(gòu)，使管束能容易的插入或抽出殼體。（也可設(shè)計(jì)成不可拆的）。這樣為檢修、清洗提供了方便。但該換熱器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，而且浮動(dòng)端小蓋在操作時(shí)無(wú)法知道泄露情況。因此在安裝時(shí)要特別注意其密封。
浮頭換熱器的浮頭部分結(jié)構(gòu)，按不同的要求可設(shè)計(jì)成各種形式，除必須考慮管束能在設(shè)備內(nèi)自由移動(dòng)外，還必須考慮到浮頭部分的檢修、安裝和清洗的方便。
在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮浮頭管板的外徑Do。該外徑應(yīng)小于殼體內(nèi)徑Di，一般推薦浮頭管板與殼體內(nèi)壁的間隙b1=3~5mm。這樣，當(dāng)浮頭出的鉤圈拆除后，即可將管束從殼體內(nèi)抽出。以便于進(jìn)行檢修、清洗。浮頭蓋在管束裝入后才能進(jìn)行裝配，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮保證浮頭蓋在裝配時(shí)的必要空間。
鉤圈對(duì)保證浮頭端的密封、防止介質(zhì)間的串漏起著重要作用。隨著幞頭式換熱器的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的發(fā)展，以及長(zhǎng)期以來(lái)使用經(jīng)驗(yàn)的積累，鉤圈的結(jié)構(gòu)形式也得到了不段的改進(jìn)和完善。
鉤圈一般都為對(duì)開(kāi)式結(jié)構(gòu)，要求密封可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、便于制造和拆裝方便。
浮頭式換熱器以其高度的可靠性和廣泛的適應(yīng)性，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，不斷促進(jìn)了自身的發(fā)展。故迄今為止在各種換熱器中扔占主導(dǎo)地位。
優(yōu)點(diǎn)
1.管束可以抽出，以方便清洗管、殼程；
2.介質(zhì)間溫差不受限制；
3.可在高溫、高壓下工作，一般溫度小于等于450度，壓力小于等于6.4兆帕；
4.可用于結(jié)垢比較嚴(yán)重的場(chǎng)合；
5.可用于管程易腐蝕場(chǎng)合。
缺點(diǎn)
1.小浮頭易發(fā)生內(nèi)漏；
2.金屬材料耗量大，成本高20%；
3.結(jié)構(gòu)復(fù)雜
制造工藝
選取換熱設(shè)備的制造材料及牌號(hào)，進(jìn)行材料的化學(xué)成分檢驗(yàn)，機(jī)械性能合格后，對(duì)鋼板進(jìn)行矯形，方法包括手工矯形，機(jī)械矯形及火焰矯形。
備料－－劃線(xiàn)－－切割－－邊緣加工（探傷）－－成型－－組對(duì)－－焊接－－焊接質(zhì)量檢驗(yàn)－－組裝焊接－－壓力試驗(yàn)
質(zhì)量檢驗(yàn)
化工設(shè)備不僅在制造之前對(duì)原材料進(jìn)行檢驗(yàn)，而且在制造過(guò)程中要隨時(shí)進(jìn)行檢查。
特點(diǎn)
浮頭式換熱器的一端管板固定在殼體與管箱之間，另一端管板可以在殼體內(nèi)自由移動(dòng)，這個(gè)特點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)能看出來(lái)。這種換熱器殼體和管束的熱膨脹是自由的，管束可以抽出，便于清洗管間和管內(nèi)。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高（比固定管板高20%），在運(yùn)行中浮頭處發(fā)生泄漏，不易檢查處理。浮頭式換熱器適用于殼體和管束溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的條件。
故障及對(duì)策
在生產(chǎn)過(guò)程中，由于浮頭式換熱器的管板受水分沖刷、氣蝕和微量化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，管板焊縫處經(jīng)常出現(xiàn)滲漏，導(dǎo)致水和化工材料出現(xiàn)混合，生產(chǎn)工藝溫度難以控制，致使生成其它產(chǎn)品，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品等級(jí)。冷凝器管板焊縫滲漏后，企業(yè)通常利用傳統(tǒng)補(bǔ)焊的方法進(jìn)行修復(fù)，管板內(nèi)部易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，且難以消除，致使其它換熱器出現(xiàn)滲漏，企業(yè)通過(guò)打壓，檢驗(yàn)設(shè)備修復(fù)情況，反復(fù)補(bǔ)焊、實(shí)驗(yàn)，2～4人需要幾天時(shí)間才能修復(fù)完成，使用幾個(gè)月后管板焊縫再次出現(xiàn)腐蝕，給企業(yè)帶來(lái)人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，生產(chǎn)成本的增加。通過(guò)福世藍(lán)高分子復(fù)合材料的耐腐蝕性和抗沖刷性，通過(guò)提前對(duì)新?lián)Q熱器的保護(hù)，這樣不僅有效治理了新?lián)Q熱器存在的焊縫和砂眼問(wèn)題，更避免了使用后化學(xué)物質(zhì)腐蝕換熱器金屬表面和焊接點(diǎn)，在以后的定期維修時(shí)，也可以涂抹福世藍(lán)高分子復(fù)合材料來(lái)保護(hù)裸露的金屬；即使使用后出現(xiàn)了滲漏現(xiàn)象，也可以通過(guò)福世藍(lán)技術(shù)及時(shí)修復(fù)，避免了長(zhǎng)時(shí)間的堆焊維修影響生產(chǎn)。正是由于此種精細(xì)化的管理，才使得換熱器滲漏問(wèn)題出現(xiàn)的概率大大降低，不僅降低了換熱器的設(shè)備采購(gòu)成本，更保證了產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)時(shí)間，提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
1.2.2 零件的特點(diǎn)
本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的零件是500mm浮頭式換熱器中的浮動(dòng)管板，它是浮頭式換熱器殼體和管束自由膨脹的重要零件。零件的加工表面有端面、外圓、孔、腔槽。同時(shí)也有配合加工表面；零件的結(jié)構(gòu)分析：孔起支撐作用，精度要求高，軸向尺寸小，為典型的盤(pán)類(lèi)零件。該零件屬于小型盤(pán)類(lèi)零件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但剛性較差。其主要加工表面要求如下：
孔是盤(pán)類(lèi)零件的主要配合表面，因此要有較高的尺寸精度和表面粗糙度，孔的上偏差為+0.033，下偏差為0。可以確定孔為基準(zhǔn)孔，其表面粗糙度Ra值為3.2um。
螺紋表面是主要表面，有配合尺寸要求。其尺寸要求是M100X2-6g。
1.3 機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)的發(fā)展概況
機(jī)械制造加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測(cè)和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。
夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對(duì)夾具的設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求。
1.4 機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)，盡管?chē)?guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明中不批，多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類(lèi)數(shù)的85%左右。然而目前，一般企業(yè)習(xí)慣采用傳統(tǒng)的專(zhuān)用夾具，在一個(gè)具有一定生產(chǎn)能力的工廠中約擁有13000~15000套專(zhuān)用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約隔4年就要更新80%左右的專(zhuān)用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量只有15%左右，特別最近年來(lái)柔性制造系統(tǒng)（FMS）、數(shù)控機(jī)床（NC），加工中心（MC）和成組加工（GT）等新技術(shù)被應(yīng)用和推廣，使中小批生產(chǎn)的生產(chǎn)率逐步趨近于大批量生產(chǎn)的水平。
綜上所述，現(xiàn)代生產(chǎn)對(duì)夾具提出了如下新的要求：
1.能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；
2.能裝夾一組相似性特征的工件；
3.適用于精密加工的高精度的機(jī)床；
4.適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型技術(shù)；
5.采用液壓汞站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
1.5關(guān)鍵問(wèn)題
一.工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題在于基準(zhǔn)的選擇及加工工藝路線(xiàn)的選擇。
1.零件的分析
2.制定加工工藝路線(xiàn)
根據(jù)各表面加工要求，和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面及孔的加工方法。因左右兩端面均對(duì)孔有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝次數(shù)，提高加工精度。
二.夾具設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的問(wèn)題在于夾具設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)方案的構(gòu)思
夾具設(shè)計(jì)主要是繪制所需的圖樣，同時(shí)制訂有關(guān)的技術(shù)要求。夾具設(shè)計(jì)是一種相互關(guān)聯(lián)的工作，它涉及到很廣的知識(shí)面。對(duì)初學(xué)者而言，預(yù)計(jì)夾具結(jié)構(gòu)方案的構(gòu)思是一個(gè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)。構(gòu)思結(jié)構(gòu)方案需要：
1.確定夾具的類(lèi)型；
2.定位設(shè)計(jì)，根據(jù)六點(diǎn)定位規(guī)則確定工件的定位方式；
3.確定工件的夾緊方式，選擇合適的夾緊裝置；
4.確定刀具的對(duì)刀導(dǎo)向方案，選擇合適的對(duì)刀元件或?qū)蛟?
5.確定夾具總體布局和夾具體的結(jié)構(gòu)。
第 35 頁(yè)（共36頁(yè)）
第二章 機(jī)械加工工藝與夾具設(shè)計(jì)概述
第二章 機(jī)械加工工藝與夾具設(shè)計(jì)概述
2.1機(jī)械制造加工工藝過(guò)程中的基本概念
機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返乃袆趧?dòng)過(guò)程。這里所指的成品可以是一臺(tái)機(jī)器、一個(gè)部件，也可以是某種零件。對(duì)于機(jī)器制造而言，生產(chǎn)過(guò)程包括：
1.原材料、半成品和成品的運(yùn)輸和保存；
2.生產(chǎn)和技術(shù)準(zhǔn)備工作，如產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)、工藝及工藝裝備的設(shè)計(jì)與制造、各種生產(chǎn)資料的準(zhǔn)備以及生產(chǎn)組織；
3.毛坯制造和處理；
4.零件的機(jī)械加工、熱處理及其它表面處理；
5.部件或產(chǎn)品的裝配、檢驗(yàn)、調(diào)試、油漆和包裝等。
由上可知，機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程是相當(dāng)復(fù)雜的。它通過(guò)的整個(gè)路線(xiàn)稱(chēng)為工藝路線(xiàn)。
工藝過(guò)程是指改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為半成品或成品的過(guò)程。它是生產(chǎn)過(guò)程的一部分。工藝過(guò)程可分為毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理和裝配等工藝過(guò)程。
機(jī)械加工工藝過(guò)程是指用機(jī)械加工的方法直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使之成為零件或部件的那部分生產(chǎn)過(guò)程，它包括機(jī)械加工工藝過(guò)程和機(jī)器裝配工藝過(guò)程。本設(shè)計(jì)所稱(chēng)工藝過(guò)程均指機(jī)械加工工藝過(guò)程，以下簡(jiǎn)稱(chēng)為工藝過(guò)程。［17］
2.2機(jī)械制造加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則
工件是個(gè)幾何形體，它由一些幾何元素（如點(diǎn)、線(xiàn)、面）所構(gòu)成。工件上任何一個(gè)點(diǎn)、線(xiàn)、面的位置總是要用它與另外一些點(diǎn)、線(xiàn)、面的相互關(guān)系（如尺寸距離、平行度、垂直度、同軸度等）來(lái)確定。稱(chēng)將用來(lái)確定加工對(duì)象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線(xiàn)、面為基準(zhǔn)。在加工時(shí)，用以確定工件在機(jī)床上或夾具中正確位置所采用的基準(zhǔn)，稱(chēng)為定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)可分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。若選擇未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)被稱(chēng)為粗基準(zhǔn)。若選擇已加工的表面作為定位基準(zhǔn)，則這種定位基準(zhǔn)稱(chēng)為精基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)考慮的重點(diǎn)是如何保證各加工表面有足夠的余量，而精基準(zhǔn)考慮的重點(diǎn)是如何減少誤差。粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)均有自身的選擇原則:
一.粗基準(zhǔn)的選擇原則有：
1.余量均勻原則
2.相互位置原則
3.余量足夠原則
4.選做粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒(méi)有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便可靠定位。
5.粗基準(zhǔn)只能使用一次，重復(fù)使用位置誤差大。
二.精基準(zhǔn)的選擇原則有：
1.基準(zhǔn)重合原則：定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合
2.基準(zhǔn)統(tǒng)一原則：當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以較方便的加工其他表面時(shí)，盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準(zhǔn)定位。（選作統(tǒng)一基準(zhǔn)的表面，應(yīng)面積大、精度高，孔以及其他距離較大的幾個(gè)面的組合。）如：箱體零件以一面兩孔定位、軸用兩個(gè)頂尖孔定位、圓盤(pán)類(lèi)零件用其端面和內(nèi)孔定位。
3.自為基準(zhǔn)原則：在精加工或光整加工時(shí)，要求余量小而均勻時(shí)，選擇加工表面自身為基準(zhǔn)。
4.互為基準(zhǔn)原則：為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度用。（齒輪加工，淬火后，先以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔、再以孔為基準(zhǔn)磨齒面。
選擇好定位基準(zhǔn)后，擬定工藝路線(xiàn)是制訂工藝規(guī)程的關(guān)鍵一步，它不僅影響零件的加工質(zhì)量和效率，而且影響設(shè)備投資、生產(chǎn)成本、甚至工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。擬定工藝路線(xiàn)時(shí)， 一般應(yīng)遵循以下原則：
1.先基準(zhǔn)面后其它：應(yīng)首先安排被選作精基準(zhǔn)的表面的加工，再以加工出的精基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，安排其它表面的加工。該原則還有另外一層意思，是指精加工前應(yīng)先修一下精基準(zhǔn)。例如，精度要求高的軸類(lèi)零件，第一道加工工序就是以外圓面為粗基準(zhǔn)加工兩端面及頂尖孔，再以頂尖孔定位完成各表面的粗加工；精加工開(kāi)始前首先要修整頂尖孔，以提高軸在精加工時(shí)的定位精度，然后再安排各外圓面的精加工。
2.先粗后精：這是指先安排各表面粗加工，后安排精加工。
3.先主后次：主要表面一般指零件上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面和重要工作面。這些表面是決定零件質(zhì)量的主要因素，對(duì)其進(jìn)行加工是工藝過(guò)程的主要內(nèi)容，因而在確定加工順序時(shí)，要首先考慮加工主要表面的
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