钻床夹具设计说明

毕业设计开题报告

课题名称东风某汽车发动机机油泵泵盖加工工艺及钻床夹具设计

课题来源生产实际

专业机械设计制造及其自动化

学生吴琦

指导教师王永泉占龙

完成日期2016.2.26

一、课题来源、目的、意义

1．课题的来源

本课题来源于工厂实际加工的某汽车空压机曲轴箱零件，针对目前汽车零部件的大批量规模化生产，要求制定其加工工艺规程，完成生产线设计等。空压机曲轴箱零件是空压机上重要零件，曲轴箱体零件结构复杂，加工特征数量多，且其加工工艺典型，比较适合机械类本科生毕业设计选题。让学生通过该毕业设计过程将理论知识与工程实践密切结合起来，同时训练学生熟练掌握几种几何建模与工程分析软件，提高其工程实践能力，为将来的就业打下良好的专业基础。考虑到工作量的合理安排，拟选择“某汽车空压机曲轴箱加工工艺及粗镗缸孔夹具设计”部分作为本次毕业设计全部容，该部分容相对完整，且具代表性。

2．本课题研究目的

现代制造工艺技术是先进制造技术的重要组成部分。产品从设计变为现实是必须通过加工才能完成的，工艺是设计和制造的桥梁，设计的可行性往往会受到工艺的制约，工艺往往会成为“瓶颈”，因此，工艺方法和水平是十分重要的。不是所有设计的产品都能加工出来，也不是所有设计的产品通过加工都能达到预定的技术性能要求。

在生产过程中，凡是改变生产对象的的形状、尺寸、位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。结构相似或要求相同的机器零件，均可以采用多种不同的工艺过程，但其中总有一种工艺过程在某一特定条件下是最合理的。在合理的工艺过程的指导下，人们才能保证机器零件的加工质量，达到设计图样上规定的各项要求，提高生产效率，降低制造成本，减轻劳动强度，保证生产安全！

3．本课题研究的意义

现代制造业已经发生质的飞跃，传统生产模式已经不能适应产品更新换代的步伐。为了缩短产品的开发周期，提高生产效率，夹具是机械生产中必不可少的工艺装备。夹具是一种装夹工件的工艺装备，他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中。只有合理的使用夹具才能保证机械零件的加工精度，提高劳动生产率，扩大机床的使用围，降低生产成本，改善工人的劳动条件。

二、国外概况、预测和文献综述

1.机械制造工艺设计方法研究现状及发展趋势：

1）机械制造工艺设计方法研究现状：在机械制造过程中，工艺设计是产品制造的准备性阶段。随着科学技术的迅速发展，机械工业产品更新换代的周期大为缩短，新产品不断涌现，市场需求不断变化，多品种，少批量生产已成为现代机械工业的一种日益明显的生产特征。面对这种新的生产形势和市场竞争状况，各生产企业必须努力缩短产品的生产技术准备周期、提高工艺设计的合理性，加速新产品的开发与投放市场，以求的自身的发展和市场竞争的有利地位。机械制造工艺方法已经从传统的手工设计过渡到现代的计算机辅助工艺设计。

2）机械制造工艺设计方法发展趋势：从现代工业发展趋势来看，现代化的制造系统是以计算机应用为基础，逐步向计算机集成制造系统和柔性制造系统过渡，但无论是CIM或FMS，均要求工艺设计迅速而准确地为生产过程提供技术信息和加工指令，以保证整个系统运行的高效性。而这种要求，则是传统手工工艺设计方式所不能满足的。因此，作为新技术在工业生产中的一个应用领域，计算机辅助工艺设计应运而生，并越来越显示它的巨大生命力。计算机辅助工艺设计，通常是指机械产品制造工艺过程的计算机辅助设计与文档编制。CAPP系统的主要任务是通过计算机辅助工艺设计完成产品设计信息向制造信息的传递、是连接CAD与CAM的桥梁，也是CIMS系统中的重要组成部分。应用CAPP技术，可以使工艺人员从繁琐重复的事务中解放出来，迅速编制出完整而详尽的工艺文件，缩短生产准备周期，提高产品制造质量，进而缩短整个产品的生命周期。

2.机床夹具的研究现状及发展趋势：

1）机床夹具的研究现状：研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：

（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；

（2）能装夹一组具有相似性特征的工件；

（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；

（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；

（5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；

（6）提高机床夹具的标准化程度。

2）机床夹具的发展趋势现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。

（1）标准化：机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：gb/t2148~t2259－91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。

（2）高效化：高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。

（3）精密化：随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1'；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。

（4）柔性化：机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。

迄今为止，夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具(刀具、夹具、量具、模具)之一。夹具在国外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业。

三、系统设计方案及可行性分析

1．系统设计方案

本课题研究整体构架如下图1所示：

图1 毕业设计课题整体构架图

2．可行性分析

本课题重点解决某汽车空压机曲轴箱加工工艺及粗镗缸孔夹具设计问题，研究技术路线包括五部分：

1）具体过程如下图2所示：

图2 方案过程图