法兰盘制造工艺与专用夹具设计开题报告

附件3-1

佳木斯大学本科生毕业论文（设计）开题报告

毕业论文（设计）题目 学院 专业 机械工程学院 机械设计制造 及其自动化 1 研究背景 本课题来源于生产实践。工装夹具是工艺装备的重要组成部分，是工艺过程中最活跃的因素之一，并直接影响产品的质量、生产效率及加工成本[1]。随着科学技术的不断进步，机械产品的数量递增，与之相适应的机床夹具得到迅猛的发展。因此研究出快捷、即能保证机械加工精度，又能满足生产需求的夹具设计，具有十分重要的意义！ 本课题拟从法兰盘零件机械加工工艺过程为研究对象，通过对零件功能分析，综合利用机械制图、机械制造基础、机械设计、机床夹具设计、金属切削原理等课程所学知识，完成对零件从毛坯到成品的机械加工过程中的定位、夹紧、工艺路线布置、工艺尺寸确定等综合问题，最终设计出能够可靠地保证工件的加工精度、便于安装、拆卸，提高工作效率，能够有效降低劳动强度，充分发挥和扩大机床的性能的专用夹具。 如图1所示为法兰盘零件又称法兰或者突缘，通常是指在一个盘状物体，周边开上几个固定用的孔，用与连接其它零件[2]。人们普遍把它用来使管子之间相互连接，大多连接于管端处，也可用在设备的进、出口处，也可用于设备和设备的连接，在装备制造、航空航天、国防、船舶等本课题的研究意义 领域中都会应用到法兰盘。法兰盘的加工材质多样，刚度和工艺要求上也有区别。随着加工制造业的发展，对零部件的加工质量和精度要求都在不断的提高[3]，法兰的品种也在不断增加，应用法兰的行业也越来越多，如石化行业、炼油行业、核电行业、火电行业等都有广泛的使用。而越来越多的行业应用也对法兰有更多新的要求，对法兰质量与技术要求也越来越高，在各行各业中的发展还是很有前景的[4]。 学号 学生 姓名 法兰盘制造工艺与专用夹具设计 班级 指导 教师 开题 日期 教师 职称 2019.03.03 （选题依据，课题来源，学术价值及对社会、经济发展和科技进步的意义）： 图1 法兰盘 2 研究现状 机械制造业肩负着国民经济各部门提供技术装备的重要任务，而夹具设计关系到机械零部件加工精度的重要保证，高效便捷的夹具设计能够大幅度提高加工质量，生产效率和降低制造成本。

根据工件的加工精度要求和加工批量的不同，通常可采用找正装夹和夹具装夹两种方法。找正装夹能较好地适应工序或加工对象的变换，夹具结构简单，但生产率低，劳动强度大，加工精度低，多用于单件、小批量生产中。 2.1 国外的研究现状 如图2所示是一种车床夹具，主要由数字控制的支承元件、定位元件和夹紧元件组成的装置，可以代替机床工作台或固定在机床工作台上，能够做出多种布局的机电程控式夹具。该夹具在空间异型薄壁零件加工、飞机蒙皮切边、复合材料零件修整与钻孔、飞机装配和激光焊接等方面得到广泛应用[5-6]。西班牙某公司研制了一种TORRESTOOL夹具系统[7]，如图3所示。在一个零件的设计生产中，夹具设计制造的费用占到整个过程费用的10~20%[8]。夹具因需要一定的生产成本和准备周期，故广泛用于成批、大量生产中[9]。 图2 车床夹具 图3 TORRESTOOL夹具系统 世界上还有许多基于T型槽的夹具系统，比较著名的有：Wharton Unitool（英格兰），YCII（俄罗斯），CATIC（中国），Halder（德国）系统。基于销钉的组合夹具主要是通过基座上的定位孔实现对夹具元件精确定位和紧固作用的，主要的系统有：Bluco Technik（德国，美国），APP（德国），Qu-Co（美国），Stevens（美国），Carr Lane（美国），SAFE（美国），TJMGS（中国），CPII（俄罗斯）[10]。 2.2 国内的研究现状 随着数控机床与加工中心在实际生产中的普遍应用，满足高适应要求的夹具在计算机集成制造系统（CIMS）与柔性制造系统（FMS）发展的形势下应运而生[11-12]。国内加工设备已具有相当规模，加工在生产中已占有较大的比重并将继续扩大，而与之对应的机床夹具却并未受到足够的重视[13]。工件的加工精度取决于夹具, 在加工工艺稳定的条件下, 利用此夹具加工零件的精度有保障[14]。国内企业对传统工装夹具历来比较重视，但对数控机床夹具的应用却缺乏足够的认识和规划。 全行业绝大多数国有企业完成了改制或民营化，大规模以上法兰盘企业中，国有企业仅剩9家，民营企业成为一支生力军，已经有几家法兰盘公司在国内外成功上市，利用资本市场资金实现企业的发展，有几家超过10亿元的法兰盘企业集团成立，兼备重组趋势显现，一批企业争相进行大规模的技术改造，添置现代化工艺装备，搬迁扩建，完成了企业脱胎换骨的改造，建造试验台架，“十一五”期间法兰盘行业开发了一大批具有自主知识产权的新产品[15]。随着行业装备条件、技术水平的不断提高，我国法兰盘产品也在向更高层次发展。国内法兰盘行业的总体水平将大大提升，关键法兰盘技术将逐步得到突破，中国将成为优质法兰盘的生产制造和出口国。 3 小结 对机床工装夹具进行合理的设计是机械制造行业发展的前提条件，对实际的生产工作而言具有十分重要的意义。在对机床工装夹具进行设计的过程中，要对细节进行合理的把握，积极的学

习先进设计手段和工艺，并对设计的情况进行总结和整理，这样才能够促进机械制造生产的效率和质量，降低成本费用的开销，设计出与生产相匹配的机床工装夹具，更好的促进机械制造行业的快速发展。 由前述分析可知，一种简单容易操作的法兰盘专用夹具可以增加生产制造效率，产生更大的经济效益，所设计一种法兰盘的专用夹具具有一定的价值。 （拟解决的主要学术或技术问题和关键技术及难点，拟采取的技术手段及实施方案、预计可获得的成果，可能取得的创新之处）： 1 拟解决的主要学术、技术问题 本文针对减速器箱体零件的机械加工工艺分析及夹具设计进行研究，包括如下： (1)对法兰盘零件进行分析，选择毛坯类型； (2) 制定零件加工工艺规程，合理选择切削用量、机床及相关工艺设备； (3)完成3道主要工序的专用夹具设计：包括钻床夹具、铣床夹具、镗床夹具。 2 技术手段及实施方案 技术手段：如图4所示的技术路线图。 本课题的基本内容简介 图4 技术路线图 实施方案： (1) 认真分析零件图（图4），了解法兰盘加工技术要求； 图4 法兰盘零件图

(2) 制定法兰盘的加工工艺规程两套，通过对比分析优化出一套作为最终设计方案； (3) 定位元件与夹紧方案的确定； (4) 夹具设计方案： 钻削加工专用夹具设计：钻削尺寸为Φ4mm孔； 铣削加工专用夹具设计：铣削尺寸为Φ100mm端面； 镗削加工专用夹具设计：镗削尺寸为Φ25mm内孔。 预期成果 (1) 不少于规定的5张零号图纸； (2) 提供机械加工工艺卡片1套； (3) 提供毕业设计论文1份（含图表不少于1.5万字）； (4) 不少于5000汉字与课题相关的外文翻译。 摘 要 Abstract 目 录 第1章 绪论 1.1 课题的目的与意义 1.2 课题的研究内容 1.3 法兰盘加工工艺的发展过程和研究现状 1.4 本章小结 第2章 加工工艺规程设计 论文提纲 2.1 零件的分析 2.2 法兰盘零件加工定位基准的选择 2.3 法兰盘零件加工主要工序安排 2.4 加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 2.5 确定切削用量及基本工时 2.6 本章小结 第3章 钻床专用夹具设计 3.1 钻削尺寸为Φ4mm孔 3.2 定位方案的选择 3.3 切削力及夹紧力的计算 3.4 误差分析与计算

3.5 夹紧装置的选用 3.6 夹具设计及操作的简要说明 3.7 本章小结 第4章 铣床专用夹具设计 4.1 铣削尺寸为Φ100mm端面 4.2 定位方案的选择 4.3 切削力及夹紧力的计算 4.4 误差分析与计算 4.5 夹紧装置的选用 4.6 夹具设计及操作的简要说明 4.7 本章小结 第5章 镗床专用夹具设计 5.1 镗削尺寸为Φ25mm内孔 5.2 定位方案的选择 5.3 切削力及夹紧力的计算 5.4 误差分析与计算 5.5 夹紧装置的选用 5.6 夹具设计及操作的简要说明 5.7 本章小结 结 论 致 谢 参考文献 [1] 潘尚峰,赵广木,杨向东等.数控加工设备上的夹具的快速准备[J].机械工艺师, 2005(6):26-27． [2] Waston I,Marir F.Case-Based Reasoning: a review[J].The Knowledge Engineering Review, 2017,9(4):327-354. [3] 刘长喜.复合材料层合板螺栓连接挤压性能表征分析及夹具研究[D].哈尔滨工业大学, 2016. 主要参考文献 [4] 马勇,赵亚培,彭程,钱小青.法兰盘热挤压工艺设计[J].精密成形工程, 2013, 5(06):15-19. [5] 李东升,胡福文,李小强等.基于可重构柔性工装夹持的飞机蒙皮数控切边关键技术及发展[J].航空制造技术, 2009, 52(23):26-29. [6] 梁建光.飞机蒙皮切边夹具夹持方案的优化研究[D].上海交通大学, 2013. [7] 丁韬.TORRESMILL和TORRESTOOL系统蒙皮切边钻铣床及柔性夹具装置[J].航空制造技术, 2017,50(2):108-109. [8] Wu Y, Rong Y M, Chu T C. Automated generation of dedicated fixture design [J]. International Journal of Computer Application in Technology, 2016 (10):213-235.

[9] Ashani J. Z, Ghamsari A K. Theoretical and experimental analysis of plastic response of isotropic circular plates subjected to underwater explosion loading[J].Materialwissenschaft and Werkstofftechnik, 2018, 39(2):171-175. [10] NISHIMURA Toshihiro, MIZUSHIMA Kaori, SUZUKI Yosuke, TSUJI Tokuo, WATANABE Tetsuyou.Development of Universal Hand Having Plural Grasping Mode[J].The Proceedings of JSME annual Conference on Robotics and Mechatronics (Robomec), 2017(0). [11] 秦国华,张卫红.机床夹具的现代设计方法[M].北京:航空工业出版社,2006.11.1-15 [12] 融亦鸣,张发平,卢继平.现代计算机辅助夹具设计[M].北京:北京理工大学出版社,2010. [13] 王稳.盘类零件定位的可调节垫块组件设计[J].机械, 2015(09):38-40. [14] 赵林,才智,张凤军,雷加鹏,王利娜.电火花线切割加工圆柱零件专用夹具设计[J].科技与创新,2018(18):146-147. [15] 杨卫卫,孙景锋,刘翠娟.浅谈机床夹具的发展趋势[J].汽车实用技术, 2018(08):107-108. 序号 1 论文进度安排 2 3 4 指导教师（签章）： 年 月 日 工作任务 翻译外文资料，完成开题报告 确定总体设计方案，编写工艺过程卡和工序卡 专用夹具设计与计算，并完成 中期检查 绘制夹具装配图与主要零件图 起止日期 2.25~3.3 3.4~3.17 3.18~4.21 4.22~5.5 序号 5 6 7 8 撰写 完成论文撰写，整理材料，并结题验收 整理材料，并完成设计审评 整理材料，PPT制作，准备答辩 工作任务 三维建模与仿真、相应内容起止日期 5.6~5.19 5.20~5.26 5.27~6.2 6.2~6.7 意 见 评 阅 教研室主任（签章）： 年 月 日