减速器箱体工艺规程及夹具设计开题报告.doc

毕业设计（论文）开题汇报

题 目： 减速器箱体加工工艺及夹具设计

1.课题名称
减速器箱体加工工艺及夹具设计：
2.课题研究背景:
2.1减速器研究情况及其发展前景
七十年代中期以来,伴随冶金、矿山、化工、水泥等各行业发展,对设备性能要求越来越高,生产规模深入扩大和自动化程度提升，同时要求环境噪声有所降 低,对其传动系统提出了高承载能力、高寿命、低噪声等高要求，从而促使减速器发展和更新。我国从七十年代末开始研究通用硬齿面齿轮减速器，于86年完成标准产品设计，制订了以《圆柱齿轮减速器》
（ZBJ19004－88）为代表新一代减速器标准。
国内减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，尤其是大型减速器问题更突出，使用寿命不长。国内使用大型减速器（500kw以上），多从国外（如丹麦、德国等）进口，花去不少外汇。
20世纪70－80年代，世界上减速器技术有了很大发展，且与新技术革命发展紧密结合。 其主要类型：齿轮减速器；蜗杆减速器；齿轮—蜗杆减速器；行星齿轮减速器。在机械传动基础件中，齿轮减速器占有非常主要地位，其产品水平和质量对机械产品有着重大影响。现在国内外齿轮减速器发展趋向为，产品制造水平深入精密化，承载能力深入得以提升，各种不一样系列产品之间模块化交换程度越来越高，这对系列产品大批量生产提供了便利，也为产品深入扩展留下了空间。现在国际上几大经典传动基础件企业均拥有独具特色模块化产品组合体系和极其丰富产品系列，产品销售网络遍布全球。
2.2国内夹具发展史
我国国内夹具始于 20世纪60年代，当初建立了面向机械行业天津组合夹具厂，和面向航空工业保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件工厂。在当初曾达成全国年产组合夹具元件 800万件水平。
20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心孔系组合夹具系统，不但满足了我国国内需求，还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少NC机床、加工中心，而由国外配套孔系夹具，价格非常
昂贵，现大都由国内配套，节约了大量外汇。
2.3国外夹具发展史从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具主要生产国。当前国际上夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接收当地域和国内订货，而通用性强组合夹具已逐步成熟为国际贸易中一个品种。关于夹具和组合夹具产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心央具，而组合夹具大型基础件尤其昂贵。因为我国在组合夹具技术上有历史积累和性能价格比优势，伴随我国加入WTO和制造业全球一体化趋势，尤其是电子商务日益发展，其中蕴藏着很大商机，具备深入扩大出口良好前景。
2.4国内外机床夹具发展现实状况
研究协会统计表明，现在中、小批多品种生产工件品种已占工件种类总数85％左右。当代生产要求企业所制造产品品种经常更新换代，以适应市场需求与竞争。然而，通常企业都仍习惯于大量采取传统专用夹具，通常在具备中等生产能力工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另首先，在多品种生产企业中，每隔3~4 年就要更新 50~80％左右专用夹具，而夹具实际磨损量仅为 10~20％左右。尤其是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、（FMS）等新加工技术应用，对机床夹具提出了以下新要求：
1） 能快速而方便地装备新产品投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；
2） 能装夹一组具备相同性特征工件；
3） 能适适用于精密加工高精度机床夹具；
4） 能适适用于各种当代化制造技术新型机床夹具；
5） 采取以液压站等为动力源高效夹紧装置，以深入减轻劳动强度和提升劳动生产率；
6） 提升机床夹具标准化程度。
2.5夹具发展趋势
近些年来，伴随数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统等当代或加工设备广泛应用，使传统机械加工指导方法发生了重大变革，夹具功效已经从过去装夹、定位、引导刀具，转变为装夹、定位。而数字化设备加工功效广大化。给今后夹具快速定位、快速装夹提出了更高要求。
夹具是机械加工不可缺乏部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智 能、环境保护方向发展带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。
机床夹具是机床上所使用一个辅助设备，将工件定位和夹紧，以完成加工所需相对运动，提升加工精度、降低废品，降低对工人技术要求。伴随机械工业快速发展，对产品品种和生产率提出了愈来愈高要求，使多品种，中小批生产作为机械主流，为了适应机械生产这种发展趋势，必定对机床夹具提出更高要求。现在对夹具研究主要集中在以下几个方面：标准化、精密化、高效化、柔性化。希望夹具设计能够操作方便、能够降低生产成本，适应不一样零件需要。在机床技术向高速、高效、精密、复合、环境保护、方向发展、带动下，夹具技术正朝着高效高精模块组合通用经济方向发展。
我国装备制造业尽管已经有一定基础，规模也不小，实力较其余发展中国家雄厚。但毕竟技术基础微弱，滞后于制造业发展需要。在将我国建设成一个制造强国道路上，我们还要做有很多。 机械设计是机械工程

设成一个制造强国道路上，我们还要做有很多。 机械设计是机械工程主要组成部分，是决定机械性能最主要原因。因为各产业对机械性能要求不一样而又许多专业性机械设计。其中箱体是机器基础零件，箱体零件加工质量之间影响机器性能、精度和寿命。 在机械制造生产过程中用来安装工件使之固定在正确位置上，完成其切削加工、检验、装配、焊接等工作，所使用工艺设备统称为夹具
夹具制造在机械加工工艺中有着很主要意义，从其作用和地位两方面能够得知。
一：机床夹具在机械加工中起着十分主要作用，归纳起来，主要表现在一下几个方面。
1. 缩短辅助时间，提升劳动生产率，降低加工成本。
2. 确保加工精度稳定加工质量。
3. 降低对工人技术要求，减轻工人劳动强度，确保安全生 产。
4. 扩大机床工艺范围，实施一机多能。
5. 在自动化生产和流水线生产中便于平衡生产节拍。
二：机床夹具在工艺系统中地位：
夹具不一样于其余步骤，他在工艺系统中有着特殊地位，夹具整体刚度对工件加工动态误差产生着非常特殊影响。当夹具整体刚度远大于其余步骤，工件加工动态误差基本上只取决于夹具制造精度和安装精度。所以设计夹具时，对夹具整体刚度应给予足够重视。如因工艺系统其余步骤刚度不足而引发较大系统动态误差时，也能够采取修正夹具定位元件方法进行赔偿。这就是夹具能动作用。
4.文件查阅概况
[1] 冯辛安．机械制造装备设计．北京：机械工业出版社，19991.0
【摘要】制造业是一个国家或地域经济发展主要支柱，其发展水平标志着该国家或地域经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。而制造业生产能力主要取决于制造装备——机床先进程度。 机床造型设计是机床系统全方面设计中一个主要组成部分，其任务不但在于使产品外观形态符合时代审美要求，还在于决定产品功效与结构关系，使其充分满足使用者要求，并符合当代工业生产特点。新奇机床造型能完美地表现机床功效合理性、内外质量统一性以及技术先进性。这也是一个企业科学技术成就与工业艺术水平主要标志。 伴随当代科学技术进步和社会经济发展，人类需要在美环境中生活与劳动，所以需要设计与制造出符合美规律产品，并经过形象而艺术形式来传递关于信息。工业设计这一新兴交叉学科由此应运而生。它是一门包括工程技术与美学艺术、研究科学技术领域里审美规律新学科，是当代科学技术与大规模工业化生产急速发

展产物。 工业设计关键是：“创新”，包含：功效创新：使技术创新、技术创造与人需求紧密相连；界面创新：使得人与物之间信息交换方式更科学、更合理、更高效、更为人性化，使得人与物之间信息传递更可靠、更能减轻人生理与心理负担；形式创新：使物外观特征设计，如形态、色彩、材质与肌理等，符合社会审美趣味，使得物形、色、质所产生生理刺激与心理反应与审美需求相协调。
[2] 张权民. 机床夹具设计手册.北京：科学出版社，.8
【摘要】《机床夹具设计》结合当前数控机床实际应用水平，及高职高专对数控技术人才培养目标，从应用角度系统地介绍了数控机床、数控编程及相关知识。书中首先介绍了数控机床应用基本知识，然后介绍了数控机床各个组成部分，包含数控机床机械结构，伺服系统及位置检测装置；围绕数控机床应用，介绍数控机床编程基本知识与方法，重点介绍数控车床、数控铣床、数控加工中心编程知识及方法。为了加强学生实际应用能力，结合实际讲述了若干个应用实例；针对数控机床应用中常见问题，介绍了数控机床使用与维护基本常识。
[3] 盛晓敏,邓朝晖．先进制造技术.北京：高等教育出版社，.8
【摘要】 着重阐述了先进制造技术概念及其在机械制造业中应用 ,并由此指出了机械制造业未来发展趋势。
[4] 孙恒，陈作模．机械原理．北京：高等教育出版社，.8
【摘要】《机械原理(第7版)》是在普通高等教育“九五”国家级重点教材孙桓、陈作模主编《机械原理》（第六版）基础上，依照高等工科院校机械原理课程最新教学基本要求，并结合多年来教学实践经验及我国机械工业发展需要修订而成。《机械原理(第7版)》保持了原书一贯特色，系统严密、叙述清楚、概念正确、措辞严谨、图表规范、文笔流畅、可读性好，便于学生学习和其余工程技术人员自学，具备良好教学适用性。同时，还将一些已较为成熟新技术、新结果、新观念充实到教材内容中，使教材在内容上保持了先进性。另外，在本版中也更重视了教材内容工程性、实用性和启迪性。比如，为了适应该代机械工程需要，加强了解析法和机构动力学；为了联络工程实际，启迪学生思维，增加了较多工程应用实例等，从而使得教材内容愈加丰富。
全书共14章，内容包含绪论、机构结构分析、平面机构运动分析、平面机构力分析、机械效率和自锁、机械平衡、机械运转及其速度波动调整、平面连杆机构及其设计、凸轮机构及其设计、齿轮机构及其设计、齿轮系及其设计、其余惯用机构、工业机器人机构及其设计、机械系统方案设计。章后还附有思索题及练习题和阅读参考资料。
《机械原理(第7版)》可作为高等院校机械类专业教材，也可供其余相关专业师生及工程技术人员参考。
[5] 陈立德．机械设计基础．北京：高等教育出版社，(重印）
【摘要】《机械设计基础》将机械原理与机械零件内容有机地结合在一起，适应了现在教学改革需要。全书除绪论外共分20章，内容包含：机械设计概述、润滑与密封概述、平面机构结构分析、平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构、螺纹连接、轴毂连接、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、齿轮系、机械传动设计、机械调速与平衡、轴、滚动轴承、滑动轴承、联轴器和离合器、弹簧等。
《机械设计基础》编写中注意加强结构设计及现场设计计算方法训练，适当地注意机械设计整体观念，反应了近年来科学技术发展关于新内容、新技术。全书落实了最新国家标准，并在关于章节后配有一定数量“思索与分析”题，还有足够数量复习题与练习题。依照设计次序需要，配有四个专题课堂讨论。
[6] 机械设计手册编委会，机械设计手册．北京：机械工业出版社，.8
【摘要】《机械设计手册》(新版第5卷)(精)权威，国内机械工业著名学者和机械设计教授研究并执笔编写，确保了本手册高质量和权威性。全方面反应国内外机械设计最新结果，所包括设计方法和理论与国际接轨，反应国内外设计水平。技术数据、产品数据准确可靠。系统，从设计理念、设计方法到惯用数据，系统地总结了机械设计各专业技术内容，将新思维、新方法与设计实践融会贯通到机械设计全过程中。实用，为机械设计实践提供了全方面技术资料，包含机械、电器、液压、气动等专业，给出了机械设计基础资料、机械设计惯用资料、机械设计方法、惯用零部件类型、规格、尺寸、设计关键点、惯用结构等详细内容。为各种机械产品设计工作全方面提供计算方法、主要技术参数、选型标准、经典结构和设计计算实例。全部采取6月止现行国际、国家及行业最新标准。实现了信息充分、数据全方面、取材广泛、结构多样、产品新奇，并经过合理编排，力争便于查阅、使用方便。先进，提供了当今国际、国内公认先进设计理论、方法及数据资料，技术前瞻与国际设计水平同时。
[7] 王丹．机械加工夹具及选取．北京：化学工业出版社，.1
【摘要】《机械加工夹具及选取》从机械加工技术人员实际需要出发，重点介绍惯用机床加工夹具及其应用。在介绍车床、铣床、钻床、镗床等惯用夹具原理、经典结构、选取标准、使用方法基础上，详细剖析了各种经典工件加工时装夹设计应用实例，方便读者学习和合理选取。
[8] 罗胜国. 机械设计课程设计指导书（第二版） 高等教育出版社
1990.04
【摘要】本书阐述了减速器设计过程。不但介绍了圆柱齿轮减速器设计，而且介绍了圆锥齿轮减速器、蜗杆减速器设计步骤。增编了一些新减速器结构形式，增强了零部件结构设计和加工工艺知识。
[9] 唐金松. 简明机械设计手册 上海科学技术出版社 1992.06
【摘要】本书是一部简明实用机械设计工具书，其主要内容包含：通常设计资料、机械制图、通常标准和规范、公差与配合、形位公差及粗糙度、材料、联接与紧固、机械传动、轴、轴承、联轴器和离合器、润滑与密封等。
[10] 邱宣怀. 机械设计（第四版） 高等教育出版社 1997.07
【摘要】本书主要介绍了机械设计中各种知识，从机械零件工作能力、疲劳强度及润滑磨损条件和零件材料制造工艺性入手，分析了各种联接形式、传动形式工作方式及失效特点和主要应对方法，同时本书也阐述了机械设计方面所包括到主要零部件分类和工作原理。
[11] 朱耀祥，浦林祥. 当代夹具设计手册. 机械工业出版社 .2
【摘要】本手册全方面总结了我国半个世纪来工业化过程中机械制造业内设计制造各类夹具丰富经验，绝大部分资料都经过生产实践考验，包含从国外引进后消化、吸收和改进内容，也包含作者以往亲历研发项目标结果。
本手册内容主要包含：夹具总论；夹具功效部件经典结构；夹具设计计算；专用夹具惯用零件及其标准或规范；气动、液压、电力、电磁、真空夹具传动系统及其元件和夹具案例；机床专用夹具设计方法；机床专用夹具设计及经典图例；可调夹具和成组夹具；组合夹具，数控机床、加工中心、柔性制
造系统用夹具；检验夹具；焊接夹具；计算机辅助夹具设计等。
[12] 田培棠. 夹具结构设计手册 国防工业出版社 .6
【摘要】《夹具结构设计手册》以500余幅图形伴以简明说明方式，较为详细地介绍了定位元件及定位位置、各种夹紧装置（螺旋、偏心、多点和多件）、分度及分离装置和经典夹具（钻、车、铣、齿轮等）结构。依照其难易，书中有结构只提供了原理图，有则提供了详细结构图，但本书介绍各种结构均来自生产实践，所以无须担心是否可用。为了在详细设计夹具时能正确选取这些结构，本书对惯用钻、车、铣、切齿等夹具特色和夹具设计步骤等亦作了简明扼要介绍。
[13]王光斗. 机床夹具设计手册. 上海科学技术出版社 .11
【摘要】在介绍车床、铣床、钻床、镗床等惯用夹具原理、经典结构、选取标准、使用方法基础上，详细剖析了各种经典工件加工时装夹设计应
用实例，方便读者学习和合理选取。
[14] 范崇洛 机械加工工艺学 东南大学出版社
【摘要】《机械加工工艺手册》1套3册基础上，对其进行充实、更新并进行了软件化编制面成。本手册内容分为两部分： 第一部分（上篇）是数据查询，提供在工艺设计过程中可能需要查询工艺数据资料，包含机械加工工艺规程制订、材料及热处理、毛坯及余量、机械枷工质量、车削、铣削、钻削、镗削、拉削、磨削、精密加工和超精密加工、特种加工、螺纹加工、齿轮加工、花键加工、难加工材料切削加工、柔性自动化等，是现在国内机械加工工艺方面数据较为齐全资料库软件；第二部分（下篇）为用户提供一个实用计算机辅助工艺设计（CAPP）系统，该CAPP系统是一个经过企业实际生产检验而不停完善实用、高效系统，在《机械加工工艺手册（软件版）》上只附有交互型CAPP系统，对变异型CAPP系统有兴趣者可与机械工业出版社电子出版物编辑室联络。
[15] 陈宏均. 实用机械加工工艺手册.机械工业出版社 .4
【摘要】《实用机械加工工艺手册》第3版，在遵照前两版“以实用性、科学性、先进性相结合为宗旨”，“以少而精为标准”基础上，综合整理了近年来自生产一线许多读者反馈意见和提议，对内容进行了全方面修订。第 3 版采取了现行国家及行业标准，内容翔实，工艺数据准确，融理论与技能于一体，层次清楚，语言简练，以图表为主更便于读者使用。全书共分 14 章，主要内容有：机械制造惯用名词术语；机械加工工艺规程设计及现场工艺管理；机械加工质量；机械制图；机械零件；惯用材料及热处理；金属切削机床及辅具；机床夹具；机械加工工序间加工余量；刀具和磨料磨具；切削加工；钳工加工及装配；技术测量及量具和惯用技术资料等。
[16] Heidar Hashemi & Awaluddin Mohamed Shaharoun &Izman Sudin.A case-based reasoning approach for design of machining fixture. Abstract： Appropriate fixture design could lower process time, lower cost, and improve the quality of products. This paper proposes a case-based reasoning (CBR) method, with improved indexing and retrieving approaches which are critical issues in machining fixture design systems. A case storage for fixture design case indexing approach is developed so that the database is constructed into two levels—to manage and categorize numerous related fixture designs. The data includes existing workpieces and associated fixture planning and unit depository as solutions. Based on this approach, a CBRmethod with a two-step case retrieval is presented. The objective is to improve searching results in database for machining fixture design. In this CBR-based fixture design method, the appropriate workpiece in the first level of database by using design requirement is found. Then, the proper conceptual fixture design can be achieved by retrieving related fixture case from the second level. This method facilitates the fixture designing by means of referencing past design cases to generate a conceptual fixture design quickly and easily. It also helps in the finishing design by suggesting some alternative fixture cases. Finally, several case studies are used to validate and present the applicability
and usability of the proposed approach
[17] K. A. Sundararaman & S. Guharaja & K. P. Padmanaban &M.
Sabareeswaran
Design and optimization of machining fixture layout for end-milling operation.
Abstract: High product quality and productivity are the important Object tives of manufacturing industries. They are greatly affected by the fixture layout design, and it requires modeling and analysis of fixture work piece interactions. In particular, the position of fixture elements has explicit influence on the deformation of the work piece which needs to be minimized during machining. In order to ensure effective fixture layout design, the relationship between the position of fixture elements and work piece deformation has to be modeled and optimized. In this research paper, work piece deformation is modeled using response surface methodology. The developed model is tested for model adequacy, and the results obtained are matched with the simulated data. Then, it is used to minimize the work piece deformation by determining the appropriate positions of locators and clamps using sequential approximation optimization and LINGO solver. It is found that integration of response surface methodology, with sequential approximation optimization, produces better results than LINGO solver.
[18] M. Vasundara & K. P. Padmanaban.Recent. developments on machining fixture layout design,analysis, and optimization using finite element method and evolutionary techniques.
Abstract: A review of the recent development of the machining fixture configuration/layout is presented in this paper. The literature review is mainly focused on the recently developed optimal fixture configuration under the dynamic conditions of the workpiece. In this review paper, the fixture design, fixture analysis, fixture synthesis, fixture layout design, optimization of fixture layout design, various optimization algorithms, and case studies of two- and three-dimensional workpiece geometries under dynamic conditions have been emphasized specially. The further scopes of the research are finally summarized.
5.设计（论文）主要内容方案设计思想和总体思想
1、 零件分析，其中包含零件功用分析和零件工艺分析。
2、 零件工艺规程设计，其中包含确定毛坯制造形式、定位基准选择、确定零件加工工艺路线、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定、确定切削用量及基本工时。
3、 专用夹具设计，其中包含问题提出、夹具设计。
一、夹具设计基本要求:
1.夹具应满足零件加工工序精度要求，尤其是对于精加工工序，应适当提升夹具精度，以确保工件尺寸公差和位置公差等。
2.夹具应达成加工生产率要求。
3.夹具操作要方便、安全。
4. 能确保夹具一定使用寿命和较低夹具制造成本。
5. 要适当提升夹具元件通用化和标准化程度。
6.要具备良好结构工艺性，方便于夹具制造和维修
注：镗夹具精加工用夹具侧重于加工精度要求等二、夹具设计方法:
主要是绘制所需图样，同时制订关于技术要求。应在参阅关于经典夹具图样基础上，按加工要求构思出设计方案，再经修改，最终确定夹具结构。
夹具设计步骤：
1.设计准备：夹具设计前，设计人员应明确设计任务和要求，依照任务认真调查研究，要搜集所需资料，并对其进行分析：
1.）搜集产品零件图，装配图、毛坯图和工艺规程等技术文件，分析零件作用、形状、结构特点、材料和技术要求。
2.）分析零件加工工艺规程，尤其是本工序半成品形状、尺寸、加工余量、切削余量和所使用工艺基准。
3.）分析工艺装配设计任务书。
4.)了解所使用机床规格、性能、精度以及夹具连接部分结构联络尺寸。
5.）了解所使用刀具、量具规格。
6.）搜集关于设计资料，其中包含国家标准、部颁标准、企业标准等资料以及经典夹具资料。
2.夹具设计方案设计：
1.)确定夹具类型。
2.)依照六点定位规则确定工件定位方式，选择适宜定位元件。
3.)确定工件夹紧方式，选择适宜加劲装置。
4.)确定刀具调整方案，选择适宜对刀元件或导向元件。
5.)确定夹具与机床连接方式。
6.)确定其余元件和装置结构形式，如分度装置、靠模装置等。
7.)确定夹具总体布局和夹详细结构形式。
8.)绘制总体草图。
9.)进行工序精度分析。
10.)对动力夹紧力验算。

6.设计（论文）提交形式
1. 减速器箱体零件图一张；
2
.
减速器箱体铣夹具装配图一张；

3
.
减速器箱体铣夹具零件图一张；

4
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减速器箱体镗夹具装配图一张。

5
.
减速器箱体镗夹具零件图一张；

6
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减速器箱体夹具及其零件三维结构图。

7
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毕业设计说明书一份。

7.
进度安排

第五周～第六周：
查阅相关资料
,
写开题汇报，
进行文件综述。
做与题目相关
英文资料汉字翻译；

第七周：查阅相关资料，对零件进行工艺分析，画零件图；

第八周～第九周：选择加工方案，确定毛坯制造形式，制订工艺路线，选
择定位基准，选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量、工序间尺寸及
与公差，确定毛坯尺寸，画毛坯图；

第十周～第十一周：确定各工序切削用量及基本工时；

第十二周～第十四面：工艺装备设计，计算夹紧力，进行定位误差分析，画
总装图；

第十五周：画夹具零件结构图；

第十六周：编写设计说明书；

第十七周：准备全部答辩资料，准备答辩，毕业答辩。

8
.
指导教师意见

年

月

日

署名：