套筒加工開題報告

　大學生活又即將即將結束，大學生們都開始做畢業設計了，而我們做畢業設計之前要先寫好開題報告，那麽優秀的開題報告是什麽樣的呢？以下是我為大家整理的套筒加工開題報告，僅供參考，大家壹起來看看吧。

　學生姓名

　專業機械設計制造及其自動化班級

　指導教師評閱教師

　完成日期 2021年 2月 15 日

　套筒的工藝分析與夾具設計

　學生：吳新剛

　指導老師：張明松

　教學單位：三峽大學機械與材料學院

　1 課題來源

　本課題來源於生產實際，探討機械加工中壹般性基礎問題。課題涉及知識面較廣，且設計要求較高，對學生的設計能力，特別是思考能力是壹個很好的鍛煉。課題研究內容包括機械工程學科的力學，材料學，機械原理，機械設計，公差與互換性，機械制造工藝等知識，特別涉及機構的應用與創新是本課題的主要靚點。使學生能得到全面的鍛煉。課題要求學生具備較強的機構設計能力和創新能力，對學生是壹個挑戰。課題為典型的機械設計類課題，涉及機械知識全面，與機械專業方向結合緊密。

　2 研究的目的與意義

　2.1研究的目的

　隨著世界經濟的迅猛發展和科學技術的騰飛，市場不斷國際化全球化，各行各業的競爭日益激烈。企業要想在殘酷的競爭中生存下來謀求發展，就要想方設法提高競爭力。縮短新產品的研發和開發時間，提高產品的設計質量，降低研發成本，進行創新性設計，只有這樣，才能滿足市場不斷變化的需求。

　在現代企業的機械生產中，如何保證零件加工質量，提高生產效率，降低生產成本，是企業不斷追求的目標。隨著市場競爭的日趨激烈，對機械零件的技術性和經濟性提出了更高的要求，而良好的技術經濟性很大程度取決於機械加工工藝的制定。套筒零件是機械產品中最常見的壹種零件，其生產工藝比較特殊，改造後的套筒零件可達到較高的精度，同時夾具結構簡單，操作方便快捷，能重復使用，大大降低了成本。

　2.2研究的意義

　零件的加工工藝編制，在機械加工中占有非常重要的地位，零件工藝編制得合不合理，這直接關系到零件最終能否達到質量要求;夾具的設計也是不可缺少的壹部分，它關系到能否提高其加工效率的問題。因此這兩者在機械加工行業中是至關重要的環節。

　機械加工工藝過程是指用機械加工方法改變毛坯的形狀，尺寸，相對位置和性質使其成為零件的全過程。

　機械加工工藝過程的基本單位是工序，工序又由安裝，工位，工步及走刀組成。

　規定產品或零件制造過程和操作方法的工藝文件，稱為工藝規程。機械加工工藝規程的主要作用如下：

　1.機械加工工藝規程是生產準備工作的主要依據，根據它來組織原料和毛坯的供應，進行機床調整，專用工藝裝備的設計與制造，編制生產作業計劃，調配勞動力，以及進行生產成本核算等。

　2.機械加工工藝規程也是組織生產，進行計劃調度的依據，有了它就可以指定進度計劃，實現優質高產和低消耗。

　3.機械加工工藝規程是新建工廠的基本技術文件，根據它和生產綱領，才能確定所需機床的種類和數量，工廠的面積，機床的平面布置，各部門的安排。機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片是兩個主要的工藝文件，對於檢驗工序還有檢驗工序卡片，自動，半自動機床完成的工序，還有機床調整卡片。機械加工工藝過程卡片是說明零件加工工藝過程的工藝文件。機械加工工序卡片是每個工序制定時，用於直接指導生產，用於大批量生產的零件和成批生產中的重要零件。

　在機床上加工工件時，為了保證加工精度，必須正確安裝工件，使其對機床切削成形運動和刀具占有正確位置，還必須對“定位”。為了不因受切削力、慣性力、重力等外力作用而破壞工件已定的正確位置，還必須對其施加壹定的夾緊力，這壹過程稱為“夾緊”。定位和夾緊全過程稱為“安裝”。在機床上用來完成工件安裝任務的重要工藝裝備，就是各類夾具中應用最為廣泛的“機床夾具”。

　機床夾具的種類很多，其中，使用範圍最廣的通用夾具，規格尺寸多已標準化，且有專業廠生產。而廣泛用於批量生產，專為某工件加工工序服務的專用夾具，則需各制造廠根據工件加工工藝自行設計制造。因此，專用夾具的設計是壹項重要生產準備工作，每壹個從事機械加工工藝的工裝設計人員，都應掌握有關夾具設計的基礎知識。

　套筒零件是壹種常用零件，研究套筒零件的加工工藝和夾具生產技術，可以改進套筒零件的生產方法，提高工廠的生產效率，降低生產成本，提高零件精度，對實際生產具有重要意義。

　3 國內外的研究現狀和發展趨勢

　3.1國內外的研究現狀

　套筒零件的加工工藝根據其功能，結構形狀，材料和熱處理以及尺寸大小的不同而異。就其結構形狀來劃分，大體可以分為短套筒和長套筒兩大類。它們在加工過程中，其裝夾方式和加工方法都有很大的差別。

　1)套筒零件的功用與結構特點

　套筒零件在產品中通常起支撐或導向作用，由於功用不同，在結構和尺寸上有著很大的差異，但在結構上仍有***同的特點：零件的主要表面為同軸度要求較高的內外旋轉表面，零件壁的厚度薄且受力容易變形。其主要技術要求為：外圓表面直徑精度，通常取IT7~8;內孔直徑精度，通常取IT7;內外圓的同軸度;孔軸線與端面的垂直度及表面粗糙度等。

　2)生產加工現狀

　由於套筒零件壁薄，受到徑向力容易變形。為了解決這些問題，常采用以下兩種裝夾方式：

　(1)用外圓定位裝夾;

　(2)用已加工內孔定位。在生產過程中壹般采用均勻徑向力夾緊或軸向力夾緊的方式。常用的'夾具有軟爪，心軸，彈簧夾頭，液性塑料夾具等。這些夾具都是根據不同的套筒零件專門設計出來的專用夾具，壹旦零件結構，尺寸改變或者停產，這些夾具將成為報廢品，從而造成極大的浪費，增加生產成本，這對企業來說是要盡量避免出現的。

　套筒零件加工中的主要工藝問題：

　壹般套筒零件在機械加工中的主要問題是保證內外圓的相互位置精度(即保證內，外圓表面的同軸度以及軸線與端面的垂直度要求)和防止變形。

　1)保證相互位置精度

　要保證內外圓表面間的同軸度以及軸線與端面的垂直度要求，通常可采用下列三種工藝方案：(1)在壹次安裝中加工內外圓表面和端面。(2)全部加工分在幾次安裝中進行，先加工孔，然後以孔為定位基準加工外圓表面。(3)全部建工分在幾次安裝中進行，先加工外圓，然後以外圓表面為定位基準加工內孔。

　2)防止變形的方法

　薄壁套筒在加工過程中，往往由於夾緊力，切削力和切削熱的影響而引起變形，致使加工精度降低。需要熱處理的薄壁套筒，如果熱處理工序安排不當，也會造成不可校正的變形。防止薄壁套筒的變形，可以采取以下措施：

　(1)減小夾緊力對變形的影響;

　(2)減小切削力對變形的影響;

　(3)減小熱變形引起的誤差。

　3.2未來發展趨勢

　4、加工工藝未來的發展趨勢：

　1.采用模擬技術，優化工藝設計

　成形、改性與加工是機械制造工藝的主要工序，是將原材料(主要是金屬材料)制造加工成毛坯或零部件的過程。這些工藝過程特別是熱加工過程是極其復雜的高溫、動態、瞬時過程，其間發生壹系列復雜的物理、化學、冶金變化，這些變化不僅不能直接觀察，間接測試也十分困難，因而多年來，熱加工工藝設計只能憑“經驗”。近年來，應用計算機技術及現代測試技術形成的熱加工工藝模擬及優化設計技術風靡全球，成為熱加工各個學科最為熱門的研究熱點和跨世紀的技術前沿。

　應用模擬技術，可以虛擬顯示材料熱加工(鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、註塑等)的工藝過程，預測工藝結果(組織性能質量)，並通過不同參數比較以優化工藝設計，確保大件壹次制造成功;確保成批件壹次試模成功。模擬技術同樣已開始應用於機械加工、特種加工及裝配過程，並已向擬實制造成形的方向發展，成為分散網絡化制造、數字化制造及制造全球化的技術基礎。

　2.成形精度向近無余量方向發展毛坯和零件的成形是機械制造的第壹道工序。金屬毛坯和零件的成形壹般有鑄造、鍛造、沖壓、焊接和軋材下料五類方法。隨著毛坯精密成形工藝的發展，零件成形的型成形的形狀尺寸精度正從近凈成形(Near Net Shape Forming)向凈成形(Net Shape Forming)即近無余量成形方向發展。“毛坯”與“零件”的界限越來越小。有的毛坯成形後，已接近或達到零件的最終形狀和尺寸，磨削後即可裝配。主要方法有多種形式的精鑄、精鍛、精沖、冷溫擠壓、精密焊接及切割。如在汽車生產中，“接近零余量的敏捷及精密沖壓系統”及“智能電阻焊系統”正在研究開發中。

　3. 成形質量向近無“缺陷”方向發展毛坯和零件成形質量高低的壹另壹指標是缺陷的多少、大小和危害程度。由於熱加工過程十分復雜，因素多變，所以很難避免缺陷的產生。近年來熱加工界提出了“向近無“缺陷”方向發展”的目標，這個“缺陷”是指不致引起早期失效的臨界缺陷概念。采取的主要措施有：采用先進工藝，凈化熔融金屬薄板，增大合金組織的致密度，為得到健全的鑄件、鍛件奠定基礎;采用模擬技術，優化工藝設計，實現壹次成形及試模成功;加強工藝過程監控及無損檢測，及時發現超標零件;通過零件安全可靠性能研究及評估，確定臨界缺陷量值等。

　4.機械加工向超精密、超高速方向發展超精密加工技術目前已進入納米加工時代，加工精度達0.025μm，表面粗糙度達0.0045μm。精切削加工技術由目前的紅處波段向加工可見光波段或不可見紫外線和X射線波段趨近;超精加工機床向多功能模塊化方向發展;超精加工材料由金屬擴大到非金屬。

　5、夾具設計未來的發展趨勢：

　夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環保方向發展的帶動下，夾具、卡盤技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發展。

　(1)高精

　隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對卡盤的制造精度要求更高。高精度卡盤的定位孔距精度高達±5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接卡盤平臺，其等高誤差為±0.03mm;精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內;夾具重復安裝的定位精度高達±5μm;卡盤的重復定位精度高達2～5μm[12]。機床卡盤的精度已提高到微米級，世界知名的卡盤制造公司都是精密機械制造企業。誠然，為了適應不同行業的需求和經濟性，卡盤有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。

　(2)高效

　為了提高機床的生產效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具卡盤產品越來越多。

　為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁卡盤，加緊和松開工件只用1～2秒，夾具結構簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創造了條件。為了縮短在機床上安裝與調整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機床卡盤的安裝與校正。采用美國Jergens(傑金斯)公司的球鎖裝夾系統，1分鐘內就能將卡盤定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統用於柔性生產線上更換卡盤，起到縮短停機時間，提高生產效率的作用。

　(3)模塊、組合

　夾具元件模塊化是實現組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發的基點。省工、省時，節材、節能，體現在各種先進夾具系統的創新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用CAD技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優化設計，為用戶三維實體組裝夾具[13]。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統。組合夾具分會與華中科技大學合作，正在著手創建夾具專業技術網站，為夾具行業提供信息交流、夾具產品咨詢與開發的公***平臺，爭取實現夾具設計與服務的通用化、遠程信息化和經營電子商務化。

　(4)通用、經濟

　夾具的通用性直接影響其經濟性。采用模塊、組合式的夾具系統，壹次性投資比較大，只有夾具系統的可重組性、可重構性及可擴展性功能強，應用範圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現出經濟性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具[14]。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經濟實用才有推廣應用的價值。專家們建議組合夾具行業加強產、學、研協作的力度，加快用高新技術改造和提升夾具技術水平的步伐，創建夾具專業技術網站，充分利用現代信息和網絡技術，與時俱進地創新和發展夾具技術。主動與國外夾具廠商聯系，爭取合資與合作，引進技術，這是改造和發展我國組合夾具行業較為行之有效的途徑。

　6、研究的主要內容

　本課題研究的主要內容為，通過對套筒零件的工藝進行分析，設計出套筒零件的加工工藝規程，其中包括確定毛坯的制造形式，基準的選擇，確定工藝路線等。另外要設計出相應的夾具。

　7、工作的主要階段、進度及要求

　8、最終目標及完成時間

　本課題最終要完成如下目標：對套筒零件的加工工藝進行分析，設計出其加機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片，完成相應夾具的設計，達到核審單位的核審標準。

　最終完成時間為6月初，參加答辯。

　9、現有條件及必須采取的措施

　現有條件為大學期間所學的有關專業課程和從網上搜集的相關論文，相應的制圖軟件。目前仍需要搜集更多的資料，復習所學的相關知識，閱讀更多的相關文獻，以對課題有更深的了解。

　10、協助單位及要解決的主要問題

　本課題要解決生產中的實際問題，由於經驗不足，需要得到各位老師和同學的大力支持和幫助。

　參考文獻

　[1] 於駿壹，鄒青.機械制造技術基礎[M]2版. 北京：機械工業出版社，2009.