武夷學院本科畢業(yè)論文（設計）開題報告學 院 屆 專 業(yè)學生姓名 學 號課題名稱 矩形齒花鍵套機械加工工藝及花鍵拉刀設計一、本課題的研究背景、意義，在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，尚待研究的問題本課題的研究背景、意義:通過進行本次畢業(yè)設計，全面系統(tǒng)地對學生進行設計方法和研究方法的基本訓練。要求學生樹立正確的設計思想，培養(yǎng)學生進行科學的研究。學生能獨立進行資料的收集、加工與整理，能綜合運用科學的理論、知識和技能，鍛煉獨立解決設計問題的能力，圖紙繪制規(guī)范，符合國家標準，編寫符合要求的設計說明書并答辯，從而使學生樹立嚴謹、實事求是的科學態(tài)度，并掌握工程設計的一般程序規(guī)范和方法。 近年來中國制造業(yè)快速發(fā)展，中國機械行業(yè)發(fā)展得也非常好，急切需要工藝裝備方面的人才。根據(jù)工廠實際情況，要求工藝技術人員能制定合理的工藝規(guī)程，并設計出符合產(chǎn)品技術要求的花鍵拉刀。工藝規(guī)程的制定與花鍵拉刀設計，可以使學生得到機械專業(yè)知識的系統(tǒng)鍛煉。首先，看懂加工零件的零件圖需要機械制圖和互換性與測量技術兩門課的知識；其次制定工藝規(guī)程需要機械制造工藝學的知識；花鍵拉刀設計需要機械制造裝備設計的知識；最后還要畫出花鍵拉刀圖總裝圖和重要零件的零件圖。國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢:1.國外研究現(xiàn)狀目前,單件、小批量生產(chǎn)正逐漸成為現(xiàn)代機械制造業(yè)新的生產(chǎn)模式。在這種模式中, 要求加工機床和花鍵拉刀裝備具有更好的柔性 ,以縮短生產(chǎn)準備時間、降低生產(chǎn)成本,所以,按單一品種設計專用花鍵拉刀的方法已不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求,而組合花鍵拉刀正是適應這一生產(chǎn)模式的柔性工裝設備。它對縮短工藝裝備的設計、制造周期,以及產(chǎn)品換型后對原有工裝花鍵拉刀延續(xù)使用起到至關重要的作用。國外為了適應這種生產(chǎn)模式,也把柔性制造系統(tǒng)作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段 ,并將其作為機械制造業(yè)的主要發(fā)展。花鍵拉刀的設計包括三個步驟:設備規(guī)劃、花鍵拉刀規(guī)劃和花鍵拉刀結構設計。目前,Joneja 以及 Ferreira 等人在進行 CAPP 方面的研究中對設備規(guī)劃有詳細論述。計算機輔助花鍵拉刀設計(CAFD) 就花鍵拉刀方面也作了一些工作:Chou YC ,Chandru V[9 ]等人提出的自動花鍵拉刀定位和夾緊的一種方法;De Meter EC 提出的利用機械杠桿原理進行定位和夾緊位置選擇的一種算法;Markus A[11 ]等人提出的針對棱柱形工件進行組合花鍵拉刀設計的基于規(guī)則的系統(tǒng)。目前,關于工件花鍵拉刀的自動化配置方面的工作,自動花鍵拉刀結構設計 ( AFCD) 中很少提及。TrappeyAJC 等人提出了一個二維組合花鍵拉刀元件的配置算法。幾乎所有的AFCD 研究者都承認,在一個成功的 AFCD 系統(tǒng)中, 工件的幾何形狀是一個關鍵因素。Nnaji B ,Alladin S[13 ]等人也對具有復雜幾何形狀的工件進行嘗試研究然而其結果也僅僅適用于特定的幾何體,比如多邊形棱柱。Brost 和 Goldberg 提出了一個“完整”的算法用來分析多邊形工件的組合花鍵拉刀設計。并開發(fā)出一個組合花鍵拉刀設計系統(tǒng),針對一個任意存在的工件,能自動產(chǎn)生所有可行的花鍵拉刀設計。并且采用力球分析的方法對產(chǎn)生的方案進行優(yōu)化。以后的許多研究者大多借鑒了 Brost 和Goldberg 的算法。組合花鍵拉刀在動力學方面的研究也取得了一定的進步,Yu and Goldberg 的花鍵拉刀加載規(guī)劃方案是把花鍵拉刀的加載問題看作基于傳感器的集成問題并給了一個規(guī)劃算法。Cai 等提出了一種指導花鍵拉刀設計的方法 ,此方法是縮小由于工件表面與花鍵拉刀安裝誤差所帶來的定位誤差。Hockenberger 與DeMter 提出的模式是在工件加工期間工件的靜態(tài)分析, 這種方法是一種定性分析并且是在抓緊或夾緊物體的最壞的情況下的偏差,這種情況是由于在單位扭球的干涉扭矩。2.國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國于 80 年代末開始對組合花鍵拉刀元件的設計與管理進行了研究和開發(fā), 在總結和吸取我國應用和發(fā)展槽系花鍵拉刀經(jīng)驗的基礎上,根據(jù)現(xiàn)代機械加工特征及花鍵拉刀的發(fā)展趨勢,研制了新一代孔系組合花鍵拉刀系統(tǒng)。此系統(tǒng)發(fā)揮了槽系平移可調性和孔的旋轉可調性的優(yōu)勢,可直接組裝獲得任何直線尺寸和角度尺寸。此系統(tǒng)把大中小三個系列的元件有機融為一體,可在一塊多花鍵拉刀基礎板上 ,既能組裝單個大工件花鍵拉刀,又能組裝多個中小零件花鍵拉刀 ,有利于裝花鍵拉刀基礎板長期固定在機床工作臺上,此系統(tǒng)還設有孔系和槽系過渡元件 ,便于實現(xiàn)孔、槽系花鍵拉刀元件混合使用。北京工商大學麻建東和劉璇開發(fā)的組合花鍵拉刀元件庫,元件庫模塊的核心程序用 ObjectARX SDK2. 02 工具包開發(fā) ,界面程序用 AU TOCAD 提供的對話框控制語言 DCL (Dialog Cont rol Language) 語言開發(fā),在 VC + + 6. 0 下編譯和聯(lián)接,生成的 ARX 可執(zhí)行程序在 AU TOCADR14 下直接加載運行。元件庫可為使用者提供 7 類組合花鍵拉刀元件三維圖形的瀏覽以及交互設計功能, 并生成三維組合花鍵拉刀構形圖,在 CAD 環(huán)境中可進行修改或刪除山東工業(yè)大學的徐志剛在 “廣義映射原理”的指導下 ,開發(fā)了支持“top - down”風范的花鍵拉刀設計軟件自動化系統(tǒng)。吳玉光博士在這個領域取得了較大的突破。提出孔系基礎板組合花鍵拉刀設計的系統(tǒng)方法。該方法利用連桿機構原理自動確定由直線和圓弧組成定位邊界的零件的全部候選定位方案。并提出定位銷可見概念和定位銷轉動支點的概念,進行定位方案的裝卸方便性分析。進一步提出瞬心三角形和同向邊的概念,對工件進行可夾緊性分析, 確定工件邊界的可夾緊范圍。其理論水平在國內(nèi)外相關領域內(nèi)開拓了新的局面。尚待研究的問題:⑴矩形花鍵套工藝分析⑵矩形花鍵套花鍵拉刀草圖的確定⑶花鍵拉刀方案的方案論證⑷主要零部件的設計計算⑸繪制裝配圖的基本規(guī)范⑹繪制零件圖的基本規(guī)范⑺設計計算的說明書的編寫二、完成任務的研究思路和方案研究思路:確定加工順序和工序內(nèi)容，安排工序的集中和分散程度，劃分工序階段，這項工作與生產(chǎn)綱領有密切關系，具體可以根據(jù)生產(chǎn)類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等。生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序次數(shù)；如批量小時可采用在通用機床上工序集中原則，批量大時即可按工序分散原則，組織流水線生產(chǎn)，也可利用高生產(chǎn)率的通用設備，按工序集中原則組織生產(chǎn)。課題研究的主要方案：(1)搜集資料，了解并掌握矩形齒花鍵套主要零件加工工藝結構和工作原理。(2)確定設計大體思路，撰寫開題報告，要求完成具體的設計內(nèi)容及計算。(3)根據(jù)設計任務書的要求，熟悉相關軟件 AutoCAD，確定設計方法及設計要點。按要求完成完整的設計計劃及預期達到的結果，進行相關設計及計算。(4)對所設計花鍵拉刀設計相關校核，準備相關資料。(5)對設計說明書初稿進行相關格式修改，對設計圖紙并進行修改。3、其它需要的條件需要準備一臺電腦，繪圖軟件 CAD 還有 WORD 等辦公軟件。借閱《機械制圖》 、 《金屬工藝學》 、 《互換性與測量技術基礎》 、 《機械創(chuàng)新設計》 、 《機械工程材料應用基礎》 、 《機械制造技術基礎》 、 《機械制造裝備技術》 、 《數(shù)控技術》以及 CAD、pro-E、UG 等軟件的一些基本操作，能獨立完成一些專業(yè)基礎課的課程設計，并能進行一些具有實踐性的分析。四、課題工作的總體安排及進度 第一周到第四周 收集資料，閱讀文獻；第五周 編制開題報告；第六周 外文翻譯；第七周 總體方案設計；第八周 進行相關內(nèi)容的計算；第九周 進行相關內(nèi)容的計算；第十周 進行相關內(nèi)容的計算；第十一周 進行相關內(nèi)容的計算；第十二周 根據(jù)計算結果畫出要求的圖紙草圖；第十三周 根據(jù)計算結果畫出要求的圖紙草圖；第十四周 根據(jù)計算結果畫出要求的圖紙草圖；第十五周 整理說明書；第十六周 整理說明書；第十七周 編寫計算說明書，形成畢業(yè)設計全部文件，準備答辯； 第十八周 畢業(yè)答辯；五、指導教師評語××××××××注：建議填寫內(nèi)容：對學生提出的方案給出評語，明確是否同意開題，提出學生完成上述任務的建議、注意事項等?？勺孕屑禹撝笇Ы處熀灻? 年 月 日六、院系意見：院系（蓋章） 年 月 日