黄柏程+开题报告.doc

华中科技大学文华学院学生毕业设计（论文）任务书（2012年12月15日 至2013 年 5月20日） 毕业设计（论文）题目：十字头的加工工艺及夹具设计学部（系）：机械与电气工程学部 专业班级：机械设计制造及其自动化09学生姓名： 黄柏程 指 导 教 师： 赵镇锋 一、毕业设计（论文）题目十字头的加工工艺及夹具设计1、选题的目的及意义选题的目的：十字头是连接活塞和连杆的零件，具有导向的作用。十字头是一种滑套类零件，它的形状为中空的实体，并有轴承孔，销孔、沉孔、阶梯孔及连接螺纹等构成，表面和连接部位有铸造圆角和铸造倒角等。机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。夹具是机械加工过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。加工工艺和夹具设计都是我们掌握专业知识运用于实际的课题。由此毕业设计可以提高我们的运用理论知识，分析解决实际问题的能力。选题的意义：十字头是连接连杆与活塞杆，将连杆运动产生的纵向压力传递给活塞杆，横向压力传至滑道。因此，对十字头的基本要求是：有足够的刚度、强度、耐磨损、重量轻、工作可靠。为了满足以上要求，必须进行综合分析计算，编写较为合理的机械加工工艺规程。与此同时，为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工此十字头零件的同时，需要设计专用夹具。机械加工工艺及其夹具设计是我们学了大学所有专业知识后，是自己的理论知识的综合运用，是与实际的结合，这为我们从事专业工作打下基础。2、国内外现状及发展趋势国内现状：我国现代机械工业已经有了较大发展，并且一直呈现比较平稳较快发展。具有规模大、门类全和出口比较优势等特点。 经过几十年的发展，我国已形成了相当完备的工业体系：能源设备制造在电力设备制造方面已经拥有哈尔滨、上海、四川三套大型发电设备制造基地和沈阳、西安两套高压输变电设备制造基地，还有遍布全国的中小型发电设备、输变电设备、高低压电器、电线电缆、绝缘子、电机制造厂，已具备了每年成套提供500千瓦的发电设备及相应的输变电设备的综合能力。在石油设备制造方面已经形成兰州和上海两大基地和遍布全国六大区的石油设备制造体系。交通运输设备制造汽车制造业是国民经济的重要支柱，已形成了“解放”、“东风”、“南京”、“上海”、重型汽车、零部件等联营公司，能够提供载货汽车、越野汽车、自卸汽车、牵引汽车、客车、轿车六大类产品的80多个品种以及约300种专用车、改装车。铁路机车车辆制造业共有内燃机车、电力机车、蒸汽机车、客车、货车的修造厂 33 个,已经 形成了门类比较齐全、能修能造的铁路车辆工业体系。 船舶制造业有钢质造船厂 500 多家,专业配套厂 160 多家,在全国形成了上海、大连、天津、广州、武汉、重庆等造船 修船基地和比较完整的造船配套网,能够建造 10 万吨级、 修理 7 万吨级以下的各种船舶。 民用飞机制造,已经发展成为具有一定科研水平和相当生产规模的新兴产业部门, 已经成批生产了支线、中远程旅客机、运输机、直升飞机和小型多用途飞机等。 重型、矿山、重型、矿山、原材料开采和煤矿机械制造 全国已形成包括第一重型机器厂、第二 重型机器厂、太原重型机器厂、大连重型机器厂、沈阳重型机器厂、上海重型机器厂、天津 重型机器厂、北京重型机器厂、洛阳矿山机器厂、衡阳有色冶金机械厂等企业在内的比较完 整的重型、矿山、原材料和煤矿机械制造体系机床工具制造 中国已建成产品门类比较齐全、生产科研体系比较完整的机床工具制 造业,具有年产 10 多万台机床、2 万台锻压设备、两亿件量刃具、10 多万吨磨料以及相应的 机床电器、附件的生产能力,为国内一些大型机械企业提供了成套设备。 纺织、轻工、食品、包装机械制造 纺织机械制造已成为力量较强、品种较全的制造 行业。 全国拥有重点企业 36 个,年产量 30 多万吨,除满足国内需要外,并向 36 个国家和地区 出口。纺织机械 15 大类主机、1 895 个品种。 农业机械制造 农业机械工业是机械工业的重要组成部分,已形成拖拉机、 作机械、植物保护机械、收获机械、农田基本建设机械、排灌机械、运输机械、农副产品加 工机械、牧业机械、林业机械、渔业机械、拖拉机和内燃机配件共 13 个行业,全行业共有企 业 6 800 多个,年产值 120 亿元。产品有 15 大类 2 300 多种。 仪器仪表制造 中国已经建立起上海、西安、重庆、天津、北京、哈尔滨、大连、贵 阳等一批仪表制造工业基地,初步形成了包括仪表材料、元器件、整机乃至具有相当规模的 工业自动化控制系统在内的门类颇为齐全的科研、 设计和生产的比较完整的体系。 从以上中可以看出我国已形成相当完备的机械制造体系而且机械行业已渗透到国民生产的各个领域。然而我国机械行业与世界先进水平的差距我们也应该看到。我国机械工业大企业虽然发展很快但其规模、水平和国际同行业相比还有很大差距。然而更大的差距还表现在企业的创新能力方面。目前对行业发展至关重要的新技术仍然主要依靠由国外引进以大企业为代表的行业自主创新能力严重不足。这与我国已有越来越多的机械产品产量跃居世界前列的状况极不相称已成为行业能否持续发展的隐忧。同时中国机械工业虽然成长速度大大加快总的生产规模已居世界第四位但全行业分散、重复建设的局面仍未改观。入围2005年世界500强企业的15家中国企业中机械工业仍只有第一汽车集团公司一家。这凸显了中国机械工业仍然没有解决大而不强的问题。国外现状：在产品设计方面，普遍采用计算机辅助产品设计(CAD)、计算机辅助工程分析(CAE)和计算机仿真技术;在加工技术方面，巳实现了底层(车间层)的自动化，包括广泛地采用加工中心(或数控技术)、自动引导小车(AGV)等.近10余年来，发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路，提出了一系列新的制造系统。如计算机集成制造系统、智能制造系统、并行工程、敏捷制造等。 计算机集成制造系统(CIMS)它是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将制造厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成起来，是适合于多品种、中小批量生产的总体高效率、高柔性的制造系统。首先在功能上，它包含了一个工厂的全部生产经营活动，即从市场预测、产品设计、加工工艺、制造、管理至售后服务以及报废处理的全部活动.因此它比传统的工厂自动化的范围要大得多，是一个复杂的大系统，是工厂自动化的发展方向。其次，在集成上，它涉及的自动化不是工厂各个环节自动化的简单叠加，而是在计算机网络和分布式数据库支持下的有机集成。这种集成主要体现在以信息和功能为特征的技术集成，即信息集成和功能集成。计算机集成制造系统的核心技术是CAD/cAM技术。 智能制造系统(IMS)是指将专家系统、模糊逻辑、人工神经网络等人工智能技术应用到制造系统中，以解决复杂的决策问题，提高制造系统的水平和实用性。人工智能的作用是要代替熟练工人的技艺，学习工程技术人员的实践经验和知识，并用于解决生产中的实际问题，从而将工人、工程技术人员多年来积累起来的丰富而又宝贵的实践经验保存下来，在实际的生产中长期发挥作用。智能制造系统的核心技术是人工智能。并行工程(CE)又称同步工程或同期工程，是针对传统的产品串行开发过程而提出的概念和方法.并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关各种过程的系统方法。该方法要求开发人员从设计开始就考虑产品整个生命周期中的所有因素，包括产品制造工艺、质量、成本、进度计划和用户要求等。并行工程通过组成多学科的产品开发群组协同工作，利用各种计算机辅助工具等手段，使产品开发的各个阶段，既有一定的时序又能并行，同时采用上、下游的各种因素共同决策产品开发各阶段工作的方式，在产品开发的早期就能及时发现产品开发全过程中的问题，从而缩短产品开发周期，提高产品质量，降低成本，增加企业竞争能力.并行工程强调在集成环境下的并行工作，因此，它是CIMS进一步发展的方向。敏捷制造(AM)又称灵捷制造、迅速制造和灵活制造等，它是将柔性生产技术、熟练掌握生产技能和知识的劳动力与促进企业内部和企业之间相互合作的灵活管理集成在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变或无法预见的消费者需求和市场时机作出快速响应。敏捷制造的基本原理是采用标准化和专业化的计算机网络和信息集成基础结构，以分布式结构连接各类企业，构成虚拟制造环境，以竞争合作为原则，在虚拟制造环境内动态选择合作伙伴，并通过组成虚拟企业来适应持续多变、无法预料的市场变化.敏捷制造的核心是虚拟公司，虚拟公司映射为虚拟制造系统，虚拟制造系统是敏捷制造的关键.敏捷制造是一种战略决策，它是能使各合作伙伴既保证各自的利益，又能获得共同利益的一种全新的生产组织模式和制造模式。目前，敏捷制造仍在发展研究中.发展趋势：数字化趋势机械制造工艺的发展最重要的推动者就是计算机技术的普遍应用，机械制造工艺的重要发展方向就是数字化。其中数字化的重要组成有三个部分：机械制造中设计环节数字化。即利用计算机强大计算功能，模拟机械制造的过程和零件的使用情况，依次确定对零件、工艺的合理化设计和改进，这样就有节省设计和实验的时间。而且还可利用数字化传输和处理系统，将设计的数据直接应用到生产中，保证了生产准确性；数字化生产过程的实现。利用计算机实现完全的生产流程自动化，将整个生产的体型和物料运输系统结合起来，完成机械制造的整个生产过程；实现生产过程的数字化管理。在这里，数字信号将成为生产和管理的重要基础，利用数字信号的传输和处理，管理者可实现对整个甚至企业的全面管理。且将内部和外部的信息结合起来，为企业的发展做出正确的指挥和规划。精细化趋势机械制造工艺的发展不可或缺的是材料进步和加工手段的提升，机加工的鸡米花不断提高，如：20实际所谓的超精密加工让误差降低到10um，随后达到1um，进而是0.1um，世纪末达到了0.01um，如今已经达到1nm。而且在未来来随着纳米技术的不断提升，机械制造工艺也将完全进入到纳米时代。集成化的发展趋势 集成化的发展是高度自动化带来的产物，及机械制造等已由原来的分散型逐级加工，转化为完整的集成化、连续型加工和生产。现在的集成主要是设备、技术的集成，即利用机电一体化、工艺连续性来一次性完成某个部件的生产，而未来的集成化将是整个成品的集成化生产，那是将使设计、生产、装配、成品检验、出厂的全过程在一个自动化系统内完成。3、 主要参考文献综述 陈明主编的机械制造工艺学一书中编写了零件机械加工工艺过程的制订，论述了制订的指导思想，分析了定位、余量、工艺尺寸链等问题，并阐述了成组技术和计算机辅助工艺过程设计等先进制造技术内容。同时进行了制定工艺过程的实例分析。这对我进行十字头的加工工艺过程设计提供了许多宝贵的材料。 王先奎主编的机械制造工艺学一书给我们详尽的描述了夹具的基本知识及其设计原理，列举了一些常用的夹紧机构并分析其优缺点进行综合对比，最后还着重介绍专用夹具的设计步骤与方法，并讨论与此有关的一些问题。专用夹具设计的一般步骤为：研究原始资料，明确设计要求拟定家具结构方案，绘制家具结构草图绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求绘制零件图。这些知识都为本次设计提供了强大的理论基础。吴宗泽编写的机械原理描写一些基础的专业知识，在设计中遗忘的基础知识可在其中找到，温故而知新，使得知识掌握得更加牢固。 二、毕业设计（论文）的主要内容 加工零件的分析加工零件的工艺分析机床夹具的分析专用夹具设计三、毕业设计（论文）的进度安排及任务要求论文查阅 2周开题报告 1周加工零件分析 4周加工工艺分析 4周夹具分析及专用夹具设计 4周 论文撰写 2周论文答辩 1周四、同组设计者五、主要参考文献1 陈明，机械制造工艺学， 北京：机械工业出版社，20022 李洪，机械加工工艺师手册，北京：机械工业出版社，19903 刘文剑，夹具工程师手册，黑龙江：黑龙江科学技术出版社，19954 张鹏，以内孔表面作为定位基准的夹具设计原理，机械科学与技术，1996（25）5:54-555 李月琴，曾令宜，弓申，拨叉体类零件钻径向孔成组夹具设计，工具技术，2005（38）:274-2756 上海金属切削技术协会，金属切削手册，上海：上海科学技术出版社，19847 互换性及测量技术(东南大学出版社 2000)8 朱冬梅等编.画法几何及机械制图.北京:高等大学出版社,20009 程宪平,机电传动与控制,武汉,华中科技大学出版社,200910 沈其文,材料成型工艺基础,北京,机械工业出版社,200111 吴昌林,机械设计,武汉,华中科技大学出版社,200212 吴宗泽,机械原理,北京,机械工业出版社,199913吴良芹，先进制造技术及其发展，机械制造与自动化，200914刘斌安，先进制造工艺与先进制造模式，机械制造与自动化，200915张俊峰，机械制造工艺的发展趋势研究，山西财经大学学报，200916孙沛霞，浅谈机械制造技术及其发展，国土资源高等职业教育研究，200617王先奎，机械制造工艺学，北京大学出版社，2010指 导 教 师 （签名）：赵镇锋 2012 年 12 月 15 日系（专业）负责人（签名）： 2012 年 月 日