机械设计毕业设计

机械设计毕业设计（精选12篇）

1.机械设计毕业设计 篇一

经过近一周的奋战，机械设计课程设计终于完成了。看着自己的“巨作”，打心底里佩服自己，虽然还有好多不足之处。从当初看着书本后面例题图纸那种茫然，到自己小试牛刀，再到最后圆满完成课程设计，短短的六天觉得过的好长好长，付出很多收获也很多。

本次课程设计的任务要是设计一个单级斜齿圆柱齿轮减速器，工作条件为两班制工作，使用年限为5年，单向连续运转，载荷平稳。课程设计中最麻烦的是初步的计算，齿轮、轴、轴承、键、电动机等等的零件都需要计算、校核。然后最重要的就是画图，当然这也是费时间的。画图不仅要求画图能力好，还应具备良好的逻辑思维以及整体观念。这个步骤也能检查设计书是否完美。设计过程中我出了好多错误，电动机和齿轮的计算在校核的时候发现都不符合，所以都得重新选择。还有画图时轴承盖也出现了小问题。但是整体效果还是蛮不错的，无论是速度还是完成的质量都还令我满意。

还好天公作美，整个课程设计时间里武汉并没有显示出它夏天该有的威力。好像老天在帮我们一样，要么淅沥沥的小雨，要么并不高温的晴天，这天气在武汉的夏天来讲还是很好的。还有一个有利因素就是我们率先抢得先机占到了教室，抢到了画图桌、空调。全班同学都在跟赛跑似的，争先恐后没日没夜的画图计算。有的就干脆不午休了，中午都在画图，还有的甚至吃饭时间都没有，直接让同学带饭回教室，晚上回去还得计算校核，就为了早点完成任务。以前只有在高考前才有过这么紧迫，那么高强度的学习想想就可怕，真不知道自己当时是咋过来的。

我觉得课程设计是个对自我检验及修正的过程。在这次设计过程中暴露了好多问题，比如对概念不清楚、公式不理解、作图能力不好等等。这也是今后学习当中应该注意到的问题和提高的地方。让我加深了《对机械设计基础》这门课的学习，尤其是齿轮这方面的知识，还学到了设计－－校核这种方法。我深深的体会到课程设计不是孤立的一门课，它牵涉到好多学科，有互换性、工程图学、金属工艺学，机械设计基础等。这个课程设计让我巩固了好多知识，学到了好多知识。

最后要感谢许老师半年来的教导，传授了知识，带来了欢乐。感谢班里学霸对我在课程设计时的帮助，指点迷津。还要感谢同学们的支持。

2.机械设计毕业设计 篇二

1 现代机械设计的特点

现代社会科技发展日新月异, 各种现代化新技术和新的发明如雨后春笋不断出现, 各种电子技术以及机械技术与现代化的机械设备正在渐渐融合, 各种机械器材的设计理论以及制作的方法都有了一定程度的改善。现代化机械设计过程也利用了计算机技术, 来使得机械设计的过程更加合理, 步骤更为清晰, 同时还能够使设计更加趋向于人性化。规范而有效的机械设计相比于传统意义上的技术设计更具有远瞻性和创新性的特点。首先, 利用现代设计的理论方法来考虑整个产品的细节问题, 可以比传统机械设计方法更在的发现潜在问题, 减少未来出现故障的可能, 同时, 现代化机械设计可以更加充分的考虑到产品的静态属性和动态属性。另外, 计算机技术的日益成熟可以运用到现代的机械设计方方面面中, 优化现代设计的仿真性。

2 现代机械设计技术的应用技术

通过对大量机械产品的研究分析, 现代设计在机械设计中应用较为广泛的技术大致可以分为四大类, 分别是能提高产品优良性能的设计技术, 能够满足市场要求的创新设计技术方法, 能够优化产品使用寿命的设计技术以及发展绿色技术的设计技术。

2.1 提高产品性能的设计

机械产品必须具有优良的性能, 只有良好的性能才能够保证机械产品的生命力, 提高产品优良性能的设计方法有很多, 最重要的内容和特点有:

(1) 能够消除并及时的预防产品可能产生的故障, 这种技术特点是围绕产品的可靠性而设计的, 主要是研究产品和系统所产生的故障的原因, 来提出相应的解决方案。

(2) 能够提高材料抵御破坏能力的设计方法技术。当材料和结构在外界因素如高温、电荷强度等的影响作用下, 其性能会受到较大的影响, 所以, 其设计的重点是要提高产品的结构承受能力以及抗疲劳强度, 来提高产品在各种工作环境中的使用寿命。

(3) 解决物体表面的摩擦和润滑等问题的设计技术。这种设计技术综合运用了摩擦学的理论研究方法和基本数据, 将产品的磨损降低到最低的水平, 目的是为了降低产品原材料的消耗, 节约了部分能源, 同时提高机械装置的可靠性, 有效的提高设备的使用寿命, 提高其在市场中的竞争力。

(4) 防腐蚀的设计技术。这种设计技术要科学合理的选择材料并制定出相应的加工工艺, 来提高产品的抗腐蚀能力, 防腐蚀的设计加工方法能够有效的延长产品使用周期以及使用效率。

2.2 满足需求的创新产品设计技术

当今社会市场经济体制存在着强烈的竞争机制以及供求关系, 在当今瞬息万变的市场经济中, 产品的创新能够有效的提高企业产品的核心竞争力, 满足顾客的市场需求同时提高企业的核心竞争能力, 产品创新设计技术的主要特点包括:

(1) 解决发明问题的创新技术。这种创新设计技术包含对新产品的适应性和变参数的设计, 主要是在设计的起初阶段运用创造性的思维来构建出一个原来并不存在的全新产品技术的过程, 这是解决掉发明问题的非常重要的阶段。适应性设计主要是为了满足莫忠需要和要求, 对现有的产品进行合理的改进, 变参数设计是在原有的设计原理基础上, 对部分零件进行的完善和改进过程。

(2) 复杂产品的创新设计技术。对于复杂的产品设计要利用到信息网络的仿真虚拟技术来只能设计产品, 这种设计方法能够有效降低产品的功能与结构的复杂性以及组织过程与系统的复杂性。这种设计的核心就是概念的设计, 设计的关键技术包括概念设计建模技术、产品的布局设计、产品的形状设计、多目标协同工作技术以及产品方案的综合评价技术等。当前主要是应用于航空航天事业、汽车制造行业以及数控机床等方面。

(3) 降低设计成本, 优化设计资源的设计技术。为了能够在保证产品的功能与质量的条件下增强自身的市场竞争力, 提高企业的经济收益, 就必须要优化产品资源, 降低设计的产品的生产成本。这种设计技术是在设计目标产品的时候约束好一个基本的成本, 以成本为前提, 保证产品质量的基础上, 通过理论的分析计算, 对于全过程的连续优化来降低成本, 追求出更高的产品经济效益以及社会的综合运用性能。

(4) 缩短产品的研究周期。在对新的机械产品进行研究设计的时候, 可以利用三维的CAD系统来使新的产品继承以往的数据信息, 仅仅对其中的部分构造进行重新的计算和设计, 提高新产品的研发效率, 降低研究周期, 尽量缩短产品从研发到投入市场的周期时间, 来保证企业的核心竞争力。

2.3 提高产品寿命的设计

产品的整个寿命周期是指从产品的原材料选取加工制造开始, 知道消费者使用完毕宣布产品报废将其拆卸成原材料的整个过程, 提高产品的全寿命周期设计技术主要包含以下几个方面:

(1) 具有集成特性的并行设计。这种设计技术是在产品的规划和设计阶段, 将所有能够支持产品全寿命使用周期的信息用并行的方式来对工艺规划制造转杯试验、运输、维护以及回收等相关环节综合的整合起来, 集成设计的目标, 处理好各个任务间的耦合关系, 应用计算机辅助系统来进行评价决策, 达到降低成本, 提高使用寿命的目的。

(2) 面向制造的设计方法。这种方法主要由面向制造的机械零部件结构模型、机械零部件结构设计、机械部件和整机装配的设计、以及环境模拟装配等, 让设计出的产品综合性能最好, 保证产品的设计制造的成功性。

(3) 全寿命周期设计数据管理。这种设计技术主要是利用跨平台数据集成于共享的PDM系统, 来将网络上不同的东西同系统之间形成一体化, 高效且完整的将产品从规划生产到报废处理整个使用寿命周期内复杂的数字化信息记录下来, 是产品所需的重要数据完整的保留下来并进行有效的管理。

2.4 绿色产品的设计

绿色产品要求既能够满足使用的要求, 同时还必须有利于环境的保护。当前人类正面临资源短缺和人口过生的问题, 设计绿色有效的产品也是社会向前发展的必然选择和整体的趋势。绿色的产品设计技术包含以下几点:

(1) 面向环境的技术。在产品的整个使用寿命期间, 能够有效的保护环境的关键技术包括绿色产品集成设计理论、绿色产品建模研究技术、绿色产品的环境指标等等。在保证不会影响到环境质量的情况下, 具有优良的质量保证。

(2) 面向能源的设计。这种设计技术是为了提高能源的利用效率以及降低资源的浪费, 以保护环境为目的的设计方法。这种方法的设计即可以优惠能源的供给以及驱动的方式, 同时还能够有效的回收并实现能源的重新利用。在产品的功能特点等基本要素已经明确的条件下, 在设计时确定产品的结构制定、材料选择以及加工的工艺方法、可重新利用的能力以及是否具有装配性, 用最少的能源消耗来设计并生产出新的产品。

(3) 面向材料选择的设计。材料的选择是绿色产品设计的关键所在, 能够在根本上来减少对环境的污染, 同时降低能源的消耗。当前应用较为广泛的设计方法有新材料实用化设计技术、材料回收以及二次利用的技术、基于材料选择的CAD技术等等。

(4) 人机工程设计技术是以人机工程学理论为研究基础, 面向人的产品设计技术。这种技术是以人的心里特点和生理特征为参考依据, 利用科学的技术成果数据来设计的技术方法。目前所使用的关键技术有心里模型技术、人机界面设计技术、人机工程测量技术以及产品设计中的人机工程。

3 结语

现代设计在机械设计的应用主要是体现在创新性技术在现代机械设计中的应用。在整个智能化的机械设计中, 基础的设计细节是可以利用计算机来进行精准的计算的, 选择出最好的设计方法并且形成一套独特的智能化设计体系, 不仅仅可以有效的减少机械设计工作人员的工作量, 同时还能够大幅度提高机械设计的准确性以及设计的效率, 为机械设计的不断发展提供强大的技术支持。

摘要：伴随着我国的经济发展和科学技术的全面提高, 人民群众对于社会各类设施的期待也越来越高, 机械设计作为我国发展的重要力量, 一直受到广泛的关注。若想让机械产品更具有竞争的优势, 让人们更加的接受它, 就必须要把社会科学技术真正的应用到机械设计中去。本文结合了相关文献理论基础, 对于目前我国机械设计中的现代技术进行了简单分析。

关键词：机械设计,现代设计,探讨

参考文献

[1]张鉴非.现代设计在机械设计中的应用探讨[J].城市建设, 2013 (14) .

[2]李龙, 李国新.机械设计中对现代设计技术应用的分析[J].机电信息, 2012 (21) :103-104.

[3]孟令浩, 秦英杰, 向玉凤, 等.机械设计中现代设计探讨[J].河北农机, 2013 (3) :5 7.

3.机械设计中现代设计研究 篇三

关键词：机械设计；设计技术；应用

现代设计技术在机械设计中的应用是一项综合的系统工程，具有长期性和复杂性。在机械设计中，为发挥现代设计技术的优越性，应重点把握好现代技术中的IT技术、数学知识和新概念方面的内容，面对机械设计日趋复杂的现状，不断探索现代设计技术在机械设计中的应用策略，只有这样，才能不断提高现代设计技术的应用水平，进而促进机械设计又好又快地发展。

1.现代设计技术概述

机械优势设计主要是面向市场竞争来争取新的设计优势，这个设计方式与单纯的追求设计的创新不同，不能以个人的兴趣作为设计的出发点，也不能只是单纯的为了追求某一种品位的设计。由于机械设计总归是要面对市场，面对客户的，所以，机械设计要对产品的市场进行需求分析，寻求在当前及以后的市场上起主导地位的产品和技术方向，使产品实现过程建立相互协调的联系，并且开发吸收有效的设计技术到整个产品的各环节中去，从而增强产品的市场竞争力。那些采用了新型设计理念的产品，可能在投放市场之后具有很强的竞争力，但是也不一定就是成熟的产品。所谓的优势设计是以正确的设计为前提的，要用创新的思想来面对市场，找到属于自己产品的竞争优势。现代设计技术是对传统设计的革新，它基于传统设计而产生，在设计过程中融入了现代化设计理念，使设计技术更符合人们生产生活的需要，因此深受人们的亲睐。从设计方法上看，现代设计技术从设计的大局着眼，注重设计方法的整体系，用系统性的思维方式，将传统的经验法提高到理性的层面，着重致力于设计创新，力求用现代科学技术知识，赢得产品的核心竞争力。在现代设计技术中，不仅要考虑产品的实用性，而且还要从产品的美观和安全性能方面设计，根据产品的功能和市场需要进行设计。不难看出，现代设计技术是一门多学科、多专业相互交叉的技术，在现代化设计理念的指导下，将现代设计应用到机械设计中势在必行。

2.现代设计技术在机械设计中的应用

2.1 IT技术在机械设计中的应用

IT技术在机械设计中的应用，主要表现在四个方面，即仿真与虚拟设计技术、网络协同设计、并行设计和智能设计。其中，仿真技术以计算机和专业设备为工具，设计的模型模仿实际需要而产生，是一门多学科的综合性技术。虚拟设计则设计者在虚拟环境中进行的设计，这种多维化人机交互信息环境，使实际产品应有的要求得以在虚拟的环境中实现。网络协同设计结合独到的软件设计理念而产生，对软件模块和项目管理统筹安排，从图形的设计、校审到打印归档等都有机统一起来，使成本可以降低，可以更快地完成设计。并行设计更强调功能上和过程上的集成，是相对于传统的串行设计而言的，更强调功能上和过程上的集成，力求更好的满足客户对产品综合性能的要求。就智能设计方面来说，智能设计采用计算机模拟人类的思维活动，能够较好地支持设计过程自动化，从而成为设计人员的重要辅助工具。

2.2 数学知识在机械设计中的应用

数学知识在机械设计中的应用要把握好三个关键点，一是有限元法；二是优化设计；三是产品可靠性设计。有限元法又称有限单元法，是一种高效能、常用的计算方法。从数学知识理论方面来说，是求解偏微分方程的一种有效的数值方法。优化设计则要求先建立符合实际的数学模型，将设计要求用抽象化的数学符号表现出来，如约束条件和函数，建立目标函数，并根据所建立的模型，寻求最优的设计方案。如机械设计对载荷和工艺方面的要求就可作为设计参数。另外，在应用现代技术进行机械设计时，对于产品可靠性的设计应建立在产品设计之初，以机械的载荷和强度等影响因素为基准，应用可靠性数学理论与方法，保证机械及其零部件满足给定的可靠性指标，可以保障机械的可靠性。

2.3 新概念在机械设计中的应用

新概念在机械设计中的应用，主要是指绿色产品设计的概念和机械创新设计的概念。具体说来，绿色产品设计是从产品的安全生命周期出发，将生态环境观念有意识地融入到机械设计中，考虑了生命周期各个阶段对环境的影响。为减小能源消耗，机械设计在应用绿色产品设计的过程中，应考虑废弃产品如何回收、再生和利用，对产品和零部件的回收再生循环或者重新利用，才能最大限度地提高资源的循环利用率。机械创新设计的设计过程大致可以分为三个阶段，分别是直觉思维、逻辑思维和创造过程。其中，直觉思维是意识形态领域对机械产品的直观反映，具有强烈的灵感凸显特点。至于直觉思维是否具有实用性，则需要逻辑思维来判断，通过逻辑推理思维进行分析，在反复实验中确定机械产品设计方案的可行性，而对机械产品的创造过程也就是机械创新设计的过程。

3.结束语

设计产品总归是要面对市场的，我们在设计创新产品时要学会进行市场的需求性分析，努力了解市场的需求倾向，使之处于主导地位，使产品形成一个相互之间都协调发展的环节，从而不断增强企业在市场发展中的综合竞争力。那些刚投入市场的创新产品或许刚开始会出现很强的市场竞争力，但是时间一长后就会发现其中可能还存在不成熟性。其实所谓的优势设计是能够保证以正确设计创新为目标和前提的，是要充分利用创新意识来面对市场调剂的，所以，我们必须在这其中找到属于自己的市场优势。伴随着科技日新月异的发展，各个领域技术的相互融合，工程技术人员需要不断提高自己的能力，在机械设计中灵活运用各种现代设计技术，只有这样设计出来的产品才能满足社会市场的需求。

参考文献：

[1]毛银氚.浅谈机械设计技术的现状与趋势[J].装备制造技术，2012

4.机械设计毕业设计开题报告 篇四

1、 目的及意义(含国内外的研究现状分析)

本人毕业设计的课题是”钢坯喷号机行走部件及总体设计”,并和我的一个同学(他课题是“钢坯喷号机喷号部件设计”)一起努力共同完成钢坯喷号机的设计。我们的目的是设计一种价格相对便宜，工作性能可靠的钢坯喷号机来取代用人工方法在钢坯上写编号。

对钢坯喷号是钢铁制造业必然需要存在的一个环节，这是为了实现质量管理和质量追踪。我们把生产钢坯对应的连铸机号、炉座号、炉号、流序号以及表示钢坯生产时间的时间编号共同组成每块钢坯的唯一编号，适当的写在钢坯的表面。这样就在钢铁厂的后续检验或在客户使用过程中，如果发现钢坯的质量有问题，就可以根据这个编号来追踪到生产这个钢坯的连铸机、炉座、炉号、流序及时间等重要信息，及早的发现并解决生产设备中存在的问题。

目前，在国外像日本、美国等一些发达国家已经实现了对钢坯的自动编号，虽然其辅助设备较多，价格较贵，但大大提高生产的自动化进程和效率。并且钢坯喷号机具有设备利用率高、位置精度高、可控制性能好等优点。而在国内，除了少数的几家大型钢铁企业(宝钢、鞍钢等)引进了自动钢坯喷号机，大部分的钢铁企业仍然处在人工编号的阶段。

实现钢坯喷号的机械化和自动化是提高生产效率和降低生产成本的重要途径之一，钢坯喷号机无论在国内还是国外都会有很大的市场。一方面因为人工的工艺流程不但浪费了大量的能量，而且打断了生产的`自动化进程，从而致使生产效率降低，生产成本增加。另一方面由于生产钢坯的车间温度很高，有强烈的热辐射，同时还有大量的水蒸气和粉尘，因此对其中进行人工编号的工人的劳动强度非常大，并且对身体是一种摧残，容易得职业病。所以无论从那个方面看都急需一种价格相对便宜，工作性能可靠的钢坯喷号机来代替人工编号。

作为一个大学生，毕业设计对我来说是展示我大学四年学习成果的一个机会，也是对我的综合能力的一个考验。我本人对“钢坯喷号机行走部件及总体设计”的课题也非常感兴趣，我一定会努力完成这次毕业设计的。总的来说，钢坯喷号机对于钢铁厂和这次毕业设计对于我都是具有现实意义的。

2、基本内容和技术方案

本课题是基于机械设计与电子控制结合的技术来设计钢坯喷号机。经连连轧的钢坯规格为160mm*200mm的方形钢坯，用切割机割成定长，由300mm宽的输出通道送出。

1.基本内容

先拟定钢坯喷号机的总体方案，然后确定钢坯喷号机行走部件的传动方案及结构参数，最后画出钢坯喷号机行走部件的装配图以及零件图。

2.系统技术方案

(1)工作过程：启动机器PLC控制步进电机带动钢坯喷号机到相应的位置，按下启动键发送控制信号传到控制部件(PLC)，控制部件发出控制命令给执行部件(主要是行走部件及喷号部件，行走部件带动喷头靠近钢坯表面，然后喷头进行喷号)，喷号完成后喷头上升并清洗号码牌。再次移动喷号到下一个钢坯处。

(2)要求实现的功能：行走部件功能(喷号机整体左右的移动，喷号部件的上下前后移动，喷头的左右移动)、喷号部件功能(喷头喷号，清洗号码牌，号码牌的更换)。其中号码为(0—9)十个数字，号码可以变化更换。每个号码大小为35mm*15mm，号码间距为5mm。

(3)实现方案：

行走功能的实现：由于在钢坯上喷号并不需要很精确的定位，所以采用人工控制步进电机的方式移动整体喷号机来粗调。采用液压缸提供动力来推动喷号部件，并采用行程开关控制电机来实现喷号部件上下移动，下行程开关可以控制喷号部件与钢坯表面之间的间距和发出信号使喷头开始喷涂料并向右移动。采用液压缸推动，滚轮在导架上滚动的方式实现喷好机构的前后移动，并采用行程开关控制电机来实现喷头的左右移动，右行程开关可以控制喷头停止喷涂料并回到初始位置和喷号部件向上移动。

喷号功能的具体实现方案由和我一组的同学确定。

3、进度安排

3-4周 认真阅读和学习有关资料和知识，并翻译英文文献

5-7周 钢坯喷号机行走部件的传动方案及总体设计

8-9周 确定钢坯喷号机行走部件结果参数

10-13周 完成钢坯喷号机行走部件装配图及零件工作图

5.《机械设计》课程设计参考书目 篇五

参考书目：

机械设计教材9版；机械设计课程设计指导书；机械设计课程设计图册互换性与技术测量；机械制图。。

1）机械设计课程设计 于惠力 等.科学出版社，2007

机械设计课程设计 杨光 等.高等教育出版社, 2010

2）简明机械设计手册 宋宝玉 等.哈尔滨工业大学出版社 2008

机械设计课程设计手册 张龙.国防工业出版社，2006

机械设计手册 相关卷 成大先.化学工业出版社2007

机械设计手册．第3卷：机械零部件设计(轴系、支承与其他), 机械工业出版社，2010

机械设计手册：单行本．减速器和变速器 机械设计手册编委会[编] 机械工业出版社，2007

3）机械设计课程设计图册 向敬忠 等.化学工业出版社 2009

机械设计课程设计简明图册 荣涵锐.哈尔滨工业大学出版社，2005

6.机械设计课程设计教学改革初探 篇六

《机械设计》是机械类专业的专业技术基础课, 而《机械设计课程设计》是培养学生具有设计一般机械设计能力的实践环节。在课程设计的过程中, 要求学生能综合应用先修课程《机械制图》、《工程材料》、《机械原理》、《材料力学》、《金属工艺学》、《公差配合与技术测量》等知识独立完成机械传动装置的设计[1]。通过这一教学环节的实施, 应使学生了解、熟悉和掌握机械设计的基本方法和步骤, 从大量信息和技术资料的消化中, 经过反复思考, 设计出符合实际要求的合理设计方案。从而使学生树立正确的设计思想和严谨的工作作风, 培养学生理论联系实际的设计思想, 提高分析和解决工程实际问题的能力, 巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识, 是对学生的动手能力和创新能力的一次全面训练。

1 机械设计课程设计教学中存在的问题

目前机械设计课程设计的题目仅以减速器设计为主, 虽然减速器是很典型的机械部件, 基本上涵盖了《机械设计》课程所学习的主要内容, 有利于学生全面地掌握有关知识。所以减速器设计这个题目, 被许多高校采用作为机械专业的《机械设计课程设计》的题目。然而, 课程设计的题目单一, 设计过程千篇一律, 设计过程中大部分学生是机械式的模仿设计, 而非主动积极思考[2]。而且现有的与减速器设计有关的资料多种多样, 学生在做课程设计的时候, 只要按着资料上的步骤, 按部就班地做, 就能轻松地完成设计任务, 对学生来说没有什么挑战性和新鲜感。学生在设计过程中, 分析问题与解决问题的能力得不到提高。因此, 课程设计的传统教学模式已经不能适应科学技术发展的需要, 必须进行相应的改革。

1.1 独立应用先修课程所学知识的能力较差

机械设计课程设计对先修课程的综合知识的运用能力要求高, 要求学生要能够灵活运用以前学过的基础知识。然而, 大部分学生在对零件的材料进行选择时不能运用机械工程材料的知识, 往往都是照搬教材上的例题选择材料;在进行轴的强度计算时不能运用材料力学的知识对在复杂应力状态下的轴进行强度校核计算;在画零件图和装配图时, 不能够树立边计算、边画图、边修改的总体设计思想, 不能运用机械设计课程所学知识;在标注零件的尺寸公差及形位公差时, 不能运用公差与技术测量的相关知识。部分学生基于完成任务的观点, 对机械设计课程设计重要性的认识不够, 设计过程中不注重独立设计能力的培养, 出现普遍的照抄图册中的减速器的结构, 而不能综合考虑零件的强度、刚度、工艺、装配、调整、润滑和密封等问题。

1.2 对机械传动装置的结构和工艺设计缺乏感性认识

目前我们的教学模式以课堂教学为主, 以实践教学为辅, 在课堂教学中主要以老师讲解为主, 学生自学为辅。设计过程中, 由于学生对减速器的设计、制造、安装、调试、使用和维护等工艺过程缺乏实际的感性认识, 致使对大量的工艺问题缺乏认真的考虑, 不能把零件必须具备的良好工艺要求贯穿于设计过程中[3]。

2 机械设计课程设计改革的思路与措施

2.1 改革设计内容, 注重学生素质培养

为了避免现有课程设计存在的弊端, 提高学生兴趣, 加强学生独立进行机械设计的能力。在现有课程设计内容基础上, 可以结合教师的科研项目或者在工程实际中找一些综合性、创造性的题目布置给学生。设计题目中大致包括原动机、传动装置、工作机三部分内容。设计内容应有已往课程设计要求的理论设计计算与结构设计内容, 应能体现综合运用前修机械类课程知识的设计方法, 以扩大学生知识面, 增加感性认识和理性认识, 使课程设计的效果上升到新的层次。在课程设计过程中, 教师应只给学生以必要的提示, 并列出参考书目, 鼓励学生去查资料、翻手册, 培养他们对信息及数据的归纳和整理能力。另外, 应提倡学生独立思考、深入钻研的精神, 多从方法上启发学生, 提倡有特色的设计, 把各种结构有机地组织到自己的设计中去, 更好地实现预期功能。

2.2 改革设计手段, 加强计算机技术的应用

随着计算机科学技术的迅猛发展, 计算机CAD/CAM/CAE应用技术已经引起设计领域的深刻变革, 世界机械制造业已进入数字化设计、分析与制造的新时代, 先进的三维设计及其制造方式正在全面地展开。CAD技术的进步, 将使得以半理论半经验的计算公式进行静态计算或估算成为过去, 取而代之的是分析计算量大、复杂、动态的工程问题, 并使以现代力学作为机械设计理论基础并进行设计分析成为可能[4]。

在机械设计课程过程中, 鼓励学生运用CAD三维造型技术进行机械零件的结构设计和机构运动仿真, 运用CAE软件进行机械零件的力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计。由于其整个设计过程处于三维空间, 与真实生活空间十分吻合, 因而能为学生创新潜力的发挥提供广阔的活动空间。此外, 机械设计课程设计与CAD/CAE应用技术相结合, 也为学生提供一个计算机应用的实践机会, 克服了学生单纯学习计算机知识, 而忽视对专业知识学习的倾向。

2.3 加强实践环节, 提高学生的工程设计能力

让学生接触工程实际, 了解同类系列产品的性能、结构特点及生产过程。使学生懂得机械设计与机制工艺是紧密不可分割的, 获得产品的有关工艺知识。在课程设计之前可安排学生到工厂参观或者以多媒体的方式观看相关的工程案例, 以此来开阔学生的视野, 拓展设计思路, 使设计与工程实际接轨。

3 结论

在《机械设计课程设计》改革中, 通过改革设计内容, 使之更接近工程实际, 可以充分调动学生的学生参与课程设计的积极性, 培养整体设计意识和创新意识;通过计算机技术的应用, 加强了学生利用计算机技术进行机械设计和仿真分析的能力。通过让学生接触工程实际, 进一步增强学生独立分析、解决工程实际问题的能力。

参考文献

[1]曹杰, 张丽, 于影辉.机械设计课程设计改革与实践[J].农机化研究, 2003 (3) :243-244.

[2]匡兵, 黄美发, 孙永厚等.《机械设计课程设计》的改革与探索[J].桂林电子工业学院学报, 2005, 25 (4) :67-69.

[3]邓杰.创新教育在机械设计课程设计教学中的实践[J].科技资讯, 2007 (14) :112.

7.关于机械设计中材料设计的研究 篇七

【关键词】材料设计；生产技术；产品制造；材料数据库

在我国，随着计划经济体制向市场经济体制转化，传统的机械零、部件或一般常用机械产品的设计方法已经不能适应现代机械工业产品设计的需要，随之而来的现代机械设计方法已经得到了迅速发展，形成了许多相对比较成熟的分支学科，如机械可靠性设计、防断裂设计、抗疲劳设计、耐磨损设计、机械CAD、机械优化设计等，这些方法在实际的一些机械产品设计中得到了不同程度的应用，取得了可观的效益。但由于受传统设计思想的影响这些方法还没有被广大机械设计师普遍掌握和应用，一些新的设计思想和方法更有待于探索和发展。

1.机械设计中常见的材料设计问题

随着人们对工业产品的使用性能、技术性能及造型款式的要求愈来愈高，需要设计人员熟悉产品设计与材料的关系，掌握各种材料的性能特点及其加工工艺，了解新型材料，从而运用设计手段，充分利用材料的内在功能和表面特征，创造出使用功能好、技术性能高、款式新颖的工业产品。传统的机械设计方法中，材料设计实际上仅仅是“材料选择设计”，而这些材料的选择设计过程中，往往也是根据以往设计人员的经验，即设计手册中提供的参考资料或数据来进行的，而这些参考数据常常仅是在一定的标准试验条件下得到的实验数据。这样的材料设计方法，有几个方面的缺点：（1）由于使用条件与实验条件的差异，标准试验过程本身的不确定性等，根据参考资料和数据选择材料生产出的机械产品在使用过程中常常会发现不合适，某些零部件材料或者因为仅能很好满足整机使用的部分功能而其它功能一般，或者因其某个方面的性能特点产生了对整机其它方面性能的不良影响而致使整个机械产品性能达不到要求，甚至报废；（2）现在工程材料研究发展很快，特别是一些材料加工方法、工艺的改进和发展，使得原有材料可以达到更高的性能要求，发挥更大、更好的作用。但是这些新材料、新方法、新工艺不可能在短期内编入设计手册，有些内容甚至会滞后十年或几十年，这与当今社会发展对新产品更新速度的要求显然是不适应的，影响产品的竞争力或生命力。

2.材料设计案例分析

2.1轮-轨耐磨性设计

在铁路的多曲路段，机车轮缘磨损严重，它不仅造成极大的经济损失，而且会危害行车安全。机务部门急迫地需要解决这一问题。从工程摩擦学角度看，轮-轨是一对摩擦副，是一个系统的两个元素，研究其耐磨性问题，应该从整个系统出发，考虑双方的材料最佳配对，以达到使用寿命的最长值。经理论分析计算、大量的实验室试验和机车实际运行试验，得到了轮—轨硬度匹配最佳值，可以使机车轮的寿命在不影响钢轨寿命的情况下，提高2～3倍。这种方法是在不改变现有的路轨和机车轮材料的前提下，用一种常规热处理工艺改变其严重磨损区的局部材质，提高产品的实用性与经济性。

2.2硬质合金钢刀具耐磨损设计

用深冷处理技术延长机械零件的使用寿命是一种很有效的方法。对多个厂家生产的硬质合金刀具进行深冷处理后实际使用，结果表明经深冷处理的刀具寿命延长数倍。但个别个体厂家生产的刀具，实验结果则不稳定，有的好，有的差，有的甚至不能使用。这说明：对同一类产品，用同样的方法改变材料性能，结果可能相差很大，这不能说明该方法本身不行，而是还有一个材料本身的均匀性、稳定性以及如何与不同材料结合的问题，即如何改变工艺参数以适应材料本身的差异问题。

2.3汽车制动衬片设计

我国汽车用制动衬片目前有不少生产厂家，但正规的大汽车厂主要还是用进口产品或中外合资厂生产的产品。国产件在质量稳定性、寿命等方面明显缺乏竞争力，特别是一些个体厂家生产的产品质量根本没有保障，有些产品甚至连最基本的性能指标如摩擦系数都达不到标准，特别是热衰退性能差，制动过程常导致失效。其原因还是大部分厂家缺乏必要的技术力量，只是简单地完成配方材料混合、烧结和压制等工艺过程，至于整个生产过程的各种工艺参数的系统研究，不同车型材料配方的深入研究，特别是摩擦衬片和鼓（盘）的配对问题，则没有进行研究。这些是目前我国汽车用制动衬片质量稳定性问题无法根本解决的主要原因。

2.4自动装料装置的七连杆机构设计

自动装料装置的设计，可采用七连杆机构，该机构整个悬挂于机架上，在原理方案正确的情况下，连杆材料的设计成为关键问题，因为连杆的铰链是整个部件材料最薄弱的部分，既要有足够的强度，还应有良好的耐磨性和抗冲击性能，进口设备中该部分材料是采用高性能塑料，销孔用钢套。由于当时很难买到这种进口材料，而且较贵，就考虑用铸铝件替代，加大铰链处的尺寸以保证强度。这样设计的铸铝连杆，加工时出现了问题，由于连杆形状较复杂，铸件材质严重不均，加工铰链孔时有时发生折断现象。加工完成后，装机试用，又出现了问题：（1）由于铸铝件的重量比塑料件大得多，运动速度较快时，起、停惯性大，对整个机架造成较大的冲击振动；（2）试用一段时间后有些连杆的铰链发生断裂现象，这除了因为它本身冲击振动外，还因为铸铝件的弹塑性远不如塑料件。后来，购买了进口高性能塑料，制造成的连杆，上述问题全部解决了。尽管进口塑料单位价格稍贵些，但重量轻、用量少，总费用并不很大。以上情况说明机械零、部件材料的性能不仅影响其本身的功能，而且对机器整体功能有时会造成严重影响。

3.机械设计中新的材料设计理念与方法

以上案例分析进一步说明，机械设计中材料设计问题已经愈显突出，传统的材料设计方法亟待改进。在机械产品设计过程中，机械零部件的材料设计应从系统论思想和功能论思想出发，不仅要考虑满足各零、部件的性能要求即满足整机的各分功能要求，还应考虑各零、部件对整机性能或者其它零件分功能的影响。

3.1进行材料设计功能分析时应包括的内容

进行材料设计功能分析时，应包括三个方面的内容：（1）确定技术上的功能应达到的程度，它用产品技术性能参数来表示；（2）对功能成本作出分析，以便在实现同一功能的各种途径中找出成本低、功能好的材料设计方案；（3）进行可靠性定量及定性的分析，在对产品功能的定性和定量的综合分析之后，就可能制定出相对优化的材料设计方案，为整个产品设计工作打下坚实的基础。

3.2现代机械设计的改进措施

从传统的机械设计材料设计方法向现代机械设计材料设计方法发展有以下几个方面：

3.2.1设计思想上应树立系统观和功能观

工程上没有绝对好或绝对不好的材料，亦即不能以某种材料的某种性能或几种性能来评定它是绝对好或差的材料，材料设计时只能是寻求最适合的材料。全面考虑机械零、部件材料的子系统功能和整体系统功能，也就是说，设计时不仅要考虑某种材料是否适合做某种零件，还应考虑它在整台机器中是否合适，对其价格的评估也是如此。案例2.4节说明了这一点。

3.2.2应改进现有的一些重要的或关键的机械部件的研制和生产方法

即应把该部件作为一个子系统来进行设计和研究，尤其是摩擦学系统部件。案例2.1节和2.2节是典型实例。传统方法，把系统的元素作为独立零部件各自进行设计研究，无法满足或保证整个子系统的系统功能，特别是高速、重载的零、部件会产生许多功能（下转第198页）（上接第56页）附作用，如高温引起的机械性能变化，高速引起的附加动载荷等。

3.2.3建立基于INTERNET的机械设计材料库

鉴于前文2提出的传统的材料设计方法即“查手册设计法”的不足，作者认为，应尽快建立基于INTERNET的动态的机械工程材料库。换言之，在INTERNET上建立独立的《机械工程材料库》网页及数据库，该数据库内容不仅涵盖传统机械零部件常用材料，而且包括用户材料库，即由机械工程材料有关生产厂家或有关经营部门直接访问网站，随时添加国内外最新研制的新机械工程材料的有关资料数据。项目包括材料的机械性能和物理化学性能（如强度、硬度、韧性、比重、导热性、耐腐蚀性等）、价格、厂家、供货途径等。这样的材料库不仅可以满足现代机械设计高效、快速、合理、经济的要求，而且可以与CAD/CAM/CAE、并行设计、即时技术等现代先进制造技术相适应。

4.结语

8.机械毕业设计致谢 篇八

当然能在最后阶段怀着这种心情,心中要感谢的实在太多太多。 首先要感谢的是这次带我毕业设计的导师曹老师，曹老师是一个做事比较讲究效率的人，从开学到整个毕业设计结束，曹老师把时间都规划的很细致，每个时间段都有每个时间段的任务，这样就相当于把一个大目标为我们分的很小很小，所以整个毕业设计过程我们都感觉比较轻松，同时，她教会了我们很多东西，为我们即将步入另一所大学做好了铺垫。

其次，我要感谢，在这次毕业设计期间对我有帮助的所有人，因为有了我们这个小组一起做相似的事，让我们在整个过程都一点都不枯燥，不会的可以讨论，不懂的可以交流，每个同学读自己所知道的都是倾囊相授，一点都不保留，我想这对我们以后培养自己的团队合作精神是非常有帮助的，也正是因为这样，我们不仅顺利完成了这次毕业设计，而且效率非常高。

再次我还要感谢大学所有的老师，正因为有了他们的兢兢业业，资深的专业素养，严格的要求，为我们在机械专业知识方面打下了坚实的基础。

最后感谢××××大学这些年对我的大力栽培，因为母校这个平台，他让我锻炼了自己，学到了很多宝贵的经验，也正是因为有了母校，我得以认识那么多对我人生有帮助的人，我想，带着所有的这份充实，满足，我一定能在机械这个行业走的更好、更远。

9.机械设计课程设计说明书目录 篇九

题目：皮带运输机用单级斜齿圆柱齿轮减速器设计

目录设计任务书…………………………………………………… 2 传动方案的分析与拟定……………………………………… 3 电动机的选择与计算………………………………………… 4 传动装置的运动及动力参数的选择和计算………………… 5 减速器外部传动零件的设计计算…………………………… 6 减速器内部传动零件的设计计算…………………………… 7 轴的设计计算………………………………………………… 8 联轴器的选择………………………………………………… 9 滚动轴承的选择及计算……………………………………… 10 键连接的选择及计算………………………………………… 11 润滑和密封方式的选择……………………………………… 12 箱体及附件的结构设计和选择……………………………… 13 轴及滚动轴承的校核计算…………………………………… 14 设计小结……………………………………………………… 15 参考资料………………………………………………………

10.机械设计毕业设计 篇十

一、课程设计的选题

高级技工班和五年制大专班学生学习机械设计基础的时间相对短、内容少,而且本课程是《机械制图》《金属材料》和《工程力学》的后续课程,其中糅合了机械类专业课程中的机械原理、机械零件和机械设计几个部分的内容,所以学时较短,理论深度也不够。因此根据课程特点、学生情况及设计课时数少(两周)的情况,在选题时应该遵循以下几条原则:

1.课程设计选题要和课程紧密衔接,以训练学生对理论知识的综合运用能力

课程设计的覆盖面宜宽而广,不宜窄而深。同时要注意由于“机械设计基础”是一门专业基础课,故题目的内容应尽量避免涉及学生没学过的内容,以免学生在其他方面消耗过多的时间,而影响了对课程设计主要内容的学习。

2.题目内容要新颖实用,以激发学生兴趣

课程设计的时间短,又恰好赶在期末考试之前,枯燥无味的题目往往不能激发学生的积极性,因此要注意选择实用性较强的题目,让学生感到学有所用,充分认识到该课程的重要性。中高职班的学生往往要经过几周的机械加工操作训练,在训练过程中,他们对设备使用熟练,但是对原理却并不了解,所以很愿意学习以摸清其中的奥秘。

3.题目难度要适中,避免过易或过难

根据教学大纲的要求,课程设计时间为两周,因此所选择的题目必须保证在10天左右能够完成。如果过于简单,则题目综合性不够、范围过窄,无法达到综合训练的目的;如果过难,则会挫伤学生的学习积极性,可能会过分依赖教师,加重教师负担,同时也会使教师陷在某一问题的时间过多不利于对更多学生的答疑解惑。

根据上述选题原则,我们开设并逐步完善了两个课题:①一般用途的单级齿轮减速器;②一般用途的外啮合双齿轮泵。这两个课题既体现了上述选题原则,又具有各自的特点。题目①包含了本课程中传动比的分配,轴的结构设计和强度设计、齿轮的设计和强度校核、轴承的寿命计算和各种标准件的选择,所应用的知识不超过本课程范围,而且在今后生产实践中也非常有用;题目②中也包含了轴的选材、轴的工作能力的设计、齿轮的设计、泵体的结构设计,尤其注重密封的设计等内容,这些知识点依然在我们所学的范围之内,但侧重点有所不同。当然由于课题的规模较大,与平时学生所做的设计作业不同,所有的细节完全由学生设计是有难度的,因此将参考的箱体结构提供给学生,并对学生提出读图要求,让学生在读图过程中了解各个结构的用途,提高设计能力。

二、课程设计的实施

1.课程设计的总体介绍

学生初次接触课程设计,常常对任务毫无头绪而无从下手,浪费了不少时间。因此在课程结束后、课程设计前,都要对课程设计进行总体介绍。给学生讲清什么是课程设计,为何要搞课程设计,怎样进行课程设计以及常用设计方法等。对学生我们提倡“少问多思”,要求理论概念清晰,所用依据可靠正确,符合实际工作要求。强调在设计过程中温故知新,还要培养团队精神。为了能准确反映课程设计成果,锻炼学生撰写科研报告的能力,要严格规定课程设计内容:一级齿轮减速器或齿轮泵的装配图一张(1号图样);零件工作图1～2张(轴类或齿轮工作图,用2号或3号图样);计算说明书1份(10～12页左右)。使学生明确怎样做,有效避免拿到设计题目无从下手而浪费时间的情况。

2.时间安排

将机械设计基础课程设计时间定为两周,除去周末,有十个工作日的时间。时间具体安排见表1。

整个课程设计大致分为五个阶段:

(1)第一阶段为准备阶段,要求学生准备好相关的资料和工具,对任务书进行认真的研究和分析,仔细观察各种减速器和齿轮泵的结构和型式,比较优缺点,以便选择一种最适当的结构和型式,拟订设计步骤和进度。

(2)第二阶段即初步设计计算阶段,是学生最感困难的阶段,所以老师的指导作用就非常重要,按具体的设计要求引导学生进入设计状态是顺利进行课程设计的关键。在这个阶段,指导老师要多做示范,具体指导学生怎样查阅资料、如何选择电动机、分配传动比,计算各种初始数据和绘制整机布置简图。这个阶段的特点是教师多讲、学生多听。

(3)装配图设计阶段,这个阶段是考验和锻炼制图基本技能的阶段。首先考虑图面布置,使视图和各种技术数据在图面中不过于拥挤,也不过于稀疏。然后就可以就要绘制整机的装配图了,在完成三个视图的过程中进行轴系零部件的选择和结构设计。草图完成后,经校阅、修改并由指导老师审核后进行描深、加剖面线,最后标注尺寸和配合、列出技术条件、编写零件明细表和标题栏。这个阶段是对前阶段专业课程的温故知新阶段,也是整个课程设计的主体阶段。需要引导学生熟练地运用有关参考资料、计算图表、手册、图集、规范,并熟悉有关国家标准,培养机械设计的基本技能,这个阶段的工作完成可以说整个课程设计已经进行了大半。

(4)根据装配图和计算数据绘制零件工作图,这个阶段也可以说是上一个阶段的延续。

(5)整理并编写计算说明书。说明书大概需要10～12页,内容包括:封面;评定表;设计任务书;目录(标题、页次);传动方案的分析和拟定(附传动方案简图);电动机的选择;传动装置运动及动力参数计算;传动零件的设计计算;轴的设计计算;滚动轴承的选择和计算;润滑方式、润滑油牌号及密封方式的选择;箱体及附件的结构设计和选择;设计小结(简要说明对毕业设计的体会、设计的优缺点及改进意见等)以及参考资料(资料编号、作者、书名、出版单位、出版年月)。

三、课程设计的考核

机械设计基础课程设计是一门综合性很强的课程,为了全面评估学生的能力,重点从以下几个方面进行考核:

一是装配图中零件结构是否符合要求、尺寸和标准是否正确、视图布局是否合理、图面是否整洁等等,占总分的40%;

二是为防止抄袭现象,在审核过程中老师要准备10个问题,让学生当场予以解答,以考核其运用知识的能力,占总分的30%;

三是设计结束后要写出课程设计说明书,作为整个课程设计评分的书面依据和存档材料。主要考核课程设计说明书的内容:传动比分配是否合理、主要零部件的设计计算是否符合要求、标准件的选择是否正确、书写和装订格式是否规范等,占总分的20%。

四是日常考勤占10%。

五是考核等级分为:优秀(90分以上)、良好(80分以上)、中等(70分以上)、及格(60分以上)和不及格(60分以下)。

四、课程设计的效果分析

根据这几年来的实际操作,对课程设计过程的效果分析如下:

1.考核成绩统计(见表2)

2.考核情况剖析

(1)合格率为94%,说明绝大部分学生对于先前所学的相关课程进行了良好实践,完整了相关知识体系,能够达到课程设计的基本要求。

(2)优秀率近15%,这和机械设计基础的考试成绩优秀率8%左右相比,有了一定程度的提高。说明在课程设计过程中,又有一部分学生理解和把握了机械设计课程的相关内容和知识点。

(3)不合格率为6%,在巡回指导和最后考核过程中发现,这部分学生的问题主要在于态度不够端正,前阶段课程的基础很不扎实,制图基本功薄弱,知识点没有能够真正掌握和领会。

3.主要问题

(1)由于学生缺少实际生产经验,在课程设计指导书上给出了设计要求,指导老师也针对性的进行讲解,学生就基本照搬老师的讲解,在传动比的分配和相关参数的选择上往往比较盲目,或基本遵循中庸原则,缺少灵活性。

(2)在装配图的设计中,指导老师也会给学生相关的参考图册,学生依照图册结构进行设计,缺乏创新,在课程设计说明书中也缺乏自己的见解。

(3)在传动零件的强度计算中,学生多是照本宣科,按步骤机械计算,对于公式的理解和公式中参数选择不能真正领会。

(4)在润滑和密封中,润滑方式的选择和密封件的选择在回答问题过程中,说不出选择的具体理由,存在着盲目的现象。

(5)课程设计是分小组进行,同一个小组完成一组原始数据的设计,这使得有一小部分学生不主动思考完全依赖同组的其他同学。

在机械设计基础课程结束后,让学生完成以上的课程设计加深了所学知识、扩大了知识面,而且开阔了视野,加强了解决实际问题的能力。这是对理论知识和生产实际的补充和检验,能够培养学生综合运用机械设计课程和其它先修课程的有关理论和实际知识的能力,将之前所学过的知识进行系统整合和运用,完整了知识体系,使这些知识得到巩固、加强和发展,并将理论知识加以实际运用,使学生在思考问题、提出设想、解决问题方面得到了综合训练,初步培养了学生的设计能力和独立工作能力,为以后步入工作岗位打下良好的基础。但是在课程设计实践中出现的诸多问题也不能忽视,因此,在实践过程中还需不断进行探索和创新,使课程设计在培养技工院校学生的理论水平和设计能力上发挥其应有的作用和意义。

11.机械设计毕业设计 篇十一

关键词：机械设计,课程设计,技能训练

为了培养学生的独立设计和分析、解决工程问题的能力, 综合运用和巩固《机械设计》课程和有关先修课程所学的理论和知识, 都会安排机械设计制造及其自动化专业的学生进行为期3周的《机械设计课程设计》。该课程设计属于综合性实践教学环节, 而且每个学校均对此环节非常重视, 纷纷投入力量进行教学改革研究[1,2,3,4]。

1 设计小组的组成

在该课程设计中, 采取以设计小组来进行课程设计。一是培养学生的团队意识。二是激发学生领导潜能。三是方便学生互相学习。四是方便教师指导。一般一名指导教师指导一个班的学生, 分组后一个组的成员在一起, 教师更容易熟悉学生。

2009年, 北京工业大学耿丹学院采用按学号顺序分组的办法, 5~6人一组, 但在教学指导中教师发现小组的学生差异很大, 有的小组学生普遍基础不好, 导致设计工作难以进行。2010年起, 学校采取了以学习基础来划分设计小组的办法, 每个组分配一名成绩好的同学为种子学生, 每个组内包含一名基础成绩差的同学, 其余3名同学按照学号顺序来分配小组。经过2010年到2013年的教学实践证明, 这样划分设计小组效果不错, 受到师生的一致好评。

2 设计地点的选择

课程设计起初选择在教室进行, 设计过程中需要的手册、标准等由学生从图书馆借来使用。由于手册多而且多数比较厚重, 同时受教室墙壁的阻隔, 妨碍了图书的共享。2012年起, 图书馆进行了相应的改造, 开辟了自然科学阅览室, 藏有工程类的样本书和期刊。阅览室的环境特别方便学生进行手册查询, 也弥补了设计手册复本的不足, 提高了学生设计的效率。

3 设计过程的控制

课程设计是在教师的指导下, 由学生独立完成的。为使学生尽快进入设计角色, 并自始至终地保持积极主动完成课程设计的热情, 在设计过程中注重培养学生的学习能力及解决工程问题的能力。

1) 明确设计任务, 给出课程设计的时间安排和考核要求, 让学生尽快熟悉设计对象。由主讲教师就课程设计目的、要求、设计任务、题目等安排向学生交底, 对设计过程中遇到的一些共性问题启发提示。

2) 帮助学生理清设计思路, 落实掌握设计方法。机械设计课程设计展览中将减速器设计过程中“边计算、边画图、边修改”的思路和方法作为重点。设计过程中引导学生对经验设计、设计计算与结构尺寸确定等方面的正确运用和处理, 使学生体会设计是综合运用所学知识的过程, 将强度、结构、工艺等方面的知识通过设计过程加强和巩固, 使设计结果满足设计要求。

设计计算和结构设计是设计能力的2个主要方面, 而结构设计是确定零部件形体的主要阶段, 也是一个难点, 为此提出结构设计要完整、清楚地表达设计意图, 准确、合理地满足设计要求, 把2/3的时间用于装配草图设计、装配图的绘制。同时课程设计全过程中突出结构设计, 提倡学生独立思考, 鼓励设计新颖结构, 将结构工艺性和经济性作为评价结构设计合理性的主要方面。

总之, 组内的每个学生都需要完成装配草图设计、装配图的绘制。而拆零件图的工作, 则由小组成员协作完成。

4 设计结果的评定

课程设计完成后, 按小组进行结业答辩。设计综合成绩按照图纸质量、说明书、答辩情况及综合设计表现, 按百分制评分 (平时60%, 答辩40%) 岗位系数见表1, 零件难度系数见表2。

另外, 还设计了《机械设计课程设计》结业答辩记录表。

5 结论

综上所述, 《机械设计》课程设计教学的有效改革, 主要体现在以下几个方面。

1) 分小组进行课程设计有助于学生互学, 还培养了团队精神。

2) 在图书馆开展课程设计, 提高了设计效率。

3) 加强课程设计的过程控制, 确保每个学生得到锻炼。

4) 小组答辩, 在竞争环境中, 培养了学生的表达能力。

参考文献

[1]韩莉.机械设计课程设计的教学分层实训[J].太原大学学报, 2007 (2) :77-78.

[2]周亚焱.目标教学在“机械设计基础”课程设计中应用初探[J].当代教育论坛, 2008 (2) :91-92.

[3]李阳星, 李光煜.机械设计系列课程改革实践[J].黑龙江教育, 2009 (9) :82-84.

12.机械毕业夹具设计全文 篇十二

前言 选题背景

本设计题目来源是社会实际,本课题主要是设计钻缝纫机底版侧面孔夹具,此课题是本人在中捷缝纫机股份有限公司实习时的内容,为便于我在将来岗位上尽快的投入工作状态。那里有经验的设计师让我在校期间对夹具有一定的了解。

1.1 夹具的特点

在机床上加工工件时,我们可以看到两种不同的情况:一种是用划针或指示表等量具,按工件的某一表面,或者按工件表面上所划的线进行找正,使工件在机床上处于所需要的正确位置,然后夹紧工件进行加工;另一种是把工件安装字夹具上进行加工。为了在工件的某一部位上加工出符合规定技术要求的表面,一般都按工件的结构形状,加工方法和生产批量的不同,采用各种不同的装置将工件准确,方便的而可靠地安装在机床上,然后进行加工.这种用来安装的工件以确定工件与切削刀具的相对位置并将工件夹紧的装置称为“机床夹具”。在实际的生产中,例如活塞,连杆的生产线上,几乎每道工序中都采用了夹具。十分明显,如果不采用夹具,不但工件的加工精度难以保证,而且加工生产率也会大大降低,有时甚至会造成无法加工的情况。除了机床加工时需要使用夹具外,有时在检验,装配等的工序中也要用到夹具,因之在这种场合中用到的夹具可分别称为“检验夹具”和“装配夹具”。

机床夹具通常是指装夹工件用的装置:至于装夹各种刀具用的装置,则一般称为“辅助工具”。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹具的应用范围,一般可分为通用夹具,专用夹具和可调整式夹具等。

通用夹具是在普通机床上一般都附有通用夹具,如车床上的卡盘,铣床上的回转工作台,分度头,顶尖座等。它们都一标准化了,具有一定的通用性,可以用来安装一定形状尺寸范围内的各种工件而不需要进行特殊的调整。但是,在实际生产中,通用夹具常常不能够满足各种零件加工的需要;或者因为生产率低而必须把通用夹具进行适当的改进;或者由于工件的形状,加工的要求等的不同须专门设计制造一种专用夹具,以解决生产实际的需要。

专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的,其功用主要有下列几个方面:1.保证工件被加工表面的位置精度,例如与其他表面间的距离精度,平行度,同轴度等。对于外行比较复杂,位置精度要求比较高的工件,使用通用夹具进行加工往往难以达到精度要求。2.缩短了工序时间,从而提高了劳动生产率。进行某一工序所需要的时间,其中主要包括加工工件所需要的机动时间和装卸工件等所需要的辅助时间两部分。采用专用夹具后,安装工件和转换工位的工作都可以大为简化,不再需要画线和找正,缩短了工序的辅助时间并且节省了画线这个工序,从而提高了劳动生产率.在生产中由于采用了多工件平行加工的夹具,使同时加工的几个工件的机动时间将与加工一个工件的机动时间相同。采用回转式多工位连续加工夹具,可以在进行切削加工某个工件的同时,进行其它工件的装卸工作,从而使辅助时间与机动时间相重合。总之,随着专用夹具的采用和进一步改善,可以有效地缩短工序时间,满足生产不断发展的需要。3.采用专用夹具还能扩大机床的工艺范围。例如在普通车床上附加镗模夹具后,便可以代替镗床工作;装上专用夹具后可以车削成型表面等,以充分发挥通用机床的作用。4.减轻劳动强度,保障安全生产。根据生产需要,采用一些气动,液压或其它机械化,自动化程度较高的专用夹具,对于减轻工人的劳动强度,保障生产安全和产品的稳质高产都有很大作用。加工大型工件时,例如加工车床床身上,下两面上的螺孔,需要把床身工件翻转几次进行加工,劳动强度大而且不安全。采用电动回转式钻床家具后,就能够达到提高生产效率,减轻劳动强度,保障生产安全的目的。

专用夹具在生产上起着很大的作用,那么是不是在任何场合都要设计和采用呢!这个问题就是具体问题具体的分析。上面说的关于专用夹具在生产中的作用,只是事物的一个方面。另一方面,由于夹具的设计,制造和所用的材料等须消耗一定的费用,增加了产品的成本。因之,在什么情况下采用什么样的夹具才是经济合算的,这是一个大问题,特别对于重大的,设计制造工作量大的专用夹具需与工人师傅等三结合共同研究解决。事物总是一分为二的,专用夹具也存在缺点,即专用夹具的专用性和产品多样性的矛盾。由于专用夹具只适用于一个工件加工的某一个工序,因而随着产品品种的不断增多,夹具数量也不断上升,造成存放和管理上的困难;而当某产品不再进行生产时,原来的夹具一般都无法重新利用,造成浪费.同时,专用夹具的设计生产时间周期长,与生产的迅速发展也有矛盾。但是在当前成批生产的机械工厂中,多数还是采用通用机床加上专用夹具进行工件的机械加工。

可调整夹具是为了扩大夹具的使用范围,弥补专用夹具只适用与一个工件的某一特定工序的缺点,正在逐步推广使用可调整式的夹具。可调整式夹具一般可分为标准化夹具,成组夹具和组合夹具等。1.标准化夹具:标准化夹具就是利用本厂已规格化了的部分或全部标准零件装配成的专用夹具。专用夹具中的大件,如夹具体,以及定位元件,夹紧件和机械夹紧用的气缸部件等,经过标准化,尺寸规格化后有利于工厂成批准备配件,成批加工,这样可使夹具的设计,制造工作加快,节省费用。另外,当产品更改,夹具不再使用时可以拆开,把标准零件保存起来,备以后使用。2.成组夹具:多品种,小批量生产的机械加工车间中,往往可以采用成组加工法。采用成组加工法,是把多种产品的零件按加工所用的机床和刀具,夹具等工艺装备的共性分组,同一组的零件能在同一台机床上用共同的工艺装备和调整方法进行加工。例如分成轴类,套类,盘类,齿轮,杠杆,支架类等各种零件。成组夹具就是根据一组安装方法相类似的零件而设计的,只要稍作调整或更换夹具上的某些定位,夹紧件,就可以从加工某一工件转为加工另一工件。3.组合夹具:组合夹具是有一套专门设计制造,便于组装和拆卸的有各种不同的形状,不同尺寸规格并且有完全互换性和耐磨性的标准元件和合件所组成。利用这些元件和合件,根据加工工件的需要可以组装成车,磨,铣,刨,钻,镗等工序用的各种不同的机床夹具。夹具使用完毕,可以方便的拆开,洗净元件存放起来,留待以后组装新夹具时再用。因之组合夹具是具有高度标准化和系列化元件的新型工艺装备。关于组合夹具的问题,其设计原理基本相同。

在实际生产中应用的夹具很多,分类方法也有很多种。通常还可按使用夹具的工序不同分为车床夹具,铣床夹具„„等;还可以根据在机床上运动的特点归并成以下几类,(1)车床类夹具:包括车床,内外圆磨床,螺纹磨床用夹具,其特点是夹具与工件一起作旋转运动。(2)铣床类夹具:包括铣床,刨床,平面磨床等机床用夹具,其特点是夹具固定字工作台上,只作纵向或横向往复运动或回转运动。(3)钻,镗床类夹具:用于在钻床上钻,扩,铰等工序或在镗孔工序,其实就是夹具固定在机床上,刀具通过夹具上的导向装置进行送进运动。

上述的各种夹具都是固定在机床上的,但是在自动线加工中,有的夹具带着工件由生产线的输送装置,挨着每台机床逐步向前输送,这类夹具通常称为“随行夹具”。自动线上的随行夹具除了完成工件的定位,支承和夹紧外,还带着工件沿自动线的加工机床进行定位(相对于每台机床的刀具位置),夹紧,待加工完了再自动送至下一台机床加工,以便通过自动线的各台机床,完成工件的全部工序加工。随行夹具主要适用于采用组合机床自动线加工,但又无良好的输送基面和定位基面的工件,以便将这种畸形工件先装夹于基面完整的随行夹具上,然后在通过自动线进行加工。对一些有色金属等软件性材料的工件,虽然具有良好的输送基面,但为了保护工件的基面不受划伤,有时也采用随行夹具。

通用可调夹具,若产品中有若干零件具有相似性,有选用通用可调整夹具的可能,应进一步探索,应用下面三方面分析判断(1)工件结构要素的相似性,主要是被加工表面形式和部位的相似,工序内容和技术要求基本相似;能有相似或相同的定位基准和定位方式。(2)有可能采用功能相同的定位方式和夹紧方式(包括夹紧动力源)。(3)工件尺寸要素相似,如定位基准和外廓尺寸的近似程度,看能否使用,可调夹具结构紧凑,布局协调的夹具。

综上所述,机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。

1.2 研究夹具的目的和意义 随着我国改革开放的不断深入，市场经济体系的不断完善，我国工业逐渐向成熟化发展。在整个机械工业中，设计在其中占有的地位日益显现出来。工业设计主要包括三个方面的内容。第一是产品设计,第二是与产品有关的视觉传达设计，如产品的包装、商业广告等平面设计。第三是由产品设计扩展的环境设计．如产品的展示与陈列，商品橱窗设计以及室内设计等。

产品设计作为工业设计的核心，它涉及的面广，从人们的衣食住行，到社会的各行各业，产品设计无时不有，无时不在。产品设计的对象既包括一般的日用生活制品，也包括工业生产的机床，加工工具；既包括家用小电器产品，也包括专业的仪器，仪表；既包括私有的自行车，摩托车，也包括大型的汽车，飞机等交通工具；“从口红到宇宙飞船”都是属于产品的设计的范畴，本论文主要针对加工工具设计，在一定范围内又称“加工辅助设计”，即机床夹具体的设计。

机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中应深人实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。而深入生产实际调查研究中，应当掌握下面的一些资料：

(1)工件图纸；详细阅读工件的图纸，了解工件被加工表面是技术要求，该件在机器中的位置和作用，以及装置中的特殊要求。

(2)工艺文件：了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面状况，基准面选择的情况，可用机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。

(3)生产纲领：夹具的结构形式应与工件的批量大小相适应，做到经济合理。(4)制造与使用夹具的情况，有无通用零部件可供选用。工厂有无压缩空气站；制造和使用夹具的工人的技术状况等。

夹具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。1.3 夹具的国内外现状和发展趋势

工业设计是人类社会发展和科学技术进步的产物，从英国莫里斯的“工艺美术运动”，到德国的包豪斯设计革命以及美国的广泛传播与推广，工业设计经过了酝酿，探索，形成，发展百余年的历史沧桑。时至今日，工业设计已成为一门独立的专业学科，并且有一套完整的研究体系。

1980年国际工业设计协会理事会（ICSID）给工业作了明确定义：“就批量生产的工业产品而言，凭借训练，技术知识，经验及视觉感受，而预示材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工，装饰以新的品质和规格，叫做工业设计。根据当时的具体情况，工业设计师应在上述工业产品全部侧面或其中几个方面进行工作，而且需要工业设计师对包装、宣传、展示，市场开发等问题的解决付出自己的技术知识和经验以及视觉评价能力时，这也属于工业设计的范畴”。

材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能”。

任何设计都是时代的产物，它的不同的面貌，不同的特征反映着不同历史时期的科学技术水平。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。

1.4 夹具的基本结构和工作原理

按在夹具中的作用,地位结构特点,组成夹具的元件可以划分为以下几类:(1)定位元件及定位装置；

(2)夹紧元件及定位装置(或者称夹紧机构)；(3)夹具体；

(4)对刀,引导元件及装置(包括刀具导向元件,对刀装置及靠模装置等)；(5)动力装置；(6)分度,对定装置；

(7)其它的元件及装置(包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等)；

每个夹具不一定所有的各类元件都具备,如手动夹具就没有动力装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之,按照加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。导向装置设计

根据产品加工图纸和产品技术要求,知此套夹具需要在7地方钻8次孔,其简图如下: 从产品侧面图了解,需要分别在1、2、3、4、5、6、7这些部位加工满足条件的孔,其中在1、2、3、6处钻孔后需要继续攻丝,钻4、5、7处的孔达到装配要求即可。

2.1钻套类型的选择与设计

由于加工孔的要求不同,那么对导向装置的长度,同轴度等一些要求也不尽相同。钻1、2、3、6处的孔还需要计算钻孔的直径。

根据产品的图纸得到1、2、3处的孔大小相同，3X0.85=2.55mm，此时查工厂的常用刀具型号选直径2.5mm的标准麻花钻。从而确定钻套的导向直径，取2.5mm，从整体设计的已知条件来看，钻模板厚20mm，缝纫机底板最宽处达178mm，又下垫块厚14mm。由设计的框架数据计算，钻模板与底板的最小间距为200mm-14mm-178mm＝8mm，由以上数据综合分析，取钻套1总长为30mm,其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长15mm，带肩部分长5mm。查设计资料表确定钻套1的带肩部分直径12mm，下体直径8mm，沉孔直径4mm，导向孔直径2.5mm。

从产品的三维尺寸和假象安装情形看，钻套2、3的长度不完全受底板的最宽长度的限制，为提高和保证一定的精度，取钻套2、3的总长度为35mm，其中带沉孔15mm，导向定位长20mm，带肩部分长5mm，查设计资料表确定钻套2、3的带肩部分直径12mm，下体直径8mm，沉孔直径4mm，导向孔直径2.5mm。

钻套4的选取和设计参数为，总长为35mm,其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长20mm，带肩部分长5mm。查设计资料表确定钻套4的带肩部分直径14mm，下体直径10mm，沉孔直径6mm，导向直径5mm。

钻套5的选取和设计参数为，总长为35mm，其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长20mm，带肩部分长5mm，查设计资料表确定钻套5的带肩部分直径14mm，下体直径10mm，沉孔直径5mm，导向直径3.7mm。

钻套7的选取和设计参数为，总长为35mm,其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长20mm，带肩部分长5mm，查设计资料表确定钻套7的带肩部分直径20mm，下体直径16mm，沉孔直径8mm，导向直径6.5mm。

与1、2、3、4、5、7不同的是首先要在6处钻深度为10mm，直径为7mm的孔，然后再钻直径为5.7mm的孔(通),其参数分别为，总长为35mm,其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长20mm，带肩部分长5mm，带肩部分直径16mm，下体直径12mm，沉孔直径8mm，导向直径7mm。第2孔参数总长为35mm,其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长20mm，带肩部分长5mm，带肩部分直径16mm，下体直径12mm，沉孔直径8mm，导向直径5.7mm。

生产技术要求为:1.d对D的径向跳动不大于0.01毫米;2.d公称尺寸系刀具的最大尺寸,其允许差为+0.003~+0.013;3.热处理：T10A,淬火HRC60~64;渗碳深度0.8~1.2mm。4.表面发蓝或其它的防锈处理,锐边无毛刺。

2.2 衬套的选择与设计 衬套的主要作用是为了避免在更换钻套的时候，对钻模板的孔口造成过多的摩擦而不断的扩大，从而影响钻孔的精度，不能达到精度和加工的要求，致使生产的产品成为废品。此套夹具采用固定衬套。

根据已有条件确定衬套的外径为18mm，公差范围为+0.02mm~+0.032mm，内孔径为+0.011mm~+0.019mm。

生产技术要求为：1.d对D的径向跳动不大于0.01毫米;2.d公称尺寸系钻套的最大尺寸,其允许差为+0.004~+0.017;3.热处理:T10A,淬火HRC60~64；渗碳深度0.8~1.2mm；4.表面发蓝或其它的防锈处理，锐边无毛刺。定位元件的确定

在选择定位方案时，由于定位方式多种多样，对定位基准、限位基准的确定也有几种不同方法，此处采用以下观点:

1)当工件以回转面(内、外圆柱面、圆锥面、球面等)作为定位基面时，其轴线为定位基准。当工件以平面与定位元件接触，此平面就是定位基面，它的理想状态(平面度误差为零)是定位基准。但对于已经加工过的平面，通常忽略其平面度误差，所以认为，定位基面就是定位基准，二者重合。

2)当定位元件以回转面作为限位基面时，其轴线作为限位基准。

此夹具定位元件采用两平面和一定位柱,拟用不完全限位方式定位。定位三面，夹紧两面，有一面未限定的正好与加工的方向反向。可以不作要求，在夹紧的时候，留有稍微大点的余量即可。其夹紧方式从总装图上可以清晰地看出，在此不在作过多的叙述。

型号1垫块的尺寸为150X30X14毫米，型号2垫块为65X20X14毫米。定位柱的尺寸为总长83毫米，轴孔配合部分长22毫米，定位柱主挡长35毫米.轴孔配合图上已经标注。

工件的定位误差分析，是设计的重点和难点之一。基准位移误差如：基准不重合误差，构成了定位误差，这些基本概念定义准确严密，在实际的设计过程中需要费一定的时间，用实际例子来说明基准位移和基准不重合这两项误差产生的原因及对加工尺寸的影响，但一涉及到两项误差的合成问题，即定位误差对工序要求的影响，常常容易混淆。与其他定位误差相比较，此夹具取用最基本的定位方式。

定位柱加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理:T10A，淬火HRC60~64；渗碳深度0.8~1.2mm；3.锐边无毛刺。垫块加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理：T10A,淬火HRC60~64，渗碳深度0.8~1.2mm；3.锐边无毛刺。4.留0.2~0.3mm余量，装配时磨削至所需要求。夹紧装置

4.1 夹紧基本原理理论

夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因工时受切削力，重力或伴生离心力，惯性力，热应力等的作用产生移动或振动。夹紧装置是夹具完成夹紧作用的一个重要的而不可以缺少的组成部分，除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所需确定的位置，才可以设有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣，对于提高夹紧的精度和加工作效率，减轻劳动强度都有很大的影响。

分析各类夹具的基本功能要求可以将夹紧装置概括为两类：第一类是性能要求，主要指定位唯一性、定位稳定性,夹紧稳定性及总体约束；第二类要求是夹具的结构刚性、成本及易操作性、易于维修等要求。本设计目录中功能项包括夹紧对象特征项、加工信息特征及夹紧要求特征。夹紧对象特征项目：包括夹紧对象类型、材料、形状、体积、数量、物理特性、磁性、导电性、刚性等信息。

加工信息特征项：加工类型、机加工、装配、检测、焊接等、加工参数、切削参数、运动参数、几何参数等。

夹紧要求特征项：主要指性能要求，包括定位要求、定位基准选择，如特征点、特征面。夹紧力大小、夹紧方向、夹紧行程、夹紧松开速率，自锁性等。

元件功能分析：夹紧功能主要包括四种元功能：定位功能、传动功能、执行功能和分度功能等辅助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分为平面定位元件、圆孔定位元件、外圆定位元件。传动功能由中间递力机构完成，该机构一般有三个作用；改变作用力的力一向、大小和自锁作用。目前常用的有以下机构：斜楔机构、螺旋机构、圆偏心机构、杠杆铰链机构、连杆机构、联动机构、对中机构、定心机构等。

设计夹紧装置时,应满足下述主要要求：

1.夹紧装置在对工件夹紧时，不应破坏工件的定位,为此，必须正确选择夹紧力的方向及着力点。

2.夹紧力的大小应该可靠，适当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不致超出允许的范围。

3.夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速，操作方便省力，安全。4.夹紧力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。

4.2 夹紧座

在不考虑重力和其它的伴生力的情况下，夹紧力的大小既与切削力的大小有 关，也与切削力对支承的作用有关。

W=KM(f1Rf1+f2Rf2)N(其中K=K1K2K3K4,K1=1.5~2,K2=1.2,K3=1.1~1.3,K4=1.2)W=1.8X1.2X1.2X1.2X85X(0.2X7+0.2X7)N=740.28N M(切削扭矩)Q 需=KP/(f1+f2)=1.8X1.2X1.2X1.2X100/(0.2+0.2)=777.4N Q 需(切削力)为简化夹具的成本及考虑工厂实际情况，拟用螺钉夹紧装置。计算螺钉的夹紧力：W=2QL/ D中/tg(α+φ1)。此公式采用中的数据以M16标准螺纹计算。

α为螺纹升角;tgα=S/лD中;φ1螺纹摩擦角；D中螺纹中径；Q人工作用力；其中有f=0.1(螺母端面与工件间的摩擦系数)，φ1=6。34，；计算W=836.8公斤力。

很明显，可以使用螺钉夹紧机构。见总装图：

夹紧座加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理:T10A,淬火HRC60~64；渗碳深度0.2 ~0.6mm；3.锐边无毛刺；4.螺纹孔以国家标准的M16配做。

4.3 夹紧支板

夹紧支板和夹紧座的目的相同，都是夹紧工件的，保证在加工过程中工件不移动，限制它的自由度，夹紧支板的工件接触装置拟用夹紧螺钉，支板在其中是辅助支承的，最终起决定作用的还是人的操作，不同人操作同样的夹具或者是在夹紧的过程中用力和速度的不同，都对工件的加工精度有影响。由于取用的夹紧螺钉是一样的，前面已经计算过了，在此不重复了。具体的结构见零件图。

夹紧支板加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理:T10A，淬火HRC38~45；渗碳深度0.2~0.6mm；3.锐边无毛刺；4.螺纹孔以国家标准的M16配做。

4.4 夹紧螺钉

根据公司的实际情况选用夹紧螺钉，人工操作。节省成本，制造夹具的时间缩短并以国家标准的规格生产。

夹紧功能的原理方案设计目录是设计目录应用的具体体现，由于夹具种类繁多，如何对其进行抽象化整理，以利于运用设计目录的结构形式，还需要更深入的研究。建立原理方案设计目录涉及的知识面较广，难度较大，目录本身的构造规律也很复杂。这里仅作最基本的原理方案设计研究。夹具体的结构设计

夹具体整体轮廓尺寸如下：底座尺寸525X145X30毫米，上贴板尺寸200X25X145毫米。加强筋尺寸16X35X200(80°)毫米。此模型是取用最基本的也是目前中捷公司大众化模型。夹紧拟取方案：定位柱与夹紧座对称分布，此夹紧可以尽量的避免多余的加工扭矩和定位旋转误差。两不同面内的垫块主要垫在受力大的地方或者是产品的主筋上，在人为的基础上消除夹紧和加工弹性变形。夹具在安装和操作时应注意的事项

6.1夹具的安装

当夹具的各个零件生产出来后，就要对它进行安装。安装夹具看起来是非常简单的事情，但是不同的人安装同样的夹具，其安装的夹具误差都不一样。(从瑞士手表的安装准确度，其秒针走时误差一年相隔一秒与一星期相隔一秒的例子得启示)公司有专人安装夹具的队伍，在某些程度上提高了安装精度。在安装夹具的过程中要注意一些事项：

(1)先以平衡的方式把钻模板和夹具体以两个锥销定位，接着依次上固定螺钉。(2)垫铁留有余量，在安装上去后，等检验精度的时候再磨削部分余量至达到要求。按照磨损规则是尽量的初次磨削最少的余量，可以使使用时间加长,减少成本。

(3)衬套用专用的夹钳装入，实际装入时应有一定的阻力，最佳效果是一次性装入。钻套以旋转的方式逐渐装入，当装入大约2/3时候旋出，再完全装入。

(4)定位柱套入后即旋紧螺母，当需要调整精度时再作更换，一般情况是不需要调整和更换的。

(5)安装夹紧座时，需同时上两个固定螺钉。如果螺孔已经回孔，就有一次性装入，未回孔的先独立旋进1/2后旋出，然后整体旋进即可。

(6)装支板对照总装图的形式装入，其中有一反向螺栓，装在第2支板上即可(支板序号以总装图从左往右为序)。

(7)最后,以总装图的标准配上夹紧螺钉。

6.2夹具在操作时应注意的事项

现代化生产要想有好的经济效益，必须提高劳动生产率而影响生产率的因素很多,金属加工中一个重要的影响因素就是工件在夹具上的装夹。夹具设计依据的原则是简捷、实用、快速、可靠.这里的“快速”指的就是快速装夹。根据工件的种类、结构特征的不同，可采用不同的形式。合理的装夹形式不但能达到快速、高效的目的而且能减轻工人的劳动强度，一般夹具设计出来成为产品后,就有一个装夹模式。装夹模式在快速装夹的过程中，应该注意一些事项:

(1)分别松开支板1和2的上下螺栓(只需要稍微松一点，约2~3毫米)，依次旋转扳开支板1和2，逆时针松动夹紧座的的夹紧螺钉。

(2)把工件以10~15度倾斜角靠定位柱放入夹具内，同时旋转支板2并相应的拧紧螺栓和轻微的拧夹紧螺钉至与工件接触水平。回位支板1及其上的夹紧螺钉，一次性旋紧夹紧座上的夹紧螺钉，最后依次拧紧支板1和2的夹紧螺钉。

(3)工件加工过程中不要手去接触铁屑，让其自动排屑.按规定是每间隔1小时有工人清除铁屑。

(4)取工件时是先松支板1和2的夹紧螺钉，再松螺栓后旋转支板至水平，一手扶工件，一手松夹紧座的夹紧螺钉,方可取出工件。

(5)定位柱有明显的磨损后，更换新定位柱或调整定位柱(原则上该公司每隔一段时间就检验一次精度，不需要操作工负责)。夹具的经济效益分析

机床夹具费用是工艺成本的组成部分，它直接影响工艺过程的经济性及产品成本,机床夹具的经济性用下述不等式评价:

SN≥C 式中S------使用机床夹具后生产费用的节约,即经济效果； 式中N------用机床夹具全年加工的工件数量,即工件的年产量； 式中C------使用机床夹具全年的费用。

(1)使用机床夹具的经济效果：机床夹具的使用减少了生产单件的时间，一个工件的某一工序因使用机床夹具而减少的单件时间是：△T=T1-T2，式中T1和T2分别为使用机床夹具前后工件的单件时间。

若比较两种机床夹具的经济性，T1和T2又分别代表两种夹具加工工件的单件时间,由于使用机床夹具而节约的工人工资额为：

△Z=Z1T1-Z2T2 式中Z1，T2分别为使用机床夹具前后机床工人每分钟的工资额，若考虑杂费方面H的节约，使用机床夹具的经济效果为：

S=△Z(1+0.01H)(2)使用机床夹具的的全年费用,一套专用夹具的费用为：

1AsC(Ay)Cz

T式中As------专用夹具的设计系数,通常为0.5；

式中Ay------专用夹具的使用系数，一般取用专用夹具制造价格的0.2~0.3； 式中T------专用夹具的使用年限,简单夹具=1年，中等复杂的夹具=2~3年，复杂夹具是=4~5年；

Cz专用夹具的制造价格由下式计算 Cz =δθ+tZp(1+0.01H)； 式中δ------材料的平均价格 元/kg； 式中θ------夹具元件的重量； 式中t------夹具制造工时 h； 式中Zp------工人的平均工资 元/人； 式中H------工具车间杂费百分比；

通过原理，已经可以从该方案中检索到实现设计可行性原理方案。实现某一功能可能有多个解，其优劣程序要视具体情况而论。评价项给出了评价准则和评价的特性值，反映了原理方案在技术性、经济性和社会性上的效用。

以上所述原理中有关项目中所表达的评价决策的方方面面，为设计展示出统率全局的设计信息空间。单工位夹具与成组夹具的分析

成组技术是近年来在国内外机械制造领域内得到迅速发展的一种新的作业方式。而成组夹具则是按成组技术原理，在零件分组的基础上，针对一组（或几组）相似零件的一道（或几道）工序而设计的夹具。它具有专用夹具的若干特点，又具有对工件特征在一定范围内变化的适应性，它能使产品多品种、中小批量生产达到大批量生产的效果，因此，成组夹具在产品不断更新换代的今天，有着不可比拟的优势。

零件的分析与分组, 如某厂生产的交、直流起动机机壳，由于结构简单，采用10号无缝钢管加工而成。本道工序为半精车内孔，其品种有12种之多。轴向长度尺寸最大为1820+0.023，最小为900+0.18 ,止口定位尺寸最大为φ

0-0.087，最小为φ710-0.046，轴向止口长度一律为3，由于尺寸段相距较远，轴向长度考虑压板尺寸，将其分为两组。第1组轴向长度为90~135，第2组为140~182，止口定位尺寸由于需更换定位元件不再分组。把这类使用机床、夹紧方式、加工内容相同的零件挑选出来，形成所需要的成组工序（见图）。

成组夹具的结构设计：成组夹具设计与专用夹具的设计方法相似，但具有一定的针对性，它是为加工某些几何形状相似、工艺过程和定位夹紧相似的零件而设计的。设计时仍然需要选择合理的定位基准、定位元件;选择合适的夹紧力、夹紧元件；设计好合理的基体件。

8.1定位基准与定位元件的选择制定设计方案时需选择合理的定位基准、定位元件。以图工件为例，选φ1020-0.07处止口为定位基准，止口平面为辅助定位。夹具采用定位盘定位，这样定位基准与设计基准重合，无基准不重合误差。但在实际中考虑多种因素的影响，往往采用增大定位盘内圆柱孔的方法。定位盘内圆柱孔最小增大尺寸为：

δ=hXtgα=3X(0.05/123)=0.0012

8.2夹紧元件与夹紧力的选择

夹紧力的选择，除夹紧力方向和作用点外，还要使工件产生尽可能小的夹紧变形，这是选择夹紧元件和夹紧力的主要因素。本例采用压板压紧，夹紧力方向平行工件外圆母线，夹紧牢靠，工件保持正确位置，既防止了薄壁零件装夹变形，又满足了成组的要求。

8.3夹具基体的设计夹具基体是成组夹具的基础，在设计夹具基体时，除应保证结构合理外，还应保证夹具基体有足够的刚度，而且在可能的范围内，力求能加工零件组的全部。对其基体件还应根据相似件形状、尺寸、精度、毛坯种类及其工艺方法来确定基体件形状、尺寸，以满足加工所有相似件的要求。该基体件与其它夹具元件组成的夹具结构紧凑，操作方便，更换元件容易，可以加工不同产品的相似件，详见下图，通过它组成半精车内孔成组夹具，可以完成不同产品机壳内孔的加工。

8.4机壳成组夹具结构 机壳成组夹具由基体件、调换件、标准件三部分组成，见下图。该夹具由基体件与机床连接，使用机床可视厂方具体情况而定。为保证工件轴线与机床轴线相重合，使用法兰盘(过渡件)与机床内锥孔配合，完成定位。与夹具定位则依靠基体件上的外止口(本例为φ240处)，准确定位后，予以轴向锁紧。夹紧采用双压板球铰压紧，由大拉杆1带动两个小拉杆2来完成。两小拉杆做为调换件，以适应分段两组中不同轴向长度的需要。

4成组夹具的误差分析(1)机床回转中心与夹具安装不同轴时，使夹具在机床上定位脱离理想状态，造成安装误差。

解决办法:可在车床上重新车一次定位盘止口，保证定位盘中心和机床主轴中心同轴度小于0.015。

(2)工件在夹具上定位时，定位脱离理想位置，产生加工偏差，产生的原因有：

①定位元件制造超差；

②工件与定位元件间定位面间隙太大，或定位元件与机床主轴不垂直；

解决办法：

a)确保元件制造精度，定位盘与基体件的配合可按公差等级5级或6级精度。

b)夹具基体件上与定位元件的配合需在机床上精车，以确保定位元件安装后，处于正确位置。如图2中甲120H6及其端面A，并保证尺寸公差和精度要求。

c)定位盘内孔尺寸，取工件最大实体尺寸加(或减)制造公差的1/5~1/8即:102+0.1 x1/7 =102.0143。

5成组夹具的经济效益分析 1)节约设计时间：成组夹具只需设计调换件，可单独出图或提供元件号填表选用，一般只占总夹具设计量的5~15%，以本夹具为例，调换件只占设计总量的10%。

2)节约制造工时：只需制造调换件即可，因此节约工时，缩短生产周期，减轻工具车间负荷。

3)节约原材料：一般调换件所需原材料只占夹具用料的5~15%。4)便于管理，减少库存面积。

5)为工装标准化、系列化、规格化打下基础。

目前，成组夹具和组合夹具在车床、铣床、钻床、磨床上得到推广应用。开展成组夹具的设计和应用，对保证产品质量，缩短生产准备周期，提高经济效益起到积极作用，对我国工业发展将起到良好的推动作用。误差分析

9.1定位误差分析

工件的定位就是使同一工序中的所有工件逐次放置到夹具中，使之占有正确的位置的工艺过程。一批工件逐个在夹具中定位时，由于定位基准与工序基准不重合、定位副制造不准确等原因，使得各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致，势必产生定位误差，即工件在夹具中因定位不准确而产生的工件加工误差。

定位误差实际上是一批工件采用调整法加工时，由于定位所造成的工件加工面相对于工序基准的位置误差。假定在加工时，夹具相对于刀具及切削成形运动的位置经调整后不再变动，那么可以认为加工面的位置是固定的，这样工件加工面相对于其工序基准的位置误差就是由于工序基准的位置变动所引起的。所以，定位误差也就是工件定位时工序基准在工序加工要求(位置尺寸或位置精度)方向上的位置变动量。

应用夹具CAD系统设计夹具时，在未选定夹具定位方案的具体结构之前，尚不能建立定位尺寸链。在系统确定了夹具定位结构之后，就可以根据具体结构建立定位尺寸链进行正计算或反计算。a)正计算就是当已知定位结构中有关定位元件尺寸的公差时，用定位尺寸链求解封闭环公差(即定位误差)。如果所求的定位误差值在允许的公差范围之内，则表明所确定的定位元件的尺寸公差能满足精度要求。否则不能保证精度，就需调整定位结构中定位元件的尺寸公差。如果这些公差无调整的余地则需考虑重新确定定位结构。b)反计算就是已知封闭环的尺寸及公差,确定各组成环的公差,即将允许的定位误差合理地分配到各组成环中去。

9.2 装备误差分析

“机床夹具装配调整及夹具精度检验”实验，认识到夹具制造工艺特点和工件加工精度的保证方法，认识到夹具总装图公差配合与技术要求的实际意义。从而使我在进行夹具设计时明白到底应标注哪些技术要求有其意义。

安装误差与定位误差：在应用夹具安装工件时,往往由于下列几种因数引起工件的安装误差：

1.夹具本身的误差;2.夹具在机床上的安装,调整误差;

3.夹紧时,整个夹具或其它元件受力后产生弹性变形;4.工件的定位基准与定位元件接触后的变形;5.由于工件的定位基准与设计基准不重合而引起的误差;6.由于工件的定位基准面与定位元件之间的间隙(如内,外圆柱面定位时)引起的工件可能的最大的位移。

小结:在实际工作中，应多读些典型机床夹具总图，多调试一些夹具，多了解一些夹具结构方案，从中多学习一些结构工艺性方面的知识，使设计能力有所提高。人工智能的思考

随着现代科学技术的迅速发展，机电产品种类日益繁多，而且要求产品的质量和品种不断提高和更新，生产周期也越来越短。而且新产品的生产规模多属中小批量。为此，在现代机械制造中，要求加工机床和夹具装备具有更好的柔性，近20年来数控机床和柔性制造系统迅猛发展，正是迎合多品种、中小批量生产方式的需要。在这种生产方式中，组合夹具得到了广泛的应用。

在专家系统的帮助下，输入了有关工件的几何尺寸和定位、压紧等有关信息后，计算机可通过专家系统的知识库和推理机自动进行元件的选择、工件在基础板上位置的确定、元件空间位置相互干涉的避免，最后生成组合夹具装配图和元件清单。

该公司开始组合夹具计算机辅助设计以来，已先后完成了槽系和孔系两种组合夹具计算机辅助设计软件包，这两种计算机辅助设计软件都采用了计算机绘图法和计算机检索法相结合的设计方法。计算机绘图法实际上就是由人设计，计算机辅助绘图。设计时设计者在计算机上将所需的元件调出，然后就象在组装室现场组装夹具一样，将计算机屏幕作为图板，绘制组合夹具装配图。计算机检索法首先要求按工件的形状和装夹特征进行编码，在确定了工件的分类编码后，按编码检索出所需的夹具图形文字，如果已有该零件或相似零件的夹具图形文件，则可将其调出，在计算机上对检索出的图形进行修改，然后用绘图仪绘制装配交给工人组装。目前，该公司自行开发的三维槽系组合夹具计算机辅助软件包已经交工厂试用。

但目前已有的组合夹具CAD系统虽有节省绘图工作量，减少人工反复试装造成元件磨损等优点，但它无法帮助设计人员思维，从某种角度来讲，它只是把反复试装的过程从组装现场搬到了计算机房，仍然费时费工，其设计质量还要靠设计人员的经验来保证。因此，在已有工作的基础上，开展了智能组合夹具CAD的研究工作，初步研究结果证明，利用基于规则的专家系统，可以大大提高组装设计的速度并有效的提高设计质量。

专家系统是一个程序。它的工作就象一个有限应用领域的专家。因此，专家系统必须能以某种方式与用户交流信息。一般来说，有几种形式的输入方式可供选择：(l)会话方式；(2)菜单方式；(3)图形方式；(4)声音输入方式。由于软、硬件条件限制，该系统主要采用前两种方式同计算机进行对话。

对于独立的组合夹具辅助设计系统，零件形状的输入是一件复杂而难以解决的问题。对于组合夹具辅助设计而言，并不需要完整的零件形状。因此，我们采取两种简化的描述方法：一是利用AutoCAD的实体造形技术，画出带有零件特征的三维简图，并以图块方式存入计算机；二是在进入本系统时，以对话方式将零件的长、宽、高输入计算机。两者相比，后者显然简便得多，但不如前一种方式形象。

为了便于用户使用，定位方式的输入采用了菜单形式，而定位点，压紧点和压紧方位等则采用人机对话方式输入。为了能更形象地显示定位点和压紧点的位置和方向，利用Turbo PRPLOG语言的图象功能，把输入的数据用图形方式显示出来，以帮助设计人员及时发现输入过程中的问题。

专家系统的输出为组合夹具明细表和用AutoLISP语言编写的自动绘图程序。利用该自动绘图程序调用AutoCAD命令画出所需的组合夹具装配图，如下图示。

专家系统的特征是有一个完整的知识库。组合夹具组装专家系统的知识库应具有两方面的知识，确定性知识和非确定性知识。确定性知识由组合夹具元件库和有关计算方法组成。非确定性知识主要包括组装工作经验、技术和窍门。我们研究的组合夹具专家系统是一个产生式系统，用Turbo PROLOG语言编写。采用谓词逻辑、产生式规则和过程模式相结合的方式来描述组合夹具组装所需的知识和信息。

对于组合夹具元件数据库中的元件信息，可采用谓词逻辑以如下形式来描述：元件名(元件代码，参量1，参量2，„)以基础件中的方形基础板为例，如1块长X宽X高为BXLXH的基础板可表示为：

base_plate(Code，L，W，H)其中base_Plate是谓词，它表示参量性质或多个参量之间的关系。

对于元件选择，各种元件安装位置的确定等所需的启发性知识，系统采用产生式规则，即如果„则„来描述。例如，选择用于立式加工中心的组合夹具长方形基础板可采用如下规则:

select_base_plate: workpiece(W_length，w_width，_，_)，base_plate(B_name，B_length，B_width，_)，B_length>W_length+180，B width>W width+180，!assert(base plate_name，(B_name)).其含义是，如果在元件库中有一长方形基础板，其长和宽都比工件长180mm以上，则选用此基础板.并把洗中的基础板存入动态数据库。

推理策略可分为正向推理和逆向推理。在一般的诊断系统中，系统先暂时地接受一个最终目标，并逆向推理试图证实该目标。如果用该目标匹配搜索失败，那么系统转到下一个目标企图证实它，对于有限个最终目标，上述推理过程是有效的。然而，对于本组合夹具组装专家系统来说，其最终目标无法预先确定，因而采用正向推理策略，系统首先扫描初始数据(工件尺寸，加工方式等)，并试图用它与最低层次的目标匹配(选择基础件)，如匹配成功则把规则的结论事实(选中的基础板的代码)存入动态数据库并继续扫描其它数据(有关定位和压紧的信息)，并匹配新目标(选择各种元件，并安排它们在基础板上的位置)直至达到最终目标(完成整个夹具组装设计)为止，如下图所示。

通过本项研究，我们认为，利用专家系统，设计人员可大大提高计算机辅助设计的速度。而设计质量的提高则依赖专家系统中专家知识的水平。本系统所需的有关装夹方式、定位点和压紧点的位置等有关信息，可从工艺卡上得到。

一个全自动的组合夹具计算机辅助设计系统必须能从CAPP中得到有关加工方法和装夹方式方面的信息。这就需要有创成式的计算机辅助工艺设计系统以及相应的接口。

近年来，国内外对于创成式的计算机辅助工艺设计进行了大量的工作。现有的创成式工艺规划系统已可自动生成简单零件的工艺规划，其中包括加工工序，推荐使用的机床类型以及工件的定位和装夹方式等。虽然可应用于实际的创成式的计算机辅助工艺设计系统还有待于进一步开发，目前对基于特征的计算机辅助设计，STEP标准的研究和应用以及迅速发展的专家系统为这种方法提供了光明的前景。钻模的钻孔精度计算

以在第6处钻的孔为例计算钻模板的精度，选第6处的原因是第6处的离定位基准较远，并且有衬套的配合，当这个位置满足条件了，其它的就可以不需要在计算了，只要加工和装配上不出现大问题，此套夹具就能投入生产，提高生产效率了。

据圆柱与垫块的定位的条件,确定计算精度的公式。

±δL≥±FδL±K(d3-d2)/2

≥±K(d-d1)/2±me

≥±P(d-d1)(h+b)/L

(mm)(1)±δL≥±FδL±K(d3-d2)/2

(mm)

≥0.8X(±0.01)±0.5X(120.011-120.018)/2

≥0.8X(±0.01)±0.5X(12.0150.004-11.9880.006)/2

≥±0.008 ±0.5X(±0.027/2)≥±0.008 ±0.00675=±0.01475

0.0040.0060.0190.006**(2)

±δL≥±K(d-d1)/2±me

(mm)

≥±0.5X(70.01370.005)/2±0.4X0.006

≥±0.5X(7.02050.007570.005)/2±0.4X0.006

≥±0.5X0.0205/2±0.0024

≥±0.005125±0.0024

≥±0.007525(3)±δL ≥±P(d-d1)(h+b)/L

(mm)

≥±P(d-d1)(h+b)/L

≥±0.35X(70.01370.005)40/257.3

≥±0.35X 0.0205X0.15546

≥±0.00111 e钻套的的偏心量； d1刀具的最小直径（mm）；

0.0280.0050.00750.0050.0280.005δL工件的加工尺寸的偏差（mm）;

δ*L钻模上固定称套中心位置的偏差（毫米）（普通精度的钻模取±0.05mm, 高精度的钻模上取±0.02 mm）；

F固定称套中心位置偏差的概率系数； m可换钻套的偏心的概率系数； K配合间隙的概率系数； P钻套偏斜的概率系数；

h钻套下端面到工件上端面间的间隙（mm）； d可换钻套孔最大直径（mm）； d1刀具最小直径（mm）； d2可换钻套最小直径（mm）； d3固定称套孔最大直径（mm）； b钻孔的深度（mm）； 机床夹具公差的灰色综合设计理论与方法

机床夹具是机械制造业中的一种高效工艺装备，易于保证稳定的加工精度,降低工人的劳动强度，这在批量生产中显得特别重要。随着现代制造技术的发展和计算机的应用，夹具设计与制造的水平不断提高,发挥的作用也越来越大。如何设计与制造高质量、低消耗和性能稳定的夹具，是现代机械制造生产的重要条件，也是保证机械零件质量的关键因素。在夹具设计中，由于夹具公差直接影响工件的加工精度(尺寸、位置公差)，因此，夹具公差的选择是否合理，对于工件的加工精度起着决定性的作用,而且影响夹具的制造、使用维护和检验。因此，如何合理地确定夹具公差是夹具人员不断探讨的课题之一。由于夹具公差的优化选择是多影响因素对单一目标最优解的问题，它不仅受工件精度、生产类型、工厂技术水平等因素的影响，而且各个因素又相互制约，难以建立数学模型。目前，夹具公差的选择是依据误差不等式，在工件公差δk的(1/5～1/2)的范围内取值，在实际工作中,往往要经过反复的误差分析，依据同类夹具及夹具人员的经验修改公差数值，其本身有一定的误差，加之实际加工环境具有多变性。因此,夹具公差的选取具有明显的不确切意向，且影响选择夹具公差的许多因素是部分信息已知、部分信息未知的，是灰色的。夹具公差影响因素信息的不完全性，是客观存在的。而灰色系统理论的中心内容在于充分利用已知信息，将灰色系统的灰色性淡化、白化。因此用灰色系统的有关理论和方法选择工艺参数就会更符合客观实际，结果更为合理。此套夹具就是运用灰色理论确定公差的，该方法应用于实际确定夹具公差提供了可靠依据，从而对夹具设计中的公差取值进行优化选择。

灰色聚类综合评判的原理：灰色聚类综合评判是建立在灰数的白化函数生成的基础上，将聚类对象对于不同的聚类指标所拥有的白化数，按几个灰类归纳后进行综合评判的方法。记Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、„为聚类对象，k=1，2，„，K，即要评价的切削参数； 记1#、2#、3#、„为聚类指标，,j=1，2，„，m； 记1、2、3、„为聚类灰类,即灰类，i=1，2，„，n；

记dki为第k个聚类对象对第i个聚类指标所拥有的白化数据(样本)(k=1，2，„，K；i=1，k，„，m)。

灰色聚类按以下步骤进行：

划分灰类：在夹具公差选择进行灰色聚类时，聚类的灰类是把夹具公差值的经验取值范围划成几个等间距的小区间，记为V，V={V1，V2，„，Vn}，聚类指标是指工件精度、生产类型、工厂技术水平、同类夹具公差及其它因素等，记为U，U={U1，U2，„，Um}。灰类划分见表1，表中rij为第j个指标第i个灰类的无量纲化值(j=1～m，i=1～n)。

给出聚类白化样本数据dkj

按不同k与j可得下述样本矩阵 指标1 2 3 „ m

如：d12代表被第一要评价的夹具公差在第二项指标的得分。

表1 灰类划分 确定灰类的白化权函数：每个评价指标的等级都是一个变化范围，该范围是一个灰数，灰数不是一个确定的数，而是一个区间范围。在这个确切范围内的任何一白化数对该区间所对应的灰数亲疏程度并非相等，因此用白化函数来表征。白化函数有3种基本形式，图1为第一类白化函数图，λλ2j

1j

为第j个指标第一类白化函数的阈值，(i-1)j为第j个指标第二类白化函数的阈值；图2为第2至n-1类白化函数图，λ

ij为第j个指标第i-1类白化函数的阈值，λλ(i+1)j

为第j个指标第i类白化函数的阈值，(n-1)j为第j个指标第i+1类白化函数的阈值；图3为第n类白化函数图，λ

nj

为第j个指标第n-1类白化函数的阈值，λ值即为灰类的中心值。当白化函数为λ最亲密(函数值最大为1)。λ

1j

ij

为第j个指标第n类白化函数的阈值；阈

时，该白化函数对第j个指标的第i个灰类

nj

=r1j/2，λ=2rnj-λ

(n-1)j，λ

ij

=(rij+r(i-1)j)/2(1)式中：

(n-1)ji=2～(n-1)，j=1～m。其中，第n类白化函数的等级范围为[λ,∞]，无灰类中心值，其阈值按第(n-1)类与第n类的交界处两类白化函数值相等的原则来确定。

记fij(dkj)为第j个指标对于第k个灰类的白化 函数值。其中:i=1，2，„，n；j=1，2，„,m；k=1,2,„,K,白化函数的形式如下:①灰类 ∈[0,λ

②灰类 ∈[λ③灰类 ∈[λ(n-1)jj,(i-1)j1j,λ2j], 如图1所示。,λij,λ

(i+1)j

]，如图2所示。

∞],如图3所示。

(4)求标定聚类权ηij

记ηij为j个指标属于第i个灰类的标定聚类权，则(5)求聚类系数(聚类权)σik

(6)确定聚类向量σk，σik=(σ1k，σ2k，„，σnk)，σk是σik的向量。(7)进行灰类聚类综合评价

灰类聚类综合评价有2种方法：一种方法是按最大聚类评价，即： 如果满足σi k=maxσik=max(σ1k,σ2k,„,σnk)，则称聚类对象k属于灰类i，即第k个被评价参数属于的区间，以该参数区间均值为最后评价结果。另一种方法是加权平均,即取第k个被评价参数相应的区间均值Vik与聚类向量σik加权平均，计算式为：

据公司设计师的经验，一般按加权平均取值较为合适。该公司的生产工件相应加工尺寸的公差为IT6~IT5,其公差数值为δk，工厂夹具制造水平为一般，现场同类夹具公差要求严格，其它因素对夹具影响较小。优化设计夹具公差。

由文献查得该类夹具公差值的经验取值范围为(0.5～0.2)δk，将其离散为(0.50，0.44)、(0.44，0.38)、(0.38，0.32)、(0.32，0.26)、(0.26，0.20)等五个区间。将工件精度、生产类型、工厂技术水平、同类夹具公差及其它因素等划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ,即机床性能综合评价得分在0 950以上为Ⅴ类,0 90～0 95为Ⅳ类,0 85～0 90为Ⅲ类,0 80～0 85为Ⅱ类,0 80以下为Ⅰ类,其余类推见表2,阈值见表3,评价的公差对于灰类评价标准取值见表4。

表2 灰类划分(rij)

注:rij为j个指标第i个灰类的无量纲化值(i=1～n,j=1～m,其中n=m=5)

表3 阈值(λij)

注:rij为j个指标第i个灰类的无量纲化值(i=1～n,j=1～m,其中n=m=5)

表4 被评价对象

利用灰色聚类综合评价软件,求得聚类系数见表5。

表5 聚类系数

按加权平均得夹具公差T=0.2905δk,如果按最大聚类取值则为T=0.23δk。一般按加权平均取值,即取υw=0.2905δk。经工作验证该夹具满足零件加工的精度要求。

灰色聚类综合评价方法不需临界判据,只需根据夹具公差的影响因素建立评价等级即可获得评判结果,避免了人的主观随意性,结果更符合实际情况。灰色聚类综合评价方法简便可行、实用性强、通用性好,便于微机编程。当指标多、分级多、选择的公差评价参数多时,更能显示它的优越性。(该评价方法的计算和表格数据来源于中捷计量专用部门,是本人于公司实习时培训的部分内容)。

结束语

本次毕业设计虽然仅仅经历了短暂的三个月，但是它浓缩了大学四年学习的全过程，体现了我们对所学知识的掌握和领悟程度。由于我们是第一次进行整体性地设计，不可避免地碰到了许多困难，有时甚至会感到无法下手。无论碰到什么样的困难，我都没有退缩，凭借着一股求知的热情，再加上指导老师的帮助，然后再回到书本攻克一个又一个的难题，最终圆满地完成了本次设计。通过本次毕业设计，使我在各个方面都有了很大的提高，具体地表现在以下几个方面：

1.对大学四年所学到的东西进行了归纳总结，找到了各种学科之间的交叉点，同时构成了一个知识网络，形成了一个整体的知识体系，进一步完善了自己的知识结构。

2.对所学习知识点进行查漏补缺，并了解学习了新的知识，开阔了视野，拓宽了自己的知识面。养成了勤学好问的习惯，同时具有了一定的创新思维。

3.利用理论知识解决实际问题的能力得到了提高，为以后正确解决工作和学习中的问题打下了坚实的基础。

4.学会了充分地利用网络资源查阅相关资料，以及借助前人的研究成果寻求解决问题的思维方法，对新信息和新知识及时做笔记。

5.敢于面对困难，同时也懂得了互助合作的重要性。

6.利用计算机（AutoCAD2002，Word2002,Excel2002）的能力得到很大的提高，学会了利用计算机设计软件进行相关的设计与计算。

但是，设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下：

1.缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪费。2.与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。

3.系统的设计不太完善，在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。

4.使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨损度在实际中尚不明确。

参 考 文 献

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致谢

本文从选题、方案论证到课题的研究都是在导师王新宇讲师的全面、悉心指导下完成的。导师严谨的治学态度、渊博的知识、丰富的创造力、高瞻远瞩的学术思想，以及敏锐的洞察力，始终令学生敬佩，并将影响我的一生。值此成文之际，谨向导师表达我深深的敬意和衷心的感谢!感谢中捷高新技术研发部和中捷工装科在课题的研究与试验过程中给予的诸多帮助!在四年的学习和生活期间，始终得到长江大学机械学院各位老师的无私帮助，在此深表感谢!他们是王新宇讲师、陈义厚教授、刘守祥教授、张云华讲师，魏梅生教授、邹必昌讲师等。

在课题研究过程中，得到了机房工作人员的大力支持，特别要感谢罗玉堂教授提 供的诸多帮助!在课题的研究过程中，得到了本校汪欣学士、毛松弥学士、邓小军学士、向红学士，汪小将学士等的大力支持，作者在此表示由衷的感谢!感谢这四年中给了我珍贵友谊和帮助的师兄弟们以及生活在一起的同学们!特别要感谢的是我的父母和家人!感谢父母在我成长的道路上给予的无私的爱，他们的理解和全力支持使我的论文得以顺利完成。

感谢所有关心和帮助过我的人们!最后，在本文结束之际，向所有为我的论文提出宝贵意见的评阅专家们表示衷心的感谢和崇高的敬意!谢谢!