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1. 研究目的与意义
随着经济社会的发展，各行各业的生产加工技术都发生了翻天覆地的变化，为了满足人们不断增长的需求，机械行业正在寻找合适的生产加工材料。而薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，因为它具有重量轻，节约材料，构紧凑等优点。上述优点在很大程度上促进了工业部门的发展。例如在航天航空领域引入的薄壁零件，其重要性不言而喻。随着科技的发展,我们期待着有更好的改进方法,能取其精髓,去其糟粕,使解决问题的效果达到最优。目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。另一面，在多品种生产的企业中，约隔4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为15%左右。因此需要有能装夹一组具有相似特征工件的夹具。但薄壁零件的加工是车削和铣削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。对于批量大的生产，我们可利用数控车床高加工精度及高生产效率的特点，并充分地考虑工艺问题对零件加工质量的影响，为此对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，有效地克服薄壁零件加工过程中出现的变形，保证了加工精度,为今后更好的加工薄壁零件提供了好的依据及借鉴。
我国无论农业还是工业都是世界制造大国，但却不是生产大国，在国际上缺乏竞争力，简单点说就仅仅是给别的先进大国打工。随着中国加入世界贸易组织，工业产品市场的进一步开放，使我国零件加工产业面临更加严峻的挑战。但我们也应该抓住我国巨大的国际市场加工产业的发展机遇，充分发挥我国的比较优势，扬长避短，这对推动我国工业加工的发展壮大以至加快我国国民经济的发展具有重要的意义。
解决工业加工尤其是薄壁零件的加工问题是我国国民经济协调、健康、全面发展的重大问题。到目前为止，工业一直是我国的支柱产业，而零件的加工尤其是薄壁零件的加工也一直是我国的重点工作。积极促进工业加工产业的发展，这有效地调整了我国的工业结构，发展了地域优势特色经济。同时，对增加国民收入，帮助国民脱贫致富，促进全国经济的健康稳定的发展起到了积极地作用。
2. 国内外研究现状分析
1影响薄壁零件加工精度的因素又有很多，但归纳起来主要有以下三个方面： （1）受力变形。因工件壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度。 （2）受热变形。因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制。 （3）振动变形。在切削力（特别是径向切削力）的作用下，很容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。 2提高薄壁零件加工精度和效率的措施 既然影响薄壁件加工精度的因素找到了，我们将如何提高薄壁零件的加工精度呢？薄壁零件是工业零件加工产业在生产实践中遇到的一个重要的问题。该产品加工批量大,为了提高产品的合格率和生产效率，我们从工件的装夹、刀具几何参数、工艺的编制等方面进行综合考虑，实践证明，能有效提高零件的精度，保证了产品的质量和加工周期。 2.1加工薄壁零件的难度 从工件特点分析，从零件要求看，加工薄壁零件的难度主要有：因为是薄壁零件，部分厚度仅有4mm，而且如果批量较大，既要考虑如何保证工件在加工时的定位精度，又要考虑装夹方便、可靠。通常的车削都是用三爪卡盘夹持外圆或撑内孔的装夹方法来加工，但零件较薄，受力很大，刚性不足，容易引起晃动，因此要充分考虑如何装夹定位的问题。 2.2优化夹具设计 由于工件壁薄，刚性较差，如果采用常规方法装夹，工件将会受到轴向切削力和热变形的影响出现弯曲变形，很难达到技术要求。为解决此问题，多数都会设计一套适合薄壁零件加工的专用夹具，增加装夹刚性。 根据目前的理解,虚拟装配发展至今可以分为三个阶段,第一阶段是虚拟装配理论的提出阶段,第二阶段是各研究机构在各自实验室复制、建立虚拟装配系统的阶段,第三阶段是各研究机构对虚拟装配各发展方向进行深入研究的阶段。目前国外虚拟装配技术的发展已经进入了第三阶段。 国内对虚拟装配技术的研究起步于20世纪90年代末期,发展速度比较快,取得了不少研究成果,并提出了许多有价值的新理论和新方法。浙江大学CAD＆CG国家重点实验室是国内最早开展虚拟装配研究的机构之一,他们目前的研究 在国内处于领先地位。此外,华中科技大学、清华大学、北京理工大学、北京航空航天大学以及上海交通大学等也进行了与虚拟装配相关的研究,他们已经或者正在着手建立自己的虚拟装配系统。纵览国内虚拟装配研究方面的文献报道,我 们认为国内虚拟装配的研究目前正处于从第二阶段向第三阶段过渡的时期,与国外相比仍然存在5年左右的差距。 参考文献： [1]蒋小英.机床专用夹具参数化虚拟装配技术研究[J].浙江工业大学硕士学位论文，2008，5-15.caj [2]方坤礼.基于Pro-e的机床夹具虚拟设计技术研究[J].浙江工业大学硕士学位论文,2006,11.caj [3]罗天龙.基于CATIA-CAA平台的虚拟装配信息模型研究与应用[J].南京航空航天大学硕士学位论文，2005，V22-082501.caj [4]高秀艳.基于CAD-CAE的薄壁零件夹具设计[J].科技创业家2014，105-33.pdf [5]程丹青.基于通用CAD系统的薄壁零件夹具设计方法与应用[J].上海工程技术大学学报，2010，VOL.24.pdf [6]宁汝新.虚拟装配技术的研究进展及发展趋势分析[J].中国机械工程，2005,15-1398-07.pdf [7]夏平均.虚拟装配技术的研究综述[J].系统仿真学报，2009，VOL21NO.8.pdf [8]关鑫.新型薄壁夹具设计[J].煤矿机械，2014，VOL35NO.01.pdf [9]王战春.快速可重构夹具设计[J].大连理工大学硕士学位论文,2003,V22-082501.caj [10]于宁.盘盖类回转式钻床夹具虚拟装配的研究与开发[J].华北电力大学硕士学位论文，2012，TG751.2.caj |
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:
对薄壁零件夹具进行设计和优化，并且通过运用计算机虚拟装配技术，学习相关虚拟装配软件，对薄壁零件夹具进行虚拟装配，从而对薄壁零件夹具进行测试和优化。
研究计划：
4. 研究创新点
将机构在pro∕E环境中建立,装配,用高级应用实现机构的仿真运动.使机构更符合设计的要求.实现创新。
