机械类毕业设计论文开题报告

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　　机械类毕业设计论文开题报告篇1

　　题目：逆向工程在鼠标设计与制造中的应用

　　一、本课题研究的背景及意义

　　1、背景(课题涉及到的技术国内外研究现状)

　　逆向工程也称反求工程或反向工程，是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型，并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的再设计。

　　从广义讲，逆向工程可分以下三类:

　　(1)实物逆向：它是在已有产品实物的条件下，通过测绘和分折，从而再创造;其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质等多方面的逆向。实物逆向的对象可以是整机、零部件和组件。

　　(2)软件逆向：产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、管理规范和质量保证手册等均称为技术软件。软件逆向有三类:既有实物，又有全套技术软件;只有实物而无技术软件;没有实物，仅有全套或部分技术软件。

　　(3)影像逆向：设计者既无产品实物，也无技术软件，仅有产品的图片、广告介绍或参观后的印象等，设计者要通过这些影像资料去构思、设计产品，该种逆向称为影像逆向。

　　目前，国内外有关逆向工程的研究主要集中在几何形状的逆向，即重建产品实物的CAD，称为“实物逆向工程”。

　　逆向工程的数据测量技术是通过特定的测量设备和测量方法获取产品表面离散点的几何坐标数据，将产品的几何形状数字化。

　　现有的数据采集方法主要分为两大类:

　　(1)接触式数据采集方法接触式数据采集方法包括使用基于力的击发原理的触发式数据采集和连续式扫描数据采集、磁场法、超声波法。

　　(2)非接触式数据采集方法非接触式数据采集方法主要运用光学原理进行数据的采集，主要包括:激光三角形法、激光测距法、结构光法以及图像分析法等。

　　逆向工程的数据处理技术是逆向工程的一项重要的技术环节，它决定了后续CAD模型重建过程能否方便、准确地进行。根据测量点的数量，测量数据可以分为一般数据点和海量数据点;根据测量数据的规整性，测量数据又可以分为散乱数据点和规矩数据点;不同的测量系统所得到的测量数据的格式是不一致的，且几乎所有的测量方式和测量系统都不可避免地存在误差。因此，在利用测量数据进行CAD重建前必须对测量数据进行处理。数据处理工作主要包括:数据格式的转化、多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。

　　逆向模型重建技术在整个逆向工程中，产品的三位几何模型CAD重建是最关键、最复杂的环节。

　　目前使用的造型方法主要有：

　　(1)曲线拟合造型:用一个多项式的函数通过插值去逼近原始的数据，最终得到足够光滑的曲面。

　　(2)曲面片直接拟合造型该方法直接对测量数据点进行曲面片拟合，获得曲面片经过过渡、混合、连接形成最终的曲面模型。

　　(3)点数据网格化网络化实体模型通常是将数据点连接成三角面片，形成多面体实体模型。

　　2、意义

　　随着计算机技术的发展，CAD技术已成为产品设计人员进行研究开发的重要工具，其中的三维造型技术已被制造业广泛应用于产品及模具设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护各个方面。在实际开发制造过程中，设计人员接收的技术资料可能是各种数据类型的三维模型，但很多时候，却是从上游厂家得到产品的实物模型。设计人员需要通过一定的途径，将这些实物信息转化为CAD模型，这就应用到了逆向工程技术(Reverse Engineering)。

　　逆向工程技术与传统的正向设计存在很大差别。而逆向工程则是从产品原型出发，进而获取产品的三维数字模型，使得能够进一步利用CAD/ACE/CAM以及CIMS等先进技术对其进行处理。不同之处在于设计的起点不同，相应的设计自由度和设计要求也不相同。一般来说，产品逆向工程包括形状反求、工艺反求和材料反求等几个方面，在工业领域的实际应用中，主要包括以下几个内容：

　　(1)新零件的设计，主要用于产品的改型或彷型设计。

　　(2)已有零件的复制，再现原产品的设计意图。

　　(3)损坏或磨损零件的还原。

　　(4)数字化模型的检测，例如检验产品的变形分析、焊接质量等，以及进行模型的比较。

　　逆向工程技术为快速设计和制造提供了很好的技术支持，它已经成为制造业信息传递的重要而简洁途径之一。

　　二、本课题的文献综述

　　1、逆向工程

　　1980年始欧美国家许多学校及工业界开始注意逆向工程这块领域。1990年初期包括台湾在内，各国学术界团队大量投入逆向工程的研究并发表成果。 逆向工程的硬件最早是运用仿制加工设备，制作出来的成品品质粗糙。后来有接触式扫瞄设备，运用探针接触工件取得产品外型。再来进一步开发非接触式设备，运用照相或激光技术，计算光线反射回来的时间取得距离。

　　逆向工程软件部分品牌包括Surfacer(Imageware)、ICEM、CopyCAD、Rapid Form等。逆向软件的演进约略可区分为三个阶段。十一年前在逆向工程上，只能运用CATIA等CAD/CAM高阶曲面系统。市场后来发展出两套主流产品约在七、八年前技术成熟，广为业界引用。到最近四年来，发展出不同以往的逆向工程数学逻辑运算，速度快。

　　目前，逆向工程，逆向工程的应用已从单纯的技巧性手工操作，发展到采用先进的计算机及测量设备，进行设计、分析、制造等活动，如获取修模后的模具形状、分析实物模型、基于现有产品的创新设计、快速仿形制造等。软件的逆向工程是分析程序，力图在比源代码更高抽象层次上建立程序的表示过程，逆向工程是设计的恢复过程。逆向工程工具可以从已存在的程序中抽取数据结构、体系结构和程序设计信息。

　　2、三维造型：

　　三维造型: CAD的三维造型有三种层次的建立方法，即线框、曲面和实体，也就是分别对应于用一维的线，二维的面和三维的体来构造形体。 通过计算机辅助设计建立的立体的、有光的、有色的生动画面，虚拟逼真地表达大脑中的产品设计效果，比传统的二维设计更符合人的思维习惯与视觉习惯。三维造型技术从最初的三维CAD已发展到目前专用的基于特征造型的三维软件，常用软件有UG、SolidWorks、SolidEdge、MDT、Pro/E、3DS max等。

　　3、快速成型：

　　快速成型(RP)技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。

　　RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"， 类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。

　　参考文献：

　　[1] 陈雪芳，孙村华主编.逆向成型与快速成型技术应用【M】.机械工业出版社，2009

　　[2] 陈志杨.逆向工程技术——应用及软件【J】CAD/CAM与制造业信息化，2007(7)

　　[3] 金涛，童水光主编.逆向工程技术【M】.机械工业出版社，2003

　　[4] 张伟泽.虚拟制造技术【M】.北京：清华大学出版社，2006：75-90

　　[5]夏德伟，张俊生.UG NX 4.0中文版机械设计典型范例教程【M】.北京：电子工业出版社， 2006:25-64

　　[6]安杰，邹昱章.UG后处理技术【M】.北京：清华大学出版社，2003:30-80

　　[7]赵彦玲，王从军等.逆向工程三维点云数据后处理与模型的重建【J】.武汉大学学报(自然科学版)，2003,33(5):32-37

　　[8]王秀峰，罗宏杰.快速原型制造技术【M】.北京：中国轻工业出版社，2001:26.43

　　[9]Weiyin Ma and Peiren He. B-spline surface local updating with unorganized points.Computer-Aided Design,30(11),pp 853-862,1998

　　[10]Ming-Chih Huang and Ching- Chih Tai.The Pre-Processing of Data Points for

　　Curve Fitting in Reverse Engineering【J】.Int J Adv Manuf Technol(2000)16,635-642

　　[11]Z.J.Lansky etc.Industrial Pneumatic Control.New York.1986,56-78

　　[12]盛忠起，蔡光起.逆向工程及曲面重置技术【J】.机械设计与制造，2001,28(4):35-38

　　三、课题研究的方法及内容

　　本课题是逆向工程在鼠标设计与制造中的应用，本设计选用UG软件根据鼠标的点云数据进行鼠标的模型重建并用FDM对其进行快速成型加工的过程，在根据点云逆向设计中，结合设计需要进行了必要的正向设计修正，以得到理想的设计结果。

　　设计内容贯彻数据采集、数据项预处理、文件读取、边界提取、曲面重构、实体生成、STL模型重构、快速成型机的操作和注意事项，并对建模过程及STL文件处理做了系统的论述。选用UG NX4.0软件的Unigraphics CAD/CAM/CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。由INSIGHT软件进行的数据切片处理可直接传送快速成型机，无需进行其他处理。

　　四、研究方案的具体设计

　　1、实体三维数据的获得——扫描;

　　2、点云处理;

　　3、曲面重构;

　　4、实体建模：

　　(1)模型分析

　　(2)曲面造型

　　(3)实体外形修改

　　(4)各部件建模

　　(5)部件的装配与干涉检验

　　5、基于INSIGHT快速成型切片的数据处理;

　　6、快速成型加工操作。

　　五、毕业设计(论文)进度计划

　　1-2周 　 调研、查阅文献，完成开题报告

　　3-7周 进行鼠标模型点数据的采集和模型的初步构建

　　8周 　 中期检查与整改

　　9-13周 　 在初步构建的鼠标模型的基础上进行修改并完成快速成型加工，撰写毕业设计论文

　　14-15周 打印、装订、评阅、答辩资格审查

　　16周 毕业答辩

　　机械类毕业设计论文开题报告篇2

　　题目：机械加工的工艺分析与改进设计

　　本课题研究的意义，拟研究的主要问题、重点和难点，预期结果：

　　本课题是对制动杆零件工艺规程及40×30面铣削夹具的设计，对此研究我查阅了大量的资料，首先明白机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。

　　在整工艺规程个设计过程中,我们将学习到更多的知识。

　　(一)我们必须仔细了解零件结构，认真分析零件图,培养我们独立识图能力,增强我们对零件图的认识和了解,通过对零件图的绘制,不仅能增强我们的绘图能力和运用autoCAD软件的能力。

　　(二)制订工艺规程、确定加工余量、工艺尺寸计算、工时定额计算、定位误差分析等。在整个设计中也是非常重要的,通过这些设计,不仅让我们更为全面地了解零件的加工过程、加工尺寸的确定,而且让我们知道工艺路线和加工余量的确定,必须与工厂实际的机床相适应。 这对以前学习过的知识的复习,也是以后工作的一个铺垫。

　　(三)在这个设计过程中,我们还必须考虑工件的安装和夹紧.安装的正确与否直接影响工件加工精度,安装是否方便和迅速,又会影响辅助时间的长短,从而影响生产率,夹具是加工工件时,为完成某道工序,用来正确迅速安装工件的装置.它对保证加工精度、提高生产率和减轻工人劳动量有很大作用。这是整个设计的重点,也是一个难点。

　　在设计工艺规程之后，我还要进行40×30面铣削夹具的设计。

　　夹具又称卡具。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。

　　夹具的主要作用表现在以下几个方面。

　　(一)缩短辅助时间，提高劳动生产率

　　(二)确保并稳定加I精度，保证产品质量

　　(三)降低对操作工人的技术要求和工人的劳动强度

　　(四)机床的加工范围得到扩大

　　论文主要内容(提纲)：

　　根据不同的研究对象拟采用不同的研究手段(途径)，本课题包括两方面内容：

　　制动杆加工工艺的设计和夹具设计

　　制定工艺规程的研究途径和可行性分析

　　毛坯的选择：

　　根据生产纲领和零件结构选择毛坯，毛坯的类型一般在零件图上已有规定。对于铸件和锻件应了解其分模面、浇口、冒口位置和拔模率，以便在选择定位基准和计算加工余量时有所考虑。如果毛坯是棒料或型材，则按其标准确定尺寸规格，并决定每批加工件数。

　　毛坯的种类和其质量对机械加工的质量有密切的关系。同时对提高劳动生产率、节约材料、降低成本有很大的影响。制动杆毛坯材料为灰铸铁(HT150)，硬度范围在150～200HBS，承受中等载荷。采用砂型铸造方法，由于大批量生产故宜采用实体模样(金属模)进行两箱造型，这不仅简化了造型和合箱操作，还因型砂紧实度较为均匀，铸件的表面质量得到提高。在切削加工前进行石墨化退火处理，消除铸件表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织(大量渗碳体出现)以便进行切削加工。 拟订工艺路线：

　　表示零件的加工顺序及加工方法，分出工序，安装或工位及工步等。并选择各工序所使用的机床型号、刀具、夹具及量具等。拟订工艺路线从实际出发，理论联系实际和工人结合起来。常常需要提出几个方案，进行分析比较后再确定。 计算切削用量、加工余量及工时定额：

　　查阅《切削用量手册》等资料并进行计算确定。目前，对单件小批量生产不规定切削用量，而是由操作工人根据经验自行选定，但对于自动线和流水线，为保证生产的节拍，必须规定切削用量，并不能随意改变。计算加工余量、工序尺寸及公差是要控制各工序的加工质量以保证最终加工质量。工时定额一般按各工厂的实际经验积累起来的统计资料来估算。随着生产的发展，工艺的改进，新工艺，新技术的不断出现，工时定额应进行相应的修改。

　　对机械加工工艺规程基本要求可归结为质量、生产率和经济性。虽然有时互相矛盾，但只要把它们处理好，就会成为一个统一体。在三个要求中，质量是首要的。质量表现在机械产品的各项技术性能指标，质量不能保证，根本谈不上数量;质量和生产率之间是密切联系的，在保证质量的前提下，应该不断地最大限度地提高生产率，满足生产量的要求。如果两者矛盾，则生产率要服从于质量，应在保证质量的前提下解决生产率问题。在保证质量的前提下，应尽可能的节约耗费，减少投资，降低制造成本，这就是经济性。

　　因此制动杆的工艺规程研究途径应该体现质量、生产率和经济性的统一，达到经济合理及可行的最优方案。

　　夹具设计的研究途径和可行性分析

　　制动杆镗、铣、钻等工序使用的专用夹具，此类夹具的特点是针对性强、结构紧凑、操作简便、生产率高。

　　夹具设计最关键是要求对工件定位正确，且满足定位精度要求。为了解决此问题，首先得了解影响定位精度的因素。然后采取措施解决具体的问题。如定位基准与定位元件的配合状况和影响定位精度，那么可以提高夹具的制造精度，减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。 除此之外，选择夹具的类型与结构型式必须与零件生产批量大小相适应，夹具结构与零部件应具有足够的刚度和强度，从而保证夹具操作方便、夹紧可靠、使用安全、并有合理的装卸空间。

　　进度安排：

　　第1周：接受任务书，理解设计课题的主要任务，查找相关的中外文资料，调查国内外现状，写相关调研报告，初步完成外文翻译工作。

　　第2周：分析给定参考资料，复原设计加工零件工作图。

　　第3周：设计加工工艺过程卡和加工工序卡。

　　第4周：工装夹具结构方案设计。

　　第5周：初步绘制工装夹具装配图。

　　第6周：完成绘制工装夹具装配图。

　　第7周：拆画一套夹具零件图。

　　第8至11周：支架及其工装夹具三维造型。

　　第12周：编写设计计算说明书提交初稿。

　　第13周：修改图纸和说明书并打印。

　　第14周：论文整理、装订和参加答辩。

　　参考资料：

　　[1] 祁志红.机械制造基础[M]，北京：电子工业出版社，2006.

　　[2] 王道宏.机械制造技术[M]，杭州：浙江大学出版社，2004.

　　[3] 何七荣.机械制造工艺与工装[M]，北京：高等教育出版社，2003.

　　[4] 王茂元.金属切削加工方法与设备[M]，北京：高等教育出版社，2003.

　　[5] 倪森寿.机械制造工艺与装备[M]，北京：化学工业出版社，2003.

　　[6] 周伟平.机械制造技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.

　　[7] 张福润等.机械制造技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2002。

　　[8] 徐惠元、曾家驹.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，2002.

　　[9] 刘志刚.机械制造基础[M].北京;高等教育出版社，2002.

　　[10] 王明耀、张兆隆.机械制造技术[M]，北京：高等教育出版社，2002.

　　[11] Case-Based Reasoning in Conceptual Design[J]，CADDM,1998.