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重庆xx大学

毕业设计文献综述

学生姓名：

指导教师：

报告日期：

一、本课题所涉及的问题在国内（外）的研究现状

本课题研究的是磨床尾座中批量生产的机加工工艺以及指定工装的设计。

机械制造业是国民经济最重要的基础产业。

而机械制造技术的不断创新则是机械工业发展的技术基础和动力。

现今，发达国家已普遍采用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）和计算机仿真等手段,广泛地采用加工中心或数控技术、自动引导小车（AGV）等,实现了制造系统自动化。

近10年来,发达国家主要从具有全新制造理念的系统自动化方面寻找出路,如计算机集成制造系统、智能制造系统、敏捷制造、并行工程等。

自动测量装置、无心磨床、双端面磨床、轧辊磨床、导轨磨床，珩磨机和超精加工机床等相继制成使用，可作镜面磨削的高精度外圆磨床，砂轮线速度达60～80米/秒的高速磨床和大切深、缓进给磨削平面磨床，都是磨床的重要研究成果，现在微处理机的数字控制和适应控制也运用到了磨床上。

二、机械制造过程的相关基础知识

1、结构工艺性的概念

在机械设计中，不仅要保证所设计的机械设备具有良好的工作性能，而且还要考虑能否制造、便于制造和尽可能降低制造成本。

这种在机械设计中综合考虑制造、装配工艺、维修及成本等方面的技术，称为机械设计工艺性。

机器及其零部件的工艺性主要体现于结构设计当中，所以又称为结构设计工艺性。

零件结构设计工艺性，简称零件结构工艺性，是指所设计的零件在满足使用要求的条件下制造的可行性和经济性。

零件结构工艺性存在于零部件生产和使用的全过程，包括：

材料选择、毛坯生产、机械加工、热处理、机器装配、机器使用、维护，直至报废、回收和再利用等。

2、影响结构工艺性的因素

影响结构设计工艺性的因素主要有：

生产类型、制造条件和工艺技术的发展三个方面。

生产类型是影响结构设计工艺性的首要因素。

当单件、小批生产零件时，大都采用生产效率较低、通用性较强的设备和工艺装备，采用普通的制造方法，因此，机器和零部件的结构应与这类工艺装备和工艺方法相适应。

在大批大量生产时，往往采用高效、自动化的生产设备和工艺装备，以及先进的工艺方法，产品结构必须适应高速、自动化生产的要求。

常常同一种结构，在单件小批生产中工艺性良好，在大批大量生产中未必也好，反之亦然。

机械零部件的结构必须与制造厂的生产条件相适应。

具体生产条件应包括：

毛坯的生产能力及技术水平、机械加工设备和工艺装备的规格及性能、热处理设备条件与能力、技术人员和工人的技术水平以及辅助部门的制造能力和技术力量等。

随着生产不断发展，新的加工设备和工艺方法的不断出现，以往认为工艺性不好的结构设计，在采用了先进的制造工艺后，可能变得简便、经济。

例如电火花、电解、激光、电子束、超声波加工等特种加工技术的发展，使诸如陶瓷等难加工材料、复杂形面、精密微孔等加工变得容易；精密铸造、轧制成形、粉末冶金等先进工艺的不断采用，使毛坯制造精度大大提高；真空技术、离子氮化、镀渗技术使零件表面质量有了很大的改善。

3、零件结构工艺性的基本要求

1）机器零部件是为整机工作性能服务的，零部件结构工艺性应服从整机的工艺性。

2）在满足工作性能的前提下，零件造型应尽量简单，同时应尽量减少零件的加工表面数量和加工面积；尽量采用标准件、通用件和外购件；增加相同形状和相同元素（如直径、圆角半径、配合、螺纹、键、齿轮模数等）的数量。

3）零件设计时在保证零件使用功能和充分考虑加工可能性、方便性、精确性的前提下应符合经济性要求，即应尽量降低零件的技术要求（加工精度和表面质量），以使零件便于制造。

4）尽量减少零件的机械加工余量，力求实现少或无切屑加工，以降低零件的生产成本。

5）合理选择零件材料，使其机械性能适应零件的工作条件，且成本较低。

6）符合环境保护要求，使零件制造和使用过程中无污染、省能源，便于报废、回收和再利用。

4、生产类型及其工艺特点：

1）生产纲领：

企业根据市场要求和自身能力决定生产计划。

在计划期内应当生产的产品数量称为生产纲领。

计划期通常为一年，其年生产纲领的计算公式为：

N=Qn（1+a%+b%）

式中，Q——产品年产量（件/年）；

n——每台产品中该零件数量（件/台）；

α——备品率（%）；

β——废品率（%）。

2）生产类型

生产类型是指企业（或车间）生产专业化程度的分类。

主要根据产品的生产纲领，并考虑产品的体积、重量和其他特征，生产类型一般可分为：

单件生产、批量生产、大量生产，其中批量生产又包括小批生产、中批生产、大批生产。

5、零件机械加工方法

1）轨迹法：

工件表面的生成线（母线和导线）均由轨迹运动生成，例如：

卧式车床上加工圆柱面。

2）成形法：

工件的一条生成线是通过刀刃的形状直接获得的。

3）相切法:

工件的一条生成线是刀刃运动轨迹的包络线。

自由曲面的数控加工是相切法的典型例子。

4）范成法：

又称展成法，工件的一条生成线也是刀刃运动轨迹的包络线，且包络线需通过刀具与工件之间的范成运动来生成，例如：

各种形式的齿轮、链轮大多数采用范成法加工。

6、切削用量与切削层截面参数

1）切削速度Vc主运动速度极为切削速度。

当主运动为旋转运动时，刀具或工件以最大直径处的切削速度来计算，如下式：

Vc=πdn/1000（m/s）

式中，n——主运动转数（r/s）；

d——刀具或工件的最大直径。

若主运动为往复运动时，其平均速度为

V=2Lnr/1000（m/s）

式中，L——往复运动行程长度（mm）；

nr_——主运动每秒钟往复次数（str/s）。

2）进给量f指的是工件或刀具每转一周时（或主运动循环一周时），两者沿进给方向上相对移动的距离，其单位为mm/s。

3）被吃刀量ap指的是主刀刃与工件切削表面接触长度，在主运动方向及进给运动方向所组成的平面的法线方向上测量的值。

7、基准

1）设计基准：

在设计图样上所采用的基准称为设计基准。

2）工艺基准：

是指在工艺过程中所采用的基准，又可以分为：

工序基准、定位基准、测量基准与装配基准。

其中工序基准是在工序图上确定本工序加工表面位置的基准。

8、定位原理

1）定位

定位指的是工件在机床或夹具中取得一个正确的加工位置的过程。

例如：

机床在装配时，其主轴箱、滑板及其上的工件，均须精确地安装在相应的位置上；机械加工时，刀具必须精确地安装在主轴头上，其回转中心必须与主轴中心线重合；模具也一样，其零部件均须精确地安装在以冲模上下座板或者是塑料模的定动模板的相应位置上。

定位的目的是使工件在夹具中相对于机床、刀具占有确定的正确位置，并且应用夹具定位工件，还能使同一批工件在夹具中的加工位置一致性好。

2）原理

用一个支承点限制工件的一个自由度，用六个合理分布的支承点限制工件的六个自由度，使工件在机床或夹具中取得一个正确的加工位置，即为工件的六点定位原理。

如果工件的六个自由度用六个支承点与工件接触使其完全消除，则该工件在空间的位置就完全确定了。

如下图所示：

六点定位

3）工件定位的几种情况

完全定位：

工件的六个自由度需要完全被限制的定位情况。

不完全定位：

工件的六个自由度不需要完全被限制的定位情况。

欠定位：

工件应该被限制的自由度而没有被限制的定位情况。

过定位：

工件某个自由度被限制了两次或两次以上而出现的重复定位现象。

①不完全定位

根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位，称为不完全定位。

见图4所示。

例如：

车削细长轴时，除采用卡盘和顶尖外，为增加工件的刚性，往往还采用中心架或跟刀架，使之出现了过定位。

车削细长轴时若用三爪卡盘和前后顶尖定位时，Ｙ、Ｚ方向的平移同时被三爪卡盘和前后顶尖约束了，此时已经出现了过定位，但是三爪卡盘是用来传递运动的，生产中可用卡箍来代替三爪卡盘，卡箍既可传递运动又不约束工件的自由度，变过定位为不完全定位。

②欠定位

根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位，称为欠定位。

欠定位无法保证加工要求，所以是绝不允许的。

③过定位

工件的同一自由度被二个或二个以上的支承点重复限制的定位。

可能造成工件的定位误差，或者造成部分工件装不进夹具的情况。

过定位不是绝对不允许，要由具体情况决定。

消除过定位两种途径：

1）改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度。

2）提高工件定位基面之间及定位元件工作表面之间的位置精度，以减小或消除过定位引起的干涉。

三、机械加工工艺设计：

采用机械加工方法直接改变毛坯的形状、尺寸、各表面间相互位置及表面质量，使之称为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程。

机械加工工艺设计涉及的内容较多：

零件的经济性分析、定位方案的选择、装夹方案的选择、工艺路线的拟定、制造装备的选择等。

一般来说，工艺路线的拟定是可以利用一些经验和原则来完成的。

比如加工工序的安排原则：

先基准面后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔。

在工艺路线拟定中，还应注意工序的集中与分散安排，定额工时的设计等。

拟定机械加工工艺路线，选择定位基准，确定加工方法，安排加工顺序等。

（1）粗基准的选择。

对于本零件，选择Φ17H6孔的外壁作为粗基准会造成加工余量不均匀，因此，选择底部的四个端面做为粗基准是合理的。

这样限制了 ,和这五个自由度,再用一个螺钉之类的紧固件卡在Φ17H6孔下方的表面上用来限制方向的自由度.那么,就一共限制了6个自由度,达到完全定位。

（2）精基准的选择。

精度高的基准面A和基准面B自然就成了精基准,Φ17H6孔两个端面。

因为A、B面既是设计及准又是装配基准这样符合“基准重合”原则，其它各面、孔的加工可以以A、B面为基准这符合“基准统一”原则。

考虑到要保证加工余量均匀以及要有较高的形状、位置精度，故要求Φ17H6孔和A、B面互为基准进行加工;

由于生产类型为中批量生产，故采用万能机床配，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应降低生产成本

四、专用夹具的设计：

1）.选择定位方式和定位元件

定位方式很多，常用的有平面定位、圆柱孔定位、心轴定位、外圆柱表面定位。

而定位元件的选择原则有：

保证足够的精度，足够的强度和刚度，耐磨性好，工艺性好。

2）.定位误差的计算分析

定位误差分为两种：

基准不重合误差和基准位移误差。

如图所示，此为典型的基准不重合误差。

3）.工件的夹紧

工件的夹紧装置由动力装置和夹紧机构两部分组成。

常用的夹紧机构有：

斜楔夹紧机构，螺旋夹紧机构，偏心夹紧机构和联动夹紧机构。

在实际设计中，可以参考前人的一些经验，再根据设计需求，选择较为合理的夹紧机构。

当然，除机械夹紧机构以外，还可以利用机电传动和液压传动进行夹紧机构的设计，这样不仅可以保证加工精度，而且大大提高的生产效率，这也是未来制造工业中的夹具发展趋势。

4）.专用夹具的设计步骤

1）收集和研究有关资料

2）确定夹具的结构方案

3）绘制夹具的装配草图和装配图

4）绘制夹具零件图

5）编写专用夹具设计说明书。

5）.专用夹具的图纸及尺寸要求

（1）总图设计步骤：

先用双点划线把工件在加工位置状态时的形状在图低上；再依次给制定位件，夹紧装置和夹紧件，对刀或导向元件，夹具体及多连接件；最后标注

（2）尺寸标注包括的内容：

①尺寸

②夹具轮廓尺寸（升降）运动范围

③定位元件上定位表面的尺寸以及各定位表面之间尺寸

④定位表面对刀、导向元件尺寸

⑤主要配合尺寸、定位元件与夹具体等

（3）技术要求的规定

①定位件之间的相互位置

②定位件与导元件之间的相互位置要求

③对刀件与校正面间的位置（定向键）

4夹具与机床上安装的位置精度。

6）.现代机床夹具简介

现代化生产中，夹具的设计发展也异常迅速，目前就可分为以下几种：

通用可调夹具，成组夹具，组合夹具，数控机床夹具等。

其中，数控夹具是一种集大成者夹具，它可以是通用可调夹具、组合夹具、专用夹具等。

钻床夹具的设计要点如下：

1、钻床夹具的主要类型

钻床夹具简称钻模，主要用于加工孔及螺纹。

它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。

其主要类型有以下几种。

（1）固定式钻模在使用中，这类钻模在机床上的位置固定不动，而且加工精度较高，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。

（2）回转式钻模这类钻模上有分度装置，因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。

（3）翻转式钻模主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔径小于8~10mm。

它可以减少安装次数，提高被加工孔的位置精度。

其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹具及工件应小于10kg为宜。

（4）盖板式钻模这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。

钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。

夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过10kg。

（5）滑柱式钻模滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。

这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点，生产中应用较广。

2、钻模的设计要点

1）钻套

钻套安装在钻模板或夹具体上，用来确定工件上加工孔的位置，引导刀具进行加工，提高加工过程中工艺系统的刚性并防振。

钻套可分为标准钻套和特殊钻套两大类。

（1）固定钻套

（2）可换钻套

（3）快换钻套

（4）特殊钻套

2）钻模板

钻模板用于安装钻套，确保钻套在钻模上的正确位置，钻模板多装在夹具体或支架上，

常见的钻模板有：

（1）固定式钻模板

（2）铰链式钻模板

（3）可卸（分离）式钻模板

（4）悬挂式钻模板

针对本课题所要求，在设计夹具时，为中批量生产，可采用一面两销定位，由于工件尺寸相对较大，可采用气动加紧机构。

钻套可选用加工斜面的特殊钻套。

五、检具知识:

检具设计也是生产中非常重要的一个内容，它对保证加工质量有着非常重要的意义。

在质检中，像千分尺，游标卡尺，量块，量规都是常见的检具。

量规的种类有光滑极限量规，功能量规，止端量规。

光滑极限量规，是一种没有刻度的专用计量器具。

它分为工作量规、验收量规、校对量规。

在生产活动中，应该根据实际情况，选择合适的检具，以保生产正常进行

六、参考文献：

【1】张世昌.机械制造技术基础.北京，高等教育出版社，2007。

【2】王伯平.互换性与测量技术基础.北京，机械工业出版社，2008。

【3】陈立德.机械制造装备设计.北京，高等教育出版社，2010。

【4】贾亚洲.金属切削机床概论.北京，机械工业出版社，2006。

【5】胡亚民.材料成形技术基础.重庆，重庆大学出版社，2004。

【6】于惠力潘承怡.机械零部件设计禁忌.北京：

机械工业出社，2007

【7】张明远.工程材料及成形技术基础.北京：

机械工业出版社，2002。