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攀枝花学院Panzhihua University本科毕业设计（论文）文献综述院 （系）： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 2011级机械设计制造及其自动化4班 学生姓名： 王文强 学 号: 201110601153 指 导 教 师: 李国云 职 称： 教授 二0一四年十二月本科生毕业设计（论文）文献综述评价表毕业设计（论文）题目CA6140型车床拨叉加工工艺及其工装设计综述名称CA6140型车床拨叉加工工艺及其工装设计文献综述评阅教师姓名李国云职称教 授评 价 项 目优良合格不合格综述结构01文献综述结构完整、符合格式规范综述内容02能准确如实地阐述参考文献作者的论点和实验结果03文字通顺、精练、可读性和实用性强04反映题目所在知识领域内的新动态、新趋势、新水平、新原理、新技术等参考文献05中、英文参考文献的类型和数量符合规定要求，格式符合规范06围绕所选毕业设计（论文）题目搜集文献成绩综合评语： 评阅教师（签字）： 年 月 日攀枝花学院毕业设计（文献综述）文献综述：关于CA6140车床拨叉夹具现状及其发展的文献综述前言拨叉是一种辅助零件，用于车床的变速，主要用在操纵机构中，把两个咬合的齿轮拨开来再把其中一个可以在轴上滑动的齿轮拨到另外一个齿轮上以获得另一个速度，达到变速的目的。即改变车床滑移齿轮的位置，实现变速；或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中，从而控制横向或纵向进给。变速器的齿轮都是装在主轴和副轴上，通过拨叉来推动它们的前进或后退，就可以改变齿比。高度发达的制造业和先进的制造技术，已成为衡量一个国家实力和技术水平的重要标志之一，成为一个国家在竞争激烈的国际市场上获胜的关键因素。 机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品质、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品生产在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求，企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以，如何提高夹具的快速反应能力，以充分发挥机床的加工效能，已成为目前夹具设计所面临的课题。1 机械加工工艺和夹具的概述1.1 夹具的概念夹具,就是在机械的加工和制造的过程之中,用来定位和固定加工器件的一种机械设备,夹具在整个加工过程中占有极其重要的地位,他不但可以准确地固定加工器具,还能对器件的施工和检测带来诸多的方便。机床夹具是一种具有较高柔性的先进工艺装备,主要适用于数控机床、加工中心以及柔性加工单元和柔性制造系统,不仅保持了组合夹具的传统优势,而且更符合现代加工理念。它是由一套预先制造好的各种不同形状、不同规格尺寸的标准元件组装而成。这些元件具有很好的互换性和较高的精度及耐磨性,可以根据机床工作台的尺寸和不同零件的加工要求,选用所需要的元件组装成数控机床、加工中心等使用的各种夹具,组装简单灵活。这种夹具可以保证在规定的坐标位置上准确定位,并且具有较高的刚度和精度,能够保证在粗加工时使用大切削量,在精加工时更好地保证工件定位面和加工表面之间的位置精度。这种夹具还能保证工件在一次定位装夹中加工多个表面,甚至是加工全部表面,也可以一套夹具同时装夹多个工件进行加工,减少机床的停机时间,以充分发挥数控机床、加工中心等的高效性能。1.2 夹具的功能要求（1）反应速度快。夹具结构和功能的转换与调整，可在半小时左右完成。 （2）调整精度高。利用直线0.01mm、角度20秒级差的精密调整，夹具组装精度高。 （3）适用范围厂。车、铣、刨、磨、钻、钳、加工中心、检测等夹具设计均可使用。（4）结构刚性强。各种夹具结构源于实践，刚性可靠，一面两销定位结构的刚性可与专用夹具媲美。 （5）信息化管理便捷。夹具计算机辅助设计操作与各种元件的管理简便、高效率。 （6）客户满意信誉好。坚持配套，使用全方位服务。 （7）经济效益显著。可节省95%的夹具设计与制造时间；可节省95%的制造夹具的原材料；可节省80%的存储夹具的空间和保管夹具的费用。1.3 夹具的形成历史和分类夹具是机械加工中不可缺少的工艺装备之一，在机械加工、产品检验、焊接、装配、热处理及运输工作中都采用大量的工装夹具。夹具最早出现在1768年。当时英国埃利惠特尼公司接受了美国订购的10，000支步枪的合同。在步枪制造中，制造并使用了一系列工装夹具，使步枪能按时交货。世界上第一部有关工夹具的书籍是1920年由德国出版的。工夹具从产生到现在，大致可以分为三个阶段。第一个阶段主要表现在工夹具与入的结合。这时工夹具只是作为人的单纯辅助工具，使加工过程加速和趋于完善，生产效率得到提高。第二个阶段，工夹具成为人与机床之间的桥梁。工夹具的机能发生变化，它主要用于对工件和刀具的定位和夹紧，人们越来越清楚地认识到工夹具的重要性。第三个阶段表现为工夹具与机床的结合。工夹具已作为机床的一部分，有些工夹具则成为机床必备附件配套生产，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。在机械加工中使用的工夹具，绝大部分配合机床使用，称为机床工夹具。1夹具按应用范围，大致可以分为通用工夹具、专用工夹具、通用可调工夹具、组合工夹具和成组工夹具等五类。通用工夹具是指已经规格化的，在加工各种工件时，不需要特殊调整的工夹具。诸如车床用的三爪夹盘、四爪夹盘和活络顶针等；铣床用的分度头、回转工作台和钻夹头等。专用工夹具是指根据某一工件的某一工序加工要求而设计的工夹具。诸如车床的加工曲轴专用偏心工夹具和钻床加工专用钻模工夹具等。通用可调工夹具是指只需要调整或调换其中个别元件就能夹持多种规格的工件或刀具加工大小形状相似工件的工夹具。诸如可调的滑柱钻模、带各种钳口形状的虎钳和快换钻套等。组合工夹具是指由一套预先制好的，不同形状、不同规格尺寸、具有互换性的、具有耐磨性的标准元件和合件，根据工件的加工要求，采用组合方式拼装而成的各种专用工夹具。成组工夹具是指按照成组原则设计的新型专业化工夹具。成组工艺是根据零件结构和工艺上的特点，对所有被加工零件进行分类分组；在分类分组的基础上，对同一组的零件，要求在同一类型的设备上用稍加适当调整的相同夹具和机床来加工。夹具按工作原理可分为3种。光面系列:光面元件是经过精加工的夹具基体精毛坯,光面夹具元件与机床工作台的定位,连接部分和零件在夹具上定位连接面,全部是预先精加工的。根据被加工零件的定位和夹紧需要,利用机床在光面夹具元件上加工定位孔和螺纹孔,可组装所需的专用夹具。气动夹具:气动夹具是用液压、气动元件代替机械零件实现对被加工工件的定位、支撑与夹紧的专用夹具。主要适用于高效率、大批量、高精度的生产加工。液压夹具主要用于大批量高精度产品的加工,液压夹具主要特点是定位精度高,夹紧稳定可靠,夹紧释放工件时间短可缩短加工辅助时间,减少人为因素,提高机床效率。电加工夹具:本夹具主要适用于电火花、线切割等机床。夹具元件均选用优质不锈钢材料制造,采用整体淬火工艺。各零件间组装方便,定位、夹紧可靠,适用范围广，具有经久耐磨和超强的耐腐蚀性等特点。2 夹具的现状和发展2.1 国内夹具现状随着我国加工业的发展，机床夹具也在不断改进，然而在通用性以及精度方面还有待改进，这在一定程度上阻碍了现代机床加工的发展，为提高夹具的通用性，很多企业正在不断和优化，目前常用的机床夹具有以下几种：（a） 组合夹具为了提高专用夹具的使用效果、降低其报废率，将这些不同形状、不同规格的标准专用夹具组合成为一体，使其可以在多种不同的机床上使用，以加工不同的器件，从而提高了夹具的通用性，同时保证教加工的精度。由于组合夹具是将多个夹具组合在一起，故体积和重量较大，在安装使用过程中会造成一定的不便，并且一次性投资高，从而限制了其应用推广。（b） 成组夹具成组夹具也是对专用夹具改造而成，主要由固定部分和可更换部分组合而成，其中可更换部分可根据加工对象的不同而更换相应的夹具单元使之成为一个新的夹具，从而提高夹具的通用性，成组夹具尤其适用于一台机床加工不同规格零部件的场合，在加工完一种零部件后，可通过快速更换夹具单元的方式来继续加工另一种规格零件，因此具有高精度、高通用性的优点，并且比组合夹具的成本更低，但其自动化程度不够，无法满足现代机床加工的要求。（c） 自动化夹具为适应自动化机械加工，其相应的夹具也正加快自动化进程，在自动化的流水线加工过程中，自动化夹具可根据加工的需要实现自动更换，整个过程不需人工介入，因此更换的速度较快，在对自动化夹具使用的过程中，要注意设计好夹具输送、更换的工艺，使预更换的夹具能够准确输送到预定部位，并用气动、电动或者液压等作为动力实现快速更换，另外，由于自动化的高速切削会带来大量的切屑，因此必须同时在夹具上设计自动清屑装置，避免影响切削工作，同时要做好夹具以及夹具与机床接触部位的润滑工作，防止在加工过程中磨损过大，而由于流水线式的加工过程一般持续性较强，因此这些工作都需要预先设定好程序，使之可以在无人操作的情况下完成。（d） 数控机床夹具随着机械加工行业的飞速发展，数控机床得到了广泛的应用，数控机床的加工精度更高、加工速度快、加工产品的转换容易实现，自动化程度较高，适合用在多种不同规格、种类工件的加工以及高精度、多工序、小批量工件的加工等，在数控机床中，对夹具提出了更高的要求：首先，夹具要具备高精度加工的要求，并且能够做到自身的快速更换以及夹具对加工工件的快速装夹，其次，夹具应具有良好的敞开性和机动性，机床坐标系中坐标关系明确，数据简单，便于坐标的转换计算；最后，部分数控机床要求相应夹具还需要具备协助刀具的自动对刀的功能。2.2 国外夹具现状从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的央具，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵3。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势，随着我国加入WTO和制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好前景。2.3 发展趋势长期以来，加工工艺编制是由工艺人员凭经验进行的。如果由几位工艺员各自编制同一个零件的工艺规程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最佳方案。这是因为工艺设计涉及的因素多，因果关系错综复杂。CAPP将是机械加工工艺的发展趋势，它不仅提高了工艺设计的质量，而且使工艺人员从繁琐重复的工作中摆脱出来，集中精力去考虑提高工艺水平和产品质量问题4。2.3.1 夹具的发展趋势夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速，高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术也正朝着标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。17 （1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 （2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。 （3）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。诸如在铣床上所使用的电动虎钳装夹的工件,其效率要比传统夹具提高五倍以上:在车床上所使用的高速三爪自定心卡盘,能确保卡爪在整个试验的转速高达9000rmin,所以大大提升了整个切削速度。 （4）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。同时为了适应发展，对机床夹具提出了以下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度。22.3.2 机械加工制造技术的发展趋势（1）特种加工 它是指一些物理的、化学的加工方法，如电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工、离子束加工等。特种加工方法的主要对象是难加工材料的加工，如金刚石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可达分子级加工单位或原子级加工单位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段。特种加工与传统加工相结合的复合加工有较大的发展前途。（2）快速成形 利用离散、堆积成形概念，可将一个三维实体分解为若干二维实体制造出来，再经堆积而构成三维实体。（3）精密工程 它包括精密加工的超精密加工技术、微细加工和超微细加工技术、微型机械和纳米技术等方面。当前，以纳米技术为代表的超精密加工技术和以微细加工为手段的微型机械技术有重要意义，它们代表了这一时期精密工程的方向。（4）传统加工工艺的改造和革新 这一方面的技术潜力很大，如高速切削、超高速切削、强力磨削、超硬材料磨具的出现都对加工理论的发展、加工质量和效率的提高有重要意义。另一方面，旧设备的改造和挖潜，如普通机床改造成数控机床等，对机械工业的发展和提高是不容忽视的19。2.4 夹具成果和研究2.4.1 国内的一些最新成果随着制造业的快速发展，夹具的研究开发也越来越受到人们的关注。业内人士已研发出各类先进的夹具成果。如以下几种成果：(a)CJI型高效安全多能快换工夹具：其特点是多功能六工位回转夹具结构简单合理，调换刀具快。在一秒钟内就能方便、精确地变换刀具位置，且重复定位精度较高。它很适用于中小型车床加工各种多工序小型零件，尤其适合于成批量生产。它能攻制M 28的各种规格内螺纹，包括通孔和盲孔螺纹，也能套制M 38的各种规格外螺纹，包括带台阶的外螺纹。13(b)一种钻齿轮点火孔的夹具其提供了一种易于调整的钻孔夹具,其加工的产品质量稳定,合格率高且在加工产品之前就能检测夹具是否调整到位;提供了一种钻齿轮点火孔的夹具,改用插销的球形头部定齿,结合支承钉与螺母夹紧,从而使齿轮在夹具中精确定位,可通过测量夹具中的插销精度以确定夹具是否调整到位,夹具合格与否在钻点火孔之前就能得到明确的检测数据,缩短了夹具调整时间,提高了产品定位精度及夹具稳定性。10（c）自定位定点夹持钢坯夹具 通过对摇杆滑块机构与四连杆机构集成技术的研究,确定了机械重力式夹具的结构型式、各杆件长度尺寸的比例关系和杆件最佳转动角度,解决了钢坯宽度和厚度变化时,钳口到钢坯上平面距离的基本恒定问题,安全、可靠吊装和一机多用等技术关键。研制的10t、12t、16t和30t自适应定点夹持钢坯夹具,经天津钢铁厂、无锡西城钢铁厂、江阴兴澄钢铁厂和无锡晶瑜钢铁厂等单位使用,均有效的证明该项集成技术的先进性,并代替了原动力调整式夹具,提高了吊装效率,减轻了夹具重量,降低了操作人员的劳动强度,具有明显的经济效益和社会效益。11(d)拉键槽夹具使用插销的球形头定齿，可通过测量夹具中导向套及插销的位置精度以确定夹具是否调整到位，夹具合格与否在加工齿轮键槽前就能得到明确的检测数据，缩短了夹具调整时间，提高了产品定位精度，提高了夹具稳定性，合格率很高。92.4.2 国外的成果西德福卡特公司设计的一种机械化楔行齿条式三爪卡盘结构使卡爪能迅速调整到所需直径；用未经热处理的卡爪代替热处过的；由卡盘作业换成顶针作业，以缩短机床调整时的停机时间；能调节夹紧力以防零件变形；卡盘可在高速下作业；有机械化快速传动装置U-UN型夹紧系统是专门用于数控机床的，这种卡盘特点是机械化快速传动装置与快速卡爪组合在一起，该公司还生产了四种标准尺寸的卡盘，其直径分别为250mm,315mm,450mm和500mm，最大夹紧力达0.2公斤/cm2,卡盘的精度取决于它的结构刚度，夹在淬火卡爪上的零件其跳动量，当卡盘直径250mm时为0.01mm到0.02mm以下，对于夹紧力大和小尺寸的卡盘采用一种可换组合卡爪，它由底座和淬火的和未淬火的卡爪组成，卡爪预先进行精密加工到需要尺寸，一套不同尺寸的组合卡爪能夹住各种直径的毛坯。为了由卡盘作业快速换成顶针作业采用了一种安装在卡爪上的拔销顶针。其扭矩系由装载机做主轴后端三叶片逈转式液压缸，通过空心花键传递给中间齿轮。这种液压缸有两种尺寸，最大的扭矩为300,420,660和800达因.米。按一下按钮油液便流入油缸，油缸转子带动中间齿轮，齿轮转动三个齿条，卡爪便倾向移动，夹紧毛坯。再快换卡爪时，按一下按钮后油缸叶片转一个附加角度，纸条便移向边缘位置，卡爪齿脱离纸条后便离开壳体，导轨而转移到所需位置上。换卡爪所需时间大约为30秒。2.5 夹具发展中存在的问题就现在的夹具发展现状来看，夹具还面临着以下几个问题：一是行业整体规模弱小，而且布局分散，没有形成产业实体；二是夹具行业多是中小企业，夹具单件的多样性只能采取小批量生产模式，经济效益十分有限，行业总体实力较差；三是机床夹具的社会认知度低，行业标准化、专业化程度低，制约着夹具产品朝专业化、市场化方向发展，夹具产品标准的制定工作还有待加强7。随着社会经济伞球化发展，机械制造业的市场竞争也越来越激烈，想要应激烈的市场竞争就要提升产品的质量和性能。因此，对于机械制造行业来讲，首先应该满足产品规划设计的需要。将产品的工艺可靠性贯穿于整个过程之中，即从产品的加工与生产到后期的售后服务与维修等。因此，有必要在现有的技术基础先进的技术应用到机械制造中，制定出一套科学的、规范的技术模式。提高机械制造工艺的可靠性，提高产品的精度，以确保机械制造业能够稳定的发展。还应培养工艺人员应有的素质，拥有信息获得与信息转化能、工艺的管理能力、观察与总结能力、自学能力、创新能力。在新技术不断充斥着的传统的技术领域，很多以往难以实现的问题在现在成为简单的问题，因此工艺人员应该解放思想，提前人未想未做之事，才能使我国机械水平得到长远的发展。202.6研究的主要方向及主要方法根据本课题的研究设计内容和以上对机械加工工艺及其工装设计的了解，在拨叉零件机械加工工艺和专用夹具设计方面的研究，可以选择主要从采用先进的设备、工装和检测手段以及对机床夹具的要求等方面入手，达到使工序集中，减少辅助工序，提高加工精度，提高零件的生产率，降低成本，使生产计划组织工作得以简化的目的。3 小结根据题目CA6140车床拨叉（831006）加工工艺及其工装设计，先是查阅了了夹具方面的相关文献，同时了解了夹具的国内外的发展现状以及未来夹具的发展趋势。根据查阅的相关文献对CA6140车床拨叉（831006）零件进行工艺分析以及工艺设计，夹具设计等。相信通过不断查阅，不断分析，不断设计，不断改进，才能得到科学合理、实际可行的设计方案。综上所述，机械加工艺及夹具随着科技的发展都使计算机技术、数控技术、控制论及系统工程与制造技术的结合为制造系统，形成现代制造工程学。而物料流、能量流、信息流是组成制造系统的三个基本要素21。现代加工都为集成化的系统加工，这虽减轻了工人的劳动强度，但同时对工人的知识水平要求较高。这需要我们全方位的认知现代科技知识。因此，在以后的学习中需要我们全方位的学习其各个相关领域的知识，不能只注重一点，为将来的人才战略提出了新的要求22。参 考 文 献1 郭春华.现代机床夹具的现状及发展的方向J.中国新技术新产品,2014,(第6期).2 张滢滢，刘春雨 . 关于机床夹具的发展前景的探讨 J.