WD400型挖掘机支座加工工艺及其工装设计文献综述.doc

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2班 学生姓名： 学 号: 指 导 教 师: 职 称： 副教授 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WD-400型挖掘机支座加工工艺及其工装设计综述名称WD-400型挖掘机支座加工工艺及其工装设计文献综述评阅教师姓名职称副教授评 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 日关于WD-400型挖掘机支座加工工艺及其工装设计文献综述前言挖掘机械是工程机械的一种主要类型，是土石方开挖的主要机械设备，包括有各种类型与功能的挖掘机。各种类型的挖掘机已广泛应用在工业与民用建筑、交通运输、水利电力工程，农田改造、矿山采掘以及现代化军事工程等的机械化施工中。据统计，工程施工中约有60%以上的土石方量，系有挖掘机来完成。挖掘机械在工程机械发展中占有很大比重和重要的地位，据统计约占工程机械总产值的25%30%，是重点发展的机械品种至之一，尤其是中小型、通用的单斗挖掘机不仅用作土石方的挖掘机械，而且通过工作装置的更换，还可以用作起重、装载、抓取、打桩、钻孔等多种作业。通用挖掘机占挖掘机总数的90%以上，他在工程施工中广泛应用，已成为不可缺少的重要机械设备。我国挖掘机械近年来虽有很大发展，但从产品的种类、数量和技术性能以及制造质量上还不能满足现在发展的要求，迅速的提高挖掘机的设计、研究和生产的技术水平是当前挖掘机械行业所面临的迫切而艰巨的任务。WD-400挖掘机采用可控硅整流双绕组励磁直流发电机, 整机集中润滑, 运行可靠, 效率较高,并具有正铲、起重两种性能, 是一种较为理想的矿用挖掘机。而机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。而机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，它们的研究都对机械工业有着很重要的意义。1 夹具现状1.1我国夹具现状夹具是现代制造系统四大工具之一，与通用化，标准化程度高的道具量具不同，夹具和模具是需要和工件形状相匹配的专用工具。我国国内的夹具研究始于20世纪60年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800万件的水平。改革开放以来的30多年里，制造业对模具工业普片予以相当的重视，极大的促进了模具产业及技术的发展与进步。但夹具行业相对于过去计划经济时期，无论经济效益，技术水平等都没有显著的进展，从机床工具业总体来看，必须要改变只重主机，轻视工具的观念，使机床和工具相互均衡的发展，逐步建立起具有我国自主知识产权的，完整的，高质量和高水平的现代制造系统及其产业，包括夹具系统及其产业。11.2国外夹具现状夹具的设计包括三个步骤:设备规划、夹具规划和夹具结构设计。目前,Joneja7以及Ferreira等人在进行CAPP 方面的研究中对设备规划有详细论述。计算机辅助夹具设计(CAFD) 就夹具方面也作了一些工作:Chou YC ,Chandru V等人提出的自动夹具定位和夹紧的一种方法;De Meter EC提出的利用机械杠杆原理进行定位和夹紧位置选择的一种算法;Markus A11 等人提出的针对棱柱形工件进行组合夹具设计的基于规则的系统。目前,关于工件夹具的自动化配置方面的工作,自动夹具结构设计( AFCD)中很少提及。TrappeyAJC等人提出了一个二维组合夹具元件的配置算法。2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。1.3 夹具发展概述 研究协会的统计表明，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，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020左右。3特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、（FMS）等新加工技术的应用。1.4夹具的发展趋势机床夹具是随机械加工技术发展而发展的。机床夹具由适用于单件小批量生产的通用夹具发展到大批吼生产的专用夹具、随行夹具，经历了市场的发展和技术的推动。随着现代市场需要的多样化、多品种、中小批量及短周期的生产方式在世界贸易中逐渐成为主导方式，传统的专为某个零件的一道工序设计制造的专用夹具已不能适应这种生产方式的要求。因此，适用于多品种、中小批量生产特点的通用可调夹具、组合夹具、成组夹具等应运而生。数控技术的进步与发展，使得数控机床、加工中心在机械加工中广泛应用，数控机床夹具也迅速地发展起来。以上现代机床夹具技术的出现和发展，代表了现代机床夹具的发展趋势。4 （1）标准化 机床夹具的标准化可以使机械加工缩短成产准备周期，降低生产成本而且可以迅速方便装备新产品的投入5。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 效率是企业的立足之本，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。 （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。1.5夹具存在问题在夹具设计过程中，对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题，设计人员一般都会考虑的比较周全，但是，夹具设计还经常会遇到一些小问题，这些小问题如果处理不好，也会给夹具的使用造成许多不便，甚至会影响到工件的加工精度。我们把多年来在夹具设计中遇到的一些小问题归纳如下，清根问题让刀问题更换问题防松问题61.6 本课题的研究内容及采用的研究方法回转支承可以看成是上、下两个推力轴承与中间一个径向轴承的组合体, 而目前国际、国内在滚动轴承分析的方法中,利用有限元软件分析滚动体与滚道之间的接触是公认比较合理的一种方法。目前关于夹具的研究内容主要集中在装夹方案的规划方面,且采用的大都是普通的实体模型,这类模型可以有效地表达工件的几何形状,但是相关加工信息的表达比较困难,因此本文将讨论如何应用特征技术表达工艺过程模型和装夹模型,建立基于特征的夹具设计系统。夹具设计在我国是比较成熟的设计，因此本设计是参考以前的夹具设计为模板设计的。2 中国挖掘机行业发展目前中国境内生产液压挖掘机的专用厂和兼业厂约有20余家。据统计，1999年全国挖掘机产量超过6000台，销售量接近6000台，分别比1998年增长38%和37%。在1999年近6000台的销售量中，中外合资企业和外商独资企业的销售量为5194台，占总销售量的90%。从全国的挖掘机市场的销售情况来看，20T至22T级的中型液压挖掘机最受用户欢迎，需求量最大，约占有挖掘机总销量的78%以上。7我国开始研制、发展液压挖掘机产品是在上个世纪六十年代末，中国工程机械行业如果以国家设立第一机械工业部五局为标志，从形成、发展到壮大，成为世界工程机械大国，经历了短短的40余年，特别是改革开放30年来，我国工程机械发展尤为迅速。3 国外挖掘机发展现状及形势 工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、美国、俄罗斯、日本是斗容量3.5-40m3单斗液压挖掘机的主要生产国，从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机。例如，美国马利昂公司生产的斗容量50-150m3剥离用挖掘机，斗容量132m3的步行式拉铲挖掘机;B-E(布比赛路斯-伊利)公司生产的斗容量168.2m3的步行式拉铲挖掘斗容量107m3的剥离用挖掘机等，是世界上目前最大的挖掘机。从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。1)开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。为满足市政建设和农田建设的需要，国外发展了斗容量在0.25m3以下的微型挖掘机，最小的斗容量仅在0.01m3。另外，数量最的的中、小型挖掘机趋向于一机多能，配备了多种工作装置除正铲、反铲外，还配备了起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘、振捣器、推土板、冲击铲、集装叉、高空作业架、铰盘及拉铲等，以满足各种施工的需要。与此同时，发展专门用途的特种挖掘机，如低比压、低嗓声、水下专用和水陆两用挖掘机等。2)迅速发展全液压挖掘机，不断改进和革新控制方式，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。在危险地区或水下作业采用无线电操纵，利用电子计算机控制接收器和激光导向相结合，实现了挖掘机作业操纵的完全自动化。所有这一切，挖掘机的全液压化为其奠定了基础和创造了良好的前提。3)重视采用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、通用化发展速度。例如，德国阿特拉斯公司生产的挖掘机装有新型的发动机转速调节装置，使挖掘机按最适合其作业要求的速度来工作;美国林肯贝尔特公司新C系列LS-5800型液压挖掘机安装了全自动控制液压系统，可自动调节流量，避免了驱动功率的浪费。还安装了CAPS(计算机辅助功率系统)，提高挖掘机的作业功率，更好地发挥液压系统的功能;日本住友公司生产的FJ系列五种新型号挖掘机配有与液压回路连接的计算机辅助功率控制系统，利用精控模式选择系统，减少燃油、发动机功率和液压功率的消耗，并处长了零部件的使用寿命;德国奥加凯(O&K)公司生产的挖掘机的油泵调节系统具有合流特性，使油泵具有最大的工作效率;日本神钢公司在新型的904、905、907、909型液压挖掘机上采用智能型控制系统，即使无经验的驾驶员也能进行复杂的作业操作;德国利勃海尔公司开发了ECO(电子控制作业)的操纵装置，可根据作业要求调节挖掘机的作业性能，取得了高效率、低油耗的效果;美国卡特匹勒公司在新型B系统挖掘机上采用最新的3114T型柴油机以及扭矩载荷传感压力系统、功率方式选择器等，进一步提高了挖掘机的作业效率和稳定性。韩国大宇公司在DH280型挖掘机上采用了EPOS-电子功率优化系统，根据发动机负荷的变化，自动调节液压泵所吸收的功率，使发动机转速始终保持在额定转速附近，即发动机始终以全功率运转，这样既充分利用了发动机的功率、提高挖掘机的作业效率，又防止了发动机因过载而熄火。4)更新设计理论，提高可靠性，延长使用寿命。美、英、日等国家推广采用有限寿命设计理论，以替代传统的无限寿命设计理论和方法，并将疲劳损伤累积理论、断裂力学、有限元法、优化设计、电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等先进技术应用于液压挖掘机的强度研究方面，促进了产品的优质高效率和竞争力。美国提出了考核动强度的动态设计分析方法，并创立了预测产品失效和更新的的理论。日本制定了液压挖掘机构件的强度评定程序，研制了可靠性住处处理系统。在上述基础理论的指导下，借助于大量试验，缩短了新产品的研究周期，加速了液压挖掘机更新换代的进程，并提高其可靠性和耐久性。例如，液压挖掘机的运转率达到85%-95%，使用寿命超过1万小时。5)加强对驾驶员的劳动保护，改善驾驶员的劳动条件。液压挖掘机采用带有坠物保护结构和倾翻保护结构的驾驶室，安装可调节的弹性座椅，用隔音措施降低噪声干扰。6)进一步改进液压系统。中、小型液压挖掘机的液压系统有向变量系统转变的明显趋势。因为变量系统在油泵工作过程中，压力减小时和增大流量来裣，使液压泵功率保持恒定，亦即装有变量泵的液压挖掘机可经常性地充分利用油泵的最大功率。当外阻力增大时则减少流量(降低速度)，使挖掘力成倍增长率加;采用三回路液压系统。产生三个互不成影响的独立工作运动。实现与回转达机械的功率匹配。将第三泵在其他工作运动上接通，成为开式回路第二个独立的快速成运动。此外，液压技术在挖掘机上普遍使用，为电子技术、自动控制技术在挖掘机的应用与推广创造了条件。7)迅速拓展电子化、自动化技术在挖掘机上的应用。20世纪70年代，为了节省能源消耗和减少对环境的污染，使挖掘机的操作轻便和安全作业，降低挖掘机口音，改善驾驶员工作条件，逐步在挖掘上应用电子和自动控制技术。随着对挖掘机的工作效率、节能环保、操作轻便、安全舒适、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了机电一体化在挖掘机上的应用，并使其各种性能有了质的飞跃。20世纪80年代，以微电子技术为核心的高新技术，特别是微机、微处理器、传感器和检测仪表在挖掘机上的应用，推动了电子控制技术在挖掘机上应用和推广，并已成为挖掘机现代化的重要标志，亦即目前先进的挖掘机上设有发动机自动怠速及油门控制系统、功率优化系统、工作模式控制系统、监控系统等电控系统。84国内外制造工业的现状及其发展方向在国外，由于受internet为代表的信息技术革命的影响，打破了传统的地域经济发展模式，市场变得更加广阔和多元。在这种时代背景下，提高制造技术的快速响应能力一适应瞬息万变的市场需求，从而出现了许多先进制造系统模式，如敏捷制造、虚拟制造、智能制造和绿色制造等。在制造业自动化发展方面，发达国家机械制造技术已经达到相当水平，实现了机械制造系统自动化。9产品设计普遍采用计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助产品工程(CAE)和计算机仿真等手段，企业管理采用了科学的规范化的管理方法和手段，在加工技术方面也已实现了底层的自动化，包括广泛地采用加工中心(或数控技术)、自动引导小车(AGV)等.我国用了50多年的时间做过了工业发达国家200年的历程，我国的制造业不断采用先进制造技术，各项研究均取得了丰硕成果，我国大力推广获得不同程度的进展，成举世瞩目。10但是与世界先进水平相比，我国机械制造的整体水平和国际竞争能力与发达国家相比人有较大的差距。我国国民经济建设和高新技术产业所需的许多装备目前都得进口、制造业人均生产率较低、企业对市场需求的快速响应能力不强、具有自主知识产权的高新技术机电产品少。课题是箱体加工及其设计，箱体零件加工属于典型零件加工，由于箱体零件结构比较复杂，加工工艺也相对复杂，通常采用铸铁材料。先铸造成毛坯，然后经过时效处理后，进行机加工，在机加工过程中，一般采用先面后孔的加工路线。机械加工工艺过程是机械生产过程的一部分，是直接生产过程。它是用金属切削刀具或者磨料工具加工零件，使零件达到要求的形状、尺寸和表面粗糙度。因此机械制造加工工艺主要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，成为具有所需的一定精度、粗糙度等的零件。对于加工工艺的编制主要是对其加工工序的确定。对机械加工工艺规程的基本要求可以总结为质量、生产率和经济性三个方面。这三者虽然有时候有矛盾，但是要把它们协调处理好，就成为一个整体。在编制工艺规程的时候要在保证质量的前提下，尽可能的降低成本。11因此，好的工艺规程应该是质量、生产率和经济性的统一表现。5 小结综上，根据题目WD-400型挖掘机支座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，同时了解了挖掘机的发展以及挖掘机支座中较重要的回转轴承的相关内容。根据查阅的相关文献对挖掘机支座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。7参 考 文 献1 王辉，融亦鸣，朱耀祥，刘贵宝.现代制造工.北京：现代制造工程杂志社，2011.2百度文库，夹具的研究状况，2009.3 孙冬梅,高成福,谢 军.浅谈国产回转支承的现状和发展方向J. 建设机械技术与管理,2000.4 张捷，机械制造技术基础，2006.5 李雨田，浅谈机床夹具的应用及发展趋势，2013 .6 董玉明，杨洪玉，夹具设计中常见问题，2011.7 陈征利，当前中国挖掘机行业发展概况机遇及其前景2001.8国外挖掘机现状,2008.P5zTRcv7rEFpwWtfUZdkKRzoROXNN3jtabpBwINBDSSY-yZCdDEwLH7Oy59m9 东北重型机械学院等，机床夹具设计手册M上海：上海科学技术出版社，1979.10金属机械加工工艺人员手册修订组，金属机械加工工艺人员手册M，上海：上海科学技术出版社，1979.11 国际金属加工社区，2012