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I 麗 水 學 院 畢業(yè)設計 論文 文獻綜 述 20 13 屆 題 目 連桿蓋鉆孔專用設備的設計 指導教師 朱曉虹 院 別 工學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機自 091 學 號 09105010125 姓 名 王磊 2013 年 3 月 25 日至 2013 年 5 月 19 日共 8 周 II 目錄 第 1 章 前言 1 第 2 章 機械制造的發(fā)展歷程 2 2 1 發(fā)展歷史 2 2 2 發(fā)展現(xiàn)狀 2 2 3 發(fā)展趨勢 2 2 4 本章小結 3 第 3 章 4 3 1 數控機床簡介 4 3 2 技術領域 4 3 3 數控基礎 cnc 5 3 4 數控編程 5 3 5 發(fā)展趨勢 6 3 5 1 1 高速化發(fā)展新趨勢 6 3 5 2 2 精密化發(fā)展新趨勢 7 3 5 3 3 開放化發(fā)展新趨勢 7 3 5 4 4 復合化發(fā)展新趨勢 7 1 1 前言 本課題是一次在畢業(yè)前將大學期間學到的專業(yè)知識進行一次理論聯(lián)系實際 綜合運用操作的一次訓練 使我對大學期間學的專業(yè)知識有了更深層次的認識 也為我們這些即將踏入社會從事工作的學生打下一定的基礎 機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的一個步驟 采用機械加工的 方法 直接改變毛坯的形狀 尺寸和表面質量等 使其成為零件的過程稱為機械 加工工藝過程 比如一個普通零件的加工工藝流程是 粗加工 精加工 裝配 檢驗 包裝 就是一個加工的 籠統(tǒng)的流程 機械加工工藝就是在此流程的基礎上 改變生產對象的形狀 尺寸 相對位置和性質等 使其成為成品或半成品 在此 過程中 夾具是不可或缺的一部分 在工 藝過程中的任何工序 夾具在迅速 方 便 安全地安裝工件的裝置等方面都有很大的通用性 能較好地適應加工工序和 加工對象的變換 其結構已定型 尺寸 規(guī)格已系列化 他們的研究在機械制造 領域有很重要的意義 2 2 機械制造的發(fā)展歷程 2 1 發(fā)展歷史 自新中國成立以來 我國在機械制造領域有了長足的進步 從最初的人工操 作到現(xiàn)在的機器操作 從原本的手動操作到現(xiàn)在的數控操作 從開始的單一工作 臺到現(xiàn)在的多元化 細致化的加工機器 一直都在 進 步 發(fā)展 但是相對于那些 發(fā)達國家 我們國家的機械制造業(yè)目前還是有著很大的發(fā)展進步空間 主要體現(xiàn) 在機械產品質量和水平不夠高 加工工藝過程不夠合理 夾具運用的相對較少 加工出來的產品質量不夠好 精度不達標 工人的 勞動強度也大 1 2 2 發(fā)展現(xiàn)狀 機械制造業(yè)是一個傳統(tǒng)的行業(yè) 目前已經過了很多年的發(fā)展 也積累了豐富 的理論和實踐經驗 我國的機械制造業(yè)起步較晚 而且存在底子薄 受到其他國 家的技術封鎖等難題 但是 新中國成立后 我國建立了自己獨立的 門類齊全 的包括輕工業(yè) 重工業(yè)等在內的機械制造業(yè) 并且取得了舉世矚目的成就 目前 中國的機械工業(yè)已經形成了擁有 4 萬多家企業(yè) 300 多萬臺機床 900 多萬在職 職工的工業(yè)體系 現(xiàn)在中國已 經是一個制造大國 中國的制造業(yè)規(guī)模已經達到世 界第四位 僅次于美國 日本和德國 3 隨著科學技 術的發(fā)展 特 別是電子技術 信息技術的迅猛發(fā)展 越來越多的高新技術運用到機械制造行業(yè)中 尤其是近年 來 中國制造 成了我們耳熟能詳的一個詞 但同時 中國制造 也幾乎成為了劣 質產品的代名詞 由此可以看出 我們的產品質量還 有待提高 這很大程度上取 決于我們的制造工藝 工業(yè)發(fā) 達國家較廣泛的采用高精密加工 精細加工 微 細 加工 微型機械和微米 納 米技術 激光加工技術 電磁加工技術 超塑加工技術 以及復合加工技術等新型加工方法 但是這些技術在我國普及率不高 很多還尚 在開發(fā) 掌握之中 目前大多數機械加工仍然是以傳統(tǒng) 加工方式為主體 這就使 得我們的工藝水平的提高受到限制 2 2 3 發(fā)展趨勢 在制造方面我覺得在以后的發(fā)展道路中會逐漸具備以下 3 個特點 制造科學理論體系不斷數字化 現(xiàn)代制造正從技藝技術走向科學 虛擬化 集成化 網絡化 智能化 精密化 細微化 極限化這些詞語講成為以后制造方面 3 的代名詞 機械制造技術的內涵與外延將在其他的相關的科學交叉融合中不斷的的豐 富和發(fā)展 比如在航天航空 產品的制造將與材料學 空間物理學等精密結合 當 然還有其他的領域 所以未來十年到十五年是機械制造學與其他相關科學交叉 融合的大發(fā)展時期 尤其是制造基礎科學渴望將有一些新的突破 綠色制造將是未來機械制造技術發(fā)展的重點 人類社會發(fā)展必然走向與自 然界和諧 制造必須充分保 護自然環(huán)境 保 護社會環(huán) 境 生 產環(huán)境和生產者身心 健康 制造必然要走 綠色 之路 這是實現(xiàn)國民經濟可持續(xù)發(fā)展的重要條件 1 2 4 本章小結 加工工藝將在未來趨向于精密化 高效化 而且是在保護自然環(huán)境的前提下 這方面我們 還有很長的路要走 4 3 3 1 數控機床簡介 它所控制的通常是位置 角度 速度等機械量和與機械能量流向有關的 開關量 數控的產生依賴于數據載體和二進制形式數據運算的出現(xiàn) 1908 年 穿 孔的金屬薄片互換式數據載體問世 19 世紀末 以紙為數據載體并具有輔助功能 的控制系統(tǒng)被發(fā)明 1938 年 香農在美國麻省理工學院進行了數據快速運算和傳 輸 奠定了現(xiàn)代 計算機 包括計算機數字控制系統(tǒng)的基 礎 數控技術是與機床控 制密切結合發(fā)展起來的 1952 年 第一臺 數控機床 問世 成 為世界機械工業(yè)史上 一 數控實訓室 件劃時代的事件 推動了自動化的發(fā)展 現(xiàn)在 數控技術也叫 計算機數控技術 CNC Computerized Numerical Control 目前它是采用計 算機實現(xiàn)數字程序控制的技術 這種技術用 計算機按 事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設備的 運動軌跡和外設的操作時序邏輯控制功能 由于采用 計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數控裝置 使輸入操作指令的 存貯 處 理 運算 邏輯判斷等各種控制機能的實現(xiàn) 均可通過 計算機軟件來完 成 處理生成的微觀指令傳 送給 伺服驅動裝置驅動電機或液壓執(zhí)行元件帶動設 備運行 3 2 技術領域 數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術 數控裝 備是以數控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機 電一體化產品 即所謂的數字化裝備 如 數控機床等 其技術涉及多個領域 1 機械制造技術 2 信息處理 加工 傳輸技術 3 自動控制技術 4 伺服驅動技術 5 傳 感器技術 6 軟件技 術等 數控技術及裝備是發(fā)展新興 高新技術產業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術和最基 本的裝備 世界各國信息產業(yè) 生物 產業(yè) 航空 航天等國防工業(yè)廣泛采用數控 技術 以提高制造能力和水平 提高對市場的適應能力和競爭能力 工 業(yè)發(fā)達國 5 家還將 數控技術及數控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資 不僅大力發(fā)展自己的數控技 術及其產業(yè) 而且在 高精尖 數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政 策 因此大力發(fā)展以 數控技術為核心的 先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加 速經濟發(fā)展 提高綜合國力和國家地位的重要途徑 3 3 數控基礎 cnc 什么是 CNC 傳統(tǒng)的機械加工都是用手工操作普通機床作業(yè)的 加工時用手搖動機械 刀具切削金屬 靠眼睛用卡尺等工具測量產品的精度的 現(xiàn)代工業(yè)早已使用電腦 數字化控制的機床進行作業(yè)了 數控機床可以按照技術人員事先編好的程序自 動對任何產品和零部件直接進行加工了 這就是我們說的 數控加工 數控加工 廣泛應用在所有機械加工的任何領域 更是模具加工的發(fā)展趨勢和重要和必要 的技術手段 CNC 是英文 Computerized Numerical Control 計算機數字化控制 的縮 寫 數控機床是按照事先編制好的加工程序 自動地對被加工零件進行加工 我們把零件的加工工藝路線 工藝參數 刀具的 運動軌 跡 位移量 切削參數 主 軸轉數 進給量 背吃刀量等 以及輔助功能 換刀 主軸正轉 反 轉 切削液開 關等 按照數控機床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單 再把這程 序單中的內容記錄在控制介質上 如 穿孔紙帶 磁帶 磁盤 磁泡 存儲器 然后 輸 入到數控機床的數控裝置中 從而指揮機床加工零件 這種從零件圖的分析到制成控制介質的全部過程叫數控程序的編制 數 控機床與普通機床加工零件的區(qū)別在于數控機床是按照程序自動加工零件 而 普通機床要由人來操作 我們只要改變控制機床動作的程序就可以達到加工不 同零件的目的 因此 數控機床特別適用于加工小批量且形狀復雜要求精度高的 零件 由于數控機床要按照程序來加工零件 編程人員編制好程序以后 輸入 到數控裝置中來指揮機床工作 程序的輸入是通過控制介質來的 3 4 數控編程 數控機床是按照事先編制好的加工程序 自動地對被加工零件進行加工 我們把零件的加工工藝路線 工藝參數 刀具的運 動軌 跡 位移量 切削參數 主 軸轉數 進給量 背吃刀量等 以及輔助功能 換刀 主軸正轉 反 轉 切削液開 6 關等 按照數控機床 規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單 再把這程 序單中的內容記錄在控制介質上 如磁盤 磁泡存儲器 然后輸入到數控機床的 數控裝置中 從而指揮機床加工零件 這種從零件圖紙生成指令的過程叫數控程序的編制 數控機床與普通機 床加工零件的區(qū)別在于數控機 床是按照程序自動加工零件 而普通機床要由人 來操作 我們只要改變控制機床動作的程序就可以達到加工不同零件的目的 因 此 數控機床特別適用于加工小批量 且形狀復雜要求精度高的零件 由于數控機床要按照程序來加工零件 編程人員編制好程序以后 輸入 到數控裝置中來指揮機床工作 程序的輸入是通過控制介質來的 通常數控編程可分為兩種情況 手動編程與自動編程 對于外形比較簡 單的 例如數控車床車簡單內外輪廓 數控銑床銑平面等 可用手動編程 這種方 式比較簡單 很容易掌握 適應性較大 適用于中等復雜程度程序 計算量不大 的零件編程 對機床操作人 員來講必須掌握 而自 動編 程就比較復雜了 一般用 于幾何形狀比較復雜的零件 計算量比較大 人力 難 以完成的零件 常用的自 動 編程軟件有 UG Master CAM catia 等 3 5 發(fā)展趨勢 數控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化 使制造業(yè)成為 工業(yè)化的象征 而且隨著數控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大 對國際民生的 一些重要行業(yè)國防 汽車等的 發(fā)展起著越來越重要的作用 這些行業(yè)裝備數字化 已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢 如 橋式三 五坐 標高速數控 龍門銑床 龍門移動式五坐 標 AC 擺角數控龍門銑床 龍門移動式三坐標數控龍門銑床等 3 5 1 1 高速化發(fā)展新趨勢 隨著數控系統(tǒng)核心處理器性能的進步 目前高速加工中心進給速度最高 可達 80m min 空運行速度可達 100m min 左右 目前世界上 許多汽車廠 包括我 國的 上海通用汽車公司 已 經采用以高速加工中心組成的 生產線部分替代組合 機床 美國 CINCINNATI 公司的 HyperMach 機床進給 速度最大達 60m min 快 速為 100m min 加速度達 2g 主軸轉速已達 60000r min 加工一薄壁飛機零件 只用 30min 而同樣的零件在一般高速銑床加工需 3 小時 在普通銑床加工需 8 小時 由于機構各組件分工的專業(yè)化 在專業(yè) 主軸廠的開發(fā)下 主軸高速化日 益普及 過去只用于 汽車工 業(yè)高速化的機種 每分鐘 1 5 萬轉以上的機種 現(xiàn)在 7 已成為必備的機械產品要件 3 5 2 2 精密化發(fā)展新趨勢 隨著伺服控制技術和 傳感器技術的進步 在數控系統(tǒng)的控制下 機床可 以執(zhí)行亞微米級的精確運動 在加工精度方面 近 10 年來 普通 級數控機床的加 工精度已由 10 m 提高到 5 m 精密 級加工中心則從 3 5 m 提高到 1 1 5 m 并且超精密加工精度已開始進入納米級 0 01 m 3 5 3 3 開放化發(fā)展新趨勢 由于 計算機硬件的標準化和模塊化 以及 軟件模塊化 開放化技術的日 益成熟 數控技術開始進入開放化的階段 開放式數控系統(tǒng)有更好的通用性 柔 性 適應 性 擴 展性 美國 歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃 并進行開 放式體系結構數控系統(tǒng)規(guī)范 OMAC OSACA OSEC 的研究和制定 世界 3 個最 大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和技術規(guī)范的制定 預示了數 控技術的一個新的變革時期的來臨 我國在 2000 年也開始進行中國的 ONC 數 控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定 3 5 4 4 復合化發(fā)展新趨勢 隨著產品外觀 曲線的復雜化致使模具加工技 術必須不斷升級 對數控系統(tǒng)提出了新的需求 機床五軸加工 六軸加工已日益普 及 機床加工的復合化已是不可避免的發(fā)展趨勢 新日本工機的 5 面加工機床采用復合 主軸頭 可實現(xiàn) 4 個垂直平面的加工和任 意角度的加工 使得 5 面加工和 5 軸加工可在同一臺機床上實現(xiàn) 還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工 德國 DMG 公司展出 DMUVoution 系列加工中心 可在一次裝夾下 5 面加工和 5 軸 聯(lián)動加工 可由 CNC 系統(tǒng)控制或 CAD CAM 直接或間接控制