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I 麗 水 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 文獻(xiàn)綜 述 20 13 屆 題 目 連桿蓋鉆孔專用設(shè)備的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 朱曉虹 院 別 工學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級 機(jī)自 091 學(xué) 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(jī)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(jié) 3 第 3 章 4 3 1 數(shù)控機(jī)床簡介 4 3 2 技術(shù)領(lǐng)域 4 3 3 數(shù)控基礎(chǔ) cnc 5 3 4 數(shù)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(fù)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(xué)期間學(xué)到的專業(yè)知識進(jìn)行一次理論聯(lián)系實(shí)際 綜合運(yùn)用操作的一次訓(xùn)練 使我對大學(xué)期間學(xué)的專業(yè)知識有了更深層次的認(rèn)識 也為我們這些即將踏入社會從事工作的學(xué)生打下一定的基礎(chǔ) 機(jī)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(jī)械加工的 方法 直接改變毛坯的形狀 尺寸和表面質(zhì)量等 使其成為零件的過程稱為機(jī)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(yàn) 包裝 就是一個加工的 籠統(tǒng)的流程 機(jī)械加工工藝就是在此流程的基礎(chǔ)上 改變生產(chǎn)對象的形狀 尺寸 相對位置和性質(zhì)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(yīng)加工工序和 加工對象的變換 其結(jié)構(gòu)已定型 尺寸 規(guī)格已系列化 他們的研究在機(jī)械制造 領(lǐng)域有很重要的意義 2 2 機(jī)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(jī)械制造領(lǐng)域有了長足的進(jìn)步 從最初的人工操 作到現(xiàn)在的機(jī)器操作 從原本的手動操作到現(xiàn)在的數(shù)控操作 從開始的單一工作 臺到現(xiàn)在的多元化 細(xì)致化的加工機(jī)器 一直都在 進(jìn) 步 發(fā)展 但是相對于那些 發(fā)達(dá)國家 我們國家的機(jī)械制造業(yè)目前還是有著很大的發(fā)展進(jìn)步空間 主要體現(xiàn) 在機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和水平不夠高 加工工藝過程不夠合理 夾具運(yùn)用的相對較少 加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量不夠好 精度不達(dá)標(biāo) 工人的 勞動強(qiáng)度也大 1 2 2 發(fā)展現(xiàn)狀 機(jī)械制造業(yè)是一個傳統(tǒng)的行業(yè) 目前已經(jīng)過了很多年的發(fā)展 也積累了豐富 的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 我國的機(jī)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(shù)封鎖等難題 但是 新中國成立后 我國建立了自己獨(dú)立的 門類齊全 的包括輕工業(yè) 重工業(yè)等在內(nèi)的機(jī)械制造業(yè) 并且取得了舉世矚目的成就 目前 中國的機(jī)械工業(yè)已經(jīng)形成了擁有 4 萬多家企業(yè) 300 多萬臺機(jī)床 900 多萬在職 職工的工業(yè)體系 現(xiàn)在中國已 經(jīng)是一個制造大國 中國的制造業(yè)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到世 界第四位 僅次于美國 日本和德國 3 隨著科學(xué)技 術(shù)的發(fā)展 特 別是電子技術(shù) 信息技術(shù)的迅猛發(fā)展 越來越多的高新技術(shù)運(yùn)用到機(jī)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?shù)囊粋€詞 但同時 中國制造 也幾乎成為了劣 質(zhì)產(chǎn)品的代名詞 由此可以看出 我們的產(chǎn)品質(zhì)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(dá)國家較廣泛的采用高精密加工 精細(xì)加工 微 細(xì) 加工 微型機(jī)械和微米 納 米技術(shù) 激光加工技術(shù) 電磁加工技術(shù) 超塑加工技術(shù) 以及復(fù)合加工技術(shù)等新型加工方法 但是這些技術(shù)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(shù)機(jī)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(diǎn) 制造科學(xué)理論體系不斷數(shù)字化 現(xiàn)代制造正從技藝技術(shù)走向科學(xué) 虛擬化 集成化 網(wǎng)絡(luò)化 智能化 精密化 細(xì)微化 極限化這些詞語講成為以后制造方面 3 的代名詞 機(jī)械制造技術(shù)的內(nèi)涵與外延將在其他的相關(guān)的科學(xué)交叉融合中不斷的的豐 富和發(fā)展 比如在航天航空 產(chǎn)品的制造將與材料學(xué) 空間物理學(xué)等精密結(jié)合 當(dāng) 然還有其他的領(lǐng)域 所以未來十年到十五年是機(jī)械制造學(xué)與其他相關(guān)科學(xué)交叉 融合的大發(fā)展時期 尤其是制造基礎(chǔ)科學(xué)渴望將有一些新的突破 綠色制造將是未來機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn) 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(hù)自然環(huán)境 保 護(hù)社會環(huán) 境 生 產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)者身心 健康 制造必然要走 綠色 之路 這是實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要條件 1 2 4 本章小結(jié) 加工工藝將在未來趨向于精密化 高效化 而且是在保護(hù)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(shù)控機(jī)床簡介 它所控制的通常是位置 角度 速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的 開關(guān)量 數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn) 1908 年 穿 孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世 19 世紀(jì)末 以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能 的控制系統(tǒng)被發(fā)明 1938 年 香農(nóng)在美國麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運(yùn)算和傳 輸 奠定了現(xiàn)代 計(jì)算機(jī) 包括計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的基 礎(chǔ) 數(shù)控技術(shù)是與機(jī)床控 制密切結(jié)合發(fā)展起來的 1952 年 第一臺 數(shù)控機(jī)床 問世 成 為世界機(jī)械工業(yè)史上 一 數(shù)控實(shí)訓(xùn)室 件劃時代的事件 推動了自動化的發(fā)展 現(xiàn)在 數(shù)控技術(shù)也叫 計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù) CNC Computerized Numerical Control 目前它是采用計(jì) 算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù) 這種技術(shù)用 計(jì)算機(jī)按 事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的 運(yùn)動軌跡和外設(shè)的操作時序邏輯控制功能 由于采用 計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置 使輸入操作指令的 存貯 處 理 運(yùn)算 邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn) 均可通過 計(jì)算機(jī)軟件來完 成 處理生成的微觀指令傳 送給 伺服驅(qū)動裝置驅(qū)動電機(jī)或液壓執(zhí)行元件帶動設(shè) 備運(yùn)行 3 2 技術(shù)領(lǐng)域 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運(yùn)動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù) 數(shù)控裝 備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī) 電一體化產(chǎn)品 即所謂的數(shù)字化裝備 如 數(shù)控機(jī)床等 其技術(shù)涉及多個領(lǐng)域 1 機(jī)械制造技術(shù) 2 信息處理 加工 傳輸技術(shù) 3 自動控制技術(shù) 4 伺服驅(qū)動技術(shù) 5 傳 感器技術(shù) 6 軟件技 術(shù)等 數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基 本的裝備 世界各國信息產(chǎn)業(yè) 生物 產(chǎn)業(yè) 航空 航天等國防工業(yè)廣泛采用數(shù)控 技術(shù) 以提高制造能力和水平 提高對市場的適應(yīng)能力和競爭能力 工 業(yè)發(fā)達(dá)國 5 家還將 數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資 不僅大力發(fā)展自己的數(shù)控技 術(shù)及其產(chǎn)業(yè) 而且在 高精尖 數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實(shí)行封鎖和限制政 策 因此大力發(fā)展以 數(shù)控技術(shù)為核心的 先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加 速經(jīng)濟(jì)發(fā)展 提高綜合國力和國家地位的重要途徑 3 3 數(shù)控基礎(chǔ) cnc 什么是 CNC 傳統(tǒng)的機(jī)械加工都是用手工操作普通機(jī)床作業(yè)的 加工時用手搖動機(jī)械 刀具切削金屬 靠眼睛用卡尺等工具測量產(chǎn)品的精度的 現(xiàn)代工業(yè)早已使用電腦 數(shù)字化控制的機(jī)床進(jìn)行作業(yè)了 數(shù)控機(jī)床可以按照技術(shù)人員事先編好的程序自 動對任何產(chǎn)品和零部件直接進(jìn)行加工了 這就是我們說的 數(shù)控加工 數(shù)控加工 廣泛應(yīng)用在所有機(jī)械加工的任何領(lǐng)域 更是模具加工的發(fā)展趨勢和重要和必要 的技術(shù)手段 CNC 是英文 Computerized Numerical Control 計(jì)算機(jī)數(shù)字化控制 的縮 寫 數(shù)控機(jī)床是按照事先編制好的加工程序 自動地對被加工零件進(jìn)行加工 我們把零件的加工工藝路線 工藝參數(shù) 刀具的 運(yùn)動軌 跡 位移量 切削參數(shù) 主 軸轉(zhuǎn)數(shù) 進(jìn)給量 背吃刀量等 以及輔助功能 換刀 主軸正轉(zhuǎn) 反 轉(zhuǎn) 切削液開 關(guān)等 按照數(shù)控機(jī)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(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上 如 穿孔紙帶 磁帶 磁盤 磁泡 存儲器 然后 輸 入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中 從而指揮機(jī)床加工零件 這種從零件圖的分析到制成控制介質(zhì)的全部過程叫數(shù)控程序的編制 數(shù) 控機(jī)床與普通機(jī)床加工零件的區(qū)別在于數(shù)控機(jī)床是按照程序自動加工零件 而 普通機(jī)床要由人來操作 我們只要改變控制機(jī)床動作的程序就可以達(dá)到加工不 同零件的目的 因此 數(shù)控機(jī)床特別適用于加工小批量且形狀復(fù)雜要求精度高的 零件 由于數(shù)控機(jī)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(shù)控裝置中來指揮機(jī)床工作 程序的輸入是通過控制介質(zhì)來的 3 4 數(shù)控編程 數(shù)控機(jī)床是按照事先編制好的加工程序 自動地對被加工零件進(jìn)行加工 我們把零件的加工工藝路線 工藝參數(shù) 刀具的運(yùn) 動軌 跡 位移量 切削參數(shù) 主 軸轉(zhuǎn)數(shù) 進(jìn)給量 背吃刀量等 以及輔助功能 換刀 主軸正轉(zhuǎn) 反 轉(zhuǎn) 切削液開 6 關(guān)等 按照數(shù)控機(jī)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(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上 如磁盤 磁泡存儲器 然后輸入到數(shù)控機(jī)床的 數(shù)控裝置中 從而指揮機(jī)床加工零件 這種從零件圖紙生成指令的過程叫數(shù)控程序的編制 數(shù)控機(jī)床與普通機(jī) 床加工零件的區(qū)別在于數(shù)控機(jī) 床是按照程序自動加工零件 而普通機(jī)床要由人 來操作 我們只要改變控制機(jī)床動作的程序就可以達(dá)到加工不同零件的目的 因 此 數(shù)控機(jī)床特別適用于加工小批量 且形狀復(fù)雜要求精度高的零件 由于數(shù)控機(jī)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(shù)控裝置中來指揮機(jī)床工作 程序的輸入是通過控制介質(zhì)來的 通常數(shù)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(shù)控車床車簡單內(nèi)外輪廓 數(shù)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(yīng)性較大 適用于中等復(fù)雜程度程序 計(jì)算量不大 的零件編程 對機(jī)床操作人 員來講必須掌握 而自 動編 程就比較復(fù)雜了 一般用 于幾何形狀比較復(fù)雜的零件 計(jì)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(shù)控技術(shù)的應(yīng)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(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)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(shù)字化 已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢 如 橋式三 五坐 標(biāo)高速數(shù)控 龍門銑床 龍門移動式五坐 標(biāo) AC 擺角數(shù)控龍門銑床 龍門移動式三坐標(biāo)數(shù)控龍門銑床等 3 5 1 1 高速化發(fā)展新趨勢 隨著數(shù)控系統(tǒng)核心處理器性能的進(jìn)步 目前高速加工中心進(jìn)給速度最高 可達(dá) 80m min 空運(yùn)行速度可達(dá) 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(jīng)采用以高速加工中心組成的 生產(chǎn)線部分替代組合 機(jī)床 美國 CINCINNATI 公司的 HyperMach 機(jī)床進(jìn)給 速度最大達(dá) 60m min 快 速為 100m min 加速度達(dá) 2g 主軸轉(zhuǎn)速已達(dá) 60000r min 加工一薄壁飛機(jī)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(jī)構(gòu)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(jī)種 每分鐘 1 5 萬轉(zhuǎn)以上的機(jī)種 現(xiàn)在 7 已成為必備的機(jī)械產(chǎn)品要件 3 5 2 2 精密化發(fā)展新趨勢 隨著伺服控制技術(shù)和 傳感器技術(shù)的進(jìn)步 在數(shù)控系統(tǒng)的控制下 機(jī)床可 以執(zhí)行亞微米級的精確運(yùn)動 在加工精度方面 近 10 年來 普通 級數(shù)控機(jī)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(jìn)入納米級 0 01 m 3 5 3 3 開放化發(fā)展新趨勢 由于 計(jì)算機(jī)硬件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化 以及 軟件模塊化 開放化技術(shù)的日 益成熟 數(shù)控技術(shù)開始進(jìn)入開放化的階段 開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性 柔 性 適應(yīng) 性 擴(kuò) 展性 美國 歐共體和日本等國紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃 并進(jìn)行開 放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范 OMAC OSACA OSEC 的研究和制定 世界 3 個最 大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計(jì)劃和技術(shù)規(guī)范的制定 預(yù)示了數(shù) 控技術(shù)的一個新的變革時期的來臨 我國在 2000 年也開始進(jìn)行中國的 ONC 數(shù) 控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定 3 5 4 4 復(fù)合化發(fā)展新趨勢 隨著產(chǎn)品外觀 曲線的復(fù)雜化致使模具加工技 術(shù)必須不斷升級 對數(shù)控系統(tǒng)提出了新的需求 機(jī)床五軸加工 六軸加工已日益普 及 機(jī)床加工的復(fù)合化已是不可避免的發(fā)展趨勢 新日本工機(jī)的 5 面加工機(jī)床采用復(fù)合 主軸頭 可實(shí)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(jī)床上實(shí)現(xiàn) 還可實(shí)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