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工厂管理中如何提高效率
机械工程导论结课论文
此种对刀方法是先确定一把刀作基准(标准)刀,并设定一个对刀基准点,把基准刀的刀补值设为零,然后使每把刀的刀尖与这一基准点接触,利用这一点为基准,测出各把刀与基准刀的X、Z轴的偏置值△X、△Z,如图2所示。这样就得出每把刀的刀偏量,并把此值输入到数控系统当中。现如今,许多人都写过论文吧,论文是我们对某个问题进行深入研究的文章。那么你有了解过论文吗?下面是我精心整理的机械工程导论结课论文,仅供参考,大家一起来看看吧。
摘要: 机械工程在国民经济发展中起着重要的作用,是国民经济的基础产业、支柱产业,是经济增长方式由粗放型向集约型转变的关键,同时机械制造业也是各国国民经济实体的重要组成。
机械工程的发展与国民经济的景气息息相关。
机械工业发展促进生产力发展、使经济腾飞。
机械富则富,机械强则强。
因此机械工业与国民经济发展具有重要的关系。
: 基础产业 支柱产业 关键点 重要组成
机械工程与国民经济的发展有着重要的关系,它承担着为国民经济各部门、各行业提供技术装备和生产工具的任务。
因此,机械工业的发展水平在很大程度上影响着甚至决定着相关产业部门的技术进步和产业发展水平。
机械工业的发展对整个国民经济的发展和民族振兴具有举足轻重的作用。
其重要性包括以下几个方面。
一、机械工程是国民经济的基础产业
基础产业是国民经济的起点,决定着国民经济发展的规模与方向,为其他产业的发展提供各种不可或缺的中间产品、服务、及生产手段。
机械工业属于基础产业中的“手段性”产业,为国民经济提供各种生产手段。
任何一个产业在国民经济中的地位和作用取决于其所生产的产品在经济生活中的重要程度。
整个国民经济可以被看作是一部巨型的从资源到产品及服务的转化器,生这个转化器的就是机械工业,因此,机械工业在经济中具有基础性的地位和作用。
业对于国民经济的重要性。
先进制造技术是一个,一个赖以繁荣昌盛的最根本的基础,所以发展先进制造技术是的目标,是利益、利益。
要提高工业素质,制造技术上不去是不行的。
当前经济的竞争越来越依赖于技术的竞争,尤其是制造技术的较量。
制造水平的高低直接反应了一个的生产力水平,直接关系到传统产业的改造、新兴产业的培育和科学技术的进步。
二、机械工程是国民经济的支柱产业
国民经济的任何行业的发展都必须依赖于机械制造业的支持,在国民经济生产力构成中,机械制造业的作用占60%以上。
美国人认为财富的来源机械制造业占68%。
当今机械制造科学、信息科学、材料科学、生物科学等四大支柱科学相互依存,但是后三种科学必须依赖制造科学才能形成产业和创造财富。
而制造科学的发展也必须依靠信息、材料、生物科学的发展。
所以机械制造业是任何其他高新技术实现工业价值的点,例如快速原型成型机、虚拟轴机床、智能结构与系统等,虽是已经远远超出了纯机械的范畴,集机械、电子、控制、计算机、材料等众多技术于一体的现代机械设备,体现了人文科学和个性化发展的内涵,但仍旧离不开机械,没有机械它们的价值也将无法体现。
从美国来看, 自二次世界大战以来,美国对机械制造业的发展十分重视。
从50年代以来,在美国大学中设置工业工程专业, 培养机械制造系统人才,着眼于世界市场竞争,企图霸占制造业市场。
50年代初, 当台数控机床在美国麻省理工学院诞生以后,美国在机械制造业中采取的主导政策是走数控和计算机群控,实现机械制造业中占主导地位的中小批量生产自动化的道路,以提高生产效率。
但实践证明这一策略未能奏效,在机械制造业的竞争中,德国和日本是胜利者。
70年代转向吸取德、日经验, 使中、小批量生产通过成组技术(GT)实现生产系统柔性化和自动化。
1979年美国国会通过议案拨款发展柔性化制造系统, 并于80年代末完成了高度柔性化的全自动化小型工厂(all work) 标准化工作,并向中小型企业推广。
但由于忽略了市场的多变性和人因的作用, 在与德、日的竞争中未能占,而使机械制造业每况愈下,一度认为机械制造业已成“夕阳工业”。
通过10年论证,从概念上实现了从柔性制造到敏捷制造的转化,把宏观的市场需求与具体的公司生产密切结合,充分发挥人的因素,形成对市场的快速反映,提出了敏捷制造的新概念。
美国人对机械工业的重视和发展正凸显出机械工业作为支柱产业的重要性。
经济增长方式的转变从一般的意义上来讲,有两层含义,一是经济增长由高投入低产出的粗放型增长向低投入高产出的效益型增长的转变;二是改变传统经济条件下" 大而全、小而全" 的盲目重复 建设的增长模式,向以分工协作基础的规模经济、集约经济模式发展。
无论提高投入产出效率,还是发展规模经济,一个重要的前提条件就是实现这些目的手段--设备的先进性、高效率性。
一个经济发展水平的标志,不在于生产什么,而在于怎样生产(在此指设备的先进性)。
决定一个怎样生产的根本因素当然是手段的先进程度和技术含量水平的高低。
因此,要抓住经济1.3 数控机床的主要技术指标增长方式转变的'关键就必须首先振兴机械工业,特别是为机机械本身服务的基础机械工业和基础零部件工业。
在20世纪中后叶,机械工业因其浪费资源和污染环境被称为“夕阳产业”,但是进入21世纪 机械工程因高新技术的发展而得以迅猛发展。
机械工业已经从早期的笨重的浪费资源的时代走向了快速清洁的绿色时代。
现在就正处于产业转型的关键时期,加快高新技术的创新,对实现劳动密集型转向技术密集型有着重要意义。
从产业结构演变所处的阶段来看,在产业结构" 补短" 任务基本完成," 升级" 任务开始受到高度重视,国民经济增长方式转变和结构调整进入关键时刻,在国民经济出现" 买方市场" 的情况下,各行业面临加大折旧力度 ,进行大规模技术改造和升级,设备更新任务繁重的时候,以装备为主要产品的机械工业的重要性就更加突出。
要使国民经济结构全面升级,必然首先振兴机械工业。
四、机械工业是各国国民经济实体的重要组成
机械制造业是国民经济实体的重要组成,是竞争力的一个主要标志,是税收的重要来源,并且还可提供大量就业机会。
即使在知识经济时代,制造业与高科技紧密结合,仍将在国民经济生活中发挥基础性作用。
这一点可以用相关的数据来证明。
美国68% 的财富来源于制造业,日本的国民经济总产值约49% 是由制造业提供。
在先进的工业化中,约有1/4的人口从业于制造业,在非制造业部门中,又有约半数人员的工作性质与制造业密切相关。
再来看看我国,从2010年的数据中我们可以发现,当年GDP 构成为产业占10.1%、第二产业占46.8%其中工业占40.1% 、第三产业占43.1 %。
在规模以上工业企业中机械制造业包括通用设备制造业、专用设备制造业、交通运输设备制造业、
电气机械及器材制造业、通信设备、计算机及其他电子设备制造业的工业总产值约占全部工业的30.13%。
因此从大体上看,机械制造业占GDP 的比重为12.08%。
从我国机械工程的历史看,近百年来,由于封建制度的束缚,阻碍了工业化的进程。
至中华成立前夕的机械制造业几乎为零。
解放以来的50多年间,我国机械制造业有了很大地发展,开始拥有了自己的汽车工业、航天航空工业等技术难度较大的机械制造工业。
特别是改革开放以来,我国机械制造业充分利用国内外两方面的资金和技术进行了较大规模的技术改造,使制造技术、产品质量和水平及经济效益有了很大地提高,为推动国民经济发展起了重要作用。
另外还有我国机械工程的现状:当前我国一半的财政收入来自制造业,制造业当之无愧是“经济大厦的基石”。
2000年,我国制造业增加值占国民生产总值的比重超过三分之一,占工业总值的77.6,上交税金占税收总额的比重也超过三分之一, ,制成品出口占全国外贸出口总额的89.8。
我国机械制造业增加值仅次于美国、日本和德国,居世界第4位。
结语:机械的积聚是生产力增长的主要决定因素,机械工业的发展水平在很大程度上影响着甚至决定着相关部门的技术进步和产业发展水平。
发展经济不能脱离机械工程,而同时机械工业水平也会因经济的发展而得以提高。
因此机械对于国民经济的发展具有极其重要的作用。
参考文献
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3、易友华 机械工业的支柱性地位和作用 安徽科技 1997
4、李名德 美国科学技术的政策·组织和管理 轻工业出版社 1984
;
院
数控专业
系 别: 机电工程系
专 业: 数控技术
班 级:
学生 姓名:
指导 教师:
提交时间:2010 年月日
内容
机械制造业是国民经济的支柱产业,可以说,没有发达的制造业,就不可能有的真正繁荣和富强。而机械制造业的发展规模和水平,则是反映国民经济实力和科学技术水平的重要指标之一。
制造自动化技术是先进制造技术的重要组成部分,其核心是数控技术。数控技术是综合应用计算机、自动化控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。它的出现及所带来得巨大效益,已引起了世界各国科技与工业界的普遍重视。
数控维修技术不仅是保障数控机床正常运行的前提,对数控技术的发展和完善也起到了巨大的推动作用,因此,它已经成为一门专门的学科。同时也表明,数控维修技术是制造业竞争和发展的基础,也是机械制造业技术水平的标志。
: 数控机床 数控系统 常见故障 维修方法 数控技术
目 录
引 言……………………………………………………………………………………………… 4
一 数控机床的概述…………………………………………………………… 5
1.1 数控机床的……………………………………………………… 5
1.2 数控机床的组成……………………………………………………… 5
1.3 数控机床的主要技术指标………………………………………… 5
二 数控机床的故障诊断方法………………………………………“工欲善其事,必先利其器”,机械工业的主要产品就是包括其自身在内的各行业所必需的生产装备,而生产装备是国民经济各行业的生产手段,由此可见机械工业作为基础产…… 6
2.1 数控机床的外部故障诊断方法…………………………………… 6
2.2 数控系统的诊断技术………………………………………………… 7
2.3 数控机床常见故障及排除方法…………………………………… 8
3.1 数控机床主轴伺服系统故障检查及维修………………………… 9
3.2 机床PLC初始故障的诊断………………………………………… 10
3.3 数控设备检测元件故障及维修…………………………………… 11
3.4 数控机床加工精度异常故障及维修…………………………… 12
四 数控机床维修维护技术………………………………………………… 15
参考文献…………………………………………………………………………… 16
致谢…………………………………………………………………………………… 17
引 言
随着电子技术和自动化技术的发展,数控技术的应用越来越广泛,以微处理器为基础,以大规模集成电路为标志的数控设备,已在我国批量生产、大量引进和推广应用,它们给机械制造业的发展创造了条件,并带来很大的效益。但同时,由于它们的先进性、复杂性和智能化高的特点,在维修理论、技术和手段上都发生了飞跃的变化。
另外任何一台数控设备都是一种过程控制设备,这就要求它在实时控制的每一时刻都准确无误地工作。任何部分的故障与失效,都会使机床停机,从而造成生产停顿。因而对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维修就显得十分必要了。尤其对引进的CNC机床,大多花费了几十万到上千万美元。在许多行业中,这些设备均处于关键的工作岗位,若在出现故障后不及时维修排除故障,就会造成较大的经济损失。
我们现有的维修状况和水平,与国外进口设备的设计与制造技术水平还存在很大的距。造成距的原因在于:人员素质较,缺乏数字测试分析手段,数域和数域与频域综合方面的测试分析技术等有待提高等等。
一 数控机床的概念
1.1 数控机床的
数控机床是一种技术2、使用G54/G55/G56/G57/G58/G59指令对刀含量很高的机、电、仪一体化的高效的自动化机床,综合了计算机技术、自动化技术、伺服驱动、精密测量和精密机械等各个领域的新的技术成果,是一门新兴的工业控制技术。
数字控制简称数控,是一种借助数字、字符或其他符号对某一工作过程(如加工、测量、装配等)进行可编程控制的自动化方法。
1.2 数控机床的组成
数控机床由控制介质、人机交换设备、计算机数控装置、进给饲服驱动装置、主轴饲服驱动系统、辅助控制单元、可编程、反馈系统、适应控制装置及机床本体等部分组成。
1.主要规格尺寸 数控机床主要尺寸有床身与刀架回转直径、车削长度、车削直径等;数控铣床主要有工作台、工作台T型槽、工作台行程等规格尺寸。
2.主轴系统 数控机床主轴采用直流或交流电动机驱动,具有较宽的调速范围和较高的 回转精度,主轴本身的刚度与抗震性比较好。现在数控机床主轴普遍达到5000~10000r/min甚至更高的转速,并且可以通过作面板上的倍率开关直接改变转速,每挡间隔5%,其调节范围为50%~120%。
3.进给系统 该系统有进给速度范围、快进速度范围、运动分辨率(最小移动增量)、定位精度和螺距范围等主要技术参数。
4.定位精度和重复定位精度 定位精度是指数控机床工作台或其他运动部件的实际运动位置与指令位置的一致程度,其不一致的值即为定位误。重复定位精度是指在相同的作方法和条件下,在完成规定作次数过程中得到结果的一致程度。
5.系统 数控车床包括刀架工位数、工具孔直径、刀杆尺寸、换刀时间、重复参考文献:定位精度各项内容。加工中心刀库容量与换刀时间直接影响其生产率。
6.电气 包括主电动机、饲服电动机规格型号和功率等。
7.冷却系统 包括冷却箱容量、冷却泵输出量等。
二 数控机床的故障诊断
2.1 数控机床的外部故障诊断方法
由于现代数控系统的可靠性越来越高,数控系统本身的故障越来越低,而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。数控设备的外部故障可以分为软故障和外部硬件损坏引起的硬故障。
软故障是指由于作、调整处理不当引起的,这类故障多发生在设备使用前期或设备使用人员调整时期。对于数控系统来说,另一个易出故障的地方为伺服单元。由于各轴的运动是靠伺服单元控制伺服电机带动滚珠丝杠来实现的。用旋转编码器作速度反馈,用光栅尺作位置反馈。一般易出故障的地方为旋转编码器与伺服单元的驱动模块。例如,一数控车床刚投入使用的时候,在系统断电后重新启动时,必须要返回到参考点。即当用手动方式将各轴移到非干涉区外后,再使各轴返回参考点。否则,可能发生撞车。所以,每天加工完后,把机床的轴移到安全位置。外部硬件作引起的故障是数控修理中的常见故障。这类故障有些可以通过报警信息查找故障原因。对一般的数控系统来讲都有故障诊断功能或信息报警。维修人员可利用这些信息手段缩小诊断范围。而有些故障虽有报警信息显示,但并不能反映故障的真实原因。如一台采用840C系统的数控车床,天工作时完全正常,而第二天上班时却无论如何也开不了机,工作方式一转到自动方式下就报警“EMPTYING SELECTED MOOE SELECTOR”。加工完工件后,主轴不停,机械手就去抓取工件,后来仔细检查各部位都无毛病,而是自动工作条件下的一个模式开关位置错了。所以,当有些故障原因不明的报警出现的话,一定要检查各工作方式下的开关位置。还有些故障不产生故障报警信息,只是动作不能完成,这时就要根据维修经验、机床的工作原理和PLC运行状况来分析判断了。
对于数控机床的修理,重要的是发现问题。对外部故障诊断应遵从以下两条原则。首先要熟练掌握机床的工作原理和动作顺序。其次,要会利用PLC梯形图,NC系统的状态显示功能或机外编程器监测PLC的运行状态,一般只要遵从以上原则,小心谨慎,一般的数控故障都会及时排除。
2.2数控系统的诊断方法
1.数控系统自诊断
(1)开机自诊断
数控系统在通电开机后,都要运行开机自诊断程序,对连接的各种控制装置进行检测,发现问题立即报警,例如检测备用电池电压是否达到要求,若电压低于要求,系统就会产生报警,西门子系统电池报警是1号报警,提示维修人员立即更换电池,如果不能更换电池,在更换电池前不能停电。
(2)运行自诊断
数控机床在运行时,数控系统时刻监视机床的运行。数控装置对伺服系统、PLC系统进行运行监视,如果发现问题及时报警,并且很多故障都会在屏幕上显示报警信息。在机床运行时,PLC装置通过机床厂家编制的用户程序,实时监视数控机床的运行,如果发现故障或者发出的指令不执行,及时将相应的信号传递给数控装置,数控装置将会在屏幕上显示报警信息。
2.在线诊断和离线诊断
(1)在线诊断
(2)离线诊断
当数控系统出现故障或者要判断是否真有故障时,往往要停止加工,并停机进行检查,这就是离线诊断。离线诊断的目的是修复系统和故障定位,力求把故障定位在尽可能小的范围,如缩小到某一区域或者某一模块等。
3.远程诊断
实现远程诊断的数控系统,必须具备计算机网络功能。因此,远程诊断是近几年发展起来的一种新型的诊断技术。数控机床利用数控系统的网络功能通过互联网连接到机床制造厂家,数控机床出现故障后,通过机床厂家的专业人员远程诊断,快速确诊故障,这是数控机床诊断技术的新发展。
2.3 数控机床常见故障及排除方法
数控系统故障维修通常按照:现场故障的诊断与分析、故障的测量维修排除、系统的试车这三大步进行。
1.数控机床故障诊断:
(1)先外部后内部
现代数控系统的可靠性越来越高,数控系统本身的故障率越来越低,而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。由于数控机床是集机械、液压、电气为一体的机床,其故障的发生也会由这三者综合反映出来。维修人员应先由外向内逐一进行排查。尽量避免随意地启封、拆卸,否则会扩大故障,使机床丧失精度、降低性能。
(2)先机械后电气
一般来说,机械故障较易发觉,而数控系统及电气故障的诊断难度较大。在故障检修之前,首先注意排除机械性的故障。
(3)先静态后动态
先在机床断电的静止状态,通过了解、观察、测试、分析,确认通电后不会造成故障扩大、发生后,方可给机床通电。在运行状态下,进行动态的观察、检验和测试,查找故障。而对通电后会发生破坏性故障的,必须先排除危险后,方可通电。
(4)先简单后复杂
当出现多种故障互相交织,一时无从下手时,应先解决容易的问题,后解决难度较大的问题。往往简单问题解决后,难度大的问题也可能变得容易。
2.数控机床的故障诊断技术
数控系统是高技术密集型产品,要想迅速而正确的查明原因并确定其故障的部位,要借助于诊断技术。随着微处理器的不断发展,诊断技术也由简单的诊断朝着多功能的高级诊断或智能化方向发展。诊断能力的强弱也是评价CNC数控系统性能的一项重要指标。目前所使用的各种CNC系统的诊断技术大致可分为以下几类:
(1)起动诊断 起动诊断是指CNC系统每次从通电开始,系统内部诊断程序就自动执行诊断。诊断的内容为系统中最关键的硬件和系统控制软件,如 CPU、存储器、I/O 等单元模块,以及MDI/CRT单元、纸带阅读机、软盘单元等装置或外部设备。只有当全部项目都确认正确无误之后,整个系统才能进入正常运行的准备状态。否则,将在CRT画面或发光二极管用报警方式指示故障信息。此时起动诊断过程不能结束,系统无法投入运行。
(2)在线诊断 在线诊断是指通过CNC系统的内装程序,在系统处于正常运行状态时对CNC系统本身及CNC装置相连的各个伺服单元、伺服电机、主轴伺服单元和主轴电动机以及外部设备等进行自动诊断、检查。只要系统不停电,在线诊断就不会停止。
(3)离线诊断 离线诊断是指数控系统出现故障后,数控系统制造厂家或中心利用专用的诊断软件和测试装置进行停机(或脱机)检查。力求把故障定位到尽可能小的范围内,如缩小到某个功能模块、某部分电路,甚至某个芯片或元件,这种故障定位更为。
[数控车工论文]数控机床的应用与维护
进行相关设计计算:4月28日——5月8日数控机床的应用与维护
科学技术的发展,对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求,而且产品的更新换代也在加快,这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求,而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体,是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分,是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流,是衡量机械制造工艺水平的重要指标,在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此,如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备,因此,其维护更是不容忽视。
一、数控机床
1. 数控加工的概念
数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种作(如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液)和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示,通过控制介质(如穿孔纸带或磁盘等)将数字信息送入数控装置,数控装置对输入的信息进行处理与运算,发出各种控制信号,控制机床的伺服系统或其他驱动元件,使机床自动加工出所需要的工件。所以,数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取,即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容:
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二、数控机床的维护
数控系统是数控机床的核心部件,因此,数控机床的维护主要是数控系统的维护。数控系统经过一段较长时间的使用,电子元器件性能要老化甚至损坏,有些机械部件更是如此,为了尽量地延长元器件的寿命和零部件的磨损周期,防止各种故障,特别是恶性的发生,就必须对数控系统进行日常的维护。概括起来,要注意以下几个方面。
1. 制订数控系统日常维护的规章制度
根据各种部件特点,确定各自保养条例。如明文规定哪些地方需要天天清理(如CNC系统的输入/输出单元——光电阅读机的清洁,检查机械结构部分是否润滑良好等),哪些部件要定期检查或更换(如直流伺服电动机电刷和换向器应每月检查一次)。
2. 应尽量少开数控柜和强电柜的门
因为在机加工车间的空气中一般都含有油雾、灰尘甚至金属粉末。一旦它们落在数控系统内的印制线路或电器件上,容易引起元器件间绝缘电阻下降,甚至导致元器件及印制线路的损坏。有的用户在夏天为了使数控系统超负荷长期工作,打开数控柜的门来散热,这是种绝不可取的方法,最终会导致数控系统的加速损坏。正确的方法是降低数控系统的外部环境温度。因此,应该有一种严格的规定,除非进行必要的调整和维修,不允许随便开启柜门,更不允许在使用时敞开柜门。
3. 定时清扫数控柜的散热通风系统
应每天检查数控系统柜上各个冷却风扇工作是否正常,应视工作环境状况,每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。如果过滤网上灰尘积聚过多,需及时清理,否则将会引起数控系统柜内温度高(一般不允许超过55℃),造成过热报警或数控系统工作不可靠。
4. 经常监视数控系统用的电网电压
FANUC公司生产的数控系统,允许电网电压在额定值的85%~110%的范围内波动。如果超出此范围,就会造成系统不能正常工作,甚至会引起数控系统内部电子部件损坏。
5. 定期更换存储器用电池
FANUC公司所生产的数控系统内的存储器有两种:
(1) 不需电池保持的磁泡存储器。
(2) 需要用电池保持的CMOS RAM器件,为了在数控系统不通电期间能保持存储的内容,内部设有可充电电池维持电路,在数控系统通电时,由+5V电源经一个二极管向CMOS RAM供电,并对可充电电池进行充电;当数控系统切断电源时,则改为由电池供电来维持CMOS RAM内的信息,在一般情况下,即使电池尚未失效,也应每年更换一次电池,以便确保系统能正常工作。另外,一定要注意,电池的更换应在数控系统供电状态下进行。
6. 数控系统长期不用时的维护
为提高数控系统的利用率和减少数控系(1)不仅能节省飞边的金属消耗,还能大大减小或消除敷料,可以节约材料30﹪;由于锻件精化减少了切削加工量,电力消耗可降低30﹪;统的故障,数控机床应满负荷使用,而不要长期闲置不用,由于某种原因,造成数控系统长期闲置不用时,为了避免数控系统损坏,需注意以下两点:
(1) 要经常给数控系统通电,特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此,在机床锁住不动的情况下(即伺服电动机不转时),让数控系统空运行。利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气,保证电子器件性能稳定可靠,实践证明,在空气湿度较大的地区,经常通电是降低故障率的一个有效措施。
(2) 数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的,应将电刷从直流电动机中取出,以免由于化学腐蚀作用,使换向器表面腐蚀,造成换向性能变坏,甚至使整台电动机损坏。
引言
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MC无机械手换刀刀库毕业设计开题报告
本课题的研究内容
本论文是开发设计出一种体积小、结构紧凑、价格较低、生产周期短的小型立式加工中心无机械手换刀刀库。主要完成以下工作:
1、调研一个加工中心,了解其无机械手换刀刀装置和结构。
2、参照调研的加工中心,进行刀库布局总体设计。画出机床总体布置图和刀库总装配图,要有方案分析,不能照抄现有机床。
3、设计该刀库的一个重要部分,如刀库的转位机构(包括定位装置,的夹紧装置等),画出该部件的装配图和主要零件(如壳体、蜗轮、蜗杆等3张以上工作图。
4、撰写设计说明书。
本课题研究的实施方案、进度安排
本课题采取的研究方法为:
进度安排:
2009.3.16-3.20 收集相关的毕业课题资料。
2009.3.23-3.27 完成开题报告。
2009.4.20-5.15 完成刀库的设计
2009.5.18-5.29 完成毕业设计说明书。
2009.6.01-6.08 毕业设计答辩。
主要参考文献
[1] 廉元国,张永洪. 加工中心设计与应用 [M]. :机械工业出版社,1995.3
[2] 惠延波,沙杰.加工中心的数控编程与作技术 [M]. :机械工业出版社2000.12
[3] 励德瑛.加工中心的发展趋势 [J]. 机车车辆工艺,1994,6
[4] 徐正平.CIMT2001 加工中心评述[J]. 制造技术与机床,2001,6
[5] 刘利. FPC-20VT 型立式加工中心[J]. 机械制造,1994,7
[6] 李洪. 实用机床设计手册 [M]. 沈阳:辽宁科学技术出版社,1999.1
[7] 刘跃南.机械系统设计[M].:机械工业出版社,1998.8
[8] Panasonic 交流伺服电机驱动器 MINASA 系列使用说明书
[9] 成大先.机械设计手册第四版第 2 卷[M]. :化学工业出版社,2001.11
[10] 成大先.机械设计手册第四版第 3 卷[M]. :化学工业出版社,2001.11
机械专业开题报告 篇2 1 课题提出的背景与研究意义
1.1 课题研究背景
在数控机床移动式加工中移动部件和静止导轨之间存在着摩擦,这种摩擦的存在增加了驱动部件的功率损耗,降低了运动精度和使用寿命,增加了运动噪声和发热,甚至可能使精密部件变形,限制了机床控制精度的提高。由于摩擦与运动速度间存在非线性关系,特别是在低速微进给情况下,这种非线性关系难以把握,可能产生所谓的尺蠖运动方式或混沌不清的极限环现象,破坏了对微进给、高精度、高响应能力的进给性能要求。为此,把消除或减少摩擦的不良影响,作为提高机床技术水平的努力方向之一。该课题提出的将磁悬浮技术应用到数控机床加工中,即可以做到消除移动部件与静止导轨之间存在的摩擦及其不良影响。对提高我国机床工业水平及赶上或超过先进水平具有重大意义,且应用前景广阔。
1.2课题研究的意义
机床正向高速度、高精度及高度自动化方向发展。但在高速切削和高速磨削加工场合,受摩擦磨损的影响,传统的滚动轴承的寿命一般比较短,而磁悬浮轴承可以克服这方面的不足,磁悬浮轴承具有的高速、高精度、长寿命等突出优点,将逐渐带领机电行业走向一个没有摩擦、没有损耗、没有限速的崭新境界。超高速切削是一种用比普通切削速度高得多的速度对零件进行加工的先进制造技术,它以高加工速度、高加工精度为主要特征,有非常高的生产效率,磁悬浮轴承由于具有转速高、无磨损、无润滑、可靠性好和动态特性可调等突出优点,而被应用于超高速主轴系统中。要实现高速切削,必须要解决许多关键技术,其中最主要的就是高速切削主轴系统,而选择合理的轴承型式对实现其高转速至关重要。其中,磁悬浮轴承是高速切削主轴最理想的支承型式之一。磁悬浮轴承可以满足超高速切削技术对超高速主轴提出的性能要求。但它与普通滑动或滚动轴承的本质区别在于,系统开环不稳定,需要实施主动控制,而这恰恰使得磁悬浮轴承具有动特性可控的优点磁悬浮轴承是一个复杂的机电磁一体化产品,对其的分析研究是一项相当困难的工作,如果用实验验证则会碰到诸如经费大、周期长等困难,在目前国内情况下不能采取国外以试验为主的研究方法,主要从理论上进行研究,利用计算机软件对磁悬浮控制系统进行仿真是一种获得磁悬浮系统有关特征简便而有效的方法。这就是本课题的研究目的和意义。
2 本课题国内外的研究现状
磁悬浮轴承的应用与发展可以说是传统支承技术的革命。由于具有无机械接触和可实现主动控制两个显著的优点,主动磁悬浮轴承技术从一开始就引起了人们的重视。磁悬浮轴承的研究最早可追溯到1937年,Holmes和Beams利用交流谐振电路实现了对钢球的悬浮。自1988年起,上每两年举行一届磁悬浮轴承会议,交流和研讨该领域的研究成果;1990年瑞士联邦理工学院提出了柔性转子的研究问题,同年G.Schweitzer提出了数字控制问题;1998年瑞士联邦理工学院的R.Vuillemin和B.Aeschlimann等人提出了无传感器磁悬浮轴承。近十年,瑞士、美国、日本等研制的电磁悬浮轴承性能指标已经很高,并且已成功应用于透平机械、离心机、真空泵、机床主轴等旋转机械中,电磁悬浮轴承技术在航空航天、计算机制造、医疗卫生及电子束平版印刷等领域中也得到了广泛的应用。纵观2006年在洛桑和托里诺召开的第10界磁轴承研讨会,磁轴承主要应用研究为磁轴承在高速发动机、核高温反应堆(HTR-10GT)、人造心和回转仪等方面。国内在磁悬浮轴承技术方面的研究起步较晚,对磁悬浮轴承的研究起步于80年代初。
1983年上海微电机研究所采用径向被动、轴向主动的混合型磁悬浮研制了我国台全悬浮磁力轴承样机;1988年哈尔滨工业大学的陈易新等提出了磁力轴承结构优化设计的理论和方法,建立了主动磁力轴承机床主轴控制系统数学模型,这是首次对主动磁力轴承全悬浮机床主轴从结构到控制进行的系统研究;1998年,上海大学开发了磁力轴承(600W)用于150m制氧透平膨胀机的控制;2000年清华大学与无锡开源机床有限公司合作,实现了内圆磨床磁力轴承电主轴的'工厂应用实验。目前,国内清华大学、西安交通大学、国防科技大学、哈尔滨工业大学、南京航空航天大学等等都在开展磁悬浮轴承方面的研究。2002年清华大学朱润生等对主动磁悬浮轴承主轴进行磨削试验,当转速60000r/min、法向磨削力100N左右时,精度达到小于8m的水平,精磨磨削效率基本达到工业应用水平。2003年6月,南京航空航天大学磁悬浮应用技术研究所研制的磁悬浮干燥机的性能指标已通过江苏省技术鉴定,向工业应用迈出了可喜的一步。2005年“济南磁悬浮工程技术研究中心”研制的磁悬浮轴承主轴设备,在济南第四机床厂做磨削试验,成功磨制出一个内圆孔工件,这是我国个用磁悬浮轴承主轴加工的工件。此项技术填补了国内空白。近几年来,由于微电子技术、信号处理技术和现代控制理论的发展,磁悬浮轴承的研究也取得了巨大进展。
从总体上看,磁悬浮轴承技术正向以下几个方向发展:
(1)理论分析更注重系统的转子动力学分析,更多地运用非线性理论对主动
磁悬浮转子系统的平衡点和稳定性进行分析;更注重建立系统的非线性耦合模型以求得更好的性能。
(2)注重系统的整体优化设计,不断提高其可靠性和经济性,以期获得磁悬浮轴承更加广泛的应用前景。
(3)的实现越来越多的采用数字控制。为达到更高的性能要求,的数字化、智能化、集成化成为必然的发展趋势。由于数字的灵活性,各种现代控制理论的控制算法均在磁悬浮轴承上得到尝试。
(4)发展了多种新型磁悬浮轴承如:无传感器磁悬浮轴承、无轴承电机超导磁悬浮轴承、高温磁悬浮轴承。此外,磁悬浮机床主轴在各方面也有较大的发展空间如:高洁净钢材Z钢和EP钢的引入;陶瓷滚动体,重量比钢球轻40%;润滑技术的开发,对于高速切削液的主轴,油液和油雾润滑能有效防止切削液进入主轴;保持架的开发,聚合物保持架具有重量,自润滑及低摩擦系数的特点从应用的角度看,磁悬浮轴承的潜力尚未得到的发掘,而它本身也未达到替代其它轴承的水平,设计理论,控制方法等都有待研究和解决。
3 课题的研究目标与研究内容
3.1 研究目标
是主动控制磁悬浮轴承研究的核心,因此正确选择控制方案和参数,是磁悬浮轴承能够正常工作和发挥其优良性能的前提。该课题主要研究单自由度磁悬浮系统,其结构简单,性能评判相对容易、研究周期短,并且可以扩展到多自由度磁悬浮系统的研究。针对磁悬浮主轴系统的非线性以及在控制方面的特点,该课题探索出提高系统总体性能和动态稳定性的有效控制策略。
3.2 主要研究内容
(1)阐述课题的研究背景与意义,对国内外相关领域的研究状况进行综述。
(2)对磁悬浮机床主轴的动力学模型进行分析,并将其数值化、离散、解耦和降阶等,为后续研究
机械专业开题报告 篇3 1、 目的及意义(含国内外的研究现状分析)
本人毕业设计的课题是”钢坯喷号机行走部件及总体设计”,并和我的一个同学(他课题是“钢坯喷号机喷号部件设计”)一起努力共同完成钢坯喷号机的设计4)相关英文资料翻译。。我们的目的是设计一种价格相对便宜,工作性能可靠的钢坯喷号机来取代用人工方法在钢坯上写编号。
对钢坯喷号是钢铁制造业必然需要存在的一个环节,这是为了实现质量管理和质量。我们把生产钢坯对应的连铸机号、炉座号、炉号、流序号以及表示钢坯生产时间的时间编号共同组成每块钢坯的编号,适当的写在钢坯的表面。这样就在钢铁厂的后续检验或在客户使用过程中,如果发现钢坯的质量有问题,就可以根据这个编号来到生产这个钢坯的连铸机、炉座、炉号、流序及时间等重要信息,及早的发现并解决生产设备中存在的问题。
目前,在国外像日本、美国等一些发达已经实现了对钢坯的自动编号,虽然其辅助设备较多,价格较贵,但大大提高生产的自动化进程和效率。并且钢坯喷号机具有设备利用率高、位置精度高、可控制性能好等优点。而在国内,除了少数的几家大型钢铁企业(宝钢、鞍钢等)引进了自动钢坯喷号机,大部分的钢铁企业仍然处在人工编号的阶段。
实现钢坯喷号的机械化和自动化是提高生产效率和降低生产成本的重要途径之一,钢坯喷号机无论在国内还是国外都会有很大的市场。一方面因为人工的工艺流程不但浪费了大量的能量,而且打断了生产的自动化进程,从而致使生产效率降低,生产成本增加。另一方面由于生产钢坯的车间温度很高,有强烈的热辐射,同时还有大量的水蒸气和粉尘,因此对其中进行人工编号的工人的劳动强度非常大,并且对身体是一种摧残,容易得职业病。所以无论从那个方面看都急需一种价格相对便宜,工作性能可靠的钢坯喷号机来代替人工编号。
作为一个大学生,毕业设计对我来说是展示我大学四年学习成果的一个机会,也是对我的综合能力的一个考验。我本人对“钢坯喷号机行走部件及总体设计”的课题也非常感兴趣,我一定会努力完成这次毕业设计的。总的来说,钢坯喷号机对于钢铁厂和这次毕业设计对于我都是具有现实意义的。
2、基本内容和技术方案
本课题是基于机械设计与电子控制结合的技术来设计钢坯喷号机。经连连轧的钢坯规格为160mmx200mm的方形钢坯,用切割机割成定长,由300mm宽的输出通道送出。
1.基本内容
先拟定钢坯喷号机的总体方案,然后确定钢坯喷号机行走部件的传动方案及结构参数,画出钢坯喷号机行走部件的装配图以及零件图。
2.系统技术方案
(1)工作过程:启动机器PLC控制步进电机带动钢坯喷号机到相应的位置,按下启动键发送控制信号传到控制部件(PLC),控制部件发出控制命令给执行部件(主要是行走部件及喷号部件,行走部件带动喷头靠近钢坯表面,然后喷头进行喷号),喷号完成后喷头上升并清洗号码牌。再次移动喷号到下一个钢坯处。
(2)要求实现的功能:行走部件功能(喷号机整体左右的移动,喷号部件的上下前后移动,喷头的左右移动)、喷号部件功能(喷头喷号,清洗号码牌,号码牌的更换)。其中号码为(0—9)十个数字,号码可以变化更换。每个号码大小为35mmx15mm,号码间距为5mm。
(3)实现方案:
行走功能的实现:由于在钢坯上喷号并不需要很的定位,所以采用人工控制步进电机的方式移动整体喷号机来粗调。采用液压缸提供动力来推动喷号部件,并采用行程开关控制电机来实现喷号部件上下移动,下行程开关可以控制喷号部件与钢坯表面之间的间距和发出信号使喷头开始喷涂料并向右移动。采用液压缸推动,滚轮在导架上滚动的方式实现喷好机构的前后移动,并采用行程开关控制电机来实现喷头的左右移动,右行程开关可以控制喷头停止喷涂料并回到初始位置和喷号部件向上移动。
喷号功能的具体实现方案由和我一组的同学确定。
3、进度安排
3-4周 认真阅读和学习有关资料和知识,并翻译英文文献
5-7周 钢坯喷号机行走部件的传动方案及总体设计
8-9周 确定钢坯喷号机行走部件结果参数
10-13周 完成钢坯喷号机行走部件装配图及零件工作图
14-15周 准备并进行毕业答辩
机械专业开题报告 篇4 1. 设计(或研究)的依据与意义
十字轴是汽车万向节上的重要零件,规格品种多,需求量大。目前,国内大多采用开式模锻和胎模锻工艺生产,其工艺过程为:制坯→模锻→切边。生产的锻件飞边大,锻件加工余量和尺寸公大,因而材料利用率低;而且工艺环节多,锻件质量,生产效率低。
相比之下,十字轴冷挤压成形的具有以下优点:
1、提高劳动生产率。用冷挤压成形工艺代替切削加工制造机械零件,能使生产率大大提高。
2、制件可获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。冷挤压十字轴类零件的精度可达ITg---IT8级,表面粗糙度可达Ra O.2~1.6。因此,用冷挤压成形的十字轴类零件一般很少再切削加工,只需在要求特别高之处进行精磨。
3、提高零件的力学性能。冷挤压后金属的冷加工硬化,以及在零件内部形成合理的纤维流线分布,使零件的强度高于原材料的强度。
4、降低零件成本。冷挤压成形是利用金属的塑性变形制成所需形状的零件,因而能大量减少切削加工,提高材料的利用率,从而使零件成本大大降低。
2. 国内外同类设计(或同类研究)的概况综述
利用切削加工方法加工十字轴类零件,生产工序多,效率低,材料浪费,并且切削加工会破坏零件的金属流线结构。目前国内大多采用热模锻方式成形十字轴类零件,加热时产生氧化、脱碳等缺陷,必然会造成能源的浪费,并且后续的机加工不但浪费大量材料,产品的内在和外观质量并不理想。
采用闭式无飞边挤压工艺生产十字轴,锻件无飞边,可显着降低生产成本,提高产品质量和生产效率:
(2)锻件质量显着提高,十字轴正交性好、组织致密、流线分布合理、纤维不被切断,扭转疲劳寿命指标平均提高2~3倍;
(3)由于一次性挤压成型,生产率提高25%.
数值模拟技术是CAE的关键技术。通过建立相应的数学模型,可以在昂贵费时的模具或附具制造之前,在计算机中对工艺的全过程进行分析,不仅可以通过图形、数据等方法直观地得到诸如温度、应力、载荷等各种信息,而且可预测存在的缺陷;通过工艺参数对不同方案的对比中总结出规律,进而实现工艺的优化。数值模拟技术在保证工件质量、减少材料消耗、提高生产效率、缩短试制周期等方面显示出无可比拟的优越性。
目前,用于体积成形工艺模拟的商业软件已有“Deform”、“Autoforge”等软件打入市场。其中,DEFORM软件是一套基于有限元的工艺仿真系统,用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。DEFORM无需试模就能预测工业实际生产中的金属流动情况,是降造成本,缩短研发周期高效而实用的工具。二十多年来的工业实践清楚地证明了基于有限元法DEFORM有着卓越的准确性和稳定性,模拟引擎在大金属流动,行程载荷和产品缺陷预测等方面同实际生产相符保持着令人叹为观止的精度。
3. 课题设计(或研究)的内容
1)完成十字轴径向挤压工艺分析,完成模具总装图及零件图设计。
2)建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。
3)十字轴径向挤压成形过程数值模拟。
4. 设计(或研究)方法
1)完成十字轴径向挤压成形工艺分析,绘制模具总装图及零件图。
2)写建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。
3)完成十字轴径向挤压成形过程数值模拟。
4)查阅20篇以上与课题相关的文献。
5)完成12000字的论文。
6)翻译10000个以上英文印刷符号。
5. 实施
04-06周:文献检索,开题报告。
11-13周:进行数值模拟。
14-16周:撰写。
17周:进行答辩。
机械专业开题报告 篇5 一、毕业设计题目的背景
圆锥—圆柱齿轮减速器,级为锥齿轮减速,第二、为圆柱齿轮减速。这种减速器具有结构紧凑、多输出、传动效率高、运行平稳、传动比大、体积小、加工方便、寿命长等优点。因此,随着我国建设的飞速发展,国内已有许多单位自行设计和制造了这种减速器,并且已日益广泛地应用在国防、矿山、冶金、化工、纺织、起重运输、建筑工程、食品工业和仪表制造等工业部门的机械设备中,今后将会得到更加广泛的应用。
二、主要研究内容及意义
本文首先介绍了带式输送机传动装置的研究背景,通过对参考文献进行详细的分析,阐述了齿轮、减速器等的相关内容;在技术路线中,论述齿轮和轴的选择及其基本参数的选择和几何尺寸的计算,两个主要强度的验算等在这次设计中所需要考虑的一些技术问题做了介绍;为毕业设计写作建立了进度表,为以后的设计工作提供了一个指导。,给出了一些参考文献,可以用来查阅相关的资料,给自己的设计带来方便。
本次课题研究设计是大学生涯的学习机会,也是最专业的一次锻炼,它将使我们更加了解实际工作中的问题困难,也使我对专业知识又一次的全面总结,而且对实际的机械工程设计流程有一个大概的了解,我相信这将对我以后的工作有实质性的帮助。
三、实施
收集相关资料:20XX年4月10日——4月16日
开题准备: 4月17日——4月20日
确定设计方案:4月21日——4月28日
绘制图纸:5月9日——5月15日
整理材料:5月15日——5月16日
编写设计说明书:5月17日——5月20日
准备答辩:
四、参考文献
[1] 王昆等 机械设计课程设计 高等教育出版社,1995.
[2] 邱宣怀 机械设计第四版 高等教育出版社,1997.
[3] 濮良贵 机械设计第七版 高等教育出版社,2000.
[4] 任金泉 机械设计课程设计 西安交通大学出版社,2002.
[6] 机械工业出版社编委会 机械设计实用手册 机械工业出版社,2008
机械专业开题报告 篇6 1. 设计(或研究)的依据与意义
十字轴是汽车万向节上的重要零件,规格品种多,需求量大。目前,国内大多采用开式模锻和胎模锻工艺生产,其工艺过程为:制坯→模锻→切边。生产的锻件飞边大,锻件加工余量和尺寸公大,因而材料利用率低;而且工艺环节多,锻件质量,生产效率低。
相比之下,十字轴冷挤压成形的具有以下优点:
1、增强劳动生产率。用冷挤压成形工艺代替切削加工制造机械零件,能使生产率大大增强。
2、制件可获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。冷挤压十字轴类零件的精度可达ITg---IT8级,表面粗糙度可达Ra O.2~1.6。因此,用冷挤压成形的十字轴类零件一般很少再切削加工,只需在要求特别高之处进行精磨。
3、增强零件的力学性能。冷挤压后金属的冷加工硬化,以及在零件内部形成合理的纤维流线分布,使零件的强度高于原材料的强度。
4、降低零件成本。冷挤压成形是利用金属的塑性变形制成所需形状的零件,因而能大量减少切削加工,增强材料的利用率,从而使零件成本大大降低。
2. 国内外同类设计(或同类研究)的概况综述
利用切削加工方法加工十字轴类零件,生产工序多,效率低,材料浪费,并且切削加工会破坏零件的金属流线结构。目前国内大多采用热模锻方式成形十字轴类零件,加热时产生氧化、脱碳等缺陷,必然会造成能源的浪费,并且后续的机加工不但浪费大量材料,产品的内在和外观质量并不理想。
采用闭式无飞边挤压工艺生产十字轴,锻件无飞边,可显着降低生产成本,增强产品质量和生产效率:
(1)不仅能节省飞边的金属消耗,还能大大减小或消除敷料,可以节约材料30%;由于锻件精化减少了切削加工量,电力消耗可降低30%;
(2)锻件质量显着增强,十字轴正交性好、组织致密、流线分布合理、纤维不被切断,扭转疲劳寿命指标平均增强2~3倍;
(3)由于一次性挤压成型,生产率增强25%.
目前,用于体积成形工艺模拟的商业软件已有“Deform”、“Autoforge”等软件打入市场。其中,DEFORM软件是一套基于有限元的工艺仿真系统,用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。DEFORM无需试模就能预测工业实际生产中的金属流动情况,是降造成本,缩短研发周期高效而实用的工具。二十多年来的工业实践清楚地证明了基于有限元法DEFORM有着卓越的准确性和稳定性,模拟引擎在大金属流动,行程载荷和产品缺陷预测等方面同实际生产相符保持着令人叹为观止的精度。
3. 课题设计(或研究)的内容
1)完成十字轴径向挤压工艺分析,完成模具总装图及零件图设计。
2)建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。
3)十字轴径向挤压成形过程数值模拟。
4. 设计(或研究)方法
1)完成十字轴径向挤压成形工艺分析,绘制模具总装图及零件图。
2)建立十字轴径因此只有生产技术跟上去了,我们的机械工业才能立足于世界,国民经济才会有长足的发展。向挤压成形模具的三维模型。
3)完成十字轴径向挤压成形过程数值模拟。
4)查阅20篇以上与课题相关的文献。
5)完成12000字的论文。
6)翻译10000个以上英文印刷符号。
5. 实施
04-06周:文献检索,开题报告。
11-13周:进行数值模拟。
14-16周:撰写。
17周:进行答辩。
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机械工程导论论文
专业:机械设计制造及其制动化 姓名: 学号: 对于刚刚进入大学的我来说,对机械知之甚少,但谢峰带着 我们徜徉于机械的历史长河里,一路走来,让我们大概地了解了世界 机械的发展,更是对的机械历史有了相对更深的了解。 机械设计制造及其自动化专业的学生主要学习机械学、 微电子技 术和控制论的基本理论和方法,受到现代机械工程是的基本训练,具 有从事港口起重运输机械与控制或流体传动与控制活模具成型等方 面的能力。本专业的主干学科为力学和机械工程,主要实践性教学环 节包括军训、金工等。机械行业是一个的基础性和支柱性产业, 在国民经济中占有极其重要的地位,它与上游产业(如钢铁、煤炭、 有色等)和下游产业(如住房、日用消费品等)关系密切,具有很强 的拉动能力。 而机械制造自动化技术始终是机械制造中最活跃的一个 研究领域。也是制造企业提高生产率和赢得市场竞争的主要手段。没 有强大的机械制造业,就不可能实现国民经济的工业化、现代化和信 息化。 下面对机械设计制造及其自动化技术给予论述和展望。 一、世界的机械制造业 (一)从经济上看 世界机械制造业作为世界经济的一个重要组成部分,其发展
状况与其所处的外围环境有着紧密的关系, 并受制于经济周期变动的 影响,既表现为对经济周期的敏感性,又表现出一定的滞后性。上世 纪 90 年代至今,世界性机械制造业突出表现为在动中发展,显 示其在国民经济尤其是在工业发展中的特殊地位,是防止经济“泡沫 化”的基础;机械制造业贸易呈现极强的地区性,发达和发展中 之间存在很大的贸易距, 发达在机械生产和贸易领域继续 其霸主地位。从美国、日本、德国等发达重视装备制造业的发展 情况来看,不仅在于其在本国工业中生产、出口、积累、就业等方面 的贡献率均占前列,更在于装备制造业为新技术、新产品的开发和生 产提供重要的物质技术,是经济高级化不可或缺的战略性产业。 (二)从技术上看 机械制造自动化技术自本世纪 20 年代出现以来,经历了三个阶 段,即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。综合自动化常常与计 算机辅助制造、计算集成制造等概念相联系,它是制造技术、控制技 术、现代管理技术和信息技术的综合,旨在全面提高制造企业的劳动 生产率和对市场的响应速度。 环境保护的压力和信息技术的广泛应用 给机械制造自动化技术的发展带来新的机遇和挑战,高技术化、信息 化、绿色化、全球化成为发展的总趋势。 二、我国的机械制造业 (一)我国机械制造业现状 新成立以来,经过近半个世纪的发展,特别是改革开放 20 多年来,机械制造业广泛应用微电子技术,采用先进制造技术,
的要求;同志在“”报告中,也着重提到“提高自主创 新能力,建设创新型” ,这是发展战略的核心,是提高综合 国力的关键; 南水北调、 西气东输、 西电东送等一大批重点工程, 以及全国蓬蓬勃勃开展的城镇化建设,都先进制造技术在企业中的应用与发展分析会带动机电产品的发展,这 为机械制造业的增长创造了市场需求; 世界范围内的产业转移为我国 机械制造业发展提供了机遇。在经济日益全球化的今天,我国机械制 造业加工能力大、成本低、人力资源丰富的比较优势,使机械产品扩 大出口有了现实的机遇和很大的潜力。 同时也为我国低成本机械产品 成为世界的加工中心提供了可能。由此可见,我国机械制造业将保持 良好的增长势头,进一步发挥对国民经济的支柱作用。 同志在报告中明确提出, “我们必须始终保持清醒 头脑,立足初级阶段这个的实际,科学分析我国全面参 与经济全球化的新机遇新挑战,全面认识工业化、信息化、城镇化、 市场化、化深入发展的新形势新任务,深刻把握我国发展面临的 新课题新矛盾,更加自觉地走科学发展道路,奋力开拓特色 主义更为广阔的发展前景
是世界上机械发展最早的之一。的机械工程技术不但历史悠久, 是世界上机械发展最早的之一。的机械工程技术不但历史悠久, 而且成就十分辉煌, 而且成就十分辉煌,不仅对的物质文化和经济的发展起到了重要的促 进作用,而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献 传统机械方面, 贡献. 进作用,而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献.传统机械方面,我国在很 长一段时期内都领先于世界。 长一段时期内都领先于世界。到了近代由于特别是从 18 世纪初到 19 世纪 40 年 由于经济等诸多原因,我国的机械行业发展停滞不前, 代,由于经济等诸多原因,我国的机械行业发展停滞不前,在这 100 多年 的时间里正是西方资产阶级革命和产业革命时期,机械科学技术飞速发展, 的时间里正是西方资产阶级革命和产业革命时期,机械科学技术飞速发展, 远远超过了的水平。 远远超过了的水平。这样,机械的发展水平与西方的距急剧拉大,到 到 十九世纪中期已经落后西方一百多年。 十九世纪中期已经落后西方一百多年。 新建立后特别是近三十年来,我国的机械科学技术发展速度很快。 新建立后特别是近三十年来,我国的机械科学技术发展速度很快。向 机械产品大型化,精密化、自动化和成套化的趋势发展。 机械产品大型化,精密化、自动化和成套化的趋势发展。在有些方面已经达到 或超过了世界先进水平。 的来说, 或超过了世界先进水平。总的来说,就目前而言机械科学技术的成就是巨 大的,发展速度之快,水平之高也是前所未有的。这一时期还没有结束, 大的,发展速度之快,水平之高也是前所未有的。这一时期还没有结束,我国
的机械科学技术还将向更高的水平发展。只要我们能够采取正确的方针、政策、 的机械科学技术还将向更高的水平发展。只要我们能够采取正确的方针、政策、 用好科技发展规律并勇于创新, 我国的机械工业和机械科技一定能够振兴, 重新 用好科技发展规律并勇于创新, 世界机械工业发展潮流。 工程材料是指固体材料领域中与工程(结构、零件、工具等)有关的材料,主要 应用于机械制造、航天航空、化工、建筑与交通等部门。依据不同的分类方法, 工程材料的种类繁多。按其应用领域可分为机械工程材料、建筑工程材料、电子 工程材料、航空材料等。按其性能特点可分为结构材料和功能材料:结构材料义 力学性能为主,兼有一定的物理、化学性能;功能材料是以特殊物理、化学性能 为主,如电、磁、光、热、声学、生物等功能和效应及其转换特性的材料。结构 材料用量极大,是当代的主要材料;功能材料目前用量虽小,但却是高技术 的关键,是知识密集、技术密集、附加值高的新材料。由于受论文题目的限制, 在这里就不过多讲其他材料,就讲讲这被说得非常“厉害”的宠儿——功能材料。 其实功能材料的发展历史与结构材料一样悠久,只不过相比于结构材料来 说,其用量在某种程度上比不过,不过其重要性并未被忽视,随着电力技术的发 展,电功能材料和磁功能材料已得到较大的进步;20 世纪 50 年代微电子技术的 发展,半导体电子功能材料迅速发展;60 年代出现的激光技术,70 年代的光电 子技术也发展了相应的功能材料;进入 80 年代后,新能源功能材料和生物医学 功能材料迅猛崛起,随着科学技术的发展,功能材料的品种越来越多,其应用范 围也越来越广,在国民经济中的地位将与日剧增。 机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收 再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、 信息流和能量流的完整的系统工程。随着的发展,人们对产品的要求也发生 了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要、使用要方便、价格要 合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要 求,就必须采用先进的机械制造技术。 1 先进制造技术的特点 1.1 是面向 21 世纪的技术 先进制造技术是制造技术的发展阶段,是由传统的制造技术发展起来的,既 保持了过去制造技术中的有效要素,又要不断吸收各种高新技术成果,并渗透到 产品生产的所有领域及其全部过程。 先进制造技术与现代高新技术相结合而产生 了一个完整的技术群,它是具有明确范畴的新的技术领域,是面向 21 世纪的技 术。 1.2 是面向工业应用的技术 先进制造技术并不限于制造过程本身,它涉及到产品从市场调研、产品开发 及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容,并将 它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生的实际效 果,其目标是为了提高企业竞争和促进经济和综合实力的增长。目的是要提 高制造业的综合经济效益和效益。 1.3 是驾驭生产过程的系统工程 先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新 材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服 务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合,使制 造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
1.4 是面向全球竞争的技术 20 世纪 80 年代以来,市场的全球化有了进一步的发展, 发达通过金 融、经济、科技手段争夺市场,倾销产品,输出资本。随着全球市场的形成,使 得市场竞争变得越来越激烈, 先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出 现的。因此,一个的先进制造技术,它的主体应该具有世界先进水平,应能 支持该国制造业在全球市场的竞争力。 1.5 是市场竞争三要素的统一 在 20 世纪 70 年代以前,产品的技术相对比较简单,一个新产品上市,很 快就会有相同功能的产品跟着上市。因此,市场竞争的核心是如何提高生产率。 到了 20 世纪 80 年代以后, 制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生 产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把 这三个矛盾有机结合起来,使三者达到了统一。 2 先进机械制造技术的发展现状 近年来,我国的制造业不断采用先进制造技术,但与工业发达相比,仍 然存在一个阶段性的整体上的距。 (1)管理方面。工业发达广泛采用计算机管理,重视组织和管理体制、 生产模式的更新发展,推出了准时生产(JIT) 、敏捷制造(AM) 、精益生产(LP) 、 并行工程(CE)等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算 机辅助管理,多数小型企业仍处于经验管理阶段。 (2) 设计方面。 工业发达不断更新设计数据和准则, 采用新的设计方法, 广泛采用计算机辅助设计技术(CAD/CAM) ,大型企业开始无图纸的设计和生产。 我国采用 CAD/CAM 技术的比例较低。 (3)制造工艺方面。工业发达较广泛的采用高精密加工、精细加工、微 细加工、机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工 技术以及复合加工技术等新型加工方法。 我国普及率不高, 尚在开发、 掌握之中。 (4)自动化技术方面。工业发达普遍采用数控机床、加工中心及柔性制 造单元(FMC) 、柔性制造系统(FMS) 、计算机集成制造系统(CIMS) ,实现了柔 性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段,柔 性制造单元和系统仅在少数企业使用。 3 我国先进机械制造技术的发展趋势 (1)全球化。一方面由于和国内市场上的竞争越来越激烈,例如在机械 制造业中,国内外已有不少企业,甚至是知名度很高的企业,在这种无情的竞争 中纷纷落败, 有的倒闭, 有的被兼并。 不少暂时还在国内市场上占有份额的企业, 不得不扩展新的市场;另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞 争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了间市场的竞争。这两个(7)用外径千分尺测量工件外径尺寸d。原因的 相互作用,已成为全球化制造业发展的动力,全球化制造的个技术基础是网 络化,网络通讯技术使制造的全球化得以实现。 (2)网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营活动带 来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可 以异地或跨越国界进行。 此外, 网络通讯技术的快速发展, 加速技术信息的交流、 加强产品开发的合作和经营管理的学习, 推动了企业向着既竞争又合作的方向发 展。 (3)虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。 检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性,以优化产品的制造工艺、保证
产品质量、生产周期和成本为目标,进行生产过程、组织管理、车间调 度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真,通过仿真软 件来模拟真实系统,以保证产品设计和产品工艺的合理性,保证产品制造的成功 和生产周期,发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。 (4)自动化。自动化是一个动态概念,目前它的研究主要表现在制造系统中 的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的 和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术 的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化 和制造绿色化。 (5)绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程 、绿色设计、绿色材料、绿色 设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品,产品使用完以后再通 过绿色处理后加以回收利用。 采用绿色制造能限度地减少制造对环境的负面 影响,同时使原材料和能源的利用效率达到。 4 结语 制造技术不仅是衡量一个科技发展水平的重要标志,也是间科技竞 争的重点。我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。只有 跟上发展先进制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予 以实施,才能尽快缩小与发达的距,才能在激烈的市场竞争中立于不败之 地。总之,在我国研究和发展先进制造技术势在必行。
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面。 1.高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技 数控机床工作流程
术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一,生产工程学会(CIRP)将其确定为21世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域,年产30万辆的生产节拍是40秒/辆,而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一;在航空和宇航工业领域,其加工的零部件多为薄壁和薄筋,刚度,材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情况下,才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 从EMO2001展会情况来看,高速加工中心进给速度可达80m/min,甚至更高,空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂,包括我国的上海通用汽车公司,已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度达60m/min,快速为100m/min,加速度达2g,主轴转速已达60000r/min。加工一薄壁飞机零件,只用30min,而同样的零件在一般高速铣床加工需3h,在普通铣床加工需8h;德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12!000r/mm和1g。 在加工精度方面,近10年来,普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密级加工中心则从3~5μm,提高到1~1.5μm,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。 在可靠性方面,国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上 数控机床组成
,伺服系统的MTBF值达到30000h以上,表现出非常高的可靠性。 为了实现高速、高精加工,与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展,应用领域进一步扩大。 2. 5轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用5轴联动对三维曲面零件的加工,可用几何形状进行切削,不仅光洁度高,而且效率也大幅度提高。一般认为,1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床,特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因,其价格要比3轴联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大,制约了5轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现,使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化,其制造难度和成本大幅度降低,数控系统的价格距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床(含5面加工机床)的发展。 在EMO2001展会上,新日本工机的5计算机辅助设计已在建筑设计中广泛应用,非常普及,已到了缺之便无法工作的境地。CAD在设计领域已无人不知、无人不晓、无人不用。在建设过程中设计是建设的灵魂,是其必要的前期阶段,施工则是人们理念、目标的实现,是实体的建设。在建筑行业,自动化控制已成为其不可或缺的左膀右臂。面加工机床采用复合主轴头,可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工,使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现,还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心,可在一次装夹下5面加工和5轴联 数控装置
动加工,可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。 3. 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适应控制,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等;简化编程、简化作方面的智能化,如智能化的自动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能方面的内容、方便系统的诊断及维修等。 为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多对开放式数控系统进行研究,如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller),的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上,面向机床厂家和最终用户,通过改变、增加或剪裁结构对象(数控功能),形成系列化,并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中,快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统,形成具有鲜明个性的产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。 网络化数控装备是近两年机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系07-10周:进行工艺分析、绘制模具二维图及模具三维模型设计。统、制造企业对信息集成的需求,也是实现新的制造 数控车床
模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机,如在EMO2001展中,日本山崎马扎克(Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”(智能生产控制中心,简称CPC);日本大隈(Okuma)机床公司展出“IT plaza”(信息技术广场,简称IT广场);德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment(开放制造环境,简称OME)等,反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。 4. 重视新技术标准、规范的建立 (1) 关于数控系统设计开发规范 如前所述,开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性,美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展,并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定,世界3个的经济体在短期内进行了几乎相同的科学和规范的制定,预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。 (2) 关于数控标准 数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准,即采用G,M代码描述如何(how)加工,其本质特征是面向加工过程,显然,他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此,上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649(STEP-NC),其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制,能够描述产品整个 数控铣床
生命周期内的统一数据模型,从而实现整个制造过程,乃至各个工业领域产品信息的标准化。 STEP-NC的出现可能是数控技术领域的一次革命,对于数控技术的发展乃至整个制造业,将产生深远的影响。首先,STEP-NC提出一种崭新的制造理念,传统的制造理念中,NC加工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下,NC程序可以分散在互联网上,这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次,STEP-NC数控系统还可大大减少加工图纸(约75%)、加工程序编制时间(约35%)和加工时间(约50%)。 目前,非常重视STEP-NC的研究,欧洲发起了STEP-NC的IMS(1999.1.1~2001.12.31)。参加这项的有来自欧洲和日本的20个CAD/CAM/CAPP/CNC用户、厂商和学术机构。美国的STEP Tools公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者,他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型(Super Model),其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了SIEMENS、FIDIA以及欧洲OSACA-NC数控系统的原型样机上进行了验证。
雕塑曲面体混流式叶片的多轴联动数控加工编程技术摘要:转轮叶片是水轮机能量转换的关键部件,也是最难加工的零件,目前多轴联动数控加工是解决该类大型雕塑曲面零件最有效的加工方法。多轴联动数控加工编程则是实现其高精度和高效率加工的最重要环节。本文介绍混流式水轮机叶片五轴联动数控加工大型雕塑曲面编程中涉及到转轮叶片三维造型、刀位轨迹计算、切削仿真、机床运动碰撞仿真、后置变换等关键技术。通过对这些技术的链接和研究,开发实现了大型叶片的多轴联动加工。
数值模拟技术是CAE的关键技术。通过建立相应的数学模型,可以在昂贵费时的模具或附具制造之前,在计算机中对工艺的全过程进行分析,不仅可以通过图形、数据等方法直观地得到诸如温度、应力、载荷等各种信息,而且可预测存在的缺陷;通过工艺参数对不同方案的对比中总结出规律,进而实现工艺的优化。数值模拟技术在保证工件质量、减少材料消耗、增强生产效率、缩短试制周期等方面显示出无可比拟的优越性。:数控编程
引言
水轮机是水力发电的原动机,水轮机转轮叶片的制造,转轮的优劣,对水电站机组的安全、可靠性、经济性运行有着巨大的影响。水轮机转轮叶片是非常复杂的雕塑面体。在大中型机组制造工艺上,长期以来采用的“砂型铸造—— —砂轮铲磨——立体样板检测 —的制造工艺,不能有效地保证叶片型面的准确性和制造质量。目前采用五轴联动数控加工技术是当今机械加工中的尖端高技术。大型复杂曲面零件的数控加工编程则是实现其数字化制造的最重要的技术基础,其数控编程技术是一个数字化仿真评价及优化过程。其 关键技术包括:复杂形状零件的三维造型及定位,五 轴联动刀位轨迹规划和计算,加工雕塑曲面体的刀轴 控制技术,切削仿真及干涉检验,以及后处理技术等。 大型复杂曲面的多轴联动数控编程技术使雕塑曲面体 转轮叶片的多轴数控加工成为可能,这将大大推动我
国水轮机行业的发展和进步,为我国水电设备制造业 向着先进制造技术发展奠定基础。
图-大型混流式叶片的五轴联动数控加工编程流程!"! 混流式水轮机叶片的三维几何建模 混流式叶片这一复杂雕塑曲面体由正面、背面、与上冠相接的带状回转面、与下环相接的带状回转面、
大 , 可 编 写 一 个./0程序读入这些三维坐标点,然后采用双三次多补片曲面片通过自由形式特征的通过曲线的方法进行曲面造型,如图1所示。叶片的毛坯形状可从设计数据点进行偏置计算处理,或者从三维测量得到的点云集方式确定对叶片的各个曲面分别进行"234$曲面造型,并缝合成实体。
!"# 叶片加工工艺规划
加工方案和加工参数的选择决定着数控加工的效率和质量。我们根据要加工叶片的结构和特点可选择大型龙门移动式五坐标数控铣镗床,根据三点定位原理经大量的研究分析,决定在加工背面是采用通用的带球形的可调支撑,配以叶片焊接的定位销对叶片定位,在叶片上焊接必要的工艺块,采用一些通用的拉紧装置来装夹。加工正面时,采用在加工背面时配合铣出的和背面型面完全一致的胎具,将叶片背面放入胎具,利用焊接的工艺块进行调整找正,仍然采用通用的拉压装置进行装夹。由于叶片由多张曲面组合而 成,为了解决加工过程中的碰撞问题,我们采用沿流线 走刀,对于叶片的正背面进行分区域加工,根据曲面各
处曲率的不同采用不同直径的、不同的刀轴控制方 式来加工。对每个面一般分多次粗铣和一次精铣。在机 床与工件和夹具不碰撞和不干涉情况下,尽量采用大直 径曲面面铣刀,以提高加工效率。叶片正背面我们选用 直径!-56曲面面铣刀粗铣、!-16曲面面铣刀精铣, 叶片头部曲面采用!76的曲面面铣刀加工,出水边采用!76螺旋玉米立铣刀五轴联动侧铣。根据后续仿真情况 反复做刀位编辑,以寻求合理的加工方案。在满足加工
要求、机床正常运行和一定的寿命的前提下尽可能&n bsp;的提高加工效率。!"$叶片五轴联动加工刀位轨迹的生成 针对大型混流式叶片各曲面的特点,进行合理的刀位轨迹规划和计算,是使所生成的刀位轨迹无干涉、无碰撞、稳定性好、编程效率高的关键。由于五轴加工的位置和轴线方向是变化的,因此五轴加工的是由工件坐标系中的刀位点位置矢量和轴线方向矢量 组成,刀轴可通过前倾角和倾斜角来控制,于是我们可 根据曲面在切削点处的局部坐标计算出刀位矢量和刀轴 矢量。从加工效率、
表面质量和切削工 艺性能来看,选择
沿叶片造型的参数
线作为铣削加工的
一次精铣,然后划
分加工区域,定义
与机床有关的参数,
根据以上所选叶片
的加工部位、装夹 图,
混流式叶片的刀轨生成
定 位 方 式 、 机 床 、 及切削参数和余量分布情况将叶片分为多个组合面
分别进行加工。通过对曲面曲率的分布情况的分析对于 不同的区域采用不同的面铣刀。粗加工给出每次加工的 余量,精加工采用同一直径的铣刀,根据粗糙度要求给 定残余高度,根据具体情况选择切削类型、切削参数、 刀轴方向、进退刀方式等参数,生成的刀位轨迹如图, 所示。但是对于像叶片这样的曲率变化很大而又不均匀 的雕塑曲面零件我们还要根据情况作大量的刀位编辑, 并且必须进一步通过切削仿真做干涉和碰撞检查修改和
编辑刀轨。!"#叶片五轴联动数控加工仿真
数控加工仿真通过软件模拟加工环境、路径
与材料切除过程来检验并优化加工程序。在计算机上
仿真验证多轴联动加工的轨迹,辅助进行加工刀
具干涉检查和机床与叶片的碰撞检查,取代试切削或
试加工过程,可大大地降造成本,并缩短研制周
期,避免加工设备与叶片和夹具等的碰撞,保证加工
过程的安全。加工零件的"!代码在投入实际的加工之
前通常需要进行试切,水轮机叶片是非常复杂的雕塑
曲面体,开发利用数控加工仿真技术是其成功采用五
轴联动数控加工的关键。在此,我们首先进电子商务资料库324&%';&6:6)(#2行工艺系
统分析,明确机床!"!系统型号、机床结构形式和尺
寸、机床运动原理和机床坐标系统。用三维!,-软件建
立机床运动部件和固定部件的实体几何模型,并转换
成仿真软件可用的格式,然后建立库,在仿真软
件中新建用户文件,设置所用!"!系统,并建立机床运
动模型,即部件树,添加各部件的几何模型,并准确
定位,设置机床参数。 接下来将叶片模型变换到
加工位置计算出轨迹,再以此轨迹进行叶片切削
过程、刀位轨迹和机床运动的三维动态仿真。这样就
可以清楚的到叶片加工过程中的过切与欠切、刀
杆和联接系统与叶片、机床各运动部件与叶片和夹具
间的干涉碰撞,从而保证了数控编程的质量,减少了
试切的工作量和劳动强度,提高了编程的一次,
缩短了产品设计和加工周期,大大提高生产效率。如
在数控加工行业进行推广,可产生巨大的经济和
效益。叶片的切削仿真如图.所示,叶片的机床加工仿
真如图/所示。
图. 混流式叶片的切削仿真图/
混流式叶片的机床加工仿真
!"$叶片刀位轨迹的后置处理
后置处理是数控编程的一个重要内容,它将我们前
面生成的刀位数据转换成适合具体机床的数据。后处理
最基本的两个要素就是刀轨数据和后处理器。我培育高新技术产业,增强了发展后劲;企业的产品结构、技术结构有 了较大调整,用微电子改造传统产业取得较大进展;掌握了一批重大 技术装备及重大成套设备的核心、关键技术,为国民经济各部门服务 的本领不断增强。通过技术改造,一批先进的新型、高效、高精度制 造工艺技术在机械制造业中得到广泛应用。 “九五”“十五”期间是 、 机械制造业推进结构调整,转变经济增长方式,实现稳定、持续发展 的重要时期,机械制造业的改革与发展取得了重大成就:一大批重要 产品技术水平明显提高,企业技术创新能力不断增强,为国民经济建 设提供了大量的技术装备;一些重要产品产量跃居世界前列,市场占 有率不断提高;经济总量占世界机械制造业总量的比重不断加大;出 口创汇位居全国各行业前列,成为出口创汇的第二大产业,并具 有较大发展潜力。机械制造业已建立起门类齐全、实力比较雄厚 的物质技术基础,基本形成了具有自主制造能力的国民经济装备体 系。然而机械制造业长期存在的产品质量低、产品结构和产业结构不 合理、自主开发能力弱的状况没有得到根本的转变。从而延缓了机械 制造业赶超世界先进水平的进度, 使得机械制造业企业和产品在总体 上缺乏市场竞争能力。 目前, 制约我国机械装备制造业发展的瓶颈之一是技术创新能 力不足。 我国机械装备制造行业原有的创新体系已不适应新时期的国 际竞争要求,而新的创新体系尚未形成。 (二)我国机械制造业趋势与前景 的“”明确提出了全面建设和振兴装备制造业们应首
先了解龙门移动式五坐标数控铣镗床的结构、机床配备的附属设备、机床具备的功能及功能实现的方式和机床
的组成、含义。然后应用通用后置处理器导向模板,根
据以上掌握的知识,开发定制专用后置处理器。然后将
我们已得刀位源文件进行输入转换成可控制机床加工的
"!代码。
复杂曲面的多轴联动数控编程是一涉及到众多领域
知识的复杂流程,是数字化仿真及优化的过程。本文介
绍的大型水轮机叶片的多轴联动编程技术,已用于工程
轴联动数控加工的刀位轨迹计算和加工仿真,保证了后
续数控加工的质量和效率,已作为大型水轮机叶片五轴
联动数控加工的编程工具用于实际生产中。
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