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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 8 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(shù)控機床簡介 4 3.2 技術領域 4 3.3 數(shù)控基礎（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.復合化發(fā)展新趨勢 7 第1章 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(chǎn)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。 第2章 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(shù)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)過了很多年的發(fā)展,也積累了豐富的理論和實踐經(jīng)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(jīng)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?，F(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?shù)囊粋€詞，但同時，“中國制造”也幾乎成為了劣質產(chǎn)品的代名詞。由此可以看出，我們的產(chǎn)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(shù)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(shù)字化，現(xiàn)代制造正從技藝技術走向科學，虛擬化，集成化，網(wǎng)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(chǎn)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(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)者身心健康。制造必然要走“綠色”之路，這是實現(xiàn)國民經(jīng)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。 第3章 3.1 數(shù)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(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進制形式數(shù)據(jù)運算的出現(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)在美國麻省理工學院進行了數(shù)據(jù)快速運算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計算機，包括計算機數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎。數(shù)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(shù)控機床問世，成為世界機械工業(yè)史上一 　　 ??數(shù)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(shù)控技術也叫計算機數(shù)控技術（CNC，Computerized Numerical Control），目前它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)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(shù)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(shù)控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，如數(shù)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(shù)控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產(chǎn)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(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，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)達國家還將數(shù)控技術及數(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)控技術及其產(chǎn)業(yè)，而且在"高精尖"數(shù)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(shù)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(jīng)濟發(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（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(chǎn)品的精度的?，F(xiàn)代工業(yè)早已使用電腦數(shù)字化控制的機床進行作業(yè)了，數(shù)控機床可以按照技術人員事先編好的程序自動對任何產(chǎn)品和零部件直接進行加工了。這就是我們說的“數(shù)控加工”。數(shù)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(shù)字化控制）的縮寫。 　　數(shù)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(shù)、刀具的運動軌跡、位移量、切削參數(shù)(主軸轉數(shù)、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(shù)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(shù)控機床的數(shù)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(shù)控程序的編制。數(shù)控機床與普通機床加工零件的區(qū)別在于數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)控編程 　　數(shù)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(shù)、刀具的運動軌跡、位移量、切削參數(shù)(主軸轉數(shù)、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(shù)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(shù)控機床的數(shù)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(shù)控程序的編制。數(shù)控機床與普通機床加工零件的區(qū)別在于數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(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(shù)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(shù)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(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢，如：橋式三、五坐標高速數(shù)控龍門銑床、龍門移動式五坐標AC擺角數(shù)控龍門銑床、龍門移動式三坐標數(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(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)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)在已成為必備的機械產(chǎn)品要件。 3.5.2 2.精密化發(fā)展新趨勢 　　隨著伺服控制技術和傳感器技術的進步，在數(shù)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(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。 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(shù)控技術開始進入開放化的階段。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(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(shù)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(shù)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(chǎn)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(shù)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。