CK6163型数控车床主传动设计【毕业论文+CAD图纸通过答辩】
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数控车床
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本科生毕业论文 学号 ： 学 数控车床主传动系统设计 （ 文献综述 ） 院 系： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 指导教师： 传动系统设计 文献 综述 专 业 ： 机械设计制造及自动化 班 级 ： 学生姓名 ： 指导老师 ： 随着机电一体化技术的迅猛发展，数控机床的应用已日趋普及，机械制造业正在越来越多地采用数控技术来改善其生产加工方式，用以解决现代机械制造中结构复杂、紧密、批量小、多变零件的加工问题。然而，从目前企业面临的情况看，因数控机床价格昂贵，一次性投资较大，使有些企业难以承担。因此，对 数控 机床的 主传动系统设计 就显得非常必要，这种必要性主要体现在：数控机床可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件；可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高 3 7 倍；加工零件的精度高，尺寸分散度小。使 装配容易，不再需要 “修配 ”； 可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运；拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。 通过改造 控车床，解决一些加工中出现的的问题： 自动化程度提高，减轻操作者的劳动强度，改善了劳动条件；提高加 工精度，加工质量稳定；提高生产效率；易于建立计算机通讯网络 。 （ 本文献 内容 摘自 于 数控机床加工工艺 、 华茂发主编 ，中国数控机床的发展现状、数控技术论坛， 数控机床产业发展专项规划 、百科 ， 国外数控机床技术现状点评 、中国行业研究网 ， ， ，国内数控机床现状分析、 数控机床网 ， 数控机床产业发展现状及发展趋势 、 中华机械网 等 ）； 国内外研究现状及发展趋势 自从 1952 年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统以来，数控系统大致经历了以下四个阶段： 1952 1969 年研究开发阶段 典型应用：数控车床、铣床、钻铣床 工艺方法：简单工艺 数控功能： 制、 3 轴以下 驱动特点：步进、液压电机 推广应用 阶段 典型应用：加工中心、电加工、锻压 工艺方法：多种工艺方法 数控功能： 制、刀具自动交换、五轴联动较好的人 驱动特点：直流伺服电机 1982 年系统化阶段 典型应用：性制造单元（ 柔性制造系统 (工艺方法：完整的加工过程 数控功能：多台车床和辅助设备协同。多坐标控制，高精度、高速度，友好的人 驱动特点：交流伺服电机 1990 年性能集成化阶段 典型应用：计算机集成制造系统 (无人化工厂 工艺方法：复合设计加工 数控功能：多过程、多任务调度、模板化和复合 化 驱动特点：数字智能化直线驱动 1、国外数控机床技术现状 （ 1）高速高精与多轴加工成为数控机床的主流，纳米控制已经成为高速高精加工的潮流。 （ 2）多任务和多轴加工数控机床越来越多地应用到能源、航空航天等行业。 （ 3）机床与机器人的集成应用日趋普及，且结构形式多样化，应用范围扩大化，运动速度高速化，多传感器融合技术实用化，控制功能智能化，多机器人协同普及化。 （ 4）智能化加工与监测功能不断扩充，车间的加工监测与管理可实时获取机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床的状态，提前进行相关的维护，避免事故的发生 ，减少机床的故障率，提高机床的利用率。 （ 5）最新的机床误差检测与补偿技术能够在较短的时间内完成对机床的补偿测量，与传统的激光干涉仪相比，对机床误差的补偿精度能够提高 3 4 倍，同时效率得到大幅度提升。 （ 6）最新的 术为多轴多任务数控机床的加工提供了强有力的支持，可以大幅度提高加工效率。 （ 7）刀具技术发展迅速，众多刀具的设计涵盖了整个加工过程，并且新型刀具能够满足平稳加工以及抗振性能的要求。 （摘自于 国外数控机床技术现状点评 、中国行业研究网） 2、我国数控技术的发展及现状 我国数控 技术起步于 1958 年，近 50 年的发展历程大致可分为三个阶段：第一阶段从 1958 1979 年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的 “ 六五 ” 、 “ 七五 ” 期问以及 “ 八五 ” 的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术在研究、开发和产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家 “ 八五 ” 的后期和 “ 九五 ” 期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此 阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在 “ 九五 ” 末期，国产数控机床的国内市场占有率达 50，配国产数控系统 (普及型 )也达到了 10。目前我国一部分普及型数控机床的生产已经形成一定规模，产品技术性能指标较为成熟，价格合理，在国际市场上具有一定的竞争力。我国数控机床行业所掌握的五轴联动数控技术较成熟，并已有成熟产品走向市场。同时，我国也已进人世界高速数控机床生产国和高精度精密数控机床生产国的行列。我国现有数控机床生产厂家 100 多家，生产数控产品几千种以上。产品主要分为经济型、普及型和高档型三种类型。在，中国内地共展出机床 700 多台，在 600 多台金属切削机床和近 100 台金属成形机床展品中，数控机床分别占 75和 54。这既体现了中国机床市场的需求趋势，也反映了中国在数控机床产业化方面取得了突破性进展。虽然我国在数控产品的研究开发生产各方面有了较大的进步，但目前我国占据市场的产品主要集中在经济型产品上，而在中档、高档产品上市场比例仍然很小，与国外一些先进产 品相比，在可靠性、稳定性、速度和精度等方面均存在较大差距。与发达国家相比，我国数控机床行业在信息化技术应用上仍然存在很多 不足。其主要表现在以下几 个方面： 1、 核心技术严重缺乏 统计数据表明，数控机床的核心技术 数控系统，由显示器、控制器伺服、伺服电机和各种开关、传感器构成，中国 90%需要国外进口。如在上海设厂的德国吉特迈集团和意大利利雅路机床集团，在烟台建厂的韩国大宇综合机械株式会社，所有的核心技术都被外方掌握。国内能做的中、高端数控机床，更多处于组装和制造环节，普遍未掌握核心技术。国产数控机床的关键零部件和关键技术主要依赖进口，国内真正大而强的企业并不多。目前世界最大的 3 家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本 三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内有华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控近几年发展迅速，软件水平相当不错，但在电器硬件方面还需进一步提高。 数控功能部件是另外一个薄弱环节。某种意义上说，功能部件将构筑 21 世纪现代数控机床。功能部件的性能和价格决定了数控机床的性能和价格。功能部件不是机床附件，它是数控机床的核心代表。国产数控机床的主要故障大多出在功能部件上，它是影响国产数控机床使用的主要根源。从国产数控机床的开发和使用来看，功能部件急需技术攻关。特别在数控刀具滞后现象反映相当强烈。国产数控刀具在寿命、可靠性等方面差距明显，无论在品种、性能和质量上都远远不能满足用户要求。 2、 民族品牌与国际品牌差距明显 2004 年 6 月一份广东机床用户的抽查情况透露，在数控机床的各个品牌之中，用户对欧洲、日本、美国、韩国和中国台湾等数控机床品牌的关注度已占全部市场的 60%以上。品牌知名度上的差距，导致用户在选择加工设备时把更多的机会给了海外数控机床行业的一些 “实力派 ”。如哈尔滨某发动机 (集团 )有限公司的缸体生产线是一条全自动加工线，其粗加工选用 韩国大宇重工的专机自动线，精加工则选用了英国 司的专机自动线，缸盖加工线是由德国 司制造的高速加工中心和专机自动线、德国产的全自动在线测量机、日本产的全自动密封检测机和清洗机组成的。曲轴生产线为全自动柔性流水生产线，精加工线由日本的数控高速床、动平衡机、抛光机等组成。 （摘自于 ） 根据 2004 年 10 月，完成的数控机床产业发展专项规划。国内数控机床大致发展趋势表现在以下几方面： 1、 智能、高速、高精度化 新一代数控机床为提 高生产效率，向超高速方向发展，采用新型功能部件 (如电主轴、直线电机、 线滚动系统等 )主轴转速达15,000r/上。计算机技术及其软件控制技术在机床产品技术中占的比重越来越大，计算机系统及其应用软件的复杂化，带来了机床系统及其硬件结构的简化，数控机床的智能化程度日趋提高。 2、 设计、制造绿色化 绿色设计是一种综合考虑了产品设计、制造、使用和回收等整个生命周期的环境特性和资源效率的先进设计理论和方法。它在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下，系统考虑产品开发、制造及其活动对环境的影响，从而使得 产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。数控机床在设计时要考虑：绿色材料设计；可拆卸性设计；节能性设计；可回收性设计；模块化设计；绿色包装设计等。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，通过绿色生产过程生产出绿色产品。数控机床在制造时要考虑：节约资源的工艺设计；节约能源的工艺设计；环保型工艺设计等。数控机床作为装备制造业的核心，能否顺应环保趋势，加大绿色设计与制造的研制，将是影响经济发展的重要要素之一。 工件一次装夹，能进行多种工序复合加工，可大 大地提高生产效率和加工精度，是机床一贯追求的。由于产品开发周期愈来愈短，对制造速度的要求也相应提高，机床也朝高效能发展。机床已逐渐发展成为系统化产品，用一台电脑控制一条生产线的作业。产品对外观曲线要求的提高，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。 （摘录于 数控机床产业发展专项规划 、百科） 总结 我的的毕业设计课题是对 数控 车床 改造 ， 基 于现在 国内以及国外的 数控车床的性能以及发展趋势， 对 数控 车床进行经济型数控改造符合我国国情，是国内许多企业提高生产设备自动化水平和精密程度 的主要途径，在我国有着广阔的市场。 根据 摘录的文献及资料，对于未来数控车床的发展 趋势 提出以下几点方向 ： 1、数控系统向开放式体系结构发展 ： 2、 数控系统向软数控方向发展 3、 数控系统控制性能向智能化方向发展 4、 数控系统向网络化方向发展 5、 数控系统向高可靠性方向发展 6、 数控系统向复合化方向发展 7、 数控系统向多轴联动化方向发展 参考文献： 1金属切削机床设计指导 上海交通大学编 上海：上海交通大学出版社 1986 2机床设计手册 上 /下册 机床设计手册编写组 北京：机械工业出版 社 1986 3机械设计图册 华东纺织工学院、哈尔滨工业大学、天津大学主编 上海：上海科学技术出版社 1979 4金属切削机床设计
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