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机械类 设计 gbw92 外圆滚压 装置 cad

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机械类072设计-GBW92外圆滚压装置设计带CAD图,机械类,设计,gbw92,外圆滚压,装置,cad

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摘要本说明书详细介绍了车滚压的加工原理，而且以活柱筒为例，详细设计了一个用于活柱筒外圆加工的车滚压装置，最后仔细分析了本装置的适用范围和经济价值等内容。活柱筒的外圆加工通常采用(车磨)等工序，但是本装置采用一种新的方法滚压加工，来实现外圆表面的粗糙度的要求，而且滚压加工还有提高工件硬度、耐磨性、耐腐蚀性等在切削加工中无法得到的特性。本装置只需对普通车床加以改造，把大托板上的刀架换成本装置，就可以实现精密加工的效果。本装置适用于几乎所有外圆表面加工，而且对那些对表面有较高要求的工件，更能发挥出本装置的优势。本装置是一种工艺装备，而且结构简单，对于一般的厂家都有能力自行设计并制造出适合其产品的车滚压装置。关键词：车滚压、外圆、滚子、粗糙度SummaryThe specification expounds the lathing-grinding processing principle, takes Inner prop drum as an example in designing a lathing-grinding device used in outer-circle processing of Inner prop drum in details, and at last anatomizes the application scope and economic value multiplied with other information of this installation. The outer-circle processing of Inner prop drum usually uses a working procedure, called LathingGrinding and so forth. However, this device mentioned above adopts a new way named Rolling processing, aiming at achieving the requests of coarseness degree of outer-circle, improving the unobtainable characteristics of the workpieces in the process of Cutting, such as hardness, abrasive resistance as well as tarnish resistance and so on. The precision finishing could come into effect as long as the engine lathes are reconstructed and the tool holders on the splints are exchanged with the Lathing-Grinding, which could apply to every outer-circle surface processing and moreover make full use of it with reference to those workpieces whose surface processing calls for a higher demand. Almost every ecumenical manufacturer could have the capability to produce suitable lathing-grinding devices all by themselves, because this device, as technological equipment, is of simple configuration.Key words: Lathing-Grinding、Outer-circle、Roller、Coarseness degree目 录摘要 Summary 第1章 绪论 11.1 选题意义 11.2 滚压加工的概况 11.2.1滚压加工的概念 11.2.2滚压加工的原理 11.2.3滚压加工的特点及其应用场合 21.2.4滚压加工的分类 21.3本文主要研究内容 4第2章 设计方案的确定 5 2. 1设计参数 5 2. 2设计方案的确定 5第3章 工作参数的选择 73.1 滚压力 73.2 过 盈 量 73.3 滚压速度 83.4 滚压进给量 83.5 切削用量 83.6 工件原始表面质量 93.7 冷却液 9第4章 主要结构的确定及校核 104.1滚子设计及计算 104.1.1滚子的设计 124.1.2滚子的失效分析 124.2滚压器的尺寸计算 134.3轴承的选择及计算 154.3.1轴承的受力分析 154.3.2轴承寿命计算 164.4导轨的选定 164.5其余结构的确定 174.5.1滚压过盈量的调节机构 174.5.2吃刀深度的调节机构 174.5.3车刀的选用 174.5.4挡屑装置 184.5.5冷却装置 18第5章 外圆滚压加工注意事项 19第6章 车滚压的加工效果 206.1尺寸精度和表面粗糙度206.2金属内部的物理变化206.3表面性能的变化21第7章 车滚压装置的用途 22第8章 经济价值分析 23结论 24致谢 25参考文献. 26专题 快速制模技术 27附录1 36附录2 42第1章 绪论1.1选题意义对于活柱筒的外圆表面加工，按照传统加工方法(车磨)，虽然也能够满足设计要求 ，但是，随着产量的增加，设备需要量也加大，辅助时间加长。在这种情况下，我们可以利用CA6140等普通车床，加装一种外圆车滚压装置。该装置对外圆柱面同时进行切削和滚压加工，能获得一定的精糙度和抗疲劳强度。通过这个装置，不仅可能稳定地控制了活柱筒的表面质量，而且提高了加工效率,进而降低了生产成本。1.2滚压加工的概况1.2.1滚压加工的概念滚压加工是用滚柱滚压金属表面，将表面凸起部分碾压到凹陷部分，加工成平滑如镜的表面。与切削加工不同，滚压加工是一种塑性加工。滚压加工的工件不仅表面粗糙度瞬间可以达到Ra0.10. 8m，而且由于加工硬化提高其耐磨耗性的同时疲劳强度提高30%，拥有在切削加工中无法得到的特性。由于可简单而低成本的进行零部件的超精密加工，滚压加工日益被以汽车产业为首的精密机械、化学、家电等产业广泛应用，发挥其优势。1.2.2滚压加工的原理图1-1 滚压加工原理图如图所示，根据金属变形的理论，工作表面在外力的作用下，被滚压金属的原子间距离会暂时发生变动或晶粒间产生滑移。当外力达到一定数值时，被加工表面金属除产生弹性变形外，还会有塑性变形（即金属的残余变形）。由于塑性变形，不仅零件被加工表面的形状发生了变化，而且，其组织结构和物理性能也发生了变化，使金属被滚压层的组织变得紧密。晶粒变细、晶粒形状也沿着变形最大的方向延伸。同时在被滚压金属表面层内产生极大的压缩应力，使金属表面得到强化，提高了表面层的硬度；熨压平了微观不平度，大大降低了零件的表面粗糙度。被滚压金属表面的强度极限、屈服极限和疲劳极限行也都有所提高，但其相对延伸率和冲击强度则有所降低。这就使零件的抗腐蚀能力有所增加，使用性能也得到了改善。滚压加工时，在碾入区域滚柱将与切削加工面接触并渐渐加压，在塑性变形区域接触压力超过材料的屈服点，产生局部塑性变形。在滚柱下端最大负载作用后，在平滑区域开始弹性复原，滚柱渐渐与加工表面分离。在滚压器的滚压下，工件表面的不平度波峰和波谷被熨平和填平，故在一定的有效范围内，提高了工件的加工精度。1.2.3滚压加工的特点及其应用场合1.滚压加工的特点滚压加工是一种无屑光整加工方法。它是在常温状态下，利用硬材料（如淬火钢、硬质合金以及红宝石等）制成的工具，对被加工零件表面施加一定的压力，使表面层金属产生塑性变形，改变金属表面层的组织结构和物理性质，以达到光整表面，校正工件几何形状，提高加工精度的目的。由于滚压的结果，零件表层金属中产生了极大的压缩应力，因而强化了表面层金属，提高了强度极限、屈服极限和疲劳极限，使用零件表面产生一层冷硬层，增加了其耐磨性和谢腐蚀性能。从而，改善了零件的使用性能。2.滚压加工的应用场合滚压加工常用于加工内圆表面、圆柱面、圆锥面、开式圆弧表面、丝杆螺纹表面、齿轮齿形表面和平面以及一些不易加工的特殊形状表面等到。工件的材料可以是钢、铸铁或有色金属。滚压加工工艺简单，易于掌握，又不需要昂贵的专用设备，大、中、小型工厂企业均可采用，适用性强，是一种生产效率高能保证产品质量，提高经济效益的加工方法，具有较高的应用价值。1.2.4滚压加工的分类1.滚压加工的分类滚压加工在目前还没有统一的分类方法。按加工原理大致可分为单珠（柱）式滚压加工、多珠（柱）行星式滚压加工、旋风式滚压加工、脉冲式滚压加工、轮式滚压加工、镗滚压复合加工以及车滚压复合加工等。单珠（柱）式滚压加工主要用于外圆、内孔、平面和丝杠螺纹表面的滚压加工，多珠（柱）行星式滚压加工主要用于直径较大的内孔表面的加工；旋风式滚压加工主要用于外圆表面的加工，特别是用于细长杆圆柱表面的加工，效果更为显著；脉冲式滚压加工用于内孔表面加工，并能加工不通孔和非对称间断表面类型的孔，对于壁厚不均匀的内孔，采用脉冲式冯压加工，能获得较细的内孔表面粗糙度和较高的精度；轮式滚压加工用于大直径深孔的加工，对于直径大于400mm，孔深超过去10m的大直径深孔，采用轮式滚压加工，能获得较理想的内孔表面粗糙度和精度；镗滚复合加工用于内孔加工，深孔加工特别常用。2.车滚压加工车滚压加工是由车滚压机床来实现的，车滚压机床主要由滚压器、车刀架、顶尖、冷却系统和普通车床组成，其中车刀架位于滚压器前，车刀紧挨着滚压器，使车削滚压同时顺序进行。3.车滚压的加工条件 (1)加工前表面由于滚压加工是利用滚柱碾压的加工方法，所以加工后的表面粗糙度受凸起部分的高度及形状（即加工前状态）的影响。如果加工前表面状态粗糙（凸起部分高，凹陷部分深），则不能将凸起部分完全添埋凹陷部分，造成加工表面粗糙。另外，凸起部分的形状也影响加工后的表面。由车床或镗床单点切削得到的规则的凹凸形状，且为容易碾压的高度时，可得到最理想的表面。一般加工前的表面状况越好，加工后的表面状况越好，同时滚压头的磨耗也少。如果需要，可增加一道工序。 (2)加工前尺寸由于滚压加工是利用滚柱碾压的加工方法，所以加工前后工件的直径将发生变化（内径将扩大，外径将减小）。为了能加工到尺寸公差范围内，应考虑这个变化量决定前工序的尺寸。直径的变化量与工件的材质、硬度、滚压量有关，所以最初进行23次试加工后决定其尺寸。 (3)驱动机械滚压加工与切削加工不同，不需大扭矩，小功率车床也可以使用。(4)加工部分的壁厚滚压加工是用滚柱滚压加工部分的表面，使其致密化。所以，为了能够承受加工压力，待加工部分应有充分的壁厚（内径的20%）。壁厚太薄或部分薄时，加工后将发生起伏或真圆度下降。通常按以下方法解决这个问题：减少滚压量；利用夹具支撑外周；在削薄壁厚以前实施滚压加工。(5)加工部分的硬度滚压头可加工的工件硬度上限值为40HRC，但是也特制加工高硬度工件(硬度上限值为55HRC)用的滚压头。滚压加工高硬度工件时，加工部分由于承受压力大，工具寿命缩短。所以为得到所需精度的加工面，主要措施是减少滚压量。(6)转速和进给量向右旋转滚压头进行滚压加工；也可固定滚压头，工件旋转也可得到同样结果。转速与进给速度根据加工直径不同而不同。4.车滚压加工的优点一、滚压效率明显高于磨削，而且质量稳定；二、造价低，调整方便，减少辅助时间； 三、滚压后表面得以强化提高活柱简的使用寿命，经济效益显著。1.3本文主要研究内容一、采用合理的结构，同时进行车削和滚压加工；二、设计合适的滚子以及所需的相关的计算；三、采用合理的冷却系统；四、采用有效的微量进给系统； 五、采用合理的结构便于机械的安装、维修和调节。第2章 设计方案的确定2.1设计参数设计内容： 活柱筒的外圆加工 工件材料： 27SiMn加工方法： 车滚压加工要求： 外径为 内径为75mm粗糙度Ra0.8m直线度为选用机床： CA61402.2设计方案的确定活柱筒外圆的车滚压加工是用车滚压机床来实现的，车滚压机床就在普通车床加装车滚压装置，车滚压装置是由车刀和滚压器组成的，车刀在滚压器前面，使车削滚压同时顺序进行。装置后面用一特殊的堆堵用来同车床卡盘一起定位活拄筒，此外还有冷却系统是用来降低车削和滚压温度的。如下图所示，该装置安装在车床大托板的燕尾槽导轨上，其车削动作是由摇动车刀架手柄实现的，摇动手柄使车刀径向进给或后退，并按安装在车刀架上的百分表指示来控制加工尺寸，保证滚压余量。滚压动作是由均习分布的滚子来实现的，滚子被支承架限制在等分的圆周上，工作时径向滚压力由跑道承受，因滚子在360度圆周上均布，使向心力具有自动定心作用，滚压力的轴向分力则传给套，再通过止推轴承传给轴承套，轴承套通过调整螺母传递给外壳。跑道内孔有个小锥度，通过调整螺母调节滚子在跑道上的相对位置，从而实现微量调节。工作时，车床主轴上的卡盘卡住活柱筒不用加工的一头，工件的另一头用与工件加工要求的尺寸一致的一个特制的长锥堵顶着。长锥堵的长度应略长于滚压装置，这样当滚压完毕后可以把滚压装置完全退到锥堵上，以便换件，继续下一个工件的加工。为了防止车削过程中铁屑和冷却液四外飞溅，在前后加装挡板，为了便于在加工过程中观察加工情况，把位于可视车削过程的部位换成一个可方便打开的挡板。图2-1 车滚压装置简图第3章 工作参数的选择3.1滚压力滚压力是滚压过程中的主要参数，滚压力的大小直接关系到工件表面的变形程度和加工效率，滚压力的确定是比较复杂的，因为影响滚压力的因素很多材料的强度和硬度越高，原始表面粗糙度值越大。滚压元件直径越大，进给量越大，则滚压力相应的也越大。滚压力选取过大 ，滚压后粗犍度不但得不到降低，相反会引起表面金属疲劳，出现起皮现象。滚压力的选择是有一定范围的，直观的办法是调节滚压量来控制滚压力的大小，并根据滚压后的零件表面粗糙度来判断滚压力是否合适。3.2 过 盈 量滚压过盈量的选择，原则上应尽量使用较小的滚压力，保证精度和粗糙度的要求。选择过盈量不仅要考虑工件的塑性变形量，而且要考虑到工件在半径方向上的弹性变形量。活柱筒外圆滚压装置的安装尺寸为被加工圆柱筒的最小尺寸。以尾座孔活顶尖外套直径来调整滚柱所在圆直径，每次调整到滚压试件的尺寸及粗糙度满足要求后，再投入批量生产。根据文献1，滚压的过盈量按下式选取：式中：过盈量，滚压前滚子的对刀尺寸与车刀对刀尺寸之差；压下量，滚压后轴径实际尺寸与滚压前车刀对刀尺寸之差；弹性恢复量，在挤压作用下，高度内，一部分金属产生塑性变形产生，一部分产生弹性变形。扩张量，其大小与机床工艺刚度，切削用量（）大小，工件的外形是否规则，弯曲度大小有关。根据不同的工件材质，、选取不同数值，根据文献1，过盈量一般选取=0.150.25mm为宜，后面就以=0.25mm来计算。3.3 滚压速度滚压速度对加工表面的粗糙度及强化程度的影响不大，增大滚压速度可提高生产效率。但速度过高会引起振动，同时还会增高工件与工具的温升。经过多次试验,将活柱筒滚压速度定为7278mmin。3.4 滚压进给量图3-1 进给量与残留高度的关系进给量是滚压加工中的主要工艺参数它直接影响到滚压后工件表面的粗糙度和加工效率。从中可以看出，决定残留高度h的因素为滚压元件圆弧半径R和进给量,进给量愈小,则表面残留高度h愈小。因此，较小的进给量有利于降低表面粗糙度，但进给量增大可提高生产率。由于滚柱滚压接触面积较大,能承受较大滚压力,可选取较大的进给量。通过试验，对进给量的选择一般为f=(0.010.02)dmmr，取f=0.3mmr试验效果良好。3.5切削用量有关试验证明，加工高强度低合金结构钢27SiMn时，欲保证高质量、高效率条件下刀具的耐用度（t=40min）,选用普通硬质合金刀片远远满足不了要求，刀具常因过大磨损导致轴的粗造度值上升，故采用YW2、726等普通硬质合金涂层刀片，能取得满意的效果。根据文献1记载，切削深度为 =23mm。由于切削和滚压是同时进行的，二者必然是同一进给量和切削（滚压）速度。所以车刀切削速度也为7278mmin，已知工件直径为92mm,转化为转数n=250270r/min,查CA6140主要技术参数可得，相应的转数V有250 r/min，所以滚压时选取车床转数为250r/min，进给量取f=0.3mmr即可。3.6 工件原始表面质量活柱筒材料是27SiMn，调质硬度HB270310,因而可塑性较差，如果滚压前加工表面过于粗糙，滚压力大，将导致滚柱磨损，影响滚压质量。一般滚压预加工表面粗糙度以Ra6.3最佳。3.7 冷却液合理选择使用冷却润滑液，可使切削温度降低至约150C，使切削力降低15一30，提高刀具和滚柱的使用寿命，并能清除切屑和减小摩擦，从而提高滚压质量。通常选用一般的防锈乳化液为宜，可由车床水泵供给，但应有沉淀过滤装置，保持乳化液的清洁。第4章 主要结构的确定及校核4.1滚子设计及计算4.1.1滚子的设计1.滚子的选择常用的滚子有滚珠、圆柱滚子和圆锥滚子等。滚珠仅用于滚压力较小，生产率低及刚性差的工件滚压；圆柱滚子由于没有滚压后角，加工时金属层塑性变形的条件比较恶劣，圆柱在加工中处于滚动旋转连带进给的运动状态，因此常在加工表面产生滑移，留下滚柱后缘的进给压痕，加之摩擦力较大，影响了加工表面质量，且一般径向不能调整；圆锥滚子是在克服圆柱滚子缺陷的基础上发展的一种滚压工具，其优点是：由于存在滚压后角，使滚柱与工件表面加工中易于形成“水滴”状压痕，宽度方向在前，向后渐窄，这样不仅避免了挤压时塑性材料流向加工表面形成加工中易于形成的鱼鳞状堆积，而且还可防止滚柱后沿在已加工表面所产生的进给压痕，使孔加工质量得以改善，其次锥柱滚子加工时与工件表面的实际接触面积较大，故能承受圈套的滚压力，选用的较大的进给量，生产率比用圆柱滚子为高。相比而言，圆锥滚子优点较多，故本滚压装置采用的是圆锥滚子。2.滚子的尺寸的确定下图为圆锥滚子的结构图：图4-1 滚子结构滚子直径及圆弧半径会影响加工表面的质量：滚子直径越大，滚子接触工件表现积越大，塑性变形不充分；当滚子直径及圆弧半径过小时，则会给加工表现留下压痕。根据文献1P6有：已知 ；取； 取 ； 取； 取； 取。3.滚子的材料的确定由于滚子所处的工作环境要求硬度高和耐磨性好，所以本装置采用的滚子材料为9SiCr。9SiCr属于合金工具钢，也是一种冷作模具钢，该类钢淬透性好，耐磨性高，具有回火稳定性，但加工性能差，硬度值（HRC）不小于62。适用于形状复杂、变形小、耐磨性要求高的低速切削刃具，如钻头、螺纹工具、手动绞刀、搓丝板及滚丝轮等；也可以做冷作模具，如冲模、打印模等，此外，还用于制造冷轧辊，矫正辊以及细长杆件。4.滚柱数目的确定滚柱的数目按活柱筒外径不同取相应的值。滚柱数目的多少，不仅影响着活柱表面的加工精度（粗糙度），也影响着生产率。在一般情况下，进给量与滚柱数目成正比，滚柱数目与生产率成正比。但是滚柱数目过多，又增加了装配的难度，即各滚柱周向最低点尺寸应保持在同一平面的同一圆周上。滚柱数目可按以下两条原确定。(1）尽量采用偶数滚柱采用偶数，滚柱径向成对作用的力易使加工中工具定心，可减少其走偏，提高被加工圆柱的直线性。(2）当被加工件的直径时，取n=46个；当，取n=68个，当时，取n=1012个。已知活柱筒的直径，最终选取滚子数为6个。4.1.2滚子的失效分析虽然滚子在工作过程中存在磨损，但是由于所选的滚子材料有及好的耐磨性，在其还没磨损到失效时已经发生了另外一种失效接触疲劳破坏。当承受载荷的球或滚子在平面上运动或曲面上运动时，会在滚动接触状态下发生疲劳，这种失效现象称为接触疲劳。接触疲劳的特征是相互接触的滚动零件，在高的接触压力作用下，经过一定周期的接触应力循环后，在工作表面的局部地区产生小片或小块剥落，形成麻点或凹坑，使零件在工作中产生噪音、磨损、振动及温升，从而导致零件失效。以下是对滚子的疲劳校核：滚子在加工过程产生的作用力P，该作用力存在下列公式：其中 滚压厚度，已知=0.25mm；滚子半径，已知=5mm；滚子实际工作长度，可知10mm；工件材料的硬度，查文献10可知，27SiMn的硬度为HB240280，取=260kg/2600N/。代入公式有，得=36770N接触疲劳一般按最大接触压力进行疲劳设计，根据文献7P228P22有的计算公式： 式中 b接触面尺寸，其公式为式中 ，弹性体1，2的弹性模量，=N/； ，两圆柱半径，=5mm =46mm； ，弹性体的泊松比，=0.3代入公式中得，b=1.39mm故 =1685MPa查文献7表9-7可知经淬为处理的钢许用接触压力1917 MPa，由于，所以接触疲劳强度满足要求。4.2滚压器的尺寸计算图4-2 加工示意图上图中的D就是滚压器的尺寸，就是滚子间的安装后的尺寸，这个尺寸还是可以调节的，以下计算的是最理想的情况，仅作为调试的参考，图中是滚压前的尺寸，也就是车削后应达到的尺寸，同样也是作调试的一个参考。是滚压后的弹性加复量。为公差值中值尺寸，也是加工后的理想尺寸。已知加工尺寸为，则=91.9565mm。可知滚压前的尺寸 式中 接触应力，为材料的抗拉强度，查文献10可知，27SiMn的=100kg/mm1000N/，且=1.5=1500 N/；工件材料的硬度，查文献10可知，27SiMn的硬度为HB240280，取=260kg/2600N/；E 弹性模量，E=N/；工件滚压前的表面粗糙度，一般取=6.3； 滚柱半径，已知=5mm；工件的外径，有=46mm；代入公式有 91.98mm可知滚压器的尺寸 式中 工件的内径，有=37.5mm代入公式有=91.886 mm4.3轴承的选择及计算4.3.1轴承的受力分析从滚压原理可知，止推球轴承的受力来没有支源于滚压加工的轴向反作用力，所以先分析滚子滚压受力情况，如下图所示:图4-3 滚子受力分析其中Fz=36770N, 且有=2.3故Fx= =16857N从图上可知，滚压中产生一个径向力Fz和一个轴向力Fx，其中径向力Fz基本都通过跑道传到壳体上，而轴向力通过安置一个推力球轴承，从而把轴向力Fx传递到壳体上。从上面简图上，我们可以看到支承推力球轴承的套比较长，而且不应与工件有摩擦，所以在后头还需用一个深沟球轴承来保证同轴度。该深沟球轴承基本没受什么力，相比而言，推力球轴承要比深沟球轴承寿命要短多了，所以下面只计算推力球轴承的寿命。4.3.2轴承寿命计算1滚动轴承的基本额定寿命计算公式式中 以小时数（h）表示的轴承的基本额定寿命； 轴承工作转速，已知=250r/min；C基本额定运载荷，查文献9P923，可知推力球轴承51124的基本额定运载荷C=62.5kN；P当量动载荷；寿命指数，对球轴承=3，滚子轴承= 。2滚动轴承的当量动载荷计算当量运载荷的一般计算公式为：式中 载荷性质系数，查文献9表6-1-19有，=1.4；轴承所受的径向载荷，有=0；轴承所受的轴向载荷，有=16857N；径向系数，查文献9表6-1-20有，=0；轴向系数，查文献9表6-1-20有，=1。代入公式有 =23600N有=1238h如果每天工作8小时，则5个月一换轴承。4.4导轨的选定因为本装置是安装在车床的大托板的燕尾槽导轨上的，所以外壳与大托板相联接的燕尾槽尺寸必须以大托板上的燕尾槽尺寸相配合。但是此处联接为固定联接，不是为了导向，所以可不设镶条来调隙，而用一个紧定螺钉来限制壳体在大托板上的运动。此外，因本装置还有个车削装置，所以还需一个导轨，由于尺寸受限，所以还是选择燕尾槽导轨。燕尾槽导轨的特点是：制造复杂，磨损不能自动补偿，用一根镶条可调整间隙尺寸，尺寸紧凑，调整方便。主要用于要求高度小的部件中，车床的刀架也用这种导轨。4.5其余结构的确定4.5.1滚压过盈量的调节机构滚压过盈量的大小在主要取决跑道内孔的加工尺寸、滚子的尺寸以及车刀加工后的余量。在这些大的尺寸都确定后，还一个设计可以微量的调节过盈量。就是在跑道内孔加工一个小锥度，这样就可通过调节调整螺母的位置来调节滚子在跑道上的相对位置，从而实现微量调节。跑道承受着滚子传递来的滚压力，磨损比较严重，故有耐磨性好的铬轴承钢GCr15。GCr15的硬度为170207，其特点是耐磨性高，淬透性好，疲劳寿命高，一般经淬火、低温回火后使用，淬火后冰冷处理，可保证高尺寸精度，氰化处理可进一步提高耐磨性、耐热性、疲劳强度及尺寸稳定性。用于制造大型机械的轴承钢球、滚子和套圈，还可制造弹性极限、高耐磨、高接触疲劳强度的较大负荷零件，在该装置中可作为易损件，一旦失效就另换一个。4.5.2吃刀深度的调节机构 本装置有需要有一个可以实现刀具进退，还可微量调节的装置。进退刀仍采用传统机床的刀具进给装置，用一手柄加一高精度螺纹配合来实现进退刀，用一燕尾槽导轨来导向，再加一个百分表来实现微量调节。由于车刀在加工过程中不需要对反复地进刀、退刀，吃刀量的大小对滚压的效果的影响，吃刀量太大车削表面精糙大，影响滚压效果；吃刀量太小，增大了滚压的负担，也有可能影响滚压效果。所以在通常情况下，刀具是通过多次试加工而找出效果最好的位置，一但刀具位置确定，基本在后续加工中就不再调整。百分表作用就是用于刀具的位置的微量调节。4.5.3车刀的选用上文提到，车刀用的是YW2、726等普通硬质合金涂层刀片，刀杆选用2020mm。为了提给紧接的滚压加工提供更好的条件，对车刀的有如下要求：一、刀具主偏角为75，这样切削较厚，易于断屑，另外刀头磨有断屑台，保证断屑；二、刀头的前角、后角、偏角都比较小，增加了刀尖强度；三、刀尖磨有0.5mm圆角，起过渡和修光刃作用，同时付偏角较小，使刀痕的峰谷较平缓，利于滚压。4.5.4挡屑装置因为存在切削动作，而且还有冷却液，所以在装置前后都设置挡板，前罩要以后罩大些。为了可以方面观察车削的状况，把前罩挡住视线的那一块独立出来，用一个铰链连接，再加个手柄，这样就方面随时打开观察。挡板材料采用碳素结构钢Q235，其焊接性能好，常用于金属结构件，心部强度要求不高的的渗碳或氰化零件，拉杆、连杆、吊钩、车钩、螺栓、螺母、套筒、轴及焊接件，可用于重要的焊接结构。4.5.5冷却装置由于加工过程中速度不是很高，所以对冷却系统没有很高要求，用CA6140的冷却装置就可以了，冷却液有乳化液就可以了。用车床的水泵给装置提供一定压力的乳化液，可以冲掉铁屑，而且需要有沉淀过滤装置，保持乳化液的清洁，减少不必要的磨损。第5章 外圆滚压加工注意事项一、外滚压加工配套设备精度要求：车床主轴径向跳动在0.04mm以下,尾架中心与主轴中心同轴度要求0.03mm。车床导轨刚性要求较高，其直线度为0.06mm/m。这样才能保证滚压加工尺寸精度和表面精度的稳定性。 二、滚压加工中要使用冷却液。一般采用乳化液来降低滚压加工过程温度和冲掉工件外圆表面的屑末，特别是当车削滚压联合使用时，要以一定的压力进行冷却润滑，并冲掉车削下来切屑。否则，这些切屑会夹杂到滚压装置中去，影响滚压加工效果，甚至划伤滚压装置的滚柱，使滚压加工无法进行。三、滚压加工中途不宜停车。不然，滚压装置中的滚柱会在工件停留处压出一道环形槽而无法消除。若遇到特殊情况一定要停车时，应及时退出滚压装置。四、提高工件表面粗糙度，有利于滚压加工效果。在预加工粗糙度达Ra1.6时，只要过盈量合适，粗糙度可达Ra0.2以上。但当预加工粗糙度只有Ra6.4Ra3.2，加工表面有振动乱刀纹时，那么较深的刀纹不能被滚压光，这只有增加过盈量再次滚压。如果孔的椭圆度和锥度过大，滚压后上述缺陷仍然存在，同时粗糙度大。因此，预加工表面最好小于Ra3.2，几何精度在一、二级以上，能获得小的粗糙度，较理想的精度。五、滚压的次数不宜太多。一次滚压效果最为显著，可降低粗糙度23级。二、三次次之。车滚压一般就加工一次，如果效果不理想，也是调结其它参数。第6章 车滚压的加工效果6.1尺寸精度和表面粗糙度事实试明，用该装置滚压后，尺寸能稳定地控制在轴的尺寸公差范围内，而且表面粗糙度也能稳定达到。滚压时，滚柱将零件表面的波峰压下，产生塑性变形，填入波谷中去，从而使表面粗糙度提高。如下图所示：图6-1 滚压时零件表面情况影响表面粗糙度的主要因素：一、原始表面质量：滚压前车削的表面质量必须达到Ra3.2m 以上，且要求整个表面均匀、平整、无划伤，经滚压后才可以保证加工件达到粗糙度Ra0.8m。二、滚压过盈量：过盈量的大小直接影响着金属的变形。过盈量太小不能使原始表面的波峰压下去，达不到理想的粗糙度；过盈量太大，零件表面局部应力很大，以到长超过材料本身的强度，造成零件表面破裂、剥落，反而破坏了表面粗糙度。三、加工零件的材料机械性能：主要是材料的硬度及延伸率。一般软而塑性好的材料比较容易提高表面粗糙度，宜采用较大的滚压过盈量。6.2金属内部的物理变化在车滚压加工过程中，车刀的车削作用使加工面产生了冷加工硬化，滚压使原有的金属表面进一步产生塑性变形，冷加工硬化程度加强，改变了表层金属材料的机械性能（屈服极限、强度极限提高，延伸率、冲击韧性降低）。一般冷硬层的厚度在1.5mm左右，冷硬层的硬度分布为表层最硬，约比心部提高25左右，延壁厚方向硬度向心部递减，直至与心部硬度相同。金属表面经过滚压加工以后产生了塑性变形，变形随深度的增加而减少。塑性变形区再往里是弹性变形区，当外力消除后，变形也就消除了。在塑性变形区中，表层产生很大的残余压缩应力。6.3表面性能的变化经过车滚压装置加工的零件的表面耐磨性、耐蚀性和疲劳强度均的提高。以下介绍表面性能提高的原因。耐磨性提高的原因：零件表面经过滚压以后，表层产生冷作硬化现象，表面硬度提高。经过滚压后的表面有较大的支承面积，表面的承载能力加大。零件表面经过挤压，初磨损很小。滚压加工过的表面，其波峰形状特别有得产生稳定的油膜，有利于润滑。耐蚀性提高的原因：零件表面经过滚压以后，表面晶粒细化 ，组织致密，使化学反应不易产生并不易沿晶界深入。表面强度提高的原因：工件滚压后的表面形成有利的残余压缩应力，减少表面应力集中现象。表层的硬度、强度提高。第7章 车滚压装置的用途本工艺装备的用途是加工外圆柱面，让车、滚压一次完成，从而缩短加工工时，此外经过滚压加工的工件不仅表面粗糙度瞬间可以达到Ra0.10.8m，而且由于加工硬化提高其耐磨性的同时疲劳强度提高30%，拥有在切削加工中无法得到的特性。滚压加工能解决目前某些工艺方法不易实现的关键问题。例如对特大形缸体的加工。滚压加工使用范围广，在各大、中及小型工厂均能使用，因为在所有零件的设计中，圆柱形结构是比较常用的，对于对表面有较高要求的轴或筒类零件一般都能用车滚压加工。不论是从加工质量、生产效率，生产成本等方面来看，滚压加工都是一项比较优越的加工方法。在某些方面，它完全可代替精磨、研磨、珩磨等光整加工。车滚压装置只算是工艺装备，并不适合批量生产，其只能算一个专用加工设备，除了加工外圆表面，基本没有其它用途。而且其工艺范围还是有限的，现在一些有更高精度要求的处圆表面光有滚压加工就难以实现了。虽然市场上没有相应的产品，但是车滚压是由普通车床改装而成的，结构也比较简单，一般工厂都有能力自行改装，所以这种技术的推广还有有前途的。可以看出，一些对圆柱表面有精糙度、耐磨性以及抗疲劳强度要求的零件，最适合采用车滚压加工。目前，在单体液压支柱活柱筒外圆的加工中，不少厂家均采用车滚压的方法，一些轴类零件的加工，特别是长轴类零件，也有采用车滚压加工的。第8章 经济价值分析对于粗糙度要求Ra0.8m的外圆加工有多种加工方法都能实现，例如粗车精车粗磨精磨、粗车精车滚压、粗车珩磨等。零件的经济价值主要体现在设备成本和加工效率两个方面，下面依次与车滚压相比较：粗车精车粗磨精磨共有四道工序组成，而车滚压只需一道工序，项多在车滚压前加一道粗车工序，所以前者使用的设备明显多于车滚压，而且车滚压的加工时间要比者少多了,而且磨削的加工不稳定。粗车精车滚压是把车削和滚压分开加工，而且采用的滚压装备及方式还有所不同，常用滚压器进行滚压加工，其加工质量远比不上车滚压，而且加工效率也比不上车滚压，因为该种滚压器滚压通常要滚压二到三次。从车设备成本上两种差别不大。粗车珩磨，工作效率要比车滚压低些，但是要求的设备要比车滚压高些。因为珩磨需要珩磨机，而车滚压只须普通车床即可。经过比较可以看出，车滚压无论在设备成本，还是加工效率上都其优势，而且车滚压加工的表面还具有一定的抗疲劳性和抗腐蚀性等优点，故在产品销售上更有优势，总的来说车滚压还是有较大经济价值的。某厂采用本方法加工单体液压支拄的活柱筒外表面，质量好，尺寸稳定，误差在0.001mm范围内，表面粗糙度可达到Ra0.40.2。该厂组装了4台这样的滚压器，使产品的年产量达到 10万根以上。生产效率有了很大的提高，收到了很好的经济效果。 结论在绪论中已经把滚压加工的原理和分类等介绍了很详细了，滚压加工在加工质量上还是有其优势的。车滚压装置充分利用了滚压加工的特点，而且利用现在比较常见，甚至可以说有点过时的普通车床加以改造而成，可以加工出较好质量的产品，这也算是一种对资源的充分利用。由于车滚压中只对车床主轴的跳动有明确的要求，所以只要车床不是因为主轴跳动满足不了加工要求而报废外，其它原因导致的报废机床完全可以用来改造成车滚压加工装备，而且加工效果不会有什么影响，这也算是一种对废物的再利用。现今外圆加工往往采用(车磨)等工序，但是本项目的创新之处在于其采用滚压加工来实现外圆表面的粗糙度的要求，这样不仅可以比通常采用的(车磨)工序更省时，而且所加工的圆柱面还具有一定的抗疲劳强度。工厂生产的目的在很在程度上就是为了利润，如何用最低的成本制造出最好的产品是工厂最关心的，一般情况下这两者是相互矛盾的。但是车滚压装置却能比较好实现了这个目标，我想这就是本装置的最大优势。事实证明，车滚压在实际应用能收到了良好的效果，它车削削、滚压平稳，被加工缸体表面质量稳定，完全达到了图纸的要求，而且它还具有效率高、耐用度高、结构合理、工序集中、辅助时间短、操作方便、劳动强度低等优点，因此车滚压装置还是有较大的使用和推广价值。致谢大学时光弥足珍贵的，大学的四年学习生活是丰富多彩的，是充实而有意义。大学四年来我一直认真学习本专业知识，所以专业课方面有了很大的提高，在设计中掌握了大量有关机械设计制造方面的理论知识，在毕业实习中又将大量的理论知识运用于实践，为毕业设计打下了实践基础。通过这次毕业设计，使我又强化了专业了知识的实际运用能力，收获颇丰。在本次毕业设计中也得到了院领导、各位机制教研室的老师们、鸡西校办工厂等的大力支持和帮助，特别是我的导老师牛曙光老师的大力帮助，指导和极大的关怀与帮助。没有所有辛勤培育我的老师们就没有我今天所取得的一切成绩。所以在此向各位领导、老师、工人师傅及在此次毕业设计中给予我帮助的所有同学表示衷心的感谢。愿我最敬爱的老师们工作顺利，身体健康，合家欢乐，心想事成。参考文献：1. 赵波，邓玉歌 精密复合镗滚工具的设计与应用 机械工艺师1991年第3期 2. 于宏伟，董艳秋，燕桂香，张国君 活柱简的车滚压加工原理及提高加工质量的方法 煤炭技术 1999年第18卷第 3期 3. 高春花，范春梅，薛艳平. 活柱筒外圆滚压装置 . 煤矿机械 1998年第 2期4. 王洪英，刘元林，宋胜伟 . 80镗滚压头的设计. 煤矿机械. 2000年第9期5. 王友林，姜英，张东焕. 介绍一种外圆滚压器的结构和原理. 机械制造 . 1997年第12期6. 程通模 滚压和挤压光整加工 北京：机械工业出版社 1989年1月7. 赵少汴 抗疲劳设计 北京：机械工业出版社 1995年8月8. 陈再枝 蓝德年 模具钢手册 北京：冶金工业出版社 2002年3月9 . 吴宗泽 机械设计实用手册 第二版 北京：化学工业出版社 2003年6月10. 王少怀. 机械设计师手册. 北京. 机械工业出版社. 1989年11.王建中 李洪 公差与制图技术手册 沈阳：辽宁科学技术出版社 1999年1月专题快速制模技术模具是制造业中使用量大、影响面广的工具产品。没有型腔模、压铸模、铸模、深拉模和冲压模，就无法生产出被广泛应用和具有竞争价格的塑料件、合金压铸件、钢板件和锻件。在现代批量生产中，没有高水平的模具，就没有高质量的产品，它对企业提高生产效率、降低生产成本也有重要的作用。据国外最新统计分析，金属零件粗加工的75%、精加工的50%和塑料零件的90%是用模具加工完成的。因此，模具工业也被称为“皇冠工业”。 由于市场竞争的日益激烈，产品更新换代的速度不断加快，多品种小批量将成为制造业的重要生产方式，在这种情况下，制造业对产品原型的快速制造和模具的快速制造提出了强烈的要求。高速加工技术的出现，为模具制造技术开辟了一条崭新的道路。快速制模技术是一种快捷、方便、实用的模具制造技术。特别适用于新产品开发试制、工艺验证和功能验证以及多品种小批量生产。快速制模技术特点快速模具制造技术与传统的模具制造技术相比,具有如下特点： （1)制造方法简单，工艺范围广 由于快速模具制造是基于材料逐层堆积的成形方法，工艺过程相对简单、方便和快捷，它不仅能适应各种生产类型特别是单件小批的模具生产，而且能适应各种复杂程度的模具制造；它既能制造塑料模具，也能制造金属模具。模具的结构愈复杂，快速模具制造的优越性就更突出。 （2）模具材料可强韧化和复合化 快速模具制造工艺能方便地利用在合金中添加元素或结晶核心，改变金属凝固过程或热处理等手段，可改善和提高模具材料的性能；或者在合金中添加其它材料，可制造复合材料模具。 (3)设计周期短，质量高 由于RT的模具设计极少依赖人的因素，因而可有效地降低人为的设计缺陷。设计师可利用RP制造的高精度模型，在设计阶段就可对产品的整体或局部进行装配和综合评价，并不断改进，大大地提高了产品的设计质量。 （4）便于远程的制造服务 由于RT对信息技术的应用，缩短了用户和制造商之间的距离，利用互联网可进行远程设计和远程服务，能使有限的资源得到充分的发挥，用户的需求能得到最快的响应。 快速制模技术类型 快速制模技术与传统的机械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产上的使用要求，是综合经济效益比较显著的一类制造模具的技术，概括起来，有以下几种类别。1快速原型制造技术快速原型制造技术简称RPM，是80年代后期发展起来的一种新型制造技术。美国、日本、英国、以色列、德国、中国都推出了自己的商业化产品，并逐渐形成了新型产业。RPM是电脑、激光、光学扫描、计算机辅助设计（CAD)、计算机辅助加工(CAM)、数控(CNC)综合应用的高新技术。在成型概念上以平面离散、堆积为指导，在控制上以计算机和数控为基础，以最大柔性为总体目标。它摒弃了传统的机械加工方法，对制造业的变革是一个重大的突破，利用RPM技术可以直接或间接地快速制模，该技术已被汽车、航空、家电、船舶、医疗、模具等行业广泛应用。下面简述一下目前已经商业化的几种典型快速成型工艺。1.1激光立体光刻技术(SLA)SLA技术是交计算机CAD造型系统获得制品的三维模型，通过微机控制激光，按着确定的轨迹，对液态的光敏树脂进行逐层扫描，使被扫描区层层固化，连成一体，形成最终的三维实体，再经过有关的最终硬化打光等后处量，形成制件或模具。激光立体光刻技术主要特点是可成型任意复杂形状，成型精度高，仿真性强，材料利用率高，性能可靠，性能价格比较高。适合产品外型评估、功能实验、快速制造电极和各种快速经济模具。但该技术所用的设备和光敏树脂价格昂贵，使其成本较高。1.2叠层轮廓制造技术(LOM)LOM技术是通过计算机的三维模型，利用激光选择性地对其分层切片，将得到的各层截面轮廓层层粘结，最终叠加成三维实体产品。其工艺特点是成型速度快，成型材料便宜、成本低，因无相变，故无热应力、收缩、膨胀、翘曲等，所以形状与尽寸精度稳定，但成型后废料块剥离较费事，特别是复杂件内部的废料剥离。该工艺适用于航空、汽车等和中体积较大制件的制作。1.3激光粉末选区烧结成型技术(SLS)SLS技术是将计算机的三维模型通过分层软件将其分层，在计算机控制下，使激光束依据分层的切片截面信息对粉末逐层扫描，扫描到的粉末烧结固化(聚合、烧结、粘结、化学反应等)，层层叠加，堆积成三维实体制件。该技术最大特点是能同时用几种不同材料(聚碳酸脂、聚乙烯氯化物、石蜡、尼龙、ABS、铸造砂)制造一个零件。1.4熔融沉积成型技术(FDM)FDM技术是由计算机控制可挤出熔融状态材料的喷嘴，根据CAD产品模型分层软件确定的几何信息，挤出半流动状态的热塑材料沉积固化成精确的实际制件薄层，自下而上层层堆积成一个三维实体，可直接做模具或产品。 1.5三维印刷成型技术(3D-P)3D-P技术用微机控制一个连续喷墨印刷头，依据分层软件逐层选择性地在粉末层上沉积液体粘结材料，最终由顺序印刷的二维层堆积成一个三维实体，犹如不使用激光的快速制模技术。该技术主要应用在金属陶瓷复合材料的多孔陶瓷预成型件上，其目标是由CAD产品模型直接生产模具或功能性制作。 2表面成型制模技术表面成型制模技术，主要是利用喷涂、电铸、化学腐蚀等新的工艺方法形成型腔表面及精细花纹的一种工艺技术，实际应用中包括以下几种类型。 2.1电弧喷涂成型制模技术电弧喷涂成型技术的原理是：利用2根通电的金属丝之间产生电弧的热量将金属丝熔化，依靠高压气体将其充分雾化，并给予一定的动能，高速喷射在样模表面，层层镶嵌，形成一金属壳体，即型腔的内表面，再用充填基体材料(一般为金属粉粒与树脂的复合材料)加以支撑加固，提高其强度和刚性，连同金属模架组合成模具。这种制模技术工艺简单、成本低，制造周期非常短，型腔表面的成型仅需几个小时，节省能源和金属材料，一般型腔表面仅2-3mm厚，仿真性极强，花纹精度可达到0.5m。目前该技术被广泛地用于飞机、汽车的内饰件模具、家电、家具、制鞋、美术工艺品等表面形状复杂及花纹精细的各种聚氨酯制品的吹塑、吸塑、PVC注射、PU发泡及各类注射成型模具中。2.2电铸成型技术电铸成型技术的原理同电镀一样，是依样模(现成制品或按制品图纸制成的母模)为基准(阴极)，置放在电铸液中(阳极)，使电铸液中的金属离子还原后一层一层地沉积在样模上，形成金属壳体，将其剥离后，与样模接触的表面即为模具的型腔内表面。该技术主要特点是节省材料、模具制造周期短，电铸层硬度可达40HRC，提高了耐磨性和寿命，粗糙度、尺寸精度与样模完全一致，适用于注射、吸塑、吹塑、搪塑、胶木模、玻璃模、压铸模等模具型腔及电火花成型电极的制造。 2.3型腔表面精细花纹成型的蚀刻技术蚀刻技术是光学、化学、机加工综合应用的一种技术，它的基本原理是先把花纹图案制成胶片，再把胶片上的花纹图案复制在已涂上光敏材料的模具型腔表面上，经过化学处理，模具型腔表面形成不被蚀刻部分的保护层，再根据模具材质，选择相应蚀刻工艺，将花纹图案蚀刻在模具内表面上。该技术的主要特点是时间短、费用低，修补破损花纹图案可做到天衣无缝。3浇铸成型制模技术浇铸成型制模技术的共同特点是依样件为基准，浇铸出凸、凹模，型腔表面不需要机械加工。实际制模中主要有以下几种类型。 3.1铋锡合金制模技术铋锡合金快速制模技术是经样件为基准，以Bi-Sn(铋锡)二元共晶合金(熔点138，胀缩率万分之三)为材料，有精密铸造的方法同时铸出凸模、凹模、压边圈的一种技术。该技术的特点是制模成本低，合金可重复使用，制造周期短，尺寸精度高，形状、尺寸与样件完全相符，一次铸模寿命可达500-3000件，非常适合新产品开发、工艺验证、样品试制及中小批量和平。3.2锌基合金制模技术这是一种以样件(或样模)为基准，以熔点为380左右的锌基合金为材料，分别浇注凸、凹模，原则上型腔表面不进行机械加工的一种制模技术。该技术特点是制模成本低、周期短，适用于制作薄板大型拉伸模、冲裁模及塑料模。3.3树脂复合成型模具技术这是一种以样模(或工艺模型)为基准，以树脂或其复合材料为流体材料，先浇注出凸(凹)模，再依据凸(凹)模贴上蜡片(间隙层)，浇注凸(凹)模。该技术成型的型腔表面不需机械加工。该技术与CAD/CAM相结合，特点是模具尺寸精度高、制造周期短、成本低，是新产品试制、小批量生产工艺装备的新途径。适用于制作大型覆盖件拉伸模(也可局部镶钢)、真空吸塑、聚氨酯发泡成型模、陶瓷模、仿型靠模、铸造模等。3.4硅橡胶制模技术该技术以制件原型或模型为基准，将柔态硅橡胶制作成块，再靠高压力与模型完全吻合。4挤压成型技术4.1冷挤压成型 利用铍铜合金的良好的导热性和稳定性，经固熔时效处理后，采用冷挤压制造模具凹模型腔。其特点是制造周期短，型腔精度高(IT7级)，表面粗糙度Ra=0.025m,强度高，寿命可达50万次，无环境污染。 4.2超塑成型制模技术该技术是利用金属材料在细化晶粒、一定成型温度、低变形速率条件下，材料具有最佳超塑性时，将事先制作好的凸模，用较小的力便可挤压出凹模的一种快速经济制模技术。超塑成型材料的典型代表是Zn-22%AL。5无模多点成形技术无模多点快速成形技术是以CAD/CAM/CAT技术为主要手段，利用计算机控制高度可调基本体群形成上下成形面，代替传统模具对板料进行三维曲面成形的又一现代先进制造技术。此项技术可以随意改变变形路径与受力状态，提高材料的成形极限，可反复成形，以此消除材料内部的残余应力，实现无回弹成形。6凯维朗(KEVRON)钢带冲裁落料制模技术 新型钢带冲裁落料制模技术是一种不同于一般具有凸、凹模结构的钢带模，它是由单刃钢带与特制垫板组成的新型快速经济制模技术。这种模具重量轻，一般只有200kg，加工精度为0.35-0.50mm，可适合各种黑色和有色金属的0.5-0.65mm厚的板料加工。寿命可达到5-25万次，制造成本低。7模具毛坯的快速制造技术实型铸造由于大量的模具是属于单件或小批量生产，模具毛坯的制造质量和周期及成本对最终的模具质量和周期及成本的影响是至关重要的。现代模具毛坯已广泛地采用子实型铸造技术，所谓实型铸造就是利用泡沫塑料(聚苯乙烯PS或聚甲基丙烯酸酯PMMA)制作代替传统的木模或金属模，造型后不需取出模型，便可以浇铸，泡沫塑料模型的高温液体金属作用下，迅速燃烧气化而消失，金属液取代原来泡沫塑料模型所占有的位置，冷凝后形成铸件。实型铸造在实际应用中有下列几种情况。7.1干砂实型铸造即用55-100目的全干没有任何粘结剂的石英砂造型，用EPS或PMMA泡沫塑料制作的模型涂挂0.2-1mm厚透气性良好的耐火涂料层，以提高铸件表面粗糙度，防止粘砂或塌箱。7.2负压实型铸造负压实型铸造又称V法造型。该技术是使用全干而无粘结剂的石英砂做型砂，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型，在塑料薄膜的密封条件下，让整个铸型在负压条件下(真空度0.4-0.67MPa)进行液体金属浇铸，铸件凝固后解除负压即可得到表面光洁的铸件。7.3树脂砂实型铸造利用树脂砂做型砂，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型，在常温、常压下进行液体金属浇铸而制取铸件。利用实型铸造的技术制造模具毛坯具有尺寸精度高(ISO9级)，加工余量小(一般在5mm左右)，不需要拔模斜度，不需要制型芯与泥芯撑，节省金属材料，节省做木模型的木材，制造周期短，成本低。该技术适合大型、复杂、单件模具毛坯的生产。陶瓷型精铸、失蜡精铸等技术在提高模具毛坯精度、降低加工工时、缩短制造周期、降低成本等方面也显示出其特有的优越性。8其它方面技术为了简化模具的结构设计，降低模具成本，缩短模具制造周期，在国内外也先后出现了一些其它方面新技术的应用，如快换模架、冲压单元、刃口堆焊、镶块铸造、氮气弹簧等。8.1氮气弹簧在模具上的应用氮气弹簧是一种新型弹性功能部件，用它代替弹簧、橡胶、聚氨酯或者气垫，它能够准确地提供压边力，在较小空间便可产生较大初始弹压力，不需预紧，在模具整个工作过程中弹压力基本恒定。弹压力大小及受力点位置可随时、准确、方便地调整，简化模具拉伸、压边、卸料等结构，简化模具设计，缩短制模周期，调试模具方便，缩短更换模具时间，提高生产效率。8.2快速换模技术由于产品品种的增多，使模具在生产中更换变得十分频繁，于是如何缩短冲压设备的停机时间，提高生产效率，快速换模技术受到了人们的关注。 目前发达工业国家的一些大公司换模速度达到了惊人的程度，是否具有快速换模技术已成为企业技术进步的一项标志。总的趋势就是减少模具在设备上安装、固定、调整的时间，这既要在设备结构设计上予以考虑，又要在模具的结构设计、标准化方面予以考虑，将机上的作业尽可能地放在机下做。 8.3冲压单元组合技术 冲压单元组合技术是将常规的冲模分解为一个个简单的单元冲模，根据工序件的要求，排列组合，在同一次冲程内完成多种冲压工序的新型工艺装备，工作时冲压单元不与冲床滑块联接，只需滑块打击即可完成冲压工作。单独使用时它就是1副完整模具。它可以用来加工板料或型材的冲孔、落料、切角、切槽、切断及浅拉伸等。具有组装快捷、使用方便、通用性强、经济性好等特点，特别适合多品种、中小批量生产。8.4刃口堆焊技术在冲模制造中，以普通灰铸铁为基体，在刃口部位堆焊高硬度的合金钢，以代替模具钢镶块，这一技术成为世界先进工艺之一。这是一项节省制造工时，节省昂贵的模具钢材，缩短模具制造周期的快速经济制模技术。目前熔化极氩弧焊技术的应用，大大地提高了刃口堆焊的速度和质量。这项技术世界各国模具行业已广泛采用，取得了良好的经济效益。 8.5实型铸造冲模刃口镶块技术这是一种用实型铸造的工艺方法制造冲模刃口的方法，即用合金钢铸件镶块代替锻造合金钢镶块。目前由于铸造工艺和热处理工艺不断完善和提高，铸造镶块的内在质量有了保证，故其应用范围在不断扩大。这项以铸代锻的新技术的突出特点是节省贵重模具钢材，简化模具制造工序，由于加工余量小，节省了大量机加工工时，缩短模具制造周期，降低模具成本。8.6可加工塑料在模具制造中的应用 可加工塑料在发达的工业国家应用较普遍，特别是在汽车、飞机等制造业中，主要代替木材或金属制作汽车车身主模型、靠模、检具和铸造模型等。可加工塑料的主要特点是兼备木材和金属的优良加工性能，制作工艺简捷(可采用模塑、浇注、拼粘、雕塑等方法)、尺寸稳定性好、不变形、耐潮湿、耐腐蚀、易修复、易改型、重量轻、制作周期短、成本低。国内外快速制模技术现状制造模具的材料通常是一些难加工材料，目前国内模具型腔一般都釆用电火花加工（EDM）成型。随着生产的发展和产品更新换代速度的加快，对模具的生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，于是电火花加工存在的问题就逐渐暴露出来。从物理本质上说，电火花加工是一种靠放电烧蚀的“微切削”工艺，加工过程非常之缓慢；在电火花对工件表面进行局部高温放电烧蚀过程中，工件材料表面的物理-机械性能会受到一定程度的损伤，常常会在型腔表面产生微细裂纹，表面粗糙度也达不到模具的要求，因而经过电加工后的型腔类零件一般还要进行费力、费时的手工研磨和抛光。因此，电火花加工的生产效率很低，制造质量不稳定，在许多场合，模具已成为影响新产品开发速度的一个关键因素。20世纪90年代以来，在国外模具工业中开始逐渐应用高速切削(HSC)方法进行型腔的加工，并且取得了很好的效果。高速切削方法优点如下：产品质量好高速切削以高于常规切速10倍左右的切削速度对零件进行高速加工，毛坯材料的余量还来不及充分变形就在瞬间被切离工件，工件表面的残余应力非常小；切削过程中产生的绝大多数热量（95%以上）被切屑迅速带走，工件的热变形小；高速加工过程中，机床主轴以极高的转速（1000080000 r/min）运转，激振频率远远离开了“机床刀具工件”系统的固有频率範围，零件加工过程平稳无冲击。因此零件的加工精度高，表面质量好，粗糙度可达Ra 0.6m以上。经过高速铣削的型腔，表面质量能达到磨削的水平，故常常可省去后续的许多精加工工序。 生产效率高用高速加工中心或高速铣床加工模具，可以在工件一次装夹中，完成型腔的粗、精加工和模具零件其它部位的机械加工，即所谓“一次过”技术（One Pass Machining），切削速度很高，加工过程本身的效率比电加工要高出好几倍。除此以外，它既不要做电极，常常也不需要后续的手工研磨与抛光，又容易实现加工过程自动化。因此，高速加工技术的应用，使模具的开发速度大为提高。 工艺范围广能加工形状复杂的硬质零件和薄壁零件由高速切削机理可知，高速切削时，切削力大为减少，切削过程变得比较轻松。高速切削可以加工淬火钢，材料硬度可高达60HRC以上，加工过程甚至可以不用切削液，这就是所谓的硬切削（Hard Machining）和干切削(Dry Machining)。尤其可贵的是，在高速加工中，横向切削力很小，这就有利于加工复杂模具型腔中一些细筋和薄壁，其壁厚甚至可以小于1mm。展望技术在制造业中所处的关键地位，快速制模尤其是快速制造金属模具技术的开发研究受到高度关注，概括该技术面临的关键问题和发展趋势有以下几个特点：(1)快速软模及陶瓷等模具的使用范围受到限制，压铸、注塑、冲压等主导模具的金属模具快速制造是RPN技术努力的目标；(2)以快速原型等各种原型和铸造、熔射等技术相结合的间接法与直接法相比实用化方面占优势，但因工序增加和受材料性质及制造环境的影响，致使精度控制难度大。开发尺寸稳性好的制模材料、减少制模工序、实现工作环境的安定化是提高间接法制模精度的关键；(3)基于堆积成形原理的直接制模法在表面及尺寸精度、综合机械性能等方面尚难以满足高精度、高表面质量的耐久模具制造要求，且成本高、尺寸规格受限制。以低成本且适于精细加工及多种材料成形的堆积和去除成形技术集成，将是提高直接制模法的实用性、材料适应性和表面精度的有效方法；(4)快速制模法适合我国国情，具有广阔的应用前景。与高速铣削加工相比，在表面带精细复杂形状和电火花加工难以省去的金属模具制造方面占有优势。要进一步提高快速制模技术的竞争力，必须开发加工数据生成较数控加工数据生成更容易，并能获得所需的尺寸及表面精度材料选择范围广的直接快速制模新方法。附录1：机器人技术发展趋势作者:JimPinto, 圣地亚哥,美国中部.美国谈到机器人,就如同科幻一般。 但是,仅仅因为机器人在过去几十年里没有辜负自己的承诺,并不表示它们不会早到或者迟到。 事实上,一些先进技术导致的机器人的时代更近更小、更便宜、更实用、更具成本效益。肌肉,骨骼与大脑 任何机器人都有三方面: 肌肉：有效联系物理载荷以便机器人运动。 骨骼：机器人的物理结构与决定于其所从事的工作; 考虑到有效载荷这就决定了机器人的大小和重量。 大脑：机器人智能; 它可以独立思考和做什么; 需要多少人工互动。 由于机器人已经被描绘于科幻世界,许多人期望机器人的外表更人性化。其实机器人的外表决定于它的功能和任务。不少机器,一点也不像人也明确地列为机器人。同样,有些像人的机器人也脱离不了机械结构或者玩具。 起初的机器人是又大，又只有很小的力。 老水流动力机器人被用于三D环境：阴暗、肮脏、危险。 由于第一产业的技术进步,已经完全改进了机器人的能力、业绩和战略利益。 例如,80年代机器人由水流驱动过渡成为电力驱动单位。 改进了性能和准确性。 工业机器人已在工作 在当今世界机器人数量已接近100万,有将近一半的在日本,仅有15%在美国。数十年前,90%的机器人用于汽车制造业,通常用于做大量重复的工作。 今天只有50%用于汽车厂,而另一半分布于工厂、实验室、仓库、发电厂、医院和其他许多行业。 机器人用于产品装配、危险物品处理、油漆喷雾、切割、抛光、产品的检验。 那些被用于各式各样的任务的机器人数量,例如下水道清理,查找炸弹和操作日趋复杂的手术,在将来将持续上涨。 机器人智能 即使原始的智力，机器人已经被证明在生产力、效率和质量方面能够创造良好收益。除此之外,一些聪明机器人没有用于制造业; 他们被用于太空探险、 外科遥控，甚至宠物，就像索尼的Aibo机械狗。 从某种意义上说,一些其他应用表明机器人可能的用途，如果生产厂家认识到,工业机器人并不是要局限于一个方面,或者受限制昨日机械概念。 伴随着迅速增长的电力微处理器和人工智能技术,大大提高了机器人其潜在的弹性的自动化工具。新增加的智能机器人的应用要求先进的智能。机器人技术融入各种辅助技术机器视觉、传感器(接触),高级技工及语音识别。 这一令人振奋的成果代表了新水平的工作应用,比以往任何时候都认为是实际的机器人。 实行综合的机器人视觉和触觉急剧地改变了新的产品和生产体系的速度和效率。机器人变得如此精确,以至于机器人可以应用于所有手工的场所不再是一个不可能的观点。半导体制造业是一个例子,高度一致的吞吐量和质量,不能靠手工或简单现机械就能实现。此外,通过使那些快速产品与传统硬质工具不相匹配部分的转换和革新，取得了显著成果。 增强竞争力 如上所述, 机器人的应用起源于汽车制造业。通用汽车已拥有四至五万的机器人，但仍然能够继续发展并运用新方法。 为了能使机器人更加智能化，现在已运用了大量新的战略选择。 在过去的两三年里，汽车价格已经下降,为了不断创造利润，制造商降低生产和结构成本。这是唯一途径。汽车厂改建新模式,通常需要投入数以亿计美元以购买设备。 机器人制造技术的重点是通过减少资本投资的方式以增加适用性。新的遥控应用已被发现用在以专用设备自动作业的操作上了。它的灵活性能作业自动化发挥得更协调,并且有重大的成本优势。 机器人协助 其主要增长领域是智能机器人协助装置(IAD)。操作员熟练地操作着机器人，就好像是自己的手和脚变长,且更有力了。 这就是遥控技术，没有人或机器人可以替代，它是有助于改造人类环境产品的一个新版本，多方面地帮助人类伙伴，包括动力供应、运动导向、线路跟踪以及程序自动化。 智能机器人协助装置运用遥控技术帮助人们以较少的压力，更多、大、好、快地操作零部件和有效载荷。利用人类机器界面,操作员和智能机器人协助装置携手合作以优化开放性、指导性和定位移动。传感器、计算机动力和操控运算法则将操作员的手令转译成人类提升能力装置。 遥控新格局 随着科技和由摩尔法带来的经济影响将继续变换计算机的能力和价格，我们应该期望更多创新,更多具成本效益的遥控结构，以及更多在传统服务重点之外的运用。 工业遥控设备最大的变化是,他们将形成一个更广泛的多种结构和机制。 在许多情况下,牵涉到自动装置系统的配置,不会立即被认为是机器人。例如,自动操作半导体生产的遥控装置已远远不同于那些用在汽车制造业的遥控装置。我们会有那么一天：更多这类可编程加工的遥控设备种类会比现今有的传统遥控设备来得多。一个突发性转变即将来临；它的潜力是巨大的，因为不久后遥控设备不仅能够提升成本效益，也能产生前所未有的优势和操作应用。 远景展望 尽管机器人研究者希望仿效人类的智慧和外表,但是从未成功过。大多数机器人仍是无形的，也并非万能，也不能快速识别目标物体。两足直立行走的机器人微乎其微，比如本田P3就侧重于研究和示范样本。 较少结合工业机器人机器视觉系统,因此它的要求,而不是机器人机器视觉视野。 早期机器视觉领养付很高的价格,因为需要的技术知识民心等制度。 例如,在八十年代中期,从辛辛那提市Milacron弹性制造系统的$900,000的机器视觉系统。 到1998年,平均价格已降至$40000,并且价格继续下降。 今天,从Cognex, Omron花$2,000就能买到简单的配有视觉套传感器的模式。减价反映了当今电脑成本的降低,和为特殊工作如侦察业等的视觉系统的重点开发。 机器人在世界各地的使用 工业机器人的销售已上升到创纪录水平,它对家务杂事如除草和地毯吸尘有着巨大的未开发的潜力。去年有3000个水下机器人、2300个爆破机器人和1600个外科手术机器人开始工作。 预计吸尘和除草的家用机器人将大幅度增加，从2000年的12500到2004年末的500，000。iBOT Roomba吸尘器价格现在不到$200.00。近日炭疽恐慌,人们越来越多地使用机器人排架邮局的资料。事实上,美国邮政自动化有其巨大的潜力。去年，1000个机器人被安装来分类包裹。美国邮政总署估计,它有可能使用80,000机器人进行分类包裹。 环顾今日在我们身边的机器人:瓦斯自动泵、银行自动柜员机、自助式测试线，机器已经取代许多服务工作。 在今后的数十年，不难想象图像处理的发展进步、微处理器速度和人为模拟可能导致自动化成为世界上最无聊、低智力、低工资的工作。 Marshall Brain，HowStuffW的创办人，写了两篇有趣的关于未来机器人的论文，很值得一读。 他觉得在今后40年内机器人将代替许多人类工作，那是很有可能的。根据Marshall Brain的预测,在他的论文机器人种族,人性化机器人将在2030年得到普及。他们将取代目前由人类从事的工作，如快餐服务清洁房间和零售服务。 除非找到办法来弥补这些失去的就业机会, Marshall Brain估计在2055年超过50%的美国人将由机器人代替而失业。 智能机器人将运用到每个角落全球的HAL和数据与传感机器正在快速地接近。 事实上,在某些方面智能机器人已开始承担起人类的工作。 由于处理能力倍增,以及记忆装置技术带来更小更精确的传感器和传动,机器人将以新颖、各式各样地精彩的应用，成为今后滋生代新产品。 工业机器人 绝大多数机器人被应用在制造业等重复性任务比如给汽车喷漆以及简单装配。2000年全世界大约有10万名新的机器人,其中将近一半在日本，所以日本是最大的用户。 在2002年年底有近80万工业机器人,这个数字有可能在2004年末增加到近100万人。 在过去十年中机器人的运用增加了,而同时价格则一直下滑。今天,机器人制造有1-2年的偿还期限。在北美,机器人的价格相对于劳动力成本已降至26，如果考虑质量的提高则将低至12。 工业机器人的销售已达到纪录水平,在家务中，像清除草坪和清洁地毯方面，它有巨大的开发潜力 。许多新的应用机器人 随着机器人智能提高,以及传感器、传动和运行机制的日甄完善,它的应用以大大增加了。现在有成千上万的水下机器人、破坏机器人、甚至还有用远程机器人来拆除手术。 数十个实验搜救机器人踏遍倒塌的世界贸易中心双塔楼搜索残骸。机器人专家小组在第一现场操作实验机器人，用来探寻瓦砾。在阿富汗战争中所使用的机器人是美军作战的工具。他们被送入洞穴、建筑物或其他地区的, 作为部队的前锋，以防止人员伤亡。 巨人步行机器人被用来伐木。它用六个关节移动，前进和后退、横走、斜走，还可以转身和跨越障碍物。 在柏克莱分校,一个名叫micromechanical的微型昆虫飞行机器人,它有非常自然地精确度的节奏拍打翅膀。他们的目标是建立一个又小、又灵活的装置可以探测火星表面和安全监察危险化学品泄漏,例如,秘密侦查敌军,。 预计吸尘和除草的家庭机器人将大幅度上升。现今用机器人做家务是很实际的。一个低廉的房屋清洗机器人近日出台了。一个极其畅销的小型电动车吸尘器（Roomba）标价$199，它绕完整个地板,期间它所到之处都被打扫和除尘了。 Rodney Brooks? iRobot Roomba由马萨诸塞州的iRobot生产。iRobot是多家公司中的一员，他们联合计划在今后几年内推出一系列新的机器人。不久将推出新产品机器人，包括自动地板清洁器和实业工具，从而去从事无聊、肮脏、危险的工作,如检查油井。 当然,自治油井督察人员并不像一些有识之士所预言的那样会和机器仆人一样颤动。虽然还是不太引人注目，但是人工智能和机器人正进入日常生活。 Rodney Brooks,人工智能实验室主任、美国iRobot公司的董事长,参与了这场十年变革。他的新书 Flesh & Machines 主要研究与生命有关的许多主题的机器人。Brooks创造他所谓的situated creatures的热情是本书的中心, situated creatures是我们后来当作我们的老师和同伴。Rodney Brooks麻省理工实验室挤满了机器人，从机械腿到具有人类特性的机器人，用人类一样的表情和动作，依靠人力机器人接口。Brooks认为要人们接受机器人的生活是有争议的。普通版机器的第一代已经被实验室遗弃了。 Rodney Brooks对post-PC的未来有他的想法：传感器和微处理器应该装在汽车里面、办公室和家里，并通过各种言论和动作接口在上衣口袋进行资料检索,还有用于沟通、做各种各样的事情。 他坚持认为,智能时代,移动机械已经开始出现。你只需要知道哪里可以找到它们，或者在油井、医疗实验室、财政服务或者是建筑公司。 军事 & 国防应用 现在iRobot已经依美国防部的合同建造了一个机器人,其大小像手提箱那样，可攀爬楼梯,沟渠、可在水下三层生存。不同于携带炸弹的机器人,它有眼睛和耳朵,通过无线电连接传递所见所闻。这就是PackBot。它可被用来撇进一辆交通工具，用力把它扔进可能蛰伏着敌人的屋子的窗户。 一般来讲，机器人系统吸引了国防部的兴趣,因为他们有远距离军事行为的能力，使危险任务对人的伤害最小。 国防先进研究计划机构(DARPA)是国防部的中心研究和发展组织。DARPA的分布式机器人程序,旨在与合格的公司合作来发展微型的，有生物灵感的机器人设计和为军事应用的机器人控制新方法。DARPA对微小型机器人特别感兴趣,因为它们的优势是可以制作单位成本较低，并且提供独特的使命。它们既可以单独又可以以团体的形式被用来实施和展开，来增强人类能力，执行危险的任务，以及完成从未想象过的任务。潜在的应用包括监视、侦察、调查途径、欺骗、武器运送和小规模启动。为了侦查布雷区、小型传感器则被安装在机器人的跳脚上。小型机器人可送入市管道搜集情报。大规模使用机器人可以作为伪装。极小的微型机器人可注入锁孔用来开锁。 由于微型机器人类似小动物和昆虫、生理上赋予了灵感设计(跳、攀登、爬、草等),加上记忆装置的应和智能材料提供了新颖和独特的移动装置的可能性。记忆存储技术使在单独硅片上的机械综合和电子功能成为可能。先进的微电子包装采用多芯片模块和混合信号，它带来了发展的新思路,并把遥控形式和功能联合起来。 用于军事用途的机器人或者完全由人类控制、半自主控制，或者是自主运行。 为了能让微型机器人在不同的环境从事长时间工作,我们需要新方法以减少电力需求、控制能源利用与提供快速充电。 机器人的发展令人振奋的新领域 典型的自动化技术在文本、PLCs、计算机、显示器、控制、传感器、阀门、传动、数据传输、无线通讯、网络等上要讲究知识和经验,这正是这些机器人和机器人系统发展的重点要求。 在经济不景气的时候,机器人技术一定会成为一个令人兴奋的有益事业发展的新舞台。附录2Robotics technology trendsBy : Jim Pinto,San Diego, CA.USAWhen it comes to robots, reality still lags science fiction. But, just because robots have not lived up to their promise in past decades does not mean that they will not arrive sooner or later. Indeed, the confluence of several advanced technologies is bringing the age of robotics ever nearer-smaller, cheaper, more practical and cost-effective. Brawn, Bone & BrainThere are 3 aspects of any robot: Brawn：strength relating to physical payload that a robot can move. Bone：the physical structure of a robot relative to the work it does; this determines the size and weight of the robot in relation to its physical payload. Brain：robotic intelligence; what it can think and do independently; how much manual interaction is required. Because of the way robots have been pictured in science fiction, many people expect robots to be human-like in appearance. But in fact what a robot looks like is more related to the tasks or functions it performs. A lot of machines that look nothing like humans can clearly be classified as robots. And similarly, some human-looking robots are not much beyond mechanical mechanisms, or toys. Many early robots were big machines, with significant brawn and little else. Old hydraulically powered robots were relegated to tasks in the 3-D category：dull, dirty and dangerous. The technological advances since the first industry implementation have completely revised the capability, performance and strategic benefits of robots. For example, by the 1980s robots transitioned from being hydraulically powered to become electrically driven units. Accuracy and performance improved. Industrial robots already at workThe number of robots in the world today is approaching 1,000,000, with almost half that number in Japan and just 15% in the US. A couple of decades ago, 90% of robots were used in car manufacturing, typically on assembly lines doing a variety of repetitive tasks. Today only 50% are in automobile plants, with the other half spread out among other factories, laboratories, warehouses, energy plants, hospitals, and many other industries. Robots are used for assembling products, handling dangerous materials, spray-painting, cutting and polishing, inspection of products. The number of robots used in tasks as diverse as cleaning sewers, detecting bombs and performing intricate surgery is increasing steadily, and will continue to grow in coming years. Robot intelligenceEven with primitive intelligence, robots have demonstrated ability to generate good gains in factory productivity, efficiency and quality. Beyond that, some of the smartest robots are not in manufacturing; they are used as space explorers, remotely operated surgeons and even pets ，like Sonys AIBO mechanical dog. In some ways, some of these other applications show what might be possible on production floors if manufacturers realize that industrial robots dont have to be bolted to the floor, or constrained by the limitations of yesterdays machinery concepts. With the rapidly increasing power of the microprocessor and artificial intelligence techniques, robots have dramatically increased their potential as flexible automation tools. The new surge of robotics is in applications demanding advanced intelligence. Robotic technology is converging with a wide variety of complementary technologies-machine vision, force sensing (touch), speech recognition and advanced mechanics. This results in exciting new levels of functionality for jobs that were never before considered practical for robots. The introduction of robots with integrated vision and touch dramatically changes the speed and efficiency of new production and delivery systems. Robots have become so accurate that they can be applied where manual operations are no longer a viable option. Semiconductor manufacturing is one example, where a consistent high level of throughput and quality cannot be achieved with humans and simple mechanization. In addition, significant gains are achieved through enabling rapid product changeover and evolution that cant be matched with conventional hard tooling. Boosting Competitiveness As mentioned, robotic applications originated in the automotive industry. General Motors, with some 40-50,000 robots, continues to utilize and develop new approaches. The ability to bring more intelligence to robots is now providing significant new strategic options. Automobile prices have actually declined over the last two to three years, so the only way that manufacturers can continue to generate profits is to cut structural and production costs. When plants are converted to new automobile models, hundreds of millions of dollars are typically put into the facility. The focus of robotic manufacturing technology is to minimize the capital investment by increasing flexibility. New robot applications are being found for operations that are already automated with dedicated equipment. Robot flexibility allows those same automated operations to be performed more consistently, with inexpensive equipment and with significant cost advantages. Robotic AssistanceA key robotics growth arena is Intelligent Assist Devices (IAD).operators manipulate a robot as though it were a bionic extension of their own limbs with increased reach and strength. This is robotics technology not replacements for humans or robots, but rather a new class of ergonomic assist products that helps human partners in a wide variety of ways, including power assist, motion guidance, line tracking and process automation. IAD use robotics technology to help production people to handle parts and payloads, more, heavier, better, faster, with less strain. Using a human-machine interface, the operator and IAD work in tandem to optimize lifting, guiding and positioning movements. Sensors, computer power and control algorithms translate the operators hand movements into super human lifting power. New robot configurationsAs the technology and economic implications of Moores law continue to shift computing power and price, we should expect more innovations, more cost-effective robot configurations, more applications beyond the traditional service emphasis. The biggest change in industrial robots is that they will evolve into a broader variety of structures and mechanisms. In many cases, configurations that evolve into new automation systems wont be immediately recognizable as robots. For example, robots that automate semiconductor manufacturing already look quite different from those used in automotive plants. We will see the day when there are more of these programmable tooling kinds of robots than all of the traditional robots that exist in the world today. There is an enormous sea change coming; the potential is significant because soon robots will offer not only improved cost-effectiveness, but also advantages and operations that have never been possible before. Envisioning Vision Despite the wishes of robot researchers to emulate human appearance and intelligence, that simply hasnt happened. Most robots still cant see，versatile and rapid object recognition is still not quite attainable. And there are very few examples of bipedal, upright walking robots such as Honda P3, mostly used for research or sample demonstrations. A relatively small number of industrial robots are integrated with machine vision systems，which is why its called machine vision rather than robot vision. The early machine vision adopters paid very high prices, because of the technical expertise needed to such systems. For example, in the mid-1980s, a flexible manufacturing system from Cincinnati Milacron included a $900,000 vision guidance system. By 1998 average prices had fallen to $40,000, and prices continued to decline. Today, simple pattern matching vision sensors can be purchased for under $2,000 from Cognex, Omron and others. The price reductions reflect todays reduced computing costs, and the focused development of vision systems for specific jobs such as inspection. Robots already in use everywhereSales of industrial robots have risen to record levels and they have huge, untapped potential for domestic chores like mowing the lawn and vacuuming the carpet. Last year 3,000 underwater robots, 2,300 demolition robots and 1,600 surgical robots were in operation. A big increase is predicted for domestic robots for vacuum cleaning and lawn mowing, increasing from 12,500 in 2000 to almost 500,000 by the end of 2004. IBot Roomba floor cleaning robot is now available at under $200.00. In the wake of recent anthrax scares, robots are increasingly used in postal sorting applications. Indeed, there is huge potential to mechanize the US postal service. Some 1,000 robots were installed last year to sort parcels and the US postal service has estimated that it has the potential to use up to 80,000 robots for sorting. Look around at the robots around us today: automated gas pumps, bank ATMs, self-service checkout lanes，machines that are already replacing many service jobs. Fast-forward another few decades. It doesnt require a great leap of faith to envision how advances in image processing, microprocessor speed and human-simulation could lead to the automation of most boring, low-intelligence, low-paying jobs. Marshall Brain (yes, thats his name) founder of HowStuffW has written a couple of interesting essays about robotics in the future, well worth reading. He feels that it is quite plausible that over the next 40 years robots will displace most human jobs. According to Brains projections, in his essay Robotic Nation, humanoid robots will be widely available by 2030. They will replace jobs currently filled by people for work such as fast-food service, housecleaning and retail sales. Unless ways are found to compensate for these lost jobs, Brain estimates that more than 50% of Americans could be unemployed by 2055 replaced by robots.Intelligent robots will be everywhereThe world of HAL and Data, of sentient machines, is fast approaching. Indeed, in some ways it has already arrived as humanlike machines increasingly take on the work of humans. As processing power increases exponentially, and as MEMS technology brings smaller and smarter sensors and actuators, robots are the breeding ground for future-generation products with new, varied and exciting applications. Industrial robots The vast majority of robots are used by the manufacturing industry, for repetitive tasks such as painting auto-bodies and simple assembly. Some 100,000 new robots were installed worldwide in 2000, nearly half of them in Japan, the biggest user. There were nearly 800,000 industrial robots in existence at the end of 2002 and this is likely to rise to almost 1 million by the end of 2004. In the last decade the performance of robots has increased radically while at the same time prices have been plummeting. Today, manufacturing robots have a payback period as short as 1-2 years. In N. America, the price of robots relative to labor costs have fallen to 26, and as low as 12 if quality improvements are taken into consideration. Sales of industrial robots have risen to record levels and there is huge, untapped potential for domestic chores like mowing lawns and vacuuming carpets. New robot applications aboundAs robot intelligence increases, and as sensors, actuators and operating mechanisms become more sophisticated, other applications are now multiplying. There are now thousands of underwater robots, demolition robots and even robots used in long-distance surgery. Dozens of experimental search-and-rescue robots scoured the wreckage of the World Trade Centers collapsed twin towers. Teams of robotics experts were at Ground Zero operating experimental robots to probe the rubble and locate bodies. During the war in Afghanistan, robots were being used by the US military as tools for combat. They were sent into caves, buildings or other dark areas ahead of troops to help prevent casualties. After the recent anthrax scares, work has been ongoing to replace postal workers with robots. Indeed, there is huge potential to mechanize the U.S. postal service and some 1,000 robots were installed last year to sort parcels. The U.S. postal service has estimated that it has the potential to use up to 80,000 robots for sorting work, although existing models are not suitable for sorting letters. A giant walking robot is used to harvests forests, moving on six articulated legs, advancing forward and backward, sideways and diagonally. It can also turn in place and step over obstacles. At UC Berkeley, a tiny robot called Micromechanical Flying Insect has wings that flap with a rhythm and precision matched only by natural equivalents. The goal is to develop tiny, nimble devices that can, for example, surreptitiously spy on enemy troops, explore the surface of Mars or safely monitor dangerous chemical spills. A big increase is predicted for domestic robots for vacuum cleaning and lawn mowing. Robots to do these chores are practical today. An inexpensive house-cleaning robot was recently introduced a little battery-powered vacuum cleaner that scurries around the floor, sweeping up dust and dirt as it travels. Called Roomba, it costs just $199 and, by all accounts, is selling very well. Rodney Brooks ?iRobotRoomba is made by Massachusetts-based iRobot, one of many companies planning to launch a host of new robots over the next few years. New robotics products that will soon be introduced include