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CK6136数控卧式车床机械结构设计【优秀机械毕业设计】【word+4张CAD图纸全套】【带任务书+开题报告】

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CK6136横向进给机构装配图.dwg---(点击预览)

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关键词：: ck6136 数控卧式车床机械结构设计优秀优良毕业设计 word cad 图纸全套任务书开题报告讲演呈文

资源描述：

CK6136数控卧式车床机械结构设计【优秀机械毕业设计】

【word+4张CAD图纸全套】【带任务书+开题报告+中期检查表+审阅表+成绩评定表+教师评阅表+答辩资格审查表+外文翻译】

【50页@正文19200字】【详情如下】

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CK6136横向进给机构装配图.dwg

中期检查表.doc

任务书.doc

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审阅表.doc

封面及附录.doc

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成绩评定表.doc

摘要.wps

教师评阅表.doc

正文.doc

答辩资格审查表.doc

课题名称CK6136数控卧式车床机械结构设计

内容及任务

调查分析CK6136车床的加工特点，完成CK6136数控卧式车床总体结构设计。确定新设计的数控车床的主要技术参数并完成以

下工作：

（1）根据总体设计方案，绘制CK6136数控车床总体图一张（A0）。

（2）进行主运动的运动计算，强度计算和动力计算，绘制主轴箱部件展开图一张（A0）。

（3）进行进给运动的运动计算和强度计算，绘制出横向进给机构部装图一张（A0）。

（4）编写毕业设计说明书一套。

拟达到的要求或技术指标

技术指标：

（1）主运动部分：Z=18级

（2）进给运动部分：纵向脉冲当量0.01㎜

横向脉冲当量0.005㎜

进度安排起止日期工作内容备注

2.28～3.11@3.14～3.25@～6.3@6.6～6.10

毕业设计调研

学校组织的毕业实习，搜集设计相关资料

CK6136数控卧式车床整体规划设计，主传动系统和横向进给机构设计，控制系统设计，写设计计算说明书

毕业答辩

主要参考资料

⒈《机械设计手册》　化学工业出版社

⒉《实用机床设计手册》　辽宁科技出版社

⒊《机床设计图册》　上海科技出版社

⒋《机床主轴变速箱设计指导书》　机械工业出版社

⒌《JCK6136数控车床使用说明书》　

⒍《机床数控系统设计院指导书》　中国科技出版社

⒎《机电综合设计指导书》　中国人民大学出版社

⒏《数控机床与编程实用教程》　化学工业出版社

1 数控车床的加工特点分析1

1.1 数控车床的优点1

1.2 数控车床加工特点1

1.3 适合数控车床加工的零件2

2 总体方案设计3

2.1 主传动的组成部分4

2.2 机床主要部件及其运动方式的选定5

2.3 机床参数的拟定5

2.4 各组成部件的特性与所应达到的要求8

3 机床主传动设计10

3.1 主要技术参数的确定10

3.2 电动机的选择18

3.3 齿轮传动的设计计算19

3.4 轴的设计计算21

4 横向进给系统的设计计算33

4.1 滚珠丝杠螺母副的选择计算33

4.2 步进电机的选择37

5.1 绘制控制系统结构框图40

5.2 选择中央处理单元（CPU）的类型41

5.3 存储器扩展电路设计41

5.４?I/O接口电路及辅助电路设计42

参考文献47

致谢48

附录49

1 数控车床的加工特点分析

1.1 数控车床的优点

数控车床已越来越多的应用于现代制造业，并发挥出普通车床无法比拟的优势，数控车床主要有以下几优点：

（1）传动链短，与普通车床相比主轴驱动不再是电机皮带齿轮副机构变速，而是采用横向和纵向进给分别由两台伺服电

机驱动运动完成，不再使用挂轮、离合器等传统部件，传动链大大缩短。

（2）刚性高，为了与数控系统的高精度相匹配，数控车床的刚性高，以便适应高精度的加工要求。

（3）轻拖动，刀架（工作台）移动采用滚珠丝杠副，摩擦小，移动轻便。丝杠两端的支承式专用轴承，其压力角比普通轴

承大，在出厂时便选配好；数控车床的润滑部分采用油雾自动润滑，这些措施都使得数控车床移动轻便。

1.2 数控车床加工特点

（1）自动化程度高，可以减轻操作者的体力劳动强度。数控加工过程是按输入的程序自动完成的，操作者只需起始对刀、

装卸工件、更换刀具，在加工过程中，主要是观察和监督车床运行。但是，由于数控车床的技术含量高，操作者的脑力劳

动相应提高。

（2）加工零件精度高、质量稳定。数控车床的定位精度和重复定位精度都很高，较容易保证一批零件尺寸的一致性，只要

工艺设计和程序正确合理，加之精心操作，就可以保证零件获得较高的加工精度，也便于对加工过程实行质量控制。

（3）生产效率高。数控车床加工是能再一次装夹中加工多个加工表面，一般只检测首件，所以可以省区普通车床加工时的

不少中间工序，如划线、尺寸检测等，减少了辅助时间，而且由于数控加工出的零件质量稳定，为后续工序带来方便，其综

合效率明显提高。

（4）便于新产品研制和改型。数控加工一般不需要很多复杂的工艺装备，通过编制加工程序就可把形状复杂和精度要求较

高的零件加工出来，当产品改型，更改设计时，只要改变程序，而不需要重新设计工装。所以，数控加工能大大缩短产品研

制周期，为新产品的研制开发、产品的改进、改型提供了捷径。

（5）可向更高级的制造系统发展。数控车床及其加工技术是计算机辅助制造的基础。

（6）初始投资较大。这是由于数控车床设备费用高，首次加工准备周期较长，维修成本高等因素造成。

（7）维修要求高。数控车床是技术密集型的机电一体化的典型产品，需要维修人员既懂机械，又要懂微电子维修方面的知

识，同时还要配备较好的维修装备。

1.3 适合数控车床加工的零件

（1）最适合多品种中小批量零件。随着数控车床制造成本的逐步下降，现在不管是国内还是国外，加工大批量零件的情况

也已经出现。加工很小批量和单件生产时，如能缩短程序的调试时间和工装的准备时间也是可以选用的。

（2）精度要求高的零件。有于数控车床的刚性好，制造精度高，对刀精确，能方便的进行尺寸补偿，所以能加工尺寸精度

要求高的零件。

（3）表面粗糙度值小的零件。在工件和刀具的材料、精加工余量及刀具角度一定的情况下，表面粗糙度取决于切削速度和

进给速度。。在加工表面粗糙度不同的表面时，粗糙度小的表面选用小的进给速度，粗糙度大的表面选用大些的进给速度，

可变性很好，这点在普通车床很难做到。

（4）轮廓形状复杂的零件。任意平面曲线都可以用直线或圆弧来逼近，数控车床具有圆弧插补功能，可以加工各种复杂轮

廓的零件。

2 总体方案设计

机床工业是机器制造业的重要部门，肩负着为农业、工业、科学技术和国防现代化提供技术装备的任务，是使现代化工业生

产具有高生产率和先进的技术经济指标的保证。设计机床的目标就是选用技术先进。经济效果显著的最佳可行方案，以获得

高的经济效益和社会效益。

我国是一个机床拥有量大、大部分机床役龄长、数控化程度不高的发展中国家。因此，从事机床设计的人员，应不断地把

经过实践检验的新理论、新技术、新方法应用到设计中，做到既要技术先进、经济效益好、效率高。要不断的吸收国外的成

功经验，做到既要符合我国国情，又要赶超国际水平。要不断的开拓创新，设计和制造出更多的生产率高、静态动态性能好

、结构简单、使用方便、维修容易、造型美观、耗能少、成本低的现代化机床。设计本着以上原则进行，尽量向低成本、高

效率、简化操作、符合人机工程的方向考虑。

图1 ck6136数控卧式车床

2.1 主传动的组成部分

主传动由动力源、变速装置及执行元件（如主轴、刀架、工作台等）部分组成。主传动系统属于外联系传动链。

主传动包括动力源（电动机）、变速装置、定比传动机构、主轴组件、操纵机构等十部分组成。

2.1.1 动力源

电动机或液压马达，它给执行件提供动力，并使其获得一定的运动速度和方向。

2.1.2 定比传动机构

具有固定传动比的传动机构，用来实现降速、升速或运动联接，本设计中采用齿轮和带传动。

2.1.3 变速装置

传递动力、运动以及变换运动速度的装置，本设计中采用两个滑移齿轮变速组和一个背轮机构使主轴获得18级转速。

2.1.4 主轴组件

机床的执行件之一，它由主轴支承和安装在主轴上的传动件等组成，

2.1.5 开停装置

用来实现机床的启动和停止的机构，本设计中采用直接开停电动机来实现主轴的启动和停止。

2.1.6 制动装置

用来控制主轴迅速停止转动的装置，以减少辅助时间。本设计中采用电磁式制动器。

2.1.7 换向装置

用来变换机床主轴的旋转方向的装置。本设计中采用电动机直接换向。

2.1.8 操纵机构

控制机床主轴的开停、换向、变速及制动的机构。本设计中，开停、换向和制动采用电控制；变速采用液压控制。

2.1.9 润滑与密封

为了保证主传动的正常工作和良好的使用寿命，必须有良好的润滑装置和可靠的密封装置。本设计中采用箱外循环强制润滑

，主轴组件采用迷宫式密封。

2.1.10 箱体

上述个机构和装置都装在箱体中，并应保证其相互位置的准确性。本设计中采用灰铁铸造箱体。

2.1.11 刀架

数控机床中为了实现对刀架的自动控制，采用制动转位刀架。

2.2 机床主要部件及其运动方式的选定

2.2.1 主运动的实现

根据设计要求，本设计采用分离式主传动系统，包括变速箱、主轴箱两部分。其中，变速箱与电动机至于机座内，主轴箱与

变速箱采用带传动连接。所有的变速都采用液压操作。

2.2.2 进给运动的实现

本次所设计的机床进给运动均由单片机进行数字控制，因此在X、Y方向上，进给运动均采用滚珠丝杠螺母副，其动力由步进

电机通过齿轮传递。齿轮的消隙采用偏心环调整。

2.2.3 数字控制的实现

采用单片机控制，各个控制按扭均安装在控制台上，而控制台摆放在易操作的位置，这一点须根据实际情况而定。

2.2.4 机床其它零部件的选择

考虑到生产效率以及生产的经济性，机床附件如油管、行程开关等，以及标准件如滚珠丝杠、轴承等均选择外购形式。

2.3 机床参数的拟定

2.3.1 主参数的拟定

机床设计的初始，首先需要确定有关参数，它们是传动设计和结构设计的

依据，影响到产品是否能满足所需要的功能要求。

机床主参数直接反映机床的加工能力、特性，决定和影响其它基本参数的数值，如车床的最大加工直径D。

机床基本参数是一些与加工工件尺寸、机床结构、运动和动力特性有关的数，

可归纳为：尺寸参数、运动参数和动力参数。

在拟定参数时，还要考虑机床发展趋势的要求，与国内外同类型机床的对比

等，使拟定的参数能满足机床在经济合理的原则下，最大限度地适应各种不同的工艺要求。

设计题目中已直接给出CK6136数控车床的主参数：

最大工件回转直径D=360㎜

刀架上最大工件回转直径D1=180㎜

选取最大工件长度L=1000㎜

主轴通孔直径d=36㎜

主轴头号：（JB2521-79）5号

参考文献

[1] 成大先.机械设计图册（第一卷）[M]. 北京：化学工业出版社，2000.

[2] 李洪. 实用机床设计手册[M]. 辽宁科技出版社, 1999

[3] 王小华. 机床设计图册[M]. 机械工业出版社, 1979

[4] 机床主轴变速箱设计指导书[M]. 机械工业出版社,

[5] JCK6136数控车床使用说明书　

[6] 机床数控系统设计院指导书[M]. 中国科技出版社,

[7] 机电综合设计指导书[M]. 中国人民大学出版社,

[8] 郑堤. 数控机床与编程[M]. 化学工业出版社,2008.2

[9] 黄鹤汀. 金属切削机床设计[M]. 机械工业出版社,2004.2

[10] 王大康.机械设计课程设计手册[M]. 第2版. 高等教育出版社，2007.8

[11] 孙桓. 机械原理[M]. 第7版. 高等教育出版，2006.5

[12] 纪名刚. 机械设计[M]. 第8版. 高等教育出版，2006.5

[13] 王大康. 机械设计综合课程设计[M].第2版.机械工业出版社，2009.7

[14] 黄开榜. 金属切削机床[M]. 第2版.哈尔滨工业大学出版社，2006.9

附录

1.主轴箱部件展开图一张

2.横向进给机构部件图一张

3.主轴零件图一张

4.车床夹具零件图一张

5.车床拨叉零件图一张

6.设计说明书一份

360桌面截图20140703163922.jpg

360桌面截图20140703164625.jpg

360桌面截图20140703165144.jpg

CK6136横向进给机构装配图.gif

ck6136主轴箱零部件展开图.gif

夹具体零件图.gif

内容简介：: 湖南工学院毕业设计(论文)工作中期检查表题目CK6136数控卧式车床机械结构设计学生姓名廖玉红班级学号214070243专业机械设计制造及其自动化指导教师填写学生开题情况学生调研及查阅文献情况毕业设计（论文）原计划有无调整学生是否按计划执行工作进度学生是否能独立完成工作任务学生的英文翻译情况学生每周接受指导的次数及时间毕业设计（论文）过程检查记录情况学生的工作态度在相应选项划“”认真一般较差尚存在的问题及采取的措施：指导教师签字：年月日系部意见：负责人签字：年月日 2011 届毕业设计说明书 CK6136数控卧式车床机械结构设计系、部：机械工程系学生姓名：廖玉红指导教师：徐慧职称讲师专业：机械设计制造及其自动化班级：机本0702班完成时间： 2011年5月 2011届毕业设计材料系、部：机械工程系学生姓名：廖玉红指导教师：徐慧职称：讲师专业：机械设计制造及其自动化班级：机本0702班学号： 214070243 2011 年 6月湖南工学院2011届毕业设计（论文）课题任务书系：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化指导教师徐慧学生姓名廖玉红课题名称CK6136数控卧式车床机械结构设计内容及任务调查分析CK6136车床的加工特点，完成CK6136数控卧式车床总体结构设计。确定新设计的数控车床的主要技术参数并完成以下工作：（1）根据总体设计方案，绘制CK6136数控车床总体图一张（A0）。（2）进行主运动的运动计算，强度计算和动力计算，绘制主轴箱部件展开图一张（A0）。（3）进行进给运动的运动计算和强度计算，绘制出横向进给机构部装图一张（A0）。（4）编写毕业设计说明书一套。拟达到的要求或技术指标技术指标：（1）主运动部分：Z=18级（2）进给运动部分：纵向脉冲当量0.01 横向脉冲当量0.005进度安排起止日期工作内容备注2.283.113.143.253.286.36.66.10毕业设计调研学校组织的毕业实习，搜集设计相关资料CK6136数控卧式车床整体规划设计，主传动系统和横向进给机构设计，控制系统设计，写设计计算说明书毕业答辩主要参考资料机械设计手册化学工业出版社实用机床设计手册辽宁科技出版社机床设计图册上海科技出版社机床主轴变速箱设计指导书机械工业出版社JCK6136数控车床使用说明书机床数控系统设计院指导书中国科技出版社机电综合设计指导书中国人民大学出版社数控机床与编程实用教程化学工业出版社教研室意见年月日系主管领导意见年月日数控技术和装备发展趋势及对策数控技术和装备发展趋势及对策装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。1 数控技术的发展趋势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14。11 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，国际生产工程学会（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，刚度很差，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 机床进给速度最大达 60m/min，快速为 100m/min，加速度达 2g，主轴转速已达 60 000r/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 10m 提高到5m，精密级加工中心则从 35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01m)。在可靠性方面，国外数控装置的 MTBF 值已达 6 000h 以上，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。1.2 五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，可用刀具最佳几何形状进行切削，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，数控系统的价格差距缩小。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 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 轴联动加工，可由 CNC 系统控制或 CAD/CAM 直接或间接控制。1.3 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、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、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。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的 NGC(未来的工作站/ 机器控制)、欧共体的OSACA、日本的OSEC，中国的ONC 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名牌产品。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国际著名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、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名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。1.4 重视新技术标准、规范的建立 1.4.1 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计划，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个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC 数控系统的规范框架的研究和制定。 1.4.2 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，国际上正在研究和制定一种新的CNC 系统标准ISO14649（STEPNC)，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，欧美国家非常重视STEP-NC 的研究，欧洲发起了STEP-NC 的IMS 计划(1999.1.12001.12.31)。参加这项计划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。2 对我国数控技术及其产业发展的基本估计我国数控技术起步于 1958年，近50年的发展历程大致可分为 3个阶段：第一阶段从 1958 年到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的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“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，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“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。纵观我国数控技术近 50 年的发展历程，特别是经过 4 个 5 年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩。 1.奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。 2.初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。 3.建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵向看我国的发展速度很快，但横向比（与国外对比）不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。从国际上来看，对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下 1.技术水平上，与国外先进水平大约落后1015年，在高精尖技术方面则更大 2.产业化水平上，市场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力较低；外观质量相对差；可靠性不高，商品化程度不足；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。 3.可持续发展的能力上，对竞争前数控技术的研究开发、工程化能力较弱；数控技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后。分析存在上述差距的主要原因有以下几个方面。 1.认识方面。对国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足；对市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制等困难估计不足；对我国数控技术应用水平及能力分析不够。 2.体系方面。从技术的角度关注数控产业化问题的时候多，从系统的、产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少；没有建立完整的高质量的配套体系、完善的培训、服务网络等支撑体系。 3.机制方面。不良机制造成人才流失，又制约了技术及技术路线创新、产品创新，且制约了规划的有效实施，往往规划理想，实施困难。 4.技术方面。企业在技术方面自主创新能力不强，核心技术的工程化能力不强。机床标准落后，水平较低，数控系统新标准研究不够。3 对我国数控技术和产业化发展的战略思考 3.1 战略考虑我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。3.2 发展策略从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导 21 世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。Numerical control technology and equipment trend of development and countermeasure The equipment industry technical level and the modernized degree were deciding theentire national economy level and the modernized degree, the numerical control technologyand the equipment are the development emerging high technology and new technologyindustry and the state-of-art industry (for example defense industry industries and so oninformation technology and industry, biological technology and industry, aviation,astronautics) enables the technology and the most basic equipment. Marx had said “each kindof economical time difference, does not lie in produces any, but how lies in produces, withany means of labor production”. The technique of manufacture and the equipment is thehumanity produces active the most basic producer goods, but the numerical controltechnology also is advanced now the technique of manufacture and the equipment most coretechnology. Now the various countries manufacturing industry widely uses the numericalcontrol technology, sharpens the manufacturing capacity and the level, enhances to thedynamic changeable market adaptiveness and competitive ability. In addition in the worldvarious industries developed country also lists as the national strategic resources thenumerical control technology and the numerical control equipment, not only takes thesignificant measure to develop own numerical control technology and the industry, moreoverimplements the blockade and the limit policy in “precise and advanced” the numerical controlkey technologies and the equipment aspect to our country. In brief, develops vigorously takethe numerical control technology has become the world each developed country accelerationeconomy development as the core advanced technique of manufacture, enhances thecomprehensive national strength and the national status important way. The numerical control technology is carries on the control with the numericalinformation to the mechanical movement and the work process the technology, the numericalcontrol equipment is take the numerical control technology as representatives new technologythe integration of machinery product which forms to the traditional manufacture industry andthe emerging manufacturing industry seepage, namely so-called digitized equipment, itstechnical scope cover very many domains: (1) machine manufacture technology; (2)information processing, processing, transmission technology; (3) automatic controltechnology; (4) servo actuates the technology; (5) sensor technology; (6) software technologyand so on.1 numerical control technology trend of development Not only the numerical control technology application has brought the revolutionarychange for the traditional manufacturing industry, causes the manufacturing industry tobecome the industrialization the symbol, moreover along with numerical control technologyunceasing development and application domain expansion, he to national economy and thepeoples livelihood some important professions (IT, automobile, light industry, medicalservice and so on) development more and more vital role, because these professions mustequip the digitization already was the modern development major tendency. The numericalcontrol technology and the equipment development tendency looked from the present worldthat, its main research hot spot has following several aspect 14. 1.1 high speed, high precision work technology and equipment new tendencyThe efficiency, the quality are the advanced technique of manufacture main bodies. Highspeed, the high precision work technology may enhance the efficiency enormously, enhancesthe product the quality and the scale, reduces the production cycle and sharpens the marketcompetition ability. Lists as one of 5 great modern techniques of manufacture for this JapanTip Technology Research board it, the international production project learns (CIRP) itsdetermination is one of 21st century central research directions. In the passenger vehicle industry domain, yearly produces 300,000 production metreswas 40/s，moreover the multi-variety processing is one of key questions which the passengervehicle equipment must solve; In the aviation and the astronavigation industry domain, itsprocessing spare part many for the thin wall and the thin muscle, the rigidity is very bad,material for aluminum or aluminum alloy, only then in the high cutting speed and the cuttingforce very small situation, can to these muscles, the wall carry on the processing. Recentlyuses the large-scale overall aluminum alloy semifinished materials “pull out spatially” themethod to make the wing, the fuselage and so on the large-scale components substitutes manycomponents through the multitudinous rivets, the bolt and other joint way assembling, causesthe component the intensity, the rigidity and the reliability obtains the enhancement. These allto processed the equipment to propose high speed, Gao Jing and the high flexible request. Unfolds from EMO2001 meets the situation to look that, processes the center feed rate tobe possible high speed to reach 80m/min, even higher, the aerial transport stroke speed mayreach 100m/About min. At present in the world many automotive factories, including ourcountrys Shanghai General Motors, already used by the high speed processing centercomposition production line part substitution aggregate machine-tool. AmericanCINCINNATI Corporations HyperMach engine bed feed rate reaches 60m/most greatlymin,fast is 100m/min, the acceleration reaches 2g, the main axle rotational speed has reached 60000r/min. Processes a thin wall airplane part, only uses 30min, but the same components need3h in the common high speed milling machine processing, needs 8h in the plain millingmachine processing; The German DMG Corporations double main axle lathe main axle speedand the acceleration respectively reach 12*! 000r/mm 和 1g。 In the processing precision aspect, in the recent 10 years, the ordinary level numericalcontrol engine bed processing precision from 10m enhanced 5m, the fine level of secrecyprocessing center from 35 m, enhances to 11.5 m, and the ultra precise processingprecision started to enter a nanometer level (0.01m). In the reliable aspect, the overseas numerical control installment value has reached above6 000h, the servosystem value achieved above 30000h, displays the extremely high reliability. In order to realize, the high precision work high speed, with it necessary function partlike electricity main axle, the straight line electrical machinery obtained the fast development,the application domain further expanded.1.2 5 axis linkage processing and compound processing engine bed fast development Uses 5 axis linkages to the three dimensional curved surface components processing, theavailable cutting tool best geometry shape carries on the cutting, not only the smooth finish ishigh, moreover the efficiency also large scale enhances. Believed generally that, 1 5 axislinkage engine bed efficiency may be equal to 2 3 axis linkage engine bed, specially useswhen the cubic boron nitride and so on the ultra hard material milling cutter carries on thehigh speed milling hardened steel components, 5 axis linkage processing may compared to 3axis linkage processing display a higher benefit. Because but past 5 axis linkage numericalcontrol system, main engine structure complex and so on reasons, its price must outdo theseveral fold compared to 3 axis linkage numerical control engine bed, added the programmingtechnology difficulty to be big, has restricted 5 axis linkage engine bed development. Current as a result of electricity main axle appearance, causes to realize 5 axis linkageprocessing compound host axle neck structure is greatly the simplification, its manufacturedifficulty and the cost reduce large scale, numerical control system price disparity reduction.Therefore promoted the compound host axle neck type 5 axis linkage engine bed and thecompound processing engine bed (including 5 processing engine beds) development. Unfolds at the meeting in EMO2001, the new Japanese labor machine 5 processingengine beds use the compound host axle neck, may realize 4 vertical plane processings andthe random angle processing, causes 5 processings and 5 axis processings may realize on theidentical Taiwan engine bed, but also may realize the inclined plane and the back taper holeprocessing. German DMG Corporation displays the DMUVoution series processing center,may clamp the next 5 processings and 5 axis linkage processing in an attire, may by the CNCsystems or CAD/CAM which are controled deract or inderact.1.3 intellectualizations, open style, the network becomes the contemporary numericalcontrol system development the main tendency The 21st century numerical control equipments will be has certain intellectualizedsystem, the intellectualized content including in numerical control system each aspect: Inorder to pursue the processing efficiency and the processing quality aspect intellectualization,like processing process adaptive control, craft parameter automatic production; In order toenhance the actuation performance and the use connection convenient intellectualization, likefeed-forward control, electrical machinery parameter auto-adapted operation, automaticdiagnosis load automatic designation model, self regulating grade; Simplificationprogramming, simplification operation aspect intellectualization, like intellectualizedautomatic programming, intellectualized man-machine contact surface and so on; Also has theintelligence to diagnose, the intelligent monitoring aspect content, the convenience systemdiagnosis and the service and so on. In order to solve the traditional numerical control system closeness and the numericalcontrol application software industrial production production existence question. At presentmany countries conduct the research to the open style numerical control system, like USNGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、 European Economic CommunityOSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems) 、 JapaneseOSEC(Open System Environment for Controller)，Chinese ONC(Open Numerical ControlSystem) and so on。The numerical control system will open already becomes the numericalcontrol system road of the future. The so-called open style numerical control system is thenumerical control system development may in the unified movement platform, face theengine bed factory and the end-user, through the change, the increase or the tailor structureobject (numerical control function), forms the seriation, and may conveniently integratesusers special application and the technical knack in the control system, the fast realizationdifferent variety, the different scale open style numerical control system, forms has the brightindividuality famous brand goods. At present the open style numerical control systemarchitecture standard, the correspondence standard, the disposition standard, the movementplatform, the numerical control system function storehouse as well as the numerical controlsystem function software development kit and so on is the current research core. The network numerical control equipment is a near two year international famous enginebed exposition new luminescent spot. The numerical control equipment network enormouslywill satisfy the production line, the manufacture system, the manufacture enterprise to theinformation integration demand, also will be realizes new manufacture pattern like agilemanufacture, hypothesized enterprise, the global manufacture foundation unit. The domesticand foreign some famous numerical control engine bed and the numerical control systemmanufacture company all has promoted the related new concept and the prototype in thenearly two years. 1.4 takes the new technical standard, the standard establishment 1.4.1 about numerical control system design development standard As mentioned above, the open style numerical control system has a better versatility, theflexibility, the compatibility, the extension, countries and so on US, European EconomicCommunity and Japan implements the strategy development plan in abundance, and carrieson the open style architecture numerical control system specification (OMAC, OSACA,OSEC) the research and the formulation, the world 3 biggest economies have carried on thenearly same science plan and the standard formulation in the short-term, has indicated anumerical control technology new transformation time oncoming. Our country also started in2000 to conduct Chinas ONC numerical control system standard frame research and theformulation.1.4.2 about numerical control standard The numerical control standard is the manufacturing industry informationizationdevelopment one tendency. The numerical control technology is born after 50 year exchangesof information all is based on the ISO6983 standard, how namely uses the G, M code todescribe the (how) processing, its substantive characteristics faces the processing process,obviously, he has more and more not been able to satisfy modern numerical controltechnology high speed the need to develop. Therefore, on international is studying andformulates one kind of new CNC system standard ISO14649(STEP-NC), its goal is providesone kind not to rely on the concrete system neutral mechanism, can describe in the productentire life cycle unified data model, thus realizes the entire manufacture process, and eveneach industry domain product information standardization.The STEP-NC appearance is possibly a numerical control area of technology revolution,regarding the numerical control technology development and even the entire manufacturingindustry, will have the profound influence. First, STEP-NC proposed one kind of brand-newmanufacture idea, in the traditional manufacture idea, the NC processing procedure allconcentrates on the single computer. But under the new standard, the NC procedure maydisperse on the Internet, this is precisely the numerical control technology open style, thenetwork development direction. Next, the STEP-NC numerical control system also mayreduce the processing blueprint greatly (approximately 75%), the processing programmingtime (approximately 35%) and the process period (approximately 50%). At present, the European and American countries extremely took STEP-NC the research,Europe initiate STEP-NC IMS to plan (1999.1.12001.12.31). Participates in this plan to havecomes from European and Japans 20 CAD/CAM/CAPP/CNC user, manufacturer andacademic organization. USs STEP Tools Corporation is in the global scope the manufacturingindustry data exchange software exploiter, he already developed has served as the numericalcontrol engine bed processing exchange of information the super model (Super Model), itsgoal was with the unification standard description all processing process. At present this kindof recent data exchange form already in has provided SIEMENS, FIDIA as well as on theEuropean OSACA-NC numerical control system prototype prototype has carried on theconfirmation.2 pair of our country numerical control technology and industrial developmentbasic estimate Our country numerical control technology start in 1958, the near 50 year developmentcourse might divide into 3 stages approximately: First stage from 1958 to 1979, namelyenclosed type development phase. In this stage, as a result of the overseas technical blockadewith our countrys foundation condition limit, the numerical control technology developmentis slow. The second stage is in the country “65”, “75” the period as well as “85” the earlierperiod, namely the introduction technology, the digestion absorption, establishes themanufacture domestically system stage initially. In this stage, as a result of reform and openpolicy and the national value, as well as the research development environment and theinternational environment improvement, our country numerical control technology research,the development as well as has all made the considerable progress in the product manufacturedomestically aspect. The third stage is in the country “85” later period and “95” period,namely the implementation industrial production research, enters the market competitionstage. In this stage, our country domestic product numerical control equipment industrialproduction has made the substantive progress. In “95” the last stage, the domesticallyproduced numerical control engine bed domestic market percentage of reaches 50%, matchedthe domestically produced numerical control system (popular sedan) also to achieve 10%.Looks over our country numerical control technology near 50 year development course,specially passes through 4 5 year plan attacks, the overall looked has obtained followingresult. Has laid the numerical control technological development foundation, has grasped themodern numerical control technology basically. Our country basically has grasped now fromthe numerical control system, the servo actuated, the numerical control main engine, thespecial plane and the necessary foundation technology, in which majority of technologies hashad carries on the commercialized development the foundation, the partial technologiescommercialized, the industrial production. Has formed the numerical control industry base initially. In the attack achievement andin the partial technical commercialization foundation, established such as the Central Chinanumerical control, astronautics numerical control and so on had the volume production abilitynumerical control system plant. Lanzhou electrical machinery plant, Central China numericalcontrol and so on one batch of servosystem and servo electrical machinery plant as well asBeijing first machine tool factory, Jinan first machine tool factory and so on certain numericalcontrol main engine plant. These plants have basically formed our countrys numerical controlindustry base Has established a numerical control research, the development, managerial talents basictroop. Although has made the considerable progress in the numerical control technologyresearch development as well as the industrial production aspect, but we also must realizesoberly, our country high end numerical control technology research development, inparticular also has the big disparity in the industrial production aspect technical level presentsituation and our countrys realistic demand. Although from longitudinal looked our countrysdevelopment speed is very quick, not only but crosswise compared to (with overseas contrast)the technical level has the disparity, also has the disparity in certain aspect developmentspeed, namely some precise and advanced numerical control equipment technical leveldisparity has the expanded tendency. From international looked that, is approximately asfollows to our country numerical control technical level and the industrial production levelestimate. In the technical level, probably falls behind with the overseas advanced level for 1015years, in precise and advanced technical aspect then bigger. In the industrial production level, the market share is low, the variety coverage fraction issmall, but also has not formed the scale production; The function part specializationproduction level and complete set ability are low; Outward appearance quality relative error;The reliability is not high, the commercialized degree is insufficient; The domesticallyproduced numerical control system not yet establishes own brand effect, the user confidenceis insufficient. In sustainable development ability, to the competition before the numerical controltechnology research development, project ability is weak; Numerical control technologyapplication domain development dynamics is not strong; Correlation standard standardresearch, formulation lag. The analysis existence above disparity primary cause has following several aspects. Knows the aspect. To domestically produced numerical control industry advancementdifficulty, complexity and long-term characteristic understanding insufficiency; To the marketnot standard, overseas blocks Canada to strangle, the system and so on the difficultunderestimate; Is insufficient to our country numerical control technology application leveland ability analysis. System aspect. From technical angle attention numerical control industrial productionquestion time are many, from system, industrial chain angle overall evaluation numericalcontrol industrial production question time are few; Has not established the integrity highgrade necessary support systems and so on system, consummation training, service network. Machine-made aspect. The good opportunity does not make the adult only then to drain,also has restricted technical and the technical route innovation, the product innovation, alsohas restricted the plan effective implementation, often plans the ideal, the implementationdifficult technology aspect. The enterprise innovates in the technical aspect ability not to bestrong independently, core technologies project ability is not strong. The engine bed standardis backward, the level is low, the numerical control system new standard research isinsufficient. 3.To our country numerical control technology and industrial productiondevelopment strategic ponder3.1 strategy consideration Our country makes the great nation front end, but must accept in the world industry shiftis not the rear end shift as far as possible, namely must grasp the advanced manufacture coretechnologies, otherwise in the new turn international industrial structure adjustment, ourcountry manufacturing industry will go a step further “the spatial core”. We take theresources, the environment, the market as the price, the exchange obtain possibly merely arein the world new economical pattern international “the processing center” and “th

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