数控加工技术在机械制造业中的重要性

合合 肥肥 通通 用用 职职 业业 技技 术术 学学 院院 毕业论文毕业论文 题目题目 数控加工技术在机械制造业中的重要性 数控与工程材料数控与工程材料 系系 数控数控专业专业 09 级级 姓名姓名 丁胜伟 学号学号 12090312 学制学制 三年 指导教师指导教师 二二 0 年年 月月 日日 指导老师评语指导老师评语 综合评分综合评分 摘要 随着现代科学技术的不断增长 高科技产品的不断升级 机械 制造业中对于所加工产品零件的各项技术要求也不断提升 产品的 精确度要求也越来越高 与此同时 强大的生产需要强烈的要求需 要一种高效高速的生产水平 为了适应这种状况 数控加工技术则 应运而生 并以其高速 高效等优点迅速得以推广 并拥有这宽阔 的发展空间及强劲的发展势头 相信在未来数年中 数控加工技术 将在机械制造业中发挥这举足轻重的作用 关关 键键 词词 数控加工技术 机械制造 目录 第一节 概述 第二节 我国机械制造业打发展现状 第三节 数控技术在机械制造业中的核心地位 第四节 数控加工技术的现状及发展 第五节 结束语 第六节 参考文献 第七节 致谢 1 概述 1 2 我国机械制造业的发展现状 2 3 数控技术在机械制造业得核心地位 4 数控加工技术的现状及发展 5 结束语 数控加工技术在机械制造业中的重要性 1 概述 机械制造业是国家经济发展的基石 也是增强国家竞争力的基础 当前 全球正加速从工业化社会向信息化社会过渡 先进制造技术对于提高国家的核 心竞争力具有十分重要的意义 先进制造技术是传统制造业不断吸收机械 信息 材料的现代管理技术等 方面的最新成果 并将其综合应用于产品开发与设计 制造 检测 管理及售 后服务的制造全过程的一套系统技术 从国际上看 以计算机集成制造系统为 主导方向的制造业目前已经进入了集成化 网络化 敏捷化 虚拟化 智能化 和绿色化 目前 制造业技术正向超精密 少能耗和无污染的方向发展 减少 能耗和日趋严格的环境与资源约束 使绿色制造业显得越来越重要 并将成为 21 世纪制造业的重要特征 目前我国的机械加工行业正面临着前所未有的竞争 竞争的主要表现方式 是价格竞争 在价格竞争背后掩盖着行业的危机 机械制造业是国家经济发展的基石 也是增强国家竞争力的基础 当前 全球正加速从工业化社会向信息化社会过渡 先进制造技术对于提高国家的核 心竞争力具有十分重要的意义 先进制造技术是传统制造业不断吸收机械 信息 材料的现代管理技术等 方面的最新成果 并将其综合应用于产品开发与设计 制造 检测 管理及售 后服务的制造全过程的一套系统技术 从国际上看 以计算机集成制造系统为 主导方向的制造业目前已经进入了集成化 网络化 敏捷化 虚拟化 智能化 和绿色化 目前 制造业技术正向超精密 少能耗和无污染的方向发展 减少 能耗和日趋严格的环境与资源约束 使绿色制造业显得越来越重要 并将成为 21 世纪制造业的重要特征 目前我国的机械加工行业正面临着前所未有的竞争 竞争的主要表现方式 是价格竞争 在价格 首先 产品研发能力落后于市场需求的发展 记者了解到 目前具有产品 研发能力的机械加工企业不足 10 众多的加工制造企业不是不想研发 而是 缺乏研发的实力和资源 随着产品生命周期的临近 众多企业只能在外观上做 些改变 很难在设计理念 工艺改造 新材料应用等方面有质的突破 虽然政 府在产 学 研联合方面提供了一些平台 但是从效果来看 收效甚微 企业 更多的是靠自己的微弱力量做着低水平的改善 另外 小规模企业难以支撑供应链 许多企业都是两头在外 原材料来自 一千公里以外 产品销售到一千公里以外 一来一去二千公里 物流成本居高 不下 而企业规模不大 产品又缺乏高附加值 难以消化这些物流成本 更突 出的是一些配套的机械产品 在当地无法形成产业集群 企业生产的单一部件 应供应到千里之外的主机厂 如果当主机厂所在地形成了产业集群 当供应链 基本形成时 外来的竞争就显得相对乏力了 目前中国制造业工业增加值居世界第四位 约为美国的四分之一 日本的 二分之一 与德国接近 我国与发达国家的差距表现为能源消耗大 污染严重 制造业产品能耗和产值能耗约占全国一次能耗的 63 单位产品能耗平均高出 国际先进水平 20 30 单位产值产生的污染远远高出发达国家 全国 SO2 排放量的 67 6 是由火电站和工业锅炉产生的 我国制造业产品以低端为主 附加价值不高 增加值率仅为 26 23 比美国 日本及德国分别低 22 99 22 12 及 11 69 个百分点 出口的主要是劳动密集型和技术含量低的产 品 产业结构不合理 产品高技术化以信息技术为代表的现代科学技术发展 对机械制造业提出 了更高 更新要求的各国家和地区 特别是发达国家更重视发展机械制造业 充分体现了机械制造业作为高新技术产业化在推动整个社会技术进步和产业升 级中不可替代的基础作用 发达国家重视装备制造业的发展 不仅因为其在本 国工业中所占比重 积累 就业 贡献均占前列 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基础 是现代化经济不可缺少的战略性产 业 即使是迈进 信息化社会 的工业化国家 也无不高度重视机械制造业的 发展 因此我们必须看到我国与工业发达国家仍存在阶段性的差距 国内的制造 业要抓住 十一五 制造业信息化的发展机遇 以提高自主创新能力和形成创 新体系为出发点和落脚点 加强原始创新 在实践中继承和创新 引进消化吸 收创新 真正形成以企业为主体的创新体系 2 我国机械制造业的发展现状 机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年 积累了不少理论和实 践经验 但随着社会的发展 人们的生活水平日益提高 各个方面的个性化需 求越加强烈 作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着 严峻的挑战 先进制造技术这个概念的提出为机械制造业的发展指明了方向 虽然这个名词 没有确定的定义 但目前公认的认识是 先进制造技术是传统制造技术不断吸 收机械 电子 信息 材料 能源和现代管理等方面的成果 并将其综合应用 于产品设计 制造 检测 管理 销售 使用 服务的制造全过程 以实现优 质 高效 低耗 清洁 灵活的生产 并取得理想技术经济效果的制造技术的 总称 它具有以下 6 个特点 1 从以技术为中心向以人为中心转变 使技术的发展更加符合人类社会的 需要 2 从强调专业化分工向模糊分工 一专多能转变 使劳动者的聪明才智能 够得到充分发挥 3 从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变 减少层次和中间环 节 4 从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变 缩短工作周期 提高工作 质量 5 从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式 转变 6 机械制造技术的发展趋势可以概括为 1 机械制造自动化 2 精密工 程 3 传统加工方法的改进与非传统加工方法的发展 一 机械制造业现状 改革开放三十年以来 中国制造业有了显著的发展 无论制造业总量还是制造 业技术水平都有很大的提高 机械制造业从产品研发 技术装备和加工能力等 方面都取得了很大的进步 但具有独立自主知识产权的品牌产品却不多 例如 海尔 海信 TCL 等企业的品牌虽然已经 国产化 但去商场买空调时 导购 会告诉你压缩机来自日本 去买冰箱时 导购还是会告诉你压缩机也是来自日 本 通过对我国机械制造业现状的分析和研究 业内人士普遍认为 中国的机 械制造比欧美发达国家落后了将近 30 年 面对 21 世纪世界经济一体化的挑战 机械制造业存在的主要问题有以下几个方面 1 合资带来的忧愁 改革开放以来 我国大量引进技术和技术装备使机械制造业有了长足的发 展 但也给人们带来了许多担忧 2006 年 4 月 执我国工程机械行业之牛耳的 徐工集团与美国凯雷投资公司的并购计划基本敲定 美国凯雷亚洲投资公司以 3 75 亿美元收购了徐工集团下属企业 徐州工程机械集团有限公司 85 的股份 虽然 6 月份由于三一重工的介入使得控股过程出现波折 但这宣告我 国很多经济学家所担心的 卡特彼勒通吃中国工程机械行业 的计划暂告一段 落 2005 年 3 月 全球最大的机械设备制造商 美国卡特彼勒公司以低得 令 人意外 的价格收购了山东重工的 40 的股份 此后工程机械业中传出 强硬 的卡特比勒已制定了庞大的收购计划 目的是 蚕食中国工程机械 工程机械 业中稳居 老大 多年的徐工集团当然是它的既定目标之一 2007 年卡特彼勒公司在徐州成立卡特彼勒路面机械徐州工厂 主导产品 压路 机 冷铣刨机 沥青混凝土摊铺机 路面冷再生设备 稳定土拌和机等 20 世纪 90 年代以来 大型跨国公司纷纷进军杀入国内机械工业市场 主要集 中在汽车 电工电器 文化办公设备 仪器仪表 通用机械和工程机械等领域 这几个行业约占机械工业外商直接投资金额的 80 外国投资者的经营策略是 基本前提是对华投资活动中必须保持其控制权 当前跨国企业特别热衷于并购我国高成长性行业中的优势企业 目前已经能看 到的悬油嘴油泵行业 轴承行业等 2 存在着许多技术黑洞 中国的机械制造业除了面临 外敌 之外 自身也存在着诸多问题 曾几 何时 企业的进口机械成了宣传的噱头 广东一家食品企业这样炫耀自己 公司引进多台日本 台湾自动化生产设备 工艺精湛 优异的产品质量赢得 了广大消费者的青睐 这样的例子俯拾皆是 国人也都在潜移默化中接受了这一现实 只有外国进口 的生产线和生产设备是可靠的 是产品的保证 振兴民族 产业的口号兴起之后 国内逐渐打造出一些著名品牌 例如家电 里有海尔 海信 TCL 等 品牌虽然已经 国产化 但说到产品的核心部件 却大都来自国外 业内人士认为 我国机械行业存在一个巨大的技术 黑洞 最突出的表现是对外技术依存度高 近几年来 中国每年用于固定资产的上万 亿元设备投资中 60 以上是引进的 作为窗口的国家高新技术产业开发区 也有 57 的技术源自国外 在冶金机械中 最近几年我国板 带材生产线上了三 四十条 型材线就更多 了 总投入大得惊人 但是这些设备和系统几乎全部来自德国 日本及意大利 例如河北一家大型钢铁 邯郸 厂 冷轧设备来自德国西马克公司 镀锌设备来 自意大利达涅利公司 据机械工业联合会的统计 目前工业发达国家新产品贡献率为 52 我国仅为 5 9 在 核心技术方面 具有独立自主知识产权的产品较少 克隆产品较 多 这样的结果除了自主创新能力削弱之外 还容易遭到侵权指控 即使出现 了自行研制的技术 也很容易被指责为 剽窃 中国不久前自行研制的 CMl 海豚 磁悬浮列车还没有试运行 就被德国一些媒体和企业指责为 抄袭了德 国磁悬浮技术 整个工业制造设备的骨干都是外国产品 这暴露了我国工业化的虚弱性 机械 制造业是一个国家的脊椎和脊柱 中国今后如果不把腰杆锻炼硬了 挺直了 那么整个经济和国防都是虚弱的 3 机械制造业落后近 30 年 有人在网上发起 中国的机械制造业落后欧美发达国家多少年 的讨论 很多人认为 至少 30 年的差距 这种差距尤其表现在发动机上 发动机作为 机械的 心脏 怎么评价它在机械中的重要性都不过分 尤其是对于我国正在 大力倡导的汽车制造业而言 我国的汽车制造业发展了多年 直到现在使用上自己设计的 心脏 的却很少 这让很多汽车业内人士都为之伤神 不过现在已经有几家汽车制造企业开始关 注设计自己的发动机 奇瑞是其中之一 它研发成功的 ACTECO 发动机让中国的 汽车也开始赚技术钱了 奇瑞研制的 ACTECO 发动机获得 2005 中国创造奖 为何市场没有换来必要的技术 专家认为 并不是拿来了车型就等于转让了技术 一些关键的地方还需要学习 还需要有人点拨 但是相当多企业只关注合资 引进等等形式上的东西 仿制而不消化吸收是机械工业步入歧途 除了消化不 到位之外 技术壁垒也是中国引进技术的巨大障碍 目前知识产权已经成为包 括美国在内的发达国家保持与发展中国家之间差距的一种武器 欧美发达国家 在小心翼翼地保持着与中国技术水平几十年的差距 4 国家扶持的支点偏离 业内人士普遍认为 技术黑洞的形成与国家的重视程度 投入密切相关 国家在过失的二十多年来忽视了发展机械行业 在政策 资金等方面都出现了 偏差 产权激励制度是创新和研发产品的重要保障 国有企业对创新人才的产权激励 基本上没有实行 一方面创新成果的知识产权没有得到有效的保护 另一方面 创新者的贡献没有得到产权确认 企业研发的技术和产品 要么被国家无偿拿 走 要么被其他的企业无偿抄袭 3 数控技术在机械制造业得核心地位 数控技术是应用型的专业 人才辈出 其一 蓝领层 面对机器站在一 线 能对机器进行维护 操作及简单的故障诊断 其二 灰领层 不仅能操作 还能精通维护 修理和编程 一般都是工厂里的技术骨干 其三 金领层 应 该是数控业的佼佼者 精通数控操作 数控工艺编程和机床维护 维修所需要 的综合知识 积累了大量经验 知识面广 一般都是工厂里的技术负责人或数 控机床生产厂家产品开发的机电设计主管 不同类型的企业对上述人才的需求 是不一样的 所以我们要面对当今社会 扎实科学文化知识 努力为社会创造 财富 做个有抱负的人 一 数控技术是制造业的重要基础 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 因此 专 家们预言 机械制造的竞争 其实质是数控技术的竞争 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 是制造业 实现自动化 柔性化 集成化生产的基础 是提高产品质量 提高劳动生产率 必不可少的物质手段 是国防现代化的重要战略物质 是关系到国家战略地位 和体现国家综合国力水平的重要基础性产业 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 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 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 根据国民经济发展和国家重点建设工程的具体需求 设计制造 高 精 尖 重大数控装备 打破国外封锁 掌握数控装备关键技术 创出中国数控机 床品牌 提高市场占有率是全面提升我国基础制造装备的核心竞争力的关键所 在 二 数控技术的发展趋势 早期的数控系统采用穿孔纸带传送加工程序 由专用数控装置读入加工代 码 进行识别 储存和计算 输出相应的指令脉冲以驱动伺服系统 70 年代中 期小型计算机出现 由于其较低的价格 高超的数据处理和输入输出功能 使 它迅速应用到数控机床的控制系统中 出现所谓计算机数控 CNC 和直接数控 DNC 系统 九十年代以来 计算机技术的发展日新月异 通用计算机从 8 位机 已发展到奔腾时代 其速度和功能已比当年的 8 位机快了几百倍 使得在通用 微机上以软件方式可以实现各种数控功能 数控技术发生了深刻变化 PC 机上 的丰富软件资源 友好的人机界面 是其它数控系统所无法比拟的 基于微机 的开放式数控系统已成为世界数控技术的发展潮流 以 PC 机为平台的数控技术 的应用范围迅速扩大 随着科学技术的不断发展 数控技术的发展越来越快 数控机床朝著高性 能 高精度 高速度 高柔性化和模块化方向发展 但最主要的发展趋势就是 采用 PC 运动控制器 的开放式数控系统 它不仅具有信息处理能力强 开 放程度高 运动轨迹控制精确 通用性好等特点 而且还从很大程度上提高了 现有加工制造的精度 柔性和应付市场需求的能力 美国将其称为新一代的工 业控制器 日本称其将带来第三次工业革命 三 中国数控的发展出路 纵观目前我国的数控市场 我国数控产品在性能 外观 可靠性方面与国 外产品有一定差距 特别是国外企业有雄厚的资金 加上外国企业为占领中国 市场 对我国能够生产的数控系统压价销售 而对我国未能生产的数控系统 不仅高价而且附加许多限制 在国外数控企业采用技术封锁和低价倾销的双重 策略下 中国数控产业经历了坎坷的历程 我国曾花巨资引进西门子和 FANUC 的技术 并希望在此基础上吸收消化 开发我国自己的数控技术 如北京密云 所引进了 FANUC 的数控系统 可是 FANUC 卖给我们的都是即将过时的落后技 术 我国引进后 尚未来得及吸收消化和批量生产 FANUC 即宣布停止该系统 的生产 并将性能价格比更好 质量更高 体积更小的数控系统推向中国市场 这种总是跟在别人后面走的做法 必然受人牵制 永远落在后面 中国数控出 路何在 随着计算机技术日新月异的发展 基于微机的开放式数控是数控技术发展 的必然趋势 在传统数控技术方面 我国处于相对落后的状态 开放式数控为 我国数控产业的发展提供良好的契机 加强和重点扶持开放性数控技术的研究 和应用 促进制造业结构调整和优化升级 我国的数控产业才有发展壮大可能 才有可能在未来的市场竞争中立于不败之地 4 数控加工技术的现状及发展 数空技术的出现和发展结合传统的工业生产设备的改造 带来了革命性的 变革 采用数控技术的各类机床 是一种灵活高效的自动化机床 能很好的解 决复杂 中刁砒 多变 精密零件的加工向题 四十年来 数控技术随着科学 技术的发展 经历了数代交化 并在下断的门前发展 呢进了二业生产设备的 自动化的迅速傲展 数控机床的产生和发展 随着科学技术的迅速发展 机械产品的结构 零件的形状不断改进 对零 件质量和加工精度的要求越来越高 由于产品改型频繁 且对质量和精度的高 要求 为了提高生产效率 降低成本 保证产品质量 要求机床不仅具有较好 的通用性和灵活性 而且应实现加工过程的自动化 采用组合机床 自动机床 仿形 机床和自动线 其设备的第一次投资费用高 生产准备时间长 且不能满 足零件形状复杂 改型频繁的要求 第二次世界大战后 美国为了革新飞机制造业中仿形机卜靠模和样件的加 工设备 开始研制新型机床 1952 年 美国 Parsonsc 公司与麻省理工学院伺 服机构研究所合作 研制成功一台三坐标数控铣床 其插补装置采用脉冲乘法 器 整个控制装置由真空管组成 第一代数控系统宣告诞生 1959 年由于晶体 管元件的问世 数控系统广泛采用晶体管和印制板电路 从此数控系统跨入第 二代 1965 年出现了小规模集成电路 由于其体积小 功耗低 使数控系统的 可靠性得到进一