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三维数控工作台的设计与开发【4张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: 三维数控工作台设计开发 cad 图纸毕业论文

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摘要

在当前生产中的许多机械设备中均需要精密定位，而其中的三维精密定位工作台作为关键部件将直接影响其整机的性能和精度。为保证机器性能，工作台要在X方向和Y方向实现快速准确的定位，并且要求在Z方向能够实现精确调整和定位，要实现快速和准确定位，必须对工作台进行改装，使用步进电机和控制卡。本文设计的工作台就是基于单片机控制的三维数控工作台。

本次研究的课题的主要内容包括：充分利用实验室中废旧的二维工作台，通过对硬件诸如直线导轨，深沟球轴承，滚珠丝杠，步进电机等的选择并对零件的整体连接结构进行设计从而组装出一台可运转的三维工作台；利用三维建模软件对所选择的工作台的各部分零件进行建模，装配，并对装配好的三维工作台实现运动仿真；利用VB语言对插补程序进行软件设计；需要完成对三维工作台的控制系统的设计，主要包括对开闭环的选择，对80C51单片机功能的充分认识并编写控制程序，充分理解、学习插补技术在三维数控工作台中的应用。

通过上述研究内容，我们可以的到一台经济，实用，精密度较高的三维数控工作台，通过与普通工作台的比较，我们可以从中得出插补技术对于数控工作台的影响。可以说将插补技术应用到现代数控加工已经是一个不可逆转的趋势，因此本课题具有很高的研究价值。

关键词数控系统；三维工作台；单片机；插补技术

Design and development of 3D NC workbench

Abstract

To study the influence of the parameters of open NC servo feed systems and spatial geometry error on the precision and find methods to realize the high precision control of numerical control (NC) system, the development of the control system of a two-axis NC worktable ,consisting of ball screws and linear roller guides, was presented in this thesis. The system is based on an open architecture PMAC (Programmable multi-Axis controller) motion control card to realize real-time control. Some experiments concerning control test and error measurement and analysis can be carried out on the designed worktable. At first, the configuration of control system of the 3D NC worktable Was proposed ,and its software was developed. Modular software development concept featured the system design, which includes the following modules: machining position and speed sampled display module; file management module; parameters setting module; error diagnosis module; precision analysis module; manual debugging module; machine simulation module; help module.

As one of focuses, the error measurement and precision analysis of the worktable were emphasized in the development of the system software. Series of experiments about system control and precision were made on the worktable. The precision characteristics of the half-loop and closed-loop position feedbacks were analyzed. Through comparing the theoretical analysis with the data collected from experiments ,a conclusion has been drawn that the smallest contour error will be got if the two axes have the same servo characteristics. The ball-bar ,which is considered to be more reliable than linearscales in measuring contour error, was used to measure the circular motion of the system. The experiment result showed that the contour error of the system was big .By analysis of the error source based on a mathematical model of the measuring system proposed in this thesis, it was found that it was the installation inclination of linear scales that caused so big error. By compensating the error with the measured result by the ball-bar ,the precision of the control system had been improved.

Keywords Numerical Control System；three-dimensional NC workbench；SCM；Interpolation technique；

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1课题研究的意义 1

1.2课题研究的现状 1

1.3课题研究的主要内容 2

第2章三维数控工作台的硬件选择及连接结构 3

2.1三维数控工作台的工作原理介绍 3

2.2三维数控工作台的基本结构 3

2.3步进电机的选择 4

2.4丝杠的选型与校核 5

2.4.1滚珠丝杠的简单介绍 5

2.4.2滚珠丝杠的选型 7

2.4.3滚珠丝杠的校核 8

2.5直线导轨的选型与计算 9

2.5.1直线导轨的简单介绍 9

2.5.2直线导轨的选型 10

2.6联轴器的选型 12

2.6.1联轴器的简介 12

2.6.2联轴器的选型 13

2.7轴承选型 14

2.8本章小结 16

第3章三维数控工作台的Pro/E三维建模 17

3.1 Pro/E建模软件简介 17

3.2 Pro/E界面介绍 17

3.3零件三维建模实例介绍 18

3.3.1新建文件 18

3.3.2建立拉伸特征 19

3.3.3建立螺旋特征 20

3.3.4建立螺母副特征 20

3.3.5进行颜色和外观设计 21

3.4其余零件三维建模图展示 22

3.5三维数控工作台装配 23

3.6本章小结 25

第4章三维工作台的软件及控制系统设计 26

4.1逐点比较法直线插补的简介 26

4.2逐点比较法直线插补的计算步骤 26

4.3数控插补仿真软件的说明 29

4.4开环系统控制原理 30

4.5单片机设计 30

4.6本章小结 35

结论 36

致谢 37

参考文献 38

附录一 39

附录二 49

第1章绪论

1.1课题研究的意义

目前在多种机械设备中均需要精密定位，而其中的三维精密定位工作台作为关键部件将直接影响其整机的性能和精度。为保证机器性能，工作台要在X方向和Y方向实现快速准确的定位，并且要求在Z方向能够实现精确调整和定位，要实现快速和准确定位，必须对工作台进行改装，使用步进电机和控制卡。插补技术是数控技术中的核心技术，它的好坏直接影响着数控加工精度进而影响数控加工技术的优劣，是目前数控技术急需提高、完善的环节之一，而插补算法的选择直接影响到数控系统的加工精度和速度。而本实验充分利用实验室中废旧的二维工作台，并进行导轨，丝杠，电机，轴承等选型，在其基础之上搭建成三维工作台，实现对插补仿真技术的应用研究，这样既节约了成本实现了废物回收再利用，又兼顾了插补技术的研究，因此具有十分广泛而重要的现实意义

1.2课题研究的现状

国内数控技术发展，1996年，清华大学研制了PC-DSP主从式控制器，成功应用于光驱高速数字符伺服控制系统；南京四开电子公司与清华大学共同研制的基于32位CPU和通用计算机主从式SKY数控系统实现了完全国产化，通过江苏省科委组织的科技成果鉴定并认为己达到当时国际先进水平。1999年，武汉华中理工大学利用TMS320F243定点DSP芯片设计了一款PC-DSP主从式多轴运动控制器，该控制器可以通过CAN总线与CNC系统中的上位PC机及其它一些具有不同功能的硬件模块进行通讯，在2000年，又研制成功了一种基于TMS320C203的定点DSP的数值插补和通讯管理控制器。

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内容简介：: 附录一MECHANICALENGINEERINGINTHEINFORMATIONAGEINTHEEARLY1980S,ENGINEERSTHOUGHTTHATMASSIVERESEARCHWOULDBENEEDEDTOSPEEDUPPRODUCTDEVELOPMENTASITTURNSOUT,LESSRESEARCHISACTUALLYNEEDEDBECAUSESHORTENEDPRODUCTDEVELOPMENTCYCLESENCOURAGEENGINEERSTOUSEAVAILABLETECHNOLOGYDEVELOPINGAREVOLUTIONARYTECHNOLOGYFORUSEINANEWPRODUCTISRISKYANDPRONETOFAILURETAKINGSHOTSTEPSISASAFERANDUSUALLYMORESUCCESSFULAPPROACHTOPRODUCTDEVELOPMENTSHORTERPRODUCTDEVELOPMENTCYCLYSAREALSOBENEFICIALINANENGINEERINGWORLDINWHICHBOTHCAPTICALANDLABORAREGLOBALPEOPLEWHOCANDESIGNANDMANUFACTUREVARIOUSPRODUCTSCANBEFOUNDANYWHEREINTHEWORLD,BUTCONTAININGANEWIDEAISHARDGEOGRAPHICDISTANCEISNOLONGERABARRIERTOOTHERSFINGINGOUTABOUTYOURDEVELOPMENTSIXMONTHSINTOTHEPROCESSIFYOUAREGOTASHORTDEVELOPMENTCYCLE,THESITUATIONISNOTCATASTROPHICASLONGASYOUMAINTAINYOURLEAD,BUTIFYOUAREINTHEMIDISTOFASIXYEARDEVELOPMENTPROCESSANDACOMPETITORGETSWINDOFYOURWORK,THEPROJECTCOULDBEINMORESERIOUSTROUBLEINONERESPECT,MANUFACTURINGCOULDBESAIDTOBECOMINGFULLCIRCLETHEFIRSTMANUFACTURINGWASACOTTAGEINDUSTRYTHEDESIGNERWASALSOTHEMANUFACTURING,CONCEIVINGANDFABRICATINGPRODUCTSONEATATIMEEVENTUALLY,THECONCEPTOFTHEINTERCHANGEABILITYOFPARTSWASDEVELOPED,PRODUCTIONWASSEPARATEDINTOSEPARATEDINTOSPECIALIZEDFUNCTIONS,ANDIDENTICALPARTSWEREPRODUCEDTHOUSANDSATATIMETODAY,ALTHOUGHTHEDESIGNERANDMANUFACTURINGMAYNOTBECOMEONEAGAIN,THEFUNCTIONSAREBEINGDRAWNCLOSEINTHEMOVEMENTTOWARDANINTEGRATEDMANUFACTURINGSYSTEMITISPERHAPSIRONICTHAT,ATATIMEWHENTHEMARKETDEMANDSAHIGHDEGREEOFPRODUCTDIVERSIFICATION,THENECESSITYFORINCREASINGPRODUCTIVITYANDREDUCINGCOSTISDRIVINGMANUFACTURINGTOWARDINTEGRATIONINTOACOHERENTSYSTEM,ACONTINUOUSPROCESSINWHICHPARTSDONOTSPENDASMUCHAS95OFPRODUCTIONTIMEBEINGMOVEDAROUNDORWAITINGTOBEWORKEDONTHECOMPUTERISTHEKEYTOEACHOFTHESETWINREQUIREMENTSITISTHEONLYTOOLTHATCANPROVIDETHEQUICKREFLEXES,THEFLEXIBILITYANDSPEED,TOMEETADIVERSIFIEDMARKETANDITISTHEONLYTOOLTHATENABLESTHEDETAILEDANALYSISANDTHEACCESSIBILITYOFACCURATEDATANECESSARYFORTHEINTEGRATIONOFTHEMANUFACTURINGSYSTEMTODAY,NEARLYEVERYMARKETISANICHEMARKET,BECAUSECUSTOMERSARESELECTIVEIFYOUIGNORETHEPOTENTIALFORTAILORINGYOURPRODUCTTOSPECIFICCUSTOMERSNEEDS,YOUWILLLOSETHEMAJORPARTOFYOURMARKETSHAREPERHAPSALLOFITSINCETHESENICHEMARKETSARETRANSIENT,YOURCOMPANYNEEDSTOBEINAPOSITIONTORESPONDTOTHEMQUICKLYTHEEMERGENCEOFNICHEMARKETSANDDESIGNONDEMANDHASALTEREDTHEWAYENGINEERSCONDUCTRESEARCHTODAY,RESEARCHISCOMMONLYDIRECTEDTOWARDSOLVINGPARTICULARPROBLEMSALTHOUGHTHISSITUATIONISPROBABLYTEMPORARY,MUCHUNCOMMITTEDTECHNOLOGY,DEVELOPEDATGOVERNMENTEXPENSEORWRITTENOFFBYMAJORCORPORATIONS,ISAVAILABLETODAYATVERYLOWCOSTFOLLOWINGMODESTMODIFICATIONS,SUCHTECHNOLOGYCANOFTENBEUSEDDIRECTLYINPRODUCTDEVELOPMENT,WHICHALLOWSMANYORGANIZATIONSTOAVOIDTHEEXPENSEOFANEXTENSIVERESEARCHEFFORTONCETHETECHNOLOGYISFREEOFMAJOROBSTACLES,THERESEARCHEFFORTCANFOCUSONOVERCOMINGTHEBARRIERSTOCOMMERCIALIZATIONRATHERTHANONPURSUINGNEWANDINTERESTING,BUTUNDEFINED,ALTERNATIVESWHENVIEWEDINTHISPERSPECTIVE,ENGINEERINGRESEARCHMUSTFOCUSPRIMARILYONREMOVINGTHEBARRIERSTORAPIDCOMMERCIALIZATIONOFKNOWNTECHNOLOGIESMUCHOFTHISEFFORTMUSTADDRESSQUALITYANDRELIABILITYCONCERNS,WHICHAREFOREMOSTINTHEMINDSOFTODAYCONSUMERSCLEARLY,AREPUTATIONFORPOORQUALITYISSYNONYMOUSWITHBADBUSINESSEVERYTHINGPOSSIBLEINCLUDINGTHOROUGHINSPECTIONATTHEENDOFTHEMANUFACTURINGLINEANDAUTOMATICREPLACEMENTOFDEFECTIVEPRODUCTSMUSTBEDONETOASSURETHATTHECUSTOMERRECEIVESAPROPERLYFUNCTIONINGPRODUCTRESEARCHHASTOFOCUSONTHECOSTBENEFITOFFACTORSSUCHASRELIABILITYASRELIABILITYINCREASE,MANUFACTURINGCOSTSANDTHEFINALCOSTOFTHESYSTEMWILLDECREASEHAVING30PERCENTJUNKATTHEENDOFAPRODUCTIONLINENOTONLYCOSTSAFORTUNEBUTALSOCREATESANOPPORTUNITYFORACOMPETITORTOTAKEYOURIDEAANDSELLITTOYOURCUSTOMERSCENTRALTOTHEPROCESSOFIMPROVINGRELIABILITYANDLOWERINGCOSTSISTHEINTENSIVEANDWIDESPREADUSEOFDESIGNSOFTWARE,WITCHALLOWSENGINEERSTOSPEEDUPEVERYSTAGEOFTHEDESIGNPROCESSSHORTENINGEACHSTAGE,HOWEVER,MAYNOTSUFFICIENTLYREDUCETHETIMEREQUIREDFORTHEENTIREPROCESSTHEREFORE,ATTENTIONMUSTALSOBEDEVOTEDTOCONCURRENTENGINEERINGSOFTWAREWITHSHAREDDATABASESTHATCANBEACCESSEDBYALLMEMBERSOFTHEDESIGNTEAMASWEMOVEMOREFULLYINTOTHEINFORMATIONAGE,SUCCESSWILLREQUIRETHATTHEENGINEERPROCESSSOMEUNIQUEKNOWLEDGEOFANDEXPERIENCEINBOTHTHEDEVELOPMENTANDTHEMANAGEMENTOFTECHNOLOGYSUCCESSWILLREQUIREBROADKNOWLEDGEANDSKILLSASWELLASEXPERTISEINSOMEKEYSOCIALANDECONOMICFACTORSATWORKINTHEMARKETPLACEINCREASINGLY,INTHEFUTURE,ROUTINEPROBLEMSWILLNOTJUSTIFYHEAVYENGINEERINGEXPENDITURES,ANDENGINEERSWILLBEEXPECTEDTOWORKCOOPERATIVELYINSOLVINGMORECHALLENGING,MOREDEMANDINGPROBLEMSINSUBSTANTIALLYLESSTIMEWEHAVEBEGUNANEWPHASEINTHEPRACTICEOFENGINEERINGITOFFERSGREATPROMISEANDEXCITEMENTASMOREANDMOREPROBLEMSOLVINGCAPABILITYISPLACEDINTHEHANDSOFTHECOMPUTERIZEDANDUNQUENCHEDTHIRSTFORBETTERPRODUCTSANDSYSTEMSMUSTBEMATCHEDBYTHEJOYOFCREATIONTHATMARKSALLGREATENGINEERINGENDEAVORSMECHANICALENGINEERINGISAGREATPROFESSION,ANDITWILLBECOMEEVENGREATERASWEMAKETHEMOSTOFTHEOPPORTUNITIESOFFEREDBYTHEINFORMATIONAGEITMAYWELLBETHAT,INTHEFUTURE,THECOMPUTERMAYBEESSENTIALTOACOMPANYSSURVIVALMANYOFTODAYSBUSINESSESWILLFADEAWAYTOBEREPLACEDBYMOREPRODUCTIVECOMBINATIONSSUCHMOREPRODUCTIVECOMBINATIONSARESUPERQUALITY,SUPERPRODUCTIVITYPLANTSTHEGOALISTODESIGNANDOPERATEAPLANTTHATWOULDPRODUCE100SATISFACTORYPARTSWITHGOODPRODUCTIVITYASOPHISTICATED,COMPETITIVEWORLDISREQUIRINGTHATMANUFACTURINGBEGINTOSETTLEFORMORE,TOBECOMEITSELFSOPHISTICATEDTOMEETCOMPETITION,FOREXAMPLE,ACOMPANYWILLHAVETOMEETTHESOMEWHATCONFLICTINGDEMANDSFORGREATERPRODUCTDIVERSIFICATION,HIGHERQUALITY,IMPROVEDPRODUCTIVITY,ANDLOWPRICESTHECOMPANYTHATSEEKSTOMEETTHESEDEMANDSWILLNEEDASOPHISTICATEDTOOL,ONETHATWILLALLOWITTORESPONDQUICKLYTOCUSTOMERNEEDSWHILEGETTINGTHEMOSTOUTOFITSMANUFACTURINGRESOURCESTHECOMPUTERISTHATTOOLBECOMINGA“SUPERQUALITY,SUPERPRODUCTIVITY”PLANTREQUIRESTHEINTEGRATIONOFANEXTREMELYCOMPLEXSYSTEMTHISCANBEACCOMPLISHEDONLYWHENALLELEMENTSOFMANUFACTURINGDESIGN,FABRICATIONANDASSEMBLY，QUALITYASSURANCE,MANAGEMENT,MATERIALSHANDLINGARECOMPUTERINTEGRATEDINPRODUCTDESIGN,FOREXAMPLE,INTERACTIVECOMPUTERAIDEDDESIGNCADSYSTEMSALLOWTHEDRAWINGANDANALYSISTASKSTOBEPERFORMEDINAFRACTIONOFTHETIMEPREVIOUSLYREQUIREDANDWITHGREATERACCURACYANDPROGRAMSFORPROTOTYPETESTINGANDEVALUATIONFURTHERSPEEDTHEDESIGNPROCESSINMANUFACTURINGPLANNING,COMPUTERAIDEDPROCESSPLANNINGPERMITSTHESELECTION,FROMTHOUSANDSOFPOSSIBLESEQUENCESANDSCHEDULES,OFTHEOPTIMUMPROCESSONTHESHOPFLOOR,DISTRIBUTEDINTELLIGENCEINTHEFORMOFMICROPROCESSORSCONTROLLEDMACHINES,RUNSAUTOMATEDLOADINGANDUNLOADINGEQUIPMENT,ANDCOLLECTSDATAONCURRENTSHOPCONDITIONSBUTSUCHISOLATEDREVOLUTIONSARENOTENOUGHWHATISNEEDEDISATOTALLYAUTOMATEDSYSTEM,LINKEDBYCOMMONSOFTWAREFROMFRONTDOORTOBACKTHEBENEFITSRANGETHROUGHOUTTHESYSTEMESSENTIALLY,COMPUTERINTEGRATIONPROVIDESWIDELYANDINSTANTANEOUSLYAVAILABLE,ACCURATEINFORMATION,IMPROVINGCOMMUNICATIONBETWEENDEPARTMENTS,PERMITTINGTIGHTERCONTROL,ANDGENERALLYENHANCINGTHEOVERALLQUALITYANDEFFICIENCYOFTHEENTIRESYSTEMIMPROVEDCOMMUNICATIONCANMEAN,FOREXAMPLE,DESIGNSTHATAREMOREPRODUCIBLETHENCPROGRAMMERANDTHETOOLDESIGNERHAVEACHANCETOINFLUENCETHEPRODUCTDESIGNER,ANDVICEVERSAENGINEERINGCHANGES,THUS,CANBEREDUCED,ANDTHOSETHATAREREQUIREDCANBEHANDLEDMOREEFFICIENTLYNOTONLYDOSETHECOMPUTERPERMITTHEMTOBESPECIFIEDMOREQUICKLY,BUTITALSOALERTSSUBSEQUENTUSERSOFTHEDATATOTHEFACTTHATACHANGEHASBEENMADETHEINSTANTANEOUSUPDATINGOFPRODUCTIONCONTROLDATAPERMITSBETTERPLANNINGANDMOREEFFECTIVESCHEDULINGEXPENSIVEEQUIPMENT,THEREFORE,ISUSEDMOREPRODUCTIVELY,ANDPARTSMOVEMOREEFFICIENTLYTHROUGHPRODUCTION,REDUCINGWORKINPROCESSCOSTSPRODUCTQUALITY,TOO,CANBEIMPROVEDNOTONLYAREMOREACCURATEDESIGNSPRODUCED,FOREXAMPLE,BUTTHEUSEOFDESIGNDATABYTHEQUALITYASSURANCEDEPARTMENTHELPSELIMINATEERRORSDUETOMISUNDERSTANDINGSPEOPLEAREENABLEDTODOTHEIRJOBSBETTERBYELIMINATINGTEDIOUSCALCULATIONSANDPAPERWORKNOTTOMENTIONTIMEWASTEDSEARCHINGFORINFORMATIONTHECOMPUTERNOTONLYALLOWSWORKERSTOBEMOREPRODUCTIVEBUTALSOFREESTHENTODOWHATONLYHUMANBEINGSCANDOTHINKCREATIVELYCOMPUTERINTEGRATIONMAYALSOLURENEWPEOPLEINTOMANUFACTURINGPEOPLEAREATTRACTEDBECAUSETHEYWANTTOWORKINAMODERN,TECHNOLOGICALLYSOPHISTICATEDENVIRONMENTINMANUFACTURINGENGINEERING,CAD/CAMDECREASESTOOLDESIGN,NCPROGRAMMING,ANDPLANNINGTIMESWHILESPEEDINGTHERESPONSERATE,WHICHWILLEVENTUALLYPERMITINHOUSESTAFFTOPERFORMWORKTHATISCURRENTLYBEINGCONTRACTEDOUTCOMPUTERSHAVEBEENUSEDINNEARLYEVERYMANUFACTURINGJOBCOMPUTERSIMPROVETHEEFFICIENCY,ACCURACY,ANDPRODUCTIVITYOFMANYMANUFACTURINGPROCESSESJUSTLIKETHEOTHERTOOLSANDMACHINES,COMPUTERSEXTENDHUMANCAPABILITIESANDMAKESOMEJOBSEASIEREVERYDEPARTMENTINMANUFACTURINGHASFOUNDAUSEFORCOMPUTERSINTHEMANAGEMENTDEPARTMENT,SUPERVISORSANDMANAGERSUSECOMPUTERSTOGATHERINFORMATIONABOUTTHEPROGRESSOFWORKINALLTHEOTHERDEPARTMENTSINMARKETING,RESEARCHERS,ADVERTISERS,ANDSALESPEOPLEUSECOMPUTERSTOGETDATAONPOTENTIALBUYERS,TOSTUDYMARKETRESEARCH,ANDTOCREATEADVERTISEMENTSASWEMOVEMOREFULLYINTOTHEINFORMATIONAGE,SUCCESSWILLREQUIRETHATTHEENGINEERPOSSESSSOMEUNIQUEKNOWLEDGEOFANDEXPERIENCEINBOTHTHEDEVELOPMENTANDTHEMANAGEMENTOFTECHNOLOGYSUCCESSWILLREQUIREBROADKNOWLEDGEANDSKILLSASWELLASEXPERTISEINSOMEKEYTECHNOLOGIESANDDISCIPLINESITWILLALSOREQUIREAKEENAWARENESSOFTHESOCIALANDECONOMICAFACTORSATWORKINTHEMARKETPLACEINCREASINGLY,INTHEFUTURE,ROUTINEPROBLEMSWILLNOTJUSTIFYHEAVYENGINEERINGEXPENDITURES,ANDENGINEERSWILLBEEXPECTEDTOWORKCOOPERATIVELYINSOLVINGMORECHALLENGING,MOREDEMANDINGPROBLEMSINSUBSTANTIALLYLESSTIMEITOFFERSGREATPROMISEANDEXCITEMENTASMOREANDMOREPROBLEMSOLVINGCAPABILITYISPLACEDINTHEHANDSOFTHECOMPUTERIZEDANDWIREDENGINEERWEHAVEBEGUNANEWPHASEINTHEPRACTICEOFENGINEERINGMECHANICALENGINEERINGISAGREATPROFESSION,ANGITWILLBECOMEEVENGREATERASWEMAKETHEMOSTOFTHEOPPORTUNITIESOFFEREDBYTHEINFORMATIONAGE信息时代的机械工程在80年代初工程师们曾经认为要加快产品的研制开发，必须进行大量的研究工作。结果是实际上只进行了较少的见就工作，这是因为产品开发周期的缩短，促使工程师们尽可能地利用现有的技术。研制开发一种创新行得技术并将其应用在新产品上，是有风险的，并且易于招致失败。在产品开发过程中采用较少的步骤是一种安全的和易于成功的方法。对于资金和人力都处于全球性环境中的工程界而言，缩短产品研制开发周期也是有益的。能够设计和制造各种产品的人可以在世界各地找到。但是，具有创新思想的人则比较难找。对于你已经进行了6个月的研制开发工作，地理上的距离已经不再是其他人发现他的障碍。如果你的研制周期较短，只要你仍然保持领先，这种情况并不会造成严重后果。但如果你正处于一个长达6年的研制开发过程的中期，一个竞争对手了解到你的研究工作的一些信息，这个项目将面临比较大的麻烦。从某一方面可以说，制造业正在完成一个循环。最初的制造业是家庭手工业设计者本身也是制造者，产品的构思和加工由同一个人来完成。后来，形成了零件的互换性这个概念，生产被依照专业功能分割开来，可以成批地生产数以千计的相同零件。今天，尽管设计者与制造者不可能再是同一个人，但在向集成制造系统前进的途中，这两种功能已经越来越靠近了。可能具有讽刺意味的是，在市场需求高度多样化产品的时候，提高生产率和降低成本的必要性促使制造业朝着集成为单调关联系统方向变化。这是一个连续的过程，在其中零件不需要花费多达95的生产时间用在运输和等待加工上。计算机是满足这两项要求中的任何一项的关键。它是能够提供快速反应能力、柔性和满足多样化市场的唯一工具。而且，它是实现制造系统集成所需要的、能够进行详细分析和利用精确数据的唯一工具。将来，计算机可能是一个企业生存的基本条件，许多现今的奖杯生产能力更高的企业组合所取代。这些生产能力更高的企业组合是一些具有非常高的质量、非常高的生产率的工厂。目标是的设计和运行一个能以高生产率的方式生产100合格产品的工厂。一个采用先进技术的、竞争的世界正在促进制造业开始做更多的工作，使其本身采用先进的技术。为了适应竞争，一个公司会满足一些在某种程度上相互矛盾的要求，诸如产品多样化、提高质量、增加生产率、降低价格。在努力满足这些要求的过程中，公司需要一个采用先进技术的工具，一个能够对顾客的需求做出快速反应，而且从制造资源中获得最大收益的工具。计算机就是这个工具。成为一个具有“非常高的质量、非常高的生产率”的工厂，需要对一个非常复杂的系统进行集成。这只是通过采用计算机对机械制造的所有组成部分设计、加工、装配、质量保证、管理和材料装卸及输送进行集成才能完成。例如，在产品设计期间，交互式的计算机辅助设计系统使得完成绘图和和分析工作所需要的时间比原来减少，而且精确程度得到了很大的提高。此外，样机的实验与评价程序进一步加快了设计进程。在制定制造计划时，计算机辅助编制工艺规程可以从数以千计的工序和加工过程中选择最好的加工方案。在车间里，分布式智能以微机处理器这种方式来控制机床、从总自动装卸设备和收集关于当前车间状态的信息。但是这些各自独立的改革还远远不够。我没所需要的是由一个通用软件从始端到终端进行控制的全部自动化的系统。整个系统都会从中受益。基本上，计算机集成可以提供广泛的、及时地和精确度的信息，可以改进各部门之间的交流与沟通，实施更严格的控制，而且通常能够增强整个系统的全面质量和效率。例如，改进交流和沟通意味着会使设计具有更好的可制造性。数控编程人员和工艺装配设计人员有机会向产品设计人员提出意见，反之亦然。因而可以减少技术方面的变更，而对于那些必要的变更，可以更有效地进行处理。计算机不仅能够更快地对变更之处做出详细的说明，而且还能够把变更之后的数据告诉随后的使用者。利用及时更新的生产控制数据可以制定更好的工艺规程和更有效率的生产进度。因而，可使昂贵的设备得到更好的利用，提高零件在生产过程中的运送效率，减少在制品的成本。产品质量也可得到改进。例如，不仅可以提高设计精度，还可以是质量保证部门利用设计数据，避免由于误解而产生错误。可使人们更好的完成他们的工作。通过避免冗长的计算和书写工作这还不算查找资料所浪费的时间计算机不仅使人们更有效的工作，而且还能把他们解放出来去做只有人类才能做的工作创造性的思考计算机集成制造还会吸引新的人才进入制造业。人才被吸引过来的原因是他们希望到一个现代化的、技术先进的环境中工作。在制造工程中，CAD/CAM减少了工艺装备设计、数控编程和编制工艺规程所需要的时间。同时加快了响应速度，这最终将会使目前外围加工的工作由公司内部人员来完成。今天，因为顾客们有较大的选择余地，几乎所有市场都是特殊定向产品市场。如果你不能使你的产品满足某些特定客户的要求，你将失掉你的市场份额中的一大部分，或者失掉全部份额。由于这些定向产品市场是经常变化的，你的公司应该对市场的变化做出快速的反应。定向产品市场和根据客户要求进行设计这种现象的出现改变了工程师的研究工作的方式。今天，研

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