人关节防脱位臼衬的模具的数控加工开题报告.doc

开题报告共5页第1页一.前言数控是数字控制或数值控制的简称,它是以数字的形式实现控制的一门技术。如果一种设备的操作命令是以数字的形式来描述,工作过程是按照规定的程序自动地进行,那么这种设备就称为数控设备。数控机床、数控火焰切割机、数控绘图机、数控冲剪机等都是属于这个范畴内的自动化设备。在实际采用数控设备时,一定要充分考虑其技术经济效果。目前,选用数控设备主要考虑三种因素,即单件,中小批量的生产；形状比较复杂,精度要求高的加工；产品更新频繁、生产周期要求短的加工。凡是符合上述三种因素之一的情况,采用数控设备,对于改进产品质量、减轻工人劳动强度,提高经济效益等,都获得显著的效果。目前,数控技术已在机床行业、造船行业、飞机制造业以及其它军用、民用行业。获得了广泛的应用。1.1.数控的分类数控的分类数控化的设备在使用上虽然各自控制的对象不同,但是在原理上却都是由数据处理和控制电路,以及伺服机构等组成的数控系统。按照数控系统的基本原理,可以进行下述分类。（1）按工具运动轨迹分类1)点位控制。这类控方式只要求控制工具从一点移到另一点的准确位置,而对运动轨迹原则上不加控制。采用这种控制系统的机床如钻床、镗床和冲床等。2)直线控制。这类控制方式除了控制点与点之间的准确位置外,还要保证被控制的两点之间移动的轨迹是一条直线,而且移动的速度是按照给定的速度进行控制的。采用这类控制系统的机床如加工中心机床、车床、铣床和磨床,以及数控火焰切割机和线切割机等。3)连续控制（或称轮廓控制）。这类控制方式能够对两个以上坐标方向的位移进行严格的不间断控制。采用这类控制系统的机床如铣床、车床、磨床、齿轮加工机床和加工中心机床,以及线切割机和数控绘图机等。（2）按伺服机构的控制方式分类1)开环控制。这种控制方式通常不带有位置测量元件,伺服驱动元件为步进电机或电脉冲马达。输入的数据经过数控系统的运算,分配出指令脉冲,每一个脉冲送给步进电机或电脉冲马达,它就转过一个角度,再通过传动机构便被控制的工作台移动。这种方式对实际传动机构的动作情况是不进行检查的,没有被控制对象的反馈值。指令发送出去不再反馈回来,称为开环控制。这种控制方式容易掌握、调试方便、维修简单,但控制精度和控制的速度受到限制。2)闭环控制。这种控制方式必须具备测量元件。包括速度测量元件,位置测量元件。当指令值发送到位置比较电路时,此时若工作台没有移动,没有反馈量,指令值使得开题报告共5页第2页伺服电机转动,通过速度测量元件将速度反馈信号送到速度控制电路,通过位置测量元件工作台将实际位移量反馈回去,在位置比较电路中与指令值进行比较,用比较的差值进行控制,直到差值消除为止,这就是闭环控制。这种控制方式的优点是精度高、速度快,但是调试和维修比较复杂。3)半闭环控制。这种控制方式对工作台的实际位置不进行检测,而是与伺服电机有联系的测量元件,如测速发电机和光电编码器或分解器等间接检测出伺服电机的转角,推算出工作台的实际位移量,用此值与指令值进行比较,用差值来实现控制。由图上可以看出,由于工作没有完全包括的控制回路内,因而称之为半闭环控制。这种控制方式介于开环与闭环控制之间,精度虽然没有闭环高,但调试却较闭环方便。混合控制。如果将以上三种控制方式的特点有选择地集中起来,可以组成混合控制方案。现在几乎所有的国家都在重视数控技术的发展,因为它决定着整个国家经济水平的现代化程度.数控技术是发展新兴高新技术产业和尖端工业(如信息技术和产业,生物技术及其产业,航空航天国防工业产业)的使用技术和最基本的装备.马克思说过各种经济时代的区别不在与生产什么而在与怎样生产,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生产资料.而数控技术又是当今先进制造技术.当今世界各国制造业广泛使用数控技术,以提高制造能力和水平.提高对动态多变的市场适用能力和竞争能力.此外,世界上各工业发达国家还将数控技术列为国家的战略物资,不仅采取正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.1.2数控机床发展存在的问题1）近年来，我国数控机床生产一直保持两位数增长。2002年产量居世界第四。但与发达国家相比，我国机床数控化率还不高，目前生产产值数控化率不到30；消耗值数控化率还不到50，而发达国家大多在70左右。以金切机床为例，我国去年产量为23万台，其中数控机床只有24万台，仅为产量的十分之一强。高档次的数控机床及配套部件只能靠进口。国产数控车床到2000年可供品种为700多种，接近数控机床品种的50，其中占产量70的是经济型数控车床。最高转速一般在2000rmin，个别转速达8000rmin，坐标定位精度一般在001mm，重复定位精度在0005mm，工作精度圆度在0010005mm之间，表面粗糙度Ra08161xm。长城机床厂CK7815C主轴最高转速3500rmin，快速行程X轴9mmin，z轴12mmin，定位精度X轴0016mm，z轴0025mm，工作精度圆度0007mm，表面粗糙度Ra16m。国产数控系统MTBF可靠性大都超过1万小时，但国际上先进企业数控系统MTBF已达8万小时。国产数控车床、加工中心MTBF有少数厂达500h，但国际先进水平已达800h。用户对国产加工中心刀库机械手、数控车床刀架仍不放心，其定位精度、特别是重复定位精度也有待提高。此外，外观、漏油等老问题也与工业发达国家产品有差距开题报告共5页第3页2）功能部件的差距数控功能部件是指数控系统、主轴单元、数控刀架和转台、滚珠丝杠副和滚动直线导轨副、刀库和机械手、高速防护装置等，它们是数控机床的重要组成部分。功能部件技术水平的高低、性能的优劣以及整体的社会配套水平直接决定和影响着数控机床整机的技术水平和性能，也制约着主机的发展速度。相对数控机床主机来说，我国功能部件生产企业的发展更显滞后。功能部件不仅决定着机床的整机性能，还占到整机成本的60左右，其发展状况直接关系到机床的竞争力水平。目前，我国的功能部件生产企业规模普遍较小，布局分散，有些还依附于主机厂或研究所。从整体上看，我国功能部件生产发展缓慢，品种少，产业化程度低，从精度指标和性能指标都还不过硬。滚珠丝杠、数控刀架、数控系统、电主轴等数控机床功能部件虽已形成一定的生产规模，但仅能满足中低档数控机床的配套需要。衡量数控机床水平的高级数控系统、高速精密电主轴、高速滚动功能部件和数控动力刀架等还依赖进口。理顺功能部件生产企业的体制，做大做强一批功能部件生产企业已迫在眉睫。我们单位做的是人工关节，它要求的精度是非常高的，因此我们用的是闭环控制系统的机床。目前我国生产人工关节的水平远远比不上国外的一些发达国家，我们还处在起步状态，这就需要我们花大力气来做好这个项目。在国外，特别是在美国，他们的人工关节已经广泛使用，生产水平也处在世界的前列。有的企业已经发展到我国，例如美国的强生公司有着先进设备和精湛的技术，他们的工艺已经成熟甚至稳定了。正以为这样他们正逐步成为我国人工关节领域的领头羊。在我国，这方面的企业不是太多，现有的几家也比不上国外的水平。就象我所在的单位（常州康辉人工关节有限公司），虽然在国内是处于中上等水平，但是我们的产品拿到国际市场上，价格还是大打折扣。原因就是我们的生产工艺还不成熟，因此我们正逐步改进工艺，以便更好的适用国际市场。本课题主要探讨了我们在做其中一个零件时的工艺改进从而带来的优点，从这种改进我们可以看到它提高了我们的生产效率，不仅如此，就是由于这种改进，零件的质量也提高了。正是这种质量和效率的提高，使得我们获得了比以前更大的经济效益，同时也提高了在社会上的知名度。二.方案论证2.1工艺路线的设计数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别,加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序。数控加工工艺一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好比如我现在的零件就是作为一个中间连接的零件，它的内球要与球头连接而外球要与我们做的一种臼罩连接。开题报告共5页第4页数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题：1）工序的划分根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：（1）以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态。（2）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个工作班内不能结束）等。此外，程序太长会增加出错与检索的困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。（3）以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。我们是将外球车削做为一道工序，而将内球镗削做为一道工序来做。（4）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工序分开。2）顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；（2）先进行外轮廓加工，在进行内型的加工（车床）（3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；3）数控加工工艺与普通工序的衔接数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序