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8英寸钢管热浸镀锌自动生产线设计机械设计,英寸,钢管,镀锌,自动生产线,设计,机械设计
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天津科技大学2007届本科生毕业设计摘 要本次设计的题目是8英寸钢管热浸镀锌自动生产线设计。它是根据热镀锌工艺的要求而设计的。包括工件运输、工件检验、酸洗、清水洗、涂溶剂、烘干、热浸镀、引出外吹、内吹、冷却、钝化、打印、包装等工序。其中热浸镀、钝化是特殊工序；酸洗、涂溶剂是关键工序。本次设计中，我具体负责镀锌机横移机的设计。在说明书中，我详细介绍了钢管热浸镀锌自动生产线设备设计，以及横移机的相关计算，如轴的校核，螺纹联接的强度计算等，来满足保证设计要求。同时在说明书中也附有大量的图示以展示重要机构，说明其具体结构和它们之间的装配关系。说明书中还介绍了关于这台设备所要注意的环境保护等方面的问题。关键词： 钢管； 热镀锌； 自动生产线； 横移机 天津科技大学2007届本科生毕业设计ABSTRACTThe paper is written on the topic of design for steel pipe of hot zinc plating automatic product equipment. It is base on the hot zinc plating technics including workpiece , transportation ,work inspection, pickling, washing ,making inpregnent, drying, hot plating, draw out, postartum mastitis ,passivation, cooling, printing, packaging. The hot zinc plating and passivation, are the special working procedure, pickling and making inpregnent are pretty crucial work procedure. I take charge of the traverse motion machine designing. Steel pipe of hot zinc plating automatic product equipment is introduced in detail in the paper. The important framework are exemplified to show their interaction and we also concentrate on the environment protecting.Keywords: Steel pipe; Hot galvanizing; Automatic product equipment; Traverse motion machine天津科技大学实习报告实 习 报 告 今天我们开始了07届毕业生专业实习参观，早上8点我们坐上车首先来到了天津北星汽车厂。该厂外表不大但是给人的感觉很干净很气派，几座大大的仓库式厂房。进入了该厂后几排整齐的奔驰轿车给人感觉更是气派。 该厂主要致力于为东北、华北地区的奔驰汽车经销商以及拥护提供零配件后备支持、车辆维修服务、整车售前检测以及整车销售服务。北京北星行汽车销售中心是专门从事奔驰汽车销售咨询、销售服务的专业公司。公司系北星（天津）汽车有限公司的附属机构，是德国奔驰公司在中国长江以北地区唯一授权代理销售奔驰汽车全线车型的公司。我们致力于把奔驰汽车及其国际化标准的销售服务理念引入中国。公司总部位于燕莎商圈。第一分部燕莎展厅毗邻豪华饭店、使馆区，悠久的历史，便捷的交通，专业的销售人员、力求为顾客提供最优质的服务。刚刚建成开业的盈科展厅是目前中国最大的奔驰汽车展示中心，整体造型及内部装饰均采用德国奔驰的设计风格，集展示、洽谈、精品收藏等多种功能。格调高雅、充满现代感，是一座代表国际最新汽车服务方式的展示和销售场所。公司采用立体的经营管理模式，配备高素质、专业化和国际化的人才队伍，以完善客户服务为首要目标，为客户提供售前、售中、售后一站式全程贵宾服务。 我们进入了厂房车车间后，更是眼前一亮这里就是奔驰汽车的检测车间，奔驰汽车是模块化设计，工人师傅们用电脑连接各个模块后电脑自动监测各个模块的运行情况然后返回数据，有问题的数据都会用问号来表示。不禁使我感觉到现代化生产的强大，同时也为国外汽车强大的研发能力感叹。还有一项检测就是左右论坛距离的测量，把汽车开到检测机器上然后使汽车的轮胎运行，仪器表上的指针就是很清楚的表示出各个论坛的运行情况跟两个轮胎的间距是否合格。当工人师傅为我们演示奔驰汽车的性能时，我突然觉得我们国家的汽车比起外国还是有一定的差距。首先当V12发动器启动的时候我几乎听不到什么声音，而且汽车做到了全自动化比如安装了GPS,电视，音响，全自动仪表，全新的档位设计更加合理，夜间行车更是方便，几乎可以从小电视中看清所有路况免除了汽车道上复杂的夜间情况，舒适的座椅不但可以前后移动更可以上下全方位移动，我想坐上此车感觉肯定舒适无比。 参观完汽车后我们又看了一些北星汽车的文化他们的文化底蕴继承了奔驰汽车的高贵传统他们代表了先进。离开了北星（天津）汽车，我恋恋不舍，此厂带给我的不仅是视觉的享受，更是机械汽车行业前进的方向那就是现代化，高科技。 为了对热浸镀锌有更深的认识，我们又学习了很多关于镀锌的知识。热镀锌板作为深加工产品，具有抗腐蚀性能强、使用寿命长、外观美观的特点，在汽车、轻工、建筑、家居等行业具有广泛的应用前景，是十余年来发展最快的钢材品种之一。1995年世界镀锌板产量己超过5000万吨，从世界钢材品种结构看，镀锌板约占钢材总产量7%-8%，发达国家占15%以上，而我国2002年镀锌板产量却仅占钢材总产量的1.3%。世界发达国家镀锌板的生产量占到冷轧产品的60%左右，而我国只有30%。到目前为止，我国己建成15条镀锌机组生产线，我国2002年镀锌板产量为227万吨，而2001年国内镀锌板的表观消费量达到了428万吨(2000年为374万吨)，随着我国国民经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，市场对镀锌产品的需求和要求也越来越高。尽管我国热镀锌产品市场容量及前景较为可观，但是，目前中国国内己建有多条热镀锌机组，正在筹建和上马的热镀锌机组也己超过10条。根据近年钢材消费趋势预测，2005年我国镀锌板表观消费量将超过500万吨，考虑到国内钢铁企业新建项目的达产情况及设备开工率情况，预计“十五”末期，国内镀锌板产量将达到460万吨左右。在镀锌产品领域，国外钢铁企业全方位领先我们，进口产品始终占据着中国镀锌产品市场的半壁江山(我国镀锌板的自给率仅为45%右)。随着国内镀锌产品产量的急剧增长和国外产品的大量涌入，未来中国镀锌板产品的市场竞争将会非常激烈。在生产实践中向锌液中投入定量的铝会明显的改善锌层的附着性，锌液中含有一定量的铝会明显改善镀锌层的结构，Fe5ZnZ:合金层减少，在温度、镀锌时间的综合影响下，会优先在钢基表面上形成Fe,Al。中间层。均质的Fe,Al。中间层牢固地附着在钢基表面，作为粘附镀层的媒介，对提高锌层附着性起着至关重要的作用。连续热镀锌生产工艺的流程为：开卷，焊接，连续退火，热镀锌，镀后处理，卷取或切版。 热镀锌板卷是冷轧主要产品之一，由于该产品抗腐蚀性能好，外观美观等众多优点，在国内、外各行业中得到广泛的应用。近年来，随着国内热镀锌机组的陆续建成、投产，国外镀锌产品的打入，使国内镀锌产品市场竞争日益激化，这种竞争的特点主要表现为五个特点:其一，竞争己无国界概念;其二，产品质量不断提高、价格下降;其三，产品系列化及新产品不断推出;其四，随着技术发展，产品实物质量己普遍得到大幅度的提高;其五，消费者日益成熟，消费观念日益更新。这种形势迫使每一个生产厂家不但要有自己的拳头产品，同时还要不断研发市场需要的新产品。 主要结论为：通过对于国内外热镀锌生产线的研究，镀锌生产线上的深入讨论以及在实验室中对于热轧板工艺的模拟，得出以下结论:(1)现在最流行的板带热镀锌工艺是森吉米尔法和美钢联法。它们的主要区别是美钢联法用一个碱性电解槽代替氧化炉的脱脂作用，其余工序和森吉米尔法基本相同，它特别适用于生产表面油脂较多的冷轧板。而现在森吉米尔法也经常在加热炉前使用碱洗设备，所以热轧板热镀锌生产线应采用森吉米尔法，它具有优质，高效，安全等特点。(2)在森吉米尔法工艺条件下，经实验室研究证明热轧板的镀层结构与冷轧板没有明显区别，热轧板镀锌时间的增加不会造成有害的铁锌合金层的产生。这使得热轧板有充分的时间生成良好的铁铝合金层。(3)由于热轧板一般比冷轧板较厚，热轧板镀锌线设备除了强度较大外，还应注意:焊机应具有焊接厚钢板的能力;活套和加热炉应采用卧式;由于热轧板一般不用退火，所以热轧板生产线可以采用不带冷却段的加热系统。(4)目前板带热镀锌的一些先进设备有液压式开卷机和卷取机，碱洗系统，预热炉，带弧性的气刀，四辊湿式平整机，拉矫机等。通过本次实习不仅使我对镀锌工艺有了更具体的了解与认识，更使我看到目前机械行业对人才和先进设备的需求，这也就更加深了我毕业后投身机械行业的信心与决心。3毕业实习报告专 业：机械设计制造及自动化姓 名：王景凯指导教师姓名：申请学位级别：学 士报告提交日期：2007年 月 日学位授予单位：天津科技大学 天津科技大学本科生毕业设计（论文）开题报告学 院 天津科技大学机械工程学院 专 业 机械设计制造及自动化 题 目 8英寸钢管热浸镀锌自动生产线设计 （子题目：钢管热浸镀锌生产线机横移机设计）姓 名 王景凯 指导教师（签名） 2007年 3月 18 日拟选题目8英寸钢管热浸镀锌自动生产线设计镀锌钢管横移机设计选题依据及研究意义：热镀锌是钢铁最经济、最基本、应用最普遍的防腐方法之一，广泛应用于经济建设中的各个领域，如丝、管、板、带，钢结构件等。近年来，随着基础建设的加速，镀锌钢板、高速公路镀锌护栏和镀锌邮电铁塔的发展势头强劲。这些行业的发展大大推动了热镀锌行业的发展。但是，目前我国的热镀锌工艺水平较低，锌耗高、产品质量差、环境污染严重。本项目全面优化热镀锌工艺，可大大提高我国的热镀锌水平，使之接近目前国际水平。锌耗由目前吨产品的7%降至5%，产品质量大幅度提高，环境污染减轻。可见，研究与解决金属腐蚀问题在发展经济、节约能源、防止污染、保证人与自然协调共存等方面都有十分重要的意义和作用。因此，本课程设计符合市场及技术经济的需求，对我国工业的发展有着重要的意义。镀锌钢板广泛地用于轻工、家电、汽车和建筑行业。在汽车工业中，用于汽车车体、外壳、内板、底板等；在家电和轻工方面，用于各类家用电器的外壳和底板；在建筑业中，用于各类工业及民用建筑的轻钢龙骨、建筑层面板、瓦楞板、卷帘门等。长期以来中国镀锌板一直属于短线产品，1988-2002年，中国镀锌板生产及表观消费量，多年来中国镀锌板的自给率约为50，每年需要大量进口。钢管热镀锌生产线的设计作为毕业设计课题，其覆盖面较广，涉及到机、电、气、制冷等一体化技术以及专业课程等知识，在这个过程中，我们不但提高了自己的绘图能力，也提高了我们的分析能力和解决实际问题的能力。文献综述（对已有相关代表性研究成果的综合介绍与评价）：经过三周的文献检索，展览会的参观，我对金属热镀锌的生产有了进一步的了解。 金属材料在工农业上用的最多的是钢铁材料。但钢铁材料耐腐蚀性能比较差。热镀锌是防止钢铁生锈的一种方法，是公认的高性价比钢铁制品防护方法。焊接钢管的热镀锌技术国外在六、七十年代已经得到比较广泛的应用。由于锌层能够保护钢基体不受腐蚀，镀锌管比未镀锌的黑管寿命可延长十几倍，因而，已广泛用于钢铁的保护。如用于建筑、石油、化工、造船和电力等领域。焊接钢管的热镀锌技术国外在六、七十年代已经得到比较广泛的应用。由于锌层能够保护钢基体不受腐蚀，镀锌管比未镀锌的黑管寿命可延长十几倍，因而，被广泛用于建筑、石油、化工、造船和电力等领域。为了改善钢管热浸镀锌生产环境，提高镀锌钢管质量，我国开始了研发钢管热浸镀锌生产线。该生产线采用新颖的液压机械手浸镀，以取代传统的结构庞大的转耙式与螺旋式镀锌机构，不仅简化了热镀锌管生产机构，改进了镀锌工艺，而且提高了镀锌管质量，降低了生产成本。目前，美、日大规模生产热轧带钢镀锌板，并已与冷轧镀锌板平分天下。可以相信，由于热轧镀锌板的低成本，其市场前景非常广阔。研究内容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等）：镀锌设备为SDX双线镀锌机组，本机采用微机全自动控制。工艺流程：工件运输、检验、酸洗、清水洗、涂溶剂、烘干、热浸锌、引出外吹、内吹、冷却、钝化、检验、打印、包装、入库。其中，关键工序为：酸洗、涂溶剂；特殊工序为：热浸锌、钝化。1钢管酸洗：（1）采用盐酸酸洗：配置含量为15-18浓度的酸洗液（或浓度为100-170克的稀盐酸）。首先将清水放入酸洗槽中，然后加入足量的盐酸；往水中放入盐酸时，一定要把放酸的胶管插入水中，防止盐酸气体的发挥，污染空气。（2）当酸液中盐酸的含量低于100克/升时，可加入新盐酸进行调配，以保证酸洗速度。（3）酸洗液的温度应保持在8-35，盐酸不宜加温缩短酸洗时间，而宜增加其浓度提高酸洗速度。（4）酸洗时间可根据钢管的锈蚀程度、酸液浓度、温度等情况决定。（5）酸液中氯化铁（铁盐）含量最多不得超过200克/升，当铁盐含量大于150克/升小于200克/升时，应停止往酸洗槽中加入新酸。（6）当铁盐超过200克/升浓度低于20克/升时应排放，重新配置新的酸液。（7）雨季或空气湿度大时，会产生酸雾，恶化空气环境，要加入酸雾抑制剂，抑制酸雾或使用萘磺酸甲醛缩合物封闭酸液面。（8）为防止钢管局部欠酸洗，增加酸洗速度，要在酸洗期间勤翻动钢管，使之产生摩擦，多接触酸液，酸洗后的钢管表面应呈银亮色。 2. 涂溶剂涂溶剂的目的是：防止在烘干过程中铁基体接触空气而再次氧化生锈；清除掉钢管表面上残留的铁盐及其他污物；使钢管表面的铁基体于锌液更快的形成合金。钢管镀锌烘干后的钢管经过镀锌机自动运转，进入锌液，钢管在锌液中排放管内的气体，经过浸锌，形成牢固的锌铁合金层，再经过提升、引出就完成了钢管镀锌。在正常情况下锌液温度范围应保持在450（+5或-5）为改善锌层韧性极锌液流动性和光洁度，锌液中的含锌量应保持在0.2-0.3之间。锌液中加铝要以锌铝合金方式加入。内吹时，必须使钢管内壁吹净不得有余锌。往锌液中加锌块时，要分多次添加，不要一次集中添加，一次不得超过15块，以保证锌液的温度和设备的正常运转，同时保证正常锌液面高。对于往锌液中投放锌铝合金，一般是每下一吨锌就要投相配量的锌铝合金，以保证锌液的含铝量在0.2-0.3之间。镀锌生产过程中，在锌液面产生的锌灰，不要产生很多时再清除。研究进程安排：3.5 3.14 收集相关论文资料和参考文献，完成翻译工作。3.15 3.30 完城实习报告和开题报告。4.1 5.10 进行零件，部件，总装的草图。 5.11 5.25 完成结构设计图纸。5.26 6.5 整理完成设计说明书。6.6 6.25 准备并参加答辩。主要参阅文献：1王义生国外钢管热镀锌生产M冶金工业出版社2杨廷力机械系统基本理论一结构学、运动学、动力学北京：机械工业出版社，19962陈厚载热镀锌技术1000例M上海交大出版社3吴作明等热镀锌、电镀锌及锌合金创新生产工艺实用全书北方工业出版社，2OOO(16)4李九龄 带钢连续热镀锌（第2版） 冶金工业出版社，2002(14)5凌全伟，刘建秋热镀锌技术的现状及发展J 鞍钢技术，2004(2)6孔纲，卢锦堂，陈锦红等热浸锌浴中少量铝对镀层的影响J材料保护，2002(35)7朱立钢材热镀锌：化学工业出版社，1996其它说明：市场前景:全国每年大约有1000万吨镀锌产品，如果每吨产品节锌2%，每年可节锌20万吨，价值20亿元。加之由于提高产品质量，降低环境污染带来的效益，这个市场更加巨大。指导教师是否同意开题签名: 年 月 日系（教研室）教学负责人签署 签名: 年 月 日说明：1、开题报告工作从第七学期学生确定毕业设计（论文）题目后开始，在教师指导下，学生通过调研、收资后，于第八学期第四周前完成。2、纸张填写不够可另加附页。天津科技大学外文资料翻译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 5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(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC(Open Numerical Control System)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Open Manufacturing Environment（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。 a.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。 b.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。 c.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。 a.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。 b.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。 c.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。 a.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。 b.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。 c.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。 d.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。参考文献：1中国机床工具工业协会 行业发展部.CIMT2001巡礼J.世界制造技术与装备市场，2001(3)：18-20.2梁训王宣 ,周延佑.机床技术发展的新动向J.世界制造技术与装备市场，2001(3)：21-28.3中国机床工具工业协会 数控系统分会.CIMT2001巡礼J.世界制造技术与装备市场，2001(5)：13-17.4杨学桐，李冬茹，何文立，等?距世纪数控机床技术发展战略研究M.北京：国家机械工业局，2000.7天津科技大学外文资料翻译Numerical control technology and equiping development trend and countermeasure Equip the engineering level , level of determining the whole national economy of the modernized degree and modernized degree of industry, numerical control technology is it develop new developing new high-tech industry and most advanced industry to equip (such as information technology and his industry, biotechnology and his industry, aviation , spaceflight,etc. national defense industry industry) last technology and getting more basic most equipment. Marx has ever said the differences of different economic times, do not lie in what is produced , and lie in how to produce, produce with some means of labor . Manufacturing technology and equiping the most basic means of production that are that the mankind produced the activity, and numerical control technology is nowadays advanced manufacturing technology and equips the most central technology. Nowadays the manufacturing industry all around the world adopts numerical control technology extensively, in order to improve manufacturing capacity and level, improve the adaptive capacity and competitive power to the changeable market of the trends . In addition every industrially developed country in the world also classifies the technology and numerical control equipment of numerical control as the strategic materials of the country, not merely take the great measure to develop ones own numerical control technology and industry, and implement blockading and restrictive policy to our country in view of high-grade , precision and advanced key technology of numerical control and equiping. In a word, develop the advanced manufacturing technology taking numerical control technology as the core and already become every world developed country and accelerate economic development in a more cost-effective manner, important way to improve the overall national strength and national position. Numerical control technology is the technology controlled to mechanical movement and working course with digital information, integrated products of electromechanics that the numerical control equipment is the new technology represented by numerical control technology forms to the manufacture industry of the tradition and infiltration of the new developing manufacturing industry, namely the so-called digitization is equipped, its technological range covers a lot of fields: (1)Mechanical manufacturing technology; (2)Information processing , processing , transmission technology; (3)Automatic control technology; (4)Servo drive technology; (5)Technology of the sensor ; (6)Software engineering ,etc. Development trend of a numerical control technology The application of numerical control technology has not only brought the revolutionary change to manufacturing industry of the tradition, make the manufacturing industry become the industrialized symbol , and with the constant development of numerical control technology and enlargement of the application, the development of some important trades (IT , automobile , light industry , medical treatment ,etc. ) to the national economy and the peoples livelihood of his plays a more and more important role, because the digitization that these trades needed to equip has already been the main trend of modern development. Numerical control technology in the world at present and equiping the development trend to see, there is the following several respect 1- in its main research focus . 1.A high-speed , high finish machining technology and new trend equipped The efficiency , quality are subjavanufacturing technology. High-speed , high finish machining technology can raise the efficiency greatly , improve the quality and grade of the products, shorten production cycle and improve the market competitive power. Japan carries the technological research association first to classify it as one of the 5 great modern manufacturing technologies for this, learn (CIRP ) to confirm it as the centre in the 21st century and study one of the directions in international production engineering. In the field of car industry, produce one second when beat such as production of 300,000 / vehicle per year, and many variety process it is car that equip key problem that must be solved one of; In the fields of aviation and aerospace industry, spare parts of its processing are mostly the thin wall and thin muscle, rigidity is very bad, the material is aluminium or aluminium alloy, only in a situation that cut the speed and cut strength very small high, could process these muscles , walls . Adopt large-scale whole aluminium alloy method that blank pay empty make the wing recently, such large-scale parts as the fuselage ,etc. come to substitute a lot of parts to assemble through numerous rivet , screw and other connection way, make the intensity , rigidity and dependability of the component improved. All these, to processing and equiping the demand which has proposed high-speed , high precise and high flexibility. According to EMO2001 exhibition situation, high-speed machining center is it give speed can reach 80m/min is even high , air transport competent speed can up to 100m/min to be about to enter. A lot of automobile factories in the world at present, including Shanghai General Motors Corporation of our country, have already adopted and substituted and made the lathe up with the production line part that the high-speed machining center makes up . HyperMach lathe of U.S.A. CINCINNATI Company enters to nearly biggest 60m/min of speed, it is 100m/min to be fast, the acceleration reaches 2g, the rotational speed of the main shaft has already reached 60 000r/min. Processing a thin wall of plane parts, spend 30min only, and same part general at a high speed milling machine process and take 3h, the ordinary milling machine is being processed to need 8h; The speed and acceleration of main shaft of dual main shaft lathes of Germany DMG Company are up to 12* separately! 000r/mm and 1g. In machining accuracy, the past 10 years, ordinary progression accuse of machining accuracy of lathe bring 5m up to from 10m already, accurate grades of machining center from 3- 5m, rise to 1- 1.5m, and ultraprecision machining accuracy is it enter nanometer grade to begin already (0.01m). In dependability, MTBF value of the foreign numerical control device has already reached above 6 000h, MTBF value of the servo system reaches above 30000h, demonstrate very high dependability . In order to realize high-speed , high finish machining, if the part of function related to it is electric main shaft , straight line electrical machinery get fast development, the application is expanded further. 1.2 Link and process and compound to process the fast development of the lathe in 5 axes Adopt 5 axles to link the processing of the three-dimensional curved surface part, can cut with the best geometry form of the cutter , not only highly polished, but also efficiency improves by a large margin . It is generally acknowledged , the efficiency of an 5 axle gear beds can equal 2 3 axle gear beds , is it wait for to use the cubic nitrogen boron the milling cutter of ultra hard material is milled and pared at a high speed while quenching the hard steel part, 5 axles link and process 3 constant axles to link and process and give play to higher benefit. Because such reasons as complicated that 5 axles link the numerical control system , host computer structure that but go over, it is several times higher that its price links the numerical control lathe than 3 axles , in addition the technological degree of difficulty of programming is relatively great, have restricted the development of 5 axle gear beds. At present because of electric appearance of main shaft, is it realize 5 axle complex main shaft hair structure processed to link greatly simplify to make, it makes degree of difficulty and reducing by a large margin of the cost, the price disparity of the numerical control system shrinks . So promoted 5 axle gear beds of head of complex main shaft and compound to process the development of the lathe (process the lathe including 5 ). At EMO2001 exhibition, new Japanese 5 of worker machine process lathe adopt complex main shaft hair, can realize the processing of 4 vertical planes and processing of the wanton angle , make 5 times process and 5 axles are processed and can be realized on the same lathe, can also realize the inclined plane and pour the processing of the hole of awls . Germany DMG Company exhibits the DMUVoution series machining center, but put and insert and put processing and 5 axles 5 times to link and process in once, can be controlled by CNC system or CAD/CAM is controlled directly or indirectly. 1.3 Become the main trend of systematic development of contemporary numerical control intelligently , openly , networkedlily The numerical control equipment in the 21st century will be sure the intelligent system, the intelligent content includes all respects in the numerical control system: It is intelligent in order to pursue the efficiency of processing and process quality, control such as the self-adaptation of the processing course, the craft parameter is produced automatically; Join the convenient one in order to improve the performance of urging and use intelligently, if feedforward control , adaptive operation , electrical machinery of parameter , discern load select models , since exactly makes etc. automatically automatically; The ones that simplified programming , simplified operating aspect are intelligent, for instance intelligent automatic programming , intelligent man-machine interface ,etc.; There are content of intelligence diagnose , intelligent monitoring , diagnosis convenient to be systematic and maintaining ,etc. Produce the existing problem for the industrialization of solving the traditional numerical control system sealing and numerical control application software. A lot of countries carry on research to the open numerical control system at present, such as NGC of U.S.A. (The Next Generation Work-Station/Machine Control), OSACA of European Community (Open System Architecture for Control within Automation Systems), OSEC (Open System Environment for Controller ) of Japan, ONC (Open Numerical Control System ) of China ,etc. The numerical control system melts to become the future way of the numerical control system open. The so-called open numerical control system is the development of the numerical control system can be on unified operation platform, face the lathe producer and end user, through changing, increasing or cutting out the structure target(numerical control function), form the seriation, and can use users specially conveniently and the technical know-how is integrated in the control system, realize the open numerical control system of different variety , different grade fast, form leading brand products with distinct distinction. System structure norm of the open numerical control system at present, communication norm , disposing norm , operation platform , numerical control systematic function storehouse and numerical control systematic function software developing 包含ument ,etc. are the core of present research. The networked numerical control equipment is a new light spot of the fair of the internationally famous lathe in the past two years. Meeting production line , manufacture system , demand for the information integration of manufacturing company networkedly greatly of numerical control equipment, realize new manufacture mode such as quick make , fictitious enterprise , basic Entrance that the whole world make too. Some domestic and international famous numerical control lathes and systematic manufacturing companies of numerical control have all introduced relevant new concepts and protos of a machine in the past two years, if in EMO2001 exhibition, CyberProduction Center that the company exhibits of mountain rugged campstool gram in Japan (Mazak ) (intellectual central production control unit, abbreviated as CPC); The lathe company of Japanese big Wei (Okuma ) exhibits IT plaza (the information technology square , is abbreviated as IT square ); Open Manufacturing Environment that the company exhibits of German Siemens (Siemens ) (open the manufacturing environment, abbreviated as OME),etc., have reflected numerical control machine tooling to the development trend of networked direction. 1.4 Pay attention to the new technical standard , normal setting-up 1.4.1 Design the norm of developing about the numerical control system As noted previously, there are better commonability , flexibility , adaptability , expanding in the open numerical control system, such countries as U.S.A. , European Community and Japan ,etc. implement the strategic development plan one after another , carry on the research and formulation of the systematic norm (OMAC , OSACA , OSEC ) of numerical control of the open system structure, 3 biggest economies in the world have carried on the formulation that nearly the same science planned and standardized in a short time, have indicated a new arrival of period of change of numerical control technology. Our country started the research and formulation of standardizing the frame of ONC numerical control system of China too in 2000. 1.4.2 About the numerical control standard The numerical control standard is a kind of trend of information-based development of manufacturing industry. Information exchange among 50 years after numerical control technology was born was all because of ISO6983 standard, namely adopt G, M code describes how processes, its essential characteristic faces the processing course, obviously, he cant meet high-speed development of modern numerical control technologys needs more and more already. For this reason, studying and making a kind of new CNC system standard ISO14649 (STEP-NC) in the world, its purpose is to offer a kind of neutral mechanism not depending on the concrete system , can describe the unified data model in cycle of whole life of the products , thus realize the whole manufacture process, standardization of and even each industrial field product information. The appearance of STEP-NC may be a revolution of the technological field of the numerical control, on the development and even the whole manufacturing industry of numerical control technology , will exert a far-reaching influence. First of all, STEP-NC puts forward a kind of brand-new manufacture idea , in the traditional manufacture idea, NC processes the procedures to all concentrate on individual computer. Under the new standard, NC procedure can be dispersed on Internet, this is exactly a direction of open , networked development of numerical control technology. Secondly, STEP-NC numerical control system can also reduce and process the drawing (about 75% ) , process the procedure to work out the time (about 35% ) and process the time (about 50% ) greatly . At present, American-European countries pay much attention to the research of STEP-NC, Europe initiates IMS plan (1999.1.1- 2001.12.3 ) of STEP-NC. 20 CAD/CAM/CAPP/CNC users , manufacturers and academic organizations from Europe and Japan participated in this plan. STEP Tools Company of U.S.A. is a developer of the data interchange software of manufacturing industry in the global range, he has already developed the super model (Super Model ) which accuses of information exchange of machine tooling by counting, its goal is to describe all processing courses with the unified norm. Such new data interchange form has already been verified in allocating the SIEMENS , FIDIA and European OSACA-NC numerical control at present. 2 pairs of basic estimations of technology and industry development of numerical control of our country The technology of numerical control of our country started in 1958, the development course in the past 50 years can roughly be divided into 3 stages: The first stage is from 1958 to 1979, namely closed developing stage. In this stages, because technology of foreign countries blockade and basic restriction of terms of our country, the development of numerical control technology is comparatively slow. During Sixth Five-Year Plan Period , the Seventh Five-Year Plan Period of the country in second stage and earlier stage in the Eighth Five-Year Plan Period , namely introduce technology, digest and assimilate, the stage of establishing the system of production domesticization arisesing tentatively. At this stage , because of refor
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