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I 麗 水 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 文獻(xiàn)綜 述 20 13 屆 題 目 連桿蓋鉆孔專(zhuān)用設(shè)備的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 朱曉虹 院 別 工學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī)自 091 學(xué) 號(hào) 09105010125 姓 名 王磊 2013 年 3 月 25 日至 2013 年 5 月 19 日共 8 周 II 目錄 第 1 章 前言 1 第 2 章 機(jī)械制造的發(fā)展歷程 2 2 1 發(fā)展歷史 2 2 2 發(fā)展現(xiàn)狀 2 2 3 發(fā)展趨勢(shì) 2 2 4 本章小結(jié) 3 第 3 章 4 3 1 數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介 4 3 2 技術(shù)領(lǐng)域 4 3 3 數(shù)控基礎(chǔ) cnc 5 3 4 數(shù)控編程 5 3 5 發(fā)展趨勢(shì) 6 3 5 1 1 高速化發(fā)展新趨勢(shì) 6 3 5 2 2 精密化發(fā)展新趨勢(shì) 7 3 5 3 3 開(kāi)放化發(fā)展新趨勢(shì) 7 3 5 4 4 復(fù)合化發(fā)展新趨勢(shì) 7 1 1 前言 本課題是一次在畢業(yè)前將大學(xué)期間學(xué)到的專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行一次理論聯(lián)系實(shí)際 綜合運(yùn)用操作的一次訓(xùn)練 使我對(duì)大學(xué)期間學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)有了更深層次的認(rèn)識(shí) 也為我們這些即將踏入社會(huì)從事工作的學(xué)生打下一定的基礎(chǔ) 機(jī)械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的一個(gè)步驟 采用機(jī)械加工的 方法 直接改變毛坯的形狀 尺寸和表面質(zhì)量等 使其成為零件的過(guò)程稱(chēng)為機(jī)械 加工工藝過(guò)程 比如一個(gè)普通零件的加工工藝流程是 粗加工 精加工 裝配 檢驗(yàn) 包裝 就是一個(gè)加工的 籠統(tǒng)的流程 機(jī)械加工工藝就是在此流程的基礎(chǔ)上 改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀 尺寸 相對(duì)位置和性質(zhì)等 使其成為成品或半成品 在此 過(guò)程中 夾具是不可或缺的一部分 在工 藝過(guò)程中的任何工序 夾具在迅速 方 便 安全地安裝工件的裝置等方面都有很大的通用性 能較好地適應(yīng)加工工序和 加工對(duì)象的變換 其結(jié)構(gòu)已定型 尺寸 規(guī)格已系列化 他們的研究在機(jī)械制造 領(lǐng)域有很重要的意義 2 2 機(jī)械制造的發(fā)展歷程 2 1 發(fā)展歷史 自新中國(guó)成立以來(lái) 我國(guó)在機(jī)械制造領(lǐng)域有了長(zhǎng)足的進(jìn)步 從最初的人工操 作到現(xiàn)在的機(jī)器操作 從原本的手動(dòng)操作到現(xiàn)在的數(shù)控操作 從開(kāi)始的單一工作 臺(tái)到現(xiàn)在的多元化 細(xì)致化的加工機(jī)器 一直都在 進(jìn) 步 發(fā)展 但是相對(duì)于那些 發(fā)達(dá)國(guó)家 我們國(guó)家的機(jī)械制造業(yè)目前還是有著很大的發(fā)展進(jìn)步空間 主要體現(xiàn) 在機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和水平不夠高 加工工藝過(guò)程不夠合理 夾具運(yùn)用的相對(duì)較少 加工出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量不夠好 精度不達(dá)標(biāo) 工人的 勞動(dòng)強(qiáng)度也大 1 2 2 發(fā)展現(xiàn)狀 機(jī)械制造業(yè)是一個(gè)傳統(tǒng)的行業(yè) 目前已經(jīng)過(guò)了很多年的發(fā)展 也積累了豐富 的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)起步較晚 而且存在底子薄 受到其他國(guó) 家的技術(shù)封鎖等難題 但是 新中國(guó)成立后 我國(guó)建立了自己獨(dú)立的 門(mén)類(lèi)齊全 的包括輕工業(yè) 重工業(yè)等在內(nèi)的機(jī)械制造業(yè) 并且取得了舉世矚目的成就 目前 中國(guó)的機(jī)械工業(yè)已經(jīng)形成了擁有 4 萬(wàn)多家企業(yè) 300 多萬(wàn)臺(tái)機(jī)床 900 多萬(wàn)在職 職工的工業(yè)體系 現(xiàn)在中國(guó)已 經(jīng)是一個(gè)制造大國(guó) 中國(guó)的制造業(yè)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到世 界第四位 僅次于美國(guó) 日本和德國(guó) 3 隨著科學(xué)技 術(shù)的發(fā)展 特 別是電子技術(shù) 信息技術(shù)的迅猛發(fā)展 越來(lái)越多的高新技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械制造行業(yè)中 尤其是近年 來(lái) 中國(guó)制造 成了我們耳熟能詳?shù)囊粋€(gè)詞 但同時(shí) 中國(guó)制造 也幾乎成為了劣 質(zhì)產(chǎn)品的代名詞 由此可以看出 我們的產(chǎn)品質(zhì)量還 有待提高 這很大程度上取 決于我們的制造工藝 工業(yè)發(fā) 達(dá)國(guó)家較廣泛的采用高精密加工 精細(xì)加工 微 細(xì) 加工 微型機(jī)械和微米 納 米技術(shù) 激光加工技術(shù) 電磁加工技術(shù) 超塑加工技術(shù) 以及復(fù)合加工技術(shù)等新型加工方法 但是這些技術(shù)在我國(guó)普及率不高 很多還尚 在開(kāi)發(fā) 掌握之中 目前大多數(shù)機(jī)械加工仍然是以傳統(tǒng) 加工方式為主體 這就使 得我們的工藝水平的提高受到限制 2 2 3 發(fā)展趨勢(shì) 在制造方面我覺(jué)得在以后的發(fā)展道路中會(huì)逐漸具備以下 3 個(gè)特點(diǎn) 制造科學(xué)理論體系不斷數(shù)字化 現(xiàn)代制造正從技藝技術(shù)走向科學(xué) 虛擬化 集成化 網(wǎng)絡(luò)化 智能化 精密化 細(xì)微化 極限化這些詞語(yǔ)講成為以后制造方面 3 的代名詞 機(jī)械制造技術(shù)的內(nèi)涵與外延將在其他的相關(guān)的科學(xué)交叉融合中不斷的的豐 富和發(fā)展 比如在航天航空 產(chǎn)品的制造將與材料學(xué) 空間物理學(xué)等精密結(jié)合 當(dāng) 然還有其他的領(lǐng)域 所以未來(lái)十年到十五年是機(jī)械制造學(xué)與其他相關(guān)科學(xué)交叉 融合的大發(fā)展時(shí)期 尤其是制造基礎(chǔ)科學(xué)渴望將有一些新的突破 綠色制造將是未來(lái)機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn) 人類(lèi)社會(huì)發(fā)展必然走向與自 然界和諧 制造必須充分保 護(hù)自然環(huán)境 保 護(hù)社會(huì)環(huán) 境 生 產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)者身心 健康 制造必然要走 綠色 之路 這是實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要條件 1 2 4 本章小結(jié) 加工工藝將在未來(lái)趨向于精密化 高效化 而且是在保護(hù)自然環(huán)境的前提下 這方面我們 還有很長(zhǎng)的路要走 4 3 3 1 數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介 它所控制的通常是位置 角度 速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的 開(kāi)關(guān)量 數(shù)控的產(chǎn)生依賴(lài)于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn) 1908 年 穿 孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問(wèn)世 19 世紀(jì)末 以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能 的控制系統(tǒng)被發(fā)明 1938 年 香農(nóng)在美國(guó)麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運(yùn)算和傳 輸 奠定了現(xiàn)代 計(jì)算機(jī) 包括計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的基 礎(chǔ) 數(shù)控技術(shù)是與機(jī)床控 制密切結(jié)合發(fā)展起來(lái)的 1952 年 第一臺(tái) 數(shù)控機(jī)床 問(wèn)世 成 為世界機(jī)械工業(yè)史上 一 數(shù)控實(shí)訓(xùn)室 件劃時(shí)代的事件 推動(dòng)了自動(dòng)化的發(fā)展 現(xiàn)在 數(shù)控技術(shù)也叫 計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù) CNC Computerized Numerical Control 目前它是采用計(jì) 算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù) 這種技術(shù)用 計(jì)算機(jī)按 事先存貯的控制程序來(lái)執(zhí)行對(duì)設(shè)備的 運(yùn)動(dòng)軌跡和外設(shè)的操作時(shí)序邏輯控制功能 由于采用 計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置 使輸入操作指令的 存貯 處 理 運(yùn)算 邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn) 均可通過(guò) 計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完 成 處理生成的微觀指令傳 送給 伺服驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)或液壓執(zhí)行元件帶動(dòng)設(shè) 備運(yùn)行 3 2 技術(shù)領(lǐng)域 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù) 數(shù)控裝 備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī) 電一體化產(chǎn)品 即所謂的數(shù)字化裝備 如 數(shù)控機(jī)床等 其技術(shù)涉及多個(gè)領(lǐng)域 1 機(jī)械制造技術(shù) 2 信息處理 加工 傳輸技術(shù) 3 自動(dòng)控制技術(shù) 4 伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 5 傳 感器技術(shù) 6 軟件技 術(shù)等 數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基 本的裝備 世界各國(guó)信息產(chǎn)業(yè) 生物 產(chǎn)業(yè) 航空 航天等國(guó)防工業(yè)廣泛采用數(shù)控 技術(shù) 以提高制造能力和水平 提高對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力 工 業(yè)發(fā)達(dá)國(guó) 5 家還將 數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資 不僅大力發(fā)展自己的數(shù)控技 術(shù)及其產(chǎn)業(yè) 而且在 高精尖 數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政 策 因此大力發(fā)展以 數(shù)控技術(shù)為核心的 先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加 速經(jīng)濟(jì)發(fā)展 提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑 3 3 數(shù)控基礎(chǔ) cnc 什么是 CNC 傳統(tǒng)的機(jī)械加工都是用手工操作普通機(jī)床作業(yè)的 加工時(shí)用手搖動(dòng)機(jī)械 刀具切削金屬 靠眼睛用卡尺等工具測(cè)量產(chǎn)品的精度的 現(xiàn)代工業(yè)早已使用電腦 數(shù)字化控制的機(jī)床進(jìn)行作業(yè)了 數(shù)控機(jī)床可以按照技術(shù)人員事先編好的程序自 動(dòng)對(duì)任何產(chǎn)品和零部件直接進(jìn)行加工了 這就是我們說(shuō)的 數(shù)控加工 數(shù)控加工 廣泛應(yīng)用在所有機(jī)械加工的任何領(lǐng)域 更是模具加工的發(fā)展趨勢(shì)和重要和必要 的技術(shù)手段 CNC 是英文 Computerized Numerical Control 計(jì)算機(jī)數(shù)字化控制 的縮 寫(xiě) 數(shù)控機(jī)床是按照事先編制好的加工程序 自動(dòng)地對(duì)被加工零件進(jìn)行加工 我們把零件的加工工藝路線 工藝參數(shù) 刀具的 運(yùn)動(dòng)軌 跡 位移量 切削參數(shù) 主 軸轉(zhuǎn)數(shù) 進(jìn)給量 背吃刀量等 以及輔助功能 換刀 主軸正轉(zhuǎn) 反 轉(zhuǎn) 切削液開(kāi) 關(guān)等 按照數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫(xiě)成加工程序單 再把這程 序單中的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上 如 穿孔紙帶 磁帶 磁盤(pán) 磁泡 存儲(chǔ)器 然后 輸 入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中 從而指揮機(jī)床加工零件 這種從零件圖的分析到制成控制介質(zhì)的全部過(guò)程叫數(shù)控程序的編制 數(shù) 控機(jī)床與普通機(jī)床加工零件的區(qū)別在于數(shù)控機(jī)床是按照程序自動(dòng)加工零件 而 普通機(jī)床要由人來(lái)操作 我們只要改變控制機(jī)床動(dòng)作的程序就可以達(dá)到加工不 同零件的目的 因此 數(shù)控機(jī)床特別適用于加工小批量且形狀復(fù)雜要求精度高的 零件 由于數(shù)控機(jī)床要按照程序來(lái)加工零件 編程人員編制好程序以后 輸入 到數(shù)控裝置中來(lái)指揮機(jī)床工作 程序的輸入是通過(guò)控制介質(zhì)來(lái)的 3 4 數(shù)控編程 數(shù)控機(jī)床是按照事先編制好的加工程序 自動(dòng)地對(duì)被加工零件進(jìn)行加工 我們把零件的加工工藝路線 工藝參數(shù) 刀具的運(yùn) 動(dòng)軌 跡 位移量 切削參數(shù) 主 軸轉(zhuǎn)數(shù) 進(jìn)給量 背吃刀量等 以及輔助功能 換刀 主軸正轉(zhuǎn) 反 轉(zhuǎn) 切削液開(kāi) 6 關(guān)等 按照數(shù)控機(jī)床 規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫(xiě)成加工程序單 再把這程 序單中的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上 如磁盤(pán) 磁泡存儲(chǔ)器 然后輸入到數(shù)控機(jī)床的 數(shù)控裝置中 從而指揮機(jī)床加工零件 這種從零件圖紙生成指令的過(guò)程叫數(shù)控程序的編制 數(shù)控機(jī)床與普通機(jī) 床加工零件的區(qū)別在于數(shù)控機(jī) 床是按照程序自動(dòng)加工零件 而普通機(jī)床要由人 來(lái)操作 我們只要改變控制機(jī)床動(dòng)作的程序就可以達(dá)到加工不同零件的目的 因 此 數(shù)控機(jī)床特別適用于加工小批量 且形狀復(fù)雜要求精度高的零件 由于數(shù)控機(jī)床要按照程序來(lái)加工零件 編程人員編制好程序以后 輸入 到數(shù)控裝置中來(lái)指揮機(jī)床工作 程序的輸入是通過(guò)控制介質(zhì)來(lái)的 通常數(shù)控編程可分為兩種情況 手動(dòng)編程與自動(dòng)編程 對(duì)于外形比較簡(jiǎn) 單的 例如數(shù)控車(chē)床車(chē)簡(jiǎn)單內(nèi)外輪廓 數(shù)控銑床銑平面等 可用手動(dòng)編程 這種方 式比較簡(jiǎn)單 很容易掌握 適應(yīng)性較大 適用于中等復(fù)雜程度程序 計(jì)算量不大 的零件編程 對(duì)機(jī)床操作人 員來(lái)講必須掌握 而自 動(dòng)編 程就比較復(fù)雜了 一般用 于幾何形狀比較復(fù)雜的零件 計(jì)算量比較大 人力 難 以完成的零件 常用的自 動(dòng) 編程軟件有 UG Master CAM catia 等 3 5 發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化 使制造業(yè)成為 工業(yè)化的象征 而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大 對(duì)國(guó)際民生的 一些重要行業(yè)國(guó)防 汽車(chē)等的 發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用 這些行業(yè)裝備數(shù)字化 已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì) 如 橋式三 五坐 標(biāo)高速數(shù)控 龍門(mén)銑床 龍門(mén)移動(dòng)式五坐 標(biāo) AC 擺角數(shù)控龍門(mén)銑床 龍門(mén)移動(dòng)式三坐標(biāo)數(shù)控龍門(mén)銑床等 3 5 1 1 高速化發(fā)展新趨勢(shì) 隨著數(shù)控系統(tǒng)核心處理器性能的進(jìn)步 目前高速加工中心進(jìn)給速度最高 可達(dá) 80m min 空運(yùn)行速度可達(dá) 100m min 左右 目前世界上 許多汽車(chē)廠 包括我 國(guó)的 上海通用汽車(chē)公司 已 經(jīng)采用以高速加工中心組成的 生產(chǎn)線部分替代組合 機(jī)床 美國(guó) CINCINNATI 公司的 HyperMach 機(jī)床進(jìn)給 速度最大達(dá) 60m min 快 速為 100m min 加速度達(dá) 2g 主軸轉(zhuǎn)速已達(dá) 60000r min 加工一薄壁飛機(jī)零件 只用 30min 而同樣的零件在一般高速銑床加工需 3 小時(shí) 在普通銑床加工需 8 小時(shí) 由于機(jī)構(gòu)各組件分工的專(zhuān)業(yè)化 在專(zhuān)業(yè) 主軸廠的開(kāi)發(fā)下 主軸高速化日 益普及 過(guò)去只用于 汽車(chē)工 業(yè)高速化的機(jī)種 每分鐘 1 5 萬(wàn)轉(zhuǎn)以上的機(jī)種 現(xiàn)在 7 已成為必備的機(jī)械產(chǎn)品要件 3 5 2 2 精密化發(fā)展新趨勢(shì) 隨著伺服控制技術(shù)和 傳感器技術(shù)的進(jìn)步 在數(shù)控系統(tǒng)的控制下 機(jī)床可 以執(zhí)行亞微米級(jí)的精確運(yùn)動(dòng) 在加工精度方面 近 10 年來(lái) 普通 級(jí)數(shù)控機(jī)床的加 工精度已由 10 m 提高到 5 m 精密 級(jí)加工中心則從 3 5 m 提高到 1 1 5 m 并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí) 0 01 m 3 5 3 3 開(kāi)放化發(fā)展新趨勢(shì) 由于 計(jì)算機(jī)硬件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化 以及 軟件模塊化 開(kāi)放化技術(shù)的日 益成熟 數(shù)控技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入開(kāi)放化的階段 開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性 柔 性 適應(yīng) 性 擴(kuò) 展性 美國(guó) 歐共體和日本等國(guó)紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃 并進(jìn)行開(kāi) 放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范 OMAC OSACA OSEC 的研究和制定 世界 3 個(gè)最 大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計(jì)劃和技術(shù)規(guī)范的制定 預(yù)示了數(shù) 控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來(lái)臨 我國(guó)在 2000 年也開(kāi)始進(jìn)行中國(guó)的 ONC 數(shù) 控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定 3 5 4 4 復(fù)合化發(fā)展新趨勢(shì) 隨著產(chǎn)品外觀 曲線的復(fù)雜化致使模具加工技 術(shù)必須不斷升級(jí) 對(duì)數(shù)控系統(tǒng)提出了新的需求 機(jī)床五軸加工 六軸加工已日益普 及 機(jī)床加工的復(fù)合化已是不可避免的發(fā)展趨勢(shì) 新日本工機(jī)的 5 面加工機(jī)床采用復(fù)合 主軸頭 可實(shí)現(xiàn) 4 個(gè)垂直平面的加工和任 意角度的加工 使得 5 面加工和 5 軸加工可在同一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn) 還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工 德國(guó) DMG 公司展出 DMUVoution 系列加工中心 可在一次裝夾下 5 面加工和 5 軸 聯(lián)動(dòng)加工 可由 CNC 系統(tǒng)控制或 CAD CAM 直接或間接控制