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麗 水 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻(xiàn)綜述
（20 13 屆）
題 目 連桿蓋鉆孔專用設(shè)備的設(shè)計
指導(dǎo)教師 朱曉虹
院 別 工學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級 機(jī)自091
學(xué) 號 09105010125
姓 名 王磊
2013 年 3 月 25 日至 2013 年 5 月 19 日共 8 周
8
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 2
2.4 本章小結(jié) 3
第3章 4
3.1 數(shù)控機(jī)床簡介 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 6
3.5.1 1.高速化發(fā)展新趨勢 6
3.5.2 2.精密化發(fā)展新趨勢 7
3.5.3 3.開放化發(fā)展新趨勢 7
3.5.4 4.復(fù)合化發(fā)展新趨勢 7
第1章 前言
本課題是一次在畢業(yè)前將大學(xué)期間學(xué)到的專業(yè)知識進(jìn)行一次理論聯(lián)系實際綜合運用操作的一次訓(xùn)練，使我對大學(xué)期間學(xué)的專業(yè)知識有了更深層次的認(rèn)識，也為我們這些即將踏入社會從事工作的學(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，使其成為零件的過程稱為機(jī)械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是：粗加工—精加工—裝配—檢驗—包裝，就是一個加工的籠統(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)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品。在此過程中，夾具是不可或缺的一部分，在工藝過程中的任何工序，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。
第2章 機(jī)械制造的發(fā)展歷程
2.1 發(fā)展歷史
自新中國成立以來，我國在機(jī)械制造領(lǐng)域有了長足的進(jìn)步，從最初的人工操作到現(xiàn)在的機(jī)器操作，從原本的手動操作到現(xiàn)在的數(shù)控操作，從開始的單一工作臺到現(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。但是相對于那些發(fā)達(dá)國家，我們國家的機(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，加工工藝過程不夠合理，夾具運用的相對較少，加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量不夠好，精度不達(dá)標(biāo)，工人的勞動強(qiáng)度也大。[1]
2.2 發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)械制造業(yè)是一個傳統(tǒng)的行業(yè)，目前已經(jīng)過了很多年的發(fā)展,也積累了豐富的理論和實踐經(jīng)驗。我國的機(jī)械制造業(yè)起步較晚，而且存在底子薄，受到其他國家的技術(shù)封鎖等難題。但是，新中國成立后，我國建立了自己獨立的、門類齊全的包括輕工業(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。目前中國的機(jī)械工業(yè)已經(jīng)形成了擁有4萬多家企業(yè)、300多萬臺機(jī)床、900多萬在職職工的工業(yè)體系。現(xiàn)在中國已經(jīng)是一個制造大國，中國的制造業(yè)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到世界第四位，僅次于美國、日本和德國。[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，越來越多的高新技術(shù)運用到機(jī)械制造行業(yè)中。尤其是近年來，“中國制造”成了我們耳熟能詳?shù)囊粋€詞，但同時，“中國制造”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)在我國普及率不高，很多還尚在開發(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
在制造方面我覺得在以后的發(fā)展道路中會逐漸具備以下3個特點：
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，極限化這些詞語講成為以后制造方面的代名詞。
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。
綠色制造將是未來機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的重點，人類社會發(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，這是實現(xiàn)國民經(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 還有很長的路要走。
第3章
3.1 數(shù)控機(jī)床簡介
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)的開關(guān)量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運算的出現(xiàn)。1908年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；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)在美國麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計算機(jī)，包括計算機(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)展起來的。1952年，第一臺數(shù)控機(jī)床問世，成為世界機(jī)械工業(yè)史上一
??數(shù)控實訓(xùn)室
件劃時代的事件，推動了自動化的發(fā)展。
現(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)也叫計算機(jī)數(shù)控技術(shù)（CNC，Computerized Numerical Control），目前它是采用計算機(jī)實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計算機(jī)按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的運動軌跡和外設(shè)的操作時序邏輯控制功能。由于采用計算機(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、運算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實現(xiàn)，均可通過計算機(jī)軟件來完成，處理生成的微觀指令傳送給伺服驅(qū)動裝置驅(qū)動電機(jī)或液壓執(zhí)行元件帶動設(shè)備運行。
3.2 技術(shù)領(lǐng)域
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運動和工作過程進(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)自動控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動技術(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。世界各國信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對市場的適應(yīng)能力和競爭能力。工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(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)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。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)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
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，加工時用手搖動機(jī)械刀具切削金屬，靠眼睛用卡尺等工具測量產(chǎn)品的精度的?，F(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對任何產(chǎn)品和零部件直接進(jìn)行加工了。這就是我們說的“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)展趨勢和重要和必要的技術(shù)手段。
“CNC”是英文Computerized Numerical Control（計算機(jī)數(shù)字化控制）的縮寫。
數(shù)控機(jī)床是按照事先編制好的加工程序，自動地對被加工零件進(jìn)行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運動軌跡、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、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、磁泡存儲器)，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)床是按照程序自動加工零件，而普通機(jī)床要由人來操作，我們只要改變控制機(jī)床動作的程序就可以達(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)控裝置中來指揮機(jī)床工作。程序的輸入是通過控制介質(zhì)來的。
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，自動地對被加工零件進(jìn)行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運動軌跡、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、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、磁泡存儲器)，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) 床是按照程序自動加工零件，而普通機(jī)床要由人來操作，我們只要改變控制機(jī)床動作的程序就可以達(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)控裝置中來指揮機(jī)床工作。程序的輸入是通過控制介質(zhì)來的。
通常數(shù)控編程可分為兩種情況：手動編程與自動編程。對于外形比較簡單的（例如數(shù)控車床車簡單內(nèi)外輪廓，數(shù)控銑床銑平面等）可用手動編程，這種方式比較簡單，很容易掌握，適應(yīng)性較大。適用于中等復(fù)雜程度程序、計算量不大的零件編程，對機(jī)床操作人員來講必須掌握。而自動編程就比較復(fù)雜了，一般用于幾何形狀比較復(fù)雜的零件，計算量比較大，人力難以完成的零件。常用的自動編程軟件有：UG Master CAM catia 等。
3.5 發(fā)展趨勢
數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，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，對國際民生的一些重要行業(yè)國防、汽車等的發(fā)展起著越來越重要的作用，這些行業(yè)裝備數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢，如：橋式三、五坐標(biāo)高速數(shù)控龍門銑床、龍門移動式五坐標(biāo)AC擺角數(shù)控龍門銑床、龍門移動式三坐標(biāo)數(shù)控龍門銑床等。
3.5.1 1.高速化發(fā)展新趨勢
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，空運行速度可達(dá)100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，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，在普通銑床加工需8小時。
由于機(jī)構(gòu)各組件分工的專業(yè)化，在專業(yè)主軸廠的開發(fā)下，主軸高速化日益普及。過去只用于汽車工業(yè)高速化的機(jī)種（每分鐘1．5萬轉(zhuǎn)以上的機(jī)種），現(xiàn)在已成為必備的機(jī)械產(chǎn)品要件。
3.5.2 2.精密化發(fā)展新趨勢
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)行亞微米級的精確運動。在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(0.01μm)。
3.5.3 3.開放化發(fā)展新趨勢
由于計算機(jī)硬件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，以及軟件模塊化，開放化技術(shù)的日益成熟，數(shù)控技術(shù)開始進(jìn)入開放化的階段。開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性。美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進(jìn)行開放式體系結(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)計劃和技術(shù)規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進(jìn)行中國的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
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，對數(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。新日本工機(jī)的5面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機(jī)床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國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)動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。