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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 7 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 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(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。 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(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?，F(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。 第3章 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)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?，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(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(xiàn)、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(xiàn)、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(xiàn)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10μm提高到5μm，精密級(jí)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(kāi)始進(jìn)入納米級(jí)(0.01μm)。 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(xiàn)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。