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成人高考本科机械设计及其自动化毕业设计《数控机床零件设计及加工》
作者: xzh 时间: 2022-05-29 浏览:

毕业设计(论文)开题报告
(含文献综述)
 
 
 
 
题     目     数控机床零件设计及加工             
 
姓    名                  
学    号              
专业班级 机械设计及其自动化
指导教师                  
分    院      成人教育学院      
开题日期     2017年     

文献综述:
“数控机床零件设计及加工”文献综述
作为机械设计制造及其自动化专业的主要体现,数控加工可算是占足了分量。用省时省力并且能完成的更加精准的数控机床代替了原始的人工操作,然数控加工技术的发展就决定了我国机械制造业能在这条道路上走多远,间接的影响了社会一部分人的就业前景,以及部分行业的发展趋势。进而一定程度上作用了社会的发展。大多数谈及这个话题的人们都是由远及近,由浅入深的逐渐吃透这几个步骤。
2003年起,我国就成为全球最大的机床消费国和数控机床进口国。美、德、日三国是当今世界数控技术最先进、经验最多的国家。
分析我国数控技术,存在以下几方面问题:
中国数控机床产业化低,加工机床大多为中低档次的机床,加工质量不高,与美、德、日等发达国家相比仍有很大差距;重视引进国外技术,但是引进国外先进技术后却未完全消化,轻消化吸收的问题十分突出,我们要注重引进国外先进技术的同时,提高消化、吸收与自主创新能力提高的有机结合;缺乏数控技术的专家型人才和熟练技术工人,科研工作的不重视,缺少吸引高层次、高素质人才创新创业的环境,数控技术方面的持续创新能力弱;数控技术、产业和资源优势的结合不够重视,无法形成合力开展联合攻关,打造先进数控技术的创新平台。
    中国数控未来应向智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保方向发展。
    随着计算机技术的高速发展,传统的数控加工已经发生了根本性变革,各工业发达国家投入巨资,对现代制造技术进行研究开发,提出了全新的制造模式。中国应该努力培养高端数控人才和技术开发能力,提高信息化技术应用程度。把数控企业作为未来发展的主体,高校和科研单位作为依托,政府在宏观政策上予以指导和扶持,努力把数控产业逐步做优做强。
1.数控技术的重要性:
数控技术是现今社会的一门非常热门的技术,是先进制造业不可缺少的一部分,数控技术的成熟与否直接关系到整个国家的先进水平。数控技术已运用到各行各业,涉及范围非常广。
2.了解数控技术的发展历程数控系统大致经历了以下四个阶段:
① 研究开发;
② 推广应用;
③ 系统化;
④ 性能集成化
3.我国数控技术的薄弱环节:
信息化技术基础薄弱,产品成熟度较低,可靠性不高,创新能力低,市场竞争力不强
4.数控技术的发展趋势:
现如今我国应向智能化、开放性、网络化、信息化方向发展,努力生产出中、高档以上的数控系统和数控机床

1、选题理由

要想了解数控的发展,首先我们就要清楚的了解数控技术的起源和其组成。近年来,数控加工作为机械制造业的重点龙头专业,其就业形式并不算太好,但是作为这种大量缺乏人才的专业,其经济效益却并不算差。为什么经济效益有了待遇却上不去?说到底加工技术到底是个技术活,而一般从事这个行业的人员却并不是很容易的上手接触到核心技术。随着科学技术的发展,加工技术也要跟上时代的步伐,以适应产业的发展,特种加工产品的应用,虽然利润高但是量少,而一般产品虽然有足够的需求量,但是由于过于普通,市场竞争很大,价格被压低利润不高。这也是从事这行的拿高薪的还是比较少的一个原因。而人员的积极性正是数控技术工艺创新的源泉和动力。
至于为什么谈到数控技术的发展,是因为数控技术作为一个国家工业制造的必经之路,在被其他发达国家垄断核心技术后,我国的数控行业者们靠着自身的热情不断的努力奋斗和国家政策的大力扶持,最终使我国走进了机床大国的行列。这也是我国综合实力的展现和国家经济实力逐步增强的表现,工业仍是作为一个国家最重要的组成部分之一。国家的复兴建设都离不开工业发展,而机械制造业中的数控技术的发展就是最核心,也是最直接的提升了我国的竞争力。了解和探讨这个过程,对于我们机械专业从业者来说是很必要的。
当然也许这只是在我这么看来,不过要想学好这门专业,掌握这些基本的由来和常识还是很必要的。无论将来机械制造业将有怎样辉煌的未来,脚踏实地做好数控这方面的普及让我们真正学扎实、学透彻才是最有效的努力。
资料收集和整理很难完善,再加上本人学识水平有限资料和数据肯定存在不足及差异,错误和疏漏在所难免,敬请大家谅解,恳请大家批评和指正,我将十分感谢。


2、数控技术综述

2.1数控技术的产生

数控加工技术是20世纪40年代后期为适应加工复杂外形零部件而崛起的一种自动化智能机械加工技术。其探索起源于飞机制造业,1947年,美国Parsons公司为了精准地制作直升机机翼、桨叶和飞机框架,产生了用数字信息来控制机床自动加工外形复杂零件的想法,并想到利用计算机系统对机翼加工路径进行数据分析处理,还考虑到刀具直径对加工路径的影响,能够使其加工精度达到±0.0015inch约0.0381mm,这水平就当时来说绝对是相当高的。1949年,美国空军为了能在短时间内制造出用于经常变更设计的火箭零部件,与Parsons公司和麻省理工学院伺服机构研究所合作,于1952年研制成功世界上第一台数控机床“三坐标立式铣床”。可控制铣刀可进行连续空间曲面的加工,也由此开创数控加工技术的先河。

2.2数控的定义

数控技术指的是用文字、数字、符号组成的一串指令程序通过计算机系统来达到指挥一台或多台机械制造设备运作的控制技术。它所控制的一般是速度、位置、角度等机械变量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。数控技术的发展与计算机技术的发展是紧密相连的。

2.3数控技术在国民经济中的发展

数控技术及其装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业(如信息技术、生物技术、航空、航天等国防工业及其产业)的使能技术以及最基本的装备。伟人曾经说过“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为核心的技术。现如今全世界大多数国家的制造业普遍采用的是数控技术,以便于提升制造能力和水平,加强对动态多变市场的应变力和竞争力。除此之外,工业发达的一些国家还将数控技术及数控装备归纳进国家的战略物资,不单单是采取强制措施来发展自己的数控技术及其产业,而且在“高精尖”数控核心技术和装备方面对其他国家包括我国在内实行封锁和限制的手段。一句话,努力发展以数控技术为核心制造技术已成为全世界各个发达国家迅速发展经济、提升综合实力和国家地位的必要手段。
    数控技术是用数字信息的形式通过计算机对机械运动和工作过程进行有效控制的技术,数控装备是以数控技术为体现的技术,对传统机械制造产业和新兴制造业辐射形成而来的机电一体化产品,就是数字化装备,它的技术范围涵盖很多方面:
(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。

3.“传统”和“数控”加工的差异

3.1决定加工的因素

数控加工和传统加工的切削加工,基本加工方式是类似的,在传统加工中,机床操作员用手操作机床完成零件的加工时,需要依赖各种手柄和刻度。加工的精度和工件的一致性很大程度上取决操作者的技术水平、身体状况和工作态度,因而对操作者的操作技能要求较高。
而数控加工是一种现代自动控制过程,主要依赖各种先进的控制系统和自动检测元件来代替手工工作,加工的精度和工件的一致性大程度上取决机床的精度和程序的正确度。加工程序必须完整而正确的描述整个过程.对操作者的机床调整能力和程序编制能力要求较高。而加工过程中人的参与程度较低。

3.2数控加工相对传统加工的优势

3.2.1加工效率高

传统机床的切削时间主要根据加工操作人员的技能、经验以及身体疲劳状况等而变化,但是CNC机床的加工则受计算机控制的影响,少量的手工工作仅限于工件的安装和拆卸,对于大批量的加工来说这些时间就非常少了。

3.2.2加工精度高

同传统的价格设备相比,数控系统优化了传动装置,提高了分辨率,减少了人为误差,因此加工效率可以得到很大的提高。现在数控机床的准确性和重复性已经成为数控机床的主要优势之一,零件加工程序的调试完成可以储存在各种介质上,即需即用,也不会随操作者的变化而变化。

3.2.3劳动强度低

由于采用了自动控制的方式,也就是说全部过程都由数控完成,相比传统要简洁不少,故而操作者在数控机床工作时只需要监控设备的运行状态。

3.2.4适应能力强

数控加工系统和计算机有很大关联,通过调整部分参数或者是修改程序达到改变其运作方式的目的,所以加工范围可以扩展的很大,只要零件编写程序验证后没有错误,就可以为再次使用做好准备。


3.2.5准备时间短

安装时间是非生产时间,但是这是必须的,是实际加工成本的一部分,任何管理人员都应该把安装时间最短作为考虑的因素之一,由于数控机床自身的特点,使得它比普通机床安装时间更短,大大的缩短了准备时间。

4.数控加工过程

4.1数控机床的结构

4.1.1输入输出装置

输入装置的作用是将数控加工的信息读入数控系统的内存存储。输出装置的作用是为操作者提供各种必要的信息,像故障和操作提示等。

4.1.2计算机数控装置

计算机的数控装置是数控机床实现自动加工的核心单元,通常由硬件和软件组成。目前的数控系统主要是采用计算机作为主要的硬件部分,而软件主要是指控制系统软件。

4.1.3伺服系统

伺服系统是计算机控制装置和机床本体之间的传动环节。它主要是接受来自计算机数控装置的控制信息,并将其转换成相应的坐标轴的进给运动和定位运动,伺服系统的精度和动态响应特征直接影响到机床本体的生产率、加工精度和表面质量。伺服系统主要包括主轴伺服和给进伺服两大单元。

4.1.4机床本体

机床本体是指数控机床的机械结构部分,他是最终的执行环节。为了适应数控加工的特点,数控机床在布局、外观传动系统、刀具系统及操作结构等方面都不同于普通机床。

4.2数控机床的工作过程

1.书写以及编程 
加工前应首先编制工件的加工程序,如果工件的加工程序较长且比较复杂,最好不在机床上编程,而采用编程机编程或手动编程,这样可以避免占用机时,对于短程序,也应该写在程序单上。
2.开机 
一般是先开机床,再开系统。有的设计二者是互锁,机床不通电就不能在CRT上显示信息。 
3.回参考点 
对于增量控制系统的机床,必须首先执行这一步,以建立机床各坐标的移动标准。
4.程序的编辑输入
 输入的程序若需要修改,则要进行编辑操作。此时,将方式选择开关置于EDIT位置,利用编辑键进行增加、删除、更改。
5.机床锁住,运行程序
 此步骤是对程序进行检查,若有错误,则重新编辑。
 6.上工件、找正、对刀 采用手动增量移动
连续移动或采用手播盘移动车床。将对刀点对到程序的起始点,并对好刀具的基准。 
7.启动坐标进给
进行连续加工 一般是采用存储器中程序加工,这种方式比采用纸带上程序加工故障率低。加工中的进给速度可采用进给倍率开关调节。加工中可以按进给保持按钮FEEDHOLD,暂停进给运动,观察加工情况或进行手工测量。再按CYCLESTART按钮,即可恢复加工,为确保程序正确无误,加工前应再复查一遍。在车削加工时,对于平面曲线工件,可采用铅笔代替刀具在纸上画工件轮廓,这样比较直观,若系统具有刀具轨迹模拟功能则可用其检查程序的正确性。
8.操作显示 
利用CRT的各个画面显示工作台或刀具的位置、程序和机床的状态,以使操作工人监视加工情况。 
9.程序输出
程序结束后,若程序有保存的必要,可以留在CNC的内存中,若程序太长,可以把内存中的程序输给外部设备保存。
10.零件检测、拆除
在工件尚处于卡盘装夹的情况下,进行工件尺寸检测。工件尺寸不合格的要求的适当进行刀具补偿,从新加工,尺寸合格时拆除工件。
11.关机  一般应先关机床,再关系统。


5.数控人员的要求

5.1数控编程人员

数控编程人员,按照零件生产的需求或特殊规定,用人工的方式或使用计算机相关辅助生产软件进行数控加工程序制定的人群。他们可以看作是在一线生产的技术工人,但可喜的是他们同时也熟练掌握了计算机编程,而且熟知相关的程序和语言翻译,数控程序员还是个含金量很高的职位。
工作内容如下:
(1)按工作程序和加工的规定选择合适的加工器具和对应的加工编制程序;
(2)实行空间造型,包括多个轴、不同种的数控加工机器的程序编写;
(3)对工件的数控加工出来的品质进行解析与监控。

5.2数控操作人员

数控操作人员是能够按照被加工零件的技术要求编制程序,调整夹具和刀具,操作数控机床,对工件进行切削加工,并能参与数控机床的使用管理的人员。数控操作人员同数控编程人员是互补的。
数控操作人员很重要的职责之一就是把每个程序的执行结果汇报给数控编程人员,编程人员运用自身的知识、技巧、看法和意图对程序修正后,对所得到的最终程序加以改善。
数控操作人员同数控编程人员的另外一个重要职责是具备与其他专业人员沟通和交流的能力,良好的沟通和交流技巧是具备灵活性的先决条件。优秀的数控操作人员同数控编程人员是为了保证高质量的产品必须具备的灵活性。

5.3安全意识

数控操作人员同数控编程人员都必须严肃考虑安全问题,在一般的数控机床车间的日常工作中,编程、安装、加工、换刀、检验、运输以及凡是可以想到的任何操作中,安全都是最重要的,任何情况下,必须将人身安全和设备安全放在首位,严格按照规范操作。

6.研究方法与实施进度计划