1P68F上箱體雙面鉆專機總體及夾具設(shè)計【說明書+CAD】

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簡要介紹了機床的發(fā)展趨勢及現(xiàn)狀。全球金融危機對實體經(jīng)濟的影響逐漸深入，世界經(jīng)濟下滑趨勢遠未見底。機床工業(yè)作為制造業(yè)的基礎(chǔ)，無疑受到了經(jīng)濟全面下滑的波及，市場需求急劇下降。中國機床面臨重大挑戰(zhàn)及機遇, 中國機床工業(yè)需要迅速調(diào)整結(jié)構(gòu)，這種調(diào)整十分緊迫，難度非常大，要以提升創(chuàng)新能力為基礎(chǔ)[1]。 關(guān)鍵詞 發(fā)展趨勢 現(xiàn)狀 先進技術(shù) 1 發(fā)展趨勢 現(xiàn)代社會中，人們?yōu)榱烁咝?、?jīng)濟地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達到，特別是形狀復雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機床是現(xiàn)代機械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。在一般機械制造廠中，機床所擔負的加工工作量，約占機械制造總工作量的40%～60%，機床的技術(shù)性能直接影響機械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟性，進而決定著國民經(jīng)濟的發(fā)展水平?？梢赃@樣說，如果沒有機床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種繁多、結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機床，現(xiàn)代社會目前所達到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的[2]。 　　一個國家要繁榮富強，必須實現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術(shù)的現(xiàn)代化，這就需要一個強大的機械制造業(yè)為國民經(jīng)濟各部門提供現(xiàn)代化的先進技術(shù)設(shè)備與裝備，即各種機器、儀器和工具等[3]。然而，一個現(xiàn)代化的機械制造業(yè)必須要有一個現(xiàn)代化的機床制造業(yè)做后盾。機床工業(yè)是機械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對國民經(jīng)濟發(fā)展起著重大作用。因此，許多國家都十分重視本國機床工業(yè)的發(fā)展和機床技術(shù)水平的提高，使本國國民經(jīng)濟的發(fā)展建立在堅實可靠的基礎(chǔ)上。 　　機床是人類在長期生產(chǎn)實踐中，不斷改進生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的，并隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和科學技術(shù)的進步而漸趨完善。最原始的機床是木制的，所有運動都是由人力或畜力驅(qū)動，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實際上并不是一種完整的機器?，F(xiàn)代意義上的用于加工金屬機械零件的機床，是在18世紀中葉才開始發(fā)展起來的[4]。當時，歐美一些工業(yè)最發(fā)達的國家，開始了從工場手工業(yè)向資本主義機器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過度，需要越來越多的各種機器，這就推動了機床的迅速發(fā)展。為使蒸汽機的發(fā)明付諸實用，1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機汽缸內(nèi)孔用的鏜床。1797年發(fā)明了帶有機動刀架的車床，開創(chuàng)了用機械代替人手控制刀具運動的先聲，不僅解放了人的雙手，并使機床的加工精度和工效起了一個飛躍，初步形成了現(xiàn)代機床的雛型。續(xù)車床之后，隨著機械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來[5]。至19世紀末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機床等基本類型的機床已先后形成。 　　上世紀初以來，由于高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn)，刀具切削性能不斷提高，促使機床沿著提高主軸轉(zhuǎn)速、加大驅(qū)動功率和增強結(jié)構(gòu)剛度的方向發(fā)展。與此同時，由于電動機、齒輪、軸承、電氣和液壓等技術(shù)有了很大的發(fā)展，使機床的轉(zhuǎn)動、結(jié)構(gòu)和控制等方面也得到相應(yīng)的改進，加工精度和生產(chǎn)率顯著提高。此外，為了滿足機械制造業(yè)日益廣闊的各種使用要求，機床品種的發(fā)展也與日俱增，例如，各種高效率自動化機床、重型機床、精密機床以及適應(yīng)加工特殊形狀和特殊材料需要的特種加工機床相繼問世。50年代，在綜合應(yīng)用電子技術(shù)、檢測技術(shù)、計算技術(shù)、自動控制和機床設(shè)計等各個領(lǐng)域最新成就的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的數(shù)控機床，使機床自動化進入了一個嶄新的階段，與早期發(fā)展的僅適用于大批大量生產(chǎn)的純機械控制和繼電器接觸器控制的自動化相比，它具有很高柔性，即使在單件和小批生產(chǎn)中也能得到經(jīng)濟的使用[6]。 　　綜觀機床的發(fā)展史，它總是隨著機械工業(yè)的擴大和科學技術(shù)的進步而發(fā)展，并始終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率、加工精度、自動化程度和擴大產(chǎn)品品種而進行的，現(xiàn)代機床總的趨勢仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展[7]。 　　我國的機床工業(yè)是在1949年新中國成立后才開始建立起來的。解放前，由于長期的封鎖統(tǒng)治和19世紀中葉以后帝國主義的侵略和掠奪，我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常落后，既沒有獨立的機械制造業(yè)，更談不上機床制造業(yè)。至解放前夕，全國只有少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機械廠，制造少量簡單的皮帶車間、牛頭刨床和砂輪等；1949年全國機床產(chǎn)量僅1000多臺，品種不到10個。 　　解放后，黨和人民政府十分重視機床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經(jīng)濟恢復時期，就把一些原來的機械修配廠改建為專業(yè)廠；在隨后開始的幾個五年計劃期間，又陸續(xù)擴建、新建了一系列機床廠。經(jīng)過50多年的建設(shè)，我國機床工業(yè)從無到有，從小到大，現(xiàn)在已經(jīng)成門類比較齊全，具有一定實力的機床工業(yè)體系，能生產(chǎn)5000多種機床通用品種，數(shù)控機床1500多種；不僅裝備了國內(nèi)的工業(yè)，而且每年還有一定數(shù)量的機床出口[8]。 　　我國機床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，與世界先進水平相比，還有較大差距。為了適應(yīng)我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術(shù)現(xiàn)代化的需要，為了提高機床產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力，必須深入開展機床基礎(chǔ)理論研究，加強工藝試驗研究，大力開發(fā)精密、重型和數(shù)控機床，使我國的機床工業(yè)盡早躋身于世界先進行列。 　　世界上第一臺組合機床于1908年在美國問世，30年代后組合機床在世界各國得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關(guān)鍵設(shè)備之一[9]。 　　現(xiàn)代制造工程從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求，而組合機床也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。 2 我國機床行業(yè)現(xiàn)狀 全球金融危機對實體經(jīng)濟的影響逐漸深入，世界經(jīng)濟下滑趨勢遠未見底。機床工業(yè)作為制造業(yè)的基礎(chǔ)，無疑受到了經(jīng)濟全面下滑的波及，市場需求急劇下降。中國機床工具工業(yè)協(xié)會總干事長吳柏林認為，當前的世界機床行業(yè)可能已經(jīng)到了發(fā)生重大變革的前夜[10]。 2．1 中國市場成為世界焦點 金融危機的影響尚未見底，如果說中國受到了很大沖擊的話，歐美日等市場受到的沖擊顯然要比我們嚴重得多，國外制造業(yè)企業(yè)半停產(chǎn)甚至倒閉的很多，在這種狀態(tài)下他們越發(fā)注重中國市場，甚至把中國市場當作惟一的希望。雖然中國市場規(guī)模也在緊縮，但是在世界范圍內(nèi)還屬于相對景氣的市場。 目前國際市場上一個突出特點就是：國際著名的跨國公司都不約而同地把目光集中投向中國市場，這無疑使得中國市場的競爭更加激烈，給國內(nèi)企業(yè)帶來了更大的競爭壓力。另外，目前階段外資企業(yè)的投資也都十分謹慎，比如過去他們計劃在中國建立獨資或合資工廠，現(xiàn)在都擱置了；還有一個重要的特點是：一些有實力的跨國公司比以往更加注重新產(chǎn)品和技術(shù)開發(fā)，以期爭奪新的市場，同時也為未來進行技術(shù)儲備[11]。 2．2 重大變革前夜的新機遇 國外市場未來的情況很難預料，中國政府盡管采取了很多措施，但是中國救不了世界，中國在現(xiàn)有的情況下只能盡自己努力，保持經(jīng)濟繼續(xù)平穩(wěn)較快發(fā)展，這就是對世界最大的貢獻。吳柏林判斷，從目前的情況看，世界機床市場格局還有很多變數(shù)，市場本身還沒有發(fā)生質(zhì)的變化，仍舊維持原有格局[12]。盡管現(xiàn)在還沒到重新洗牌的時候，但整個行業(yè)顯然已經(jīng)到了發(fā)生重大變革的前期，可能下一步就會出現(xiàn)重新洗牌。目前，除了中國，東南亞包括印度市場的狀況都還不錯，這些市場外向型經(jīng)濟的比例少一些，而且人多地廣，市場回旋余地較大[13]。 目前的市場狀況給國內(nèi)機床工業(yè)帶來巨大壓力的同時，也提供了一些機遇。在世界市場都不景氣的情況下，很多生產(chǎn)資料或人才資源可能出現(xiàn)閑置，中國可以借此廣泛利用國際上的資源，如一些國際知名的企業(yè)不景氣或面臨倒閉，我們可以收購，引進一部分先進技術(shù)和人才[14] [15]。 2．3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整壓力加大 客觀地看，除了國家投入的重點工程對機床工業(yè)有一定中高檔產(chǎn)品需求之外，非國家重點工程的市場還是占到了一多半，這部分嚴重萎縮導致整個市場急劇縮小，而像江浙一帶以薄利多銷為主的出口企業(yè)不再有設(shè)備需求了，所以整個市場規(guī)?？隙ㄊ蔷o縮的。至于市場需求結(jié)構(gòu)變化，也與規(guī)模縮小有內(nèi)在聯(lián)系，一方面是那些以出口為主要任務(wù)的中小企業(yè)的需求下滑——這些企業(yè)的需求多半是中低檔小型機床，另一方面中國政府在全力地拉動內(nèi)需，而拉動內(nèi)需通過政府實施的重點工程的需求顯然就是若干重點產(chǎn)業(yè)，對高檔重型、大型機床的需求比較多，這是在規(guī)?？s小基礎(chǔ)上的結(jié)構(gòu)變化，中國機床工業(yè)需要迅速調(diào)整結(jié)構(gòu)，這種調(diào)整十分緊迫，難度非常大，要以提升創(chuàng)新能力為基礎(chǔ)。 3 PLC在機床中的運用 機床是一種自動化程度要求較高的機電設(shè)備，一般應(yīng)用于冶金行業(yè)，車制各種大型工件；它通常采用繼電器邏輯控制方式，設(shè)備的電控系統(tǒng)故障率高，檢修周期長。隨著技術(shù)的進步，這類控制系統(tǒng)已顯示出越來越多的弊端。近年來PLC機在工業(yè)自動控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來愈廣，它在控制性能、組機周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢，是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。如果用PLC控制技術(shù)對這些系統(tǒng)實施改造，則具有普遍的技術(shù)及經(jīng)濟意義。 4 液壓在機床上運用 組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng) The Movable Platform Hydraulic System of Modular Machine Tools組合機床是由通用部件和某些專用部件所組成的高效率和自動化程度較高的專用機床。它能完成鉆(Boring)、鏜(Drilling)、銑(Milling)、刮端面(Scraping End Surface)、倒角(Chamfering)、攻螺紋(Tapping)等加工和工件的轉(zhuǎn)位、定位、夾緊、輸送等動作。 動力滑臺是組合機床的一種通用部件。在滑臺上可以配置各種工藝用途的切削頭，例如安裝動力箱和主軸箱、鉆削頭、銑削頭、鏜削頭、鏜孔、車端面等。YT4543型組合機床液壓動力滑臺可以實現(xiàn)多種不同的工作循環(huán)，其中一種比較典型的工作循環(huán)是：快進 一工進 二工進 死擋鐵停留 快退 停止。完成這一動作循環(huán)的動力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理圖如圖9.1所示。系統(tǒng)中采用限壓式變量葉片泵供油，并使液壓缸差動聯(lián)接以實現(xiàn)快速運動。由電液換向閥換向，用行程閥、液控順序閥實現(xiàn)快進與工進的轉(zhuǎn)換，用二位二通電磁換向閥實現(xiàn)一工進和二工進之間的速度換接。 5 PLC 和PC在1P68F上箱體雙面鉆專機上的運用 將PLC 和PC 應(yīng)用于1P68F上箱體雙面鉆專機，簡化了機床的電氣控制系統(tǒng)，縮小了設(shè)備體積，提高了設(shè)備的自動化水平和生產(chǎn)效率，減輕了現(xiàn)場操作人員的勞動強度。另外，在設(shè)備工藝程序變更時，更突出表現(xiàn)其靈活方便的優(yōu)越性。系統(tǒng)具有控制實時性好、可靠性高、擴充性強、操作方便的優(yōu)點，受到用戶的歡迎。 6 結(jié)束語 目前的客觀形勢使得我們不得不加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，前有高檔市場需求，加上國際同行帶來的更加嚴酷的競爭，必將加速我們的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整?；蛟S這會從客觀上加快中國由制造大國向制造強國的邁進，“市場不會永遠這么低迷，經(jīng)過一段時間之后，我們或許會發(fā)現(xiàn)中國機床工具工業(yè)的國際地位有了新的提高?！? 參 考 文 獻 [1] 李建勇. 機電一體化技術(shù)[M]． 北京：科學出版社，2004． [2] 李運華. 機電控制[M]． 北京：北京航空航天大學出版社，2003． [3] 高鐘毓. 機電控制工程[M]．北京：清華大學出版社，2002． [4] 劉助柏. 知識創(chuàng)新思維方法論[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1999 [5] 賴阿福. VisualBasic6.0 編程經(jīng)驗和技巧[M]. 青島:青島出版社,1997.25～26. [5] 沈兵主編．數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)維修技術(shù)與實例[D]．北京：機械工業(yè)出版社，1999. [6] 傅　煜. 洪榮晶. 數(shù)控機床設(shè)計信息集成系統(tǒng)的開發(fā)[D]. 江蘇: 南京工業(yè)大學,2008. [7] 鄧榮琦. 數(shù)控機床使用與堆修[M]. 北京: 北京國防工業(yè)出版社,2006.72～75. [8] 盧斌. 數(shù)控機床廈其使用雛修[M]. 北京: 北京機械工業(yè)出版社,2001.68～76. [9] 周建亨, 何勇, 李恩光. PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計[D].上海: 中國紡織大學,1999. [10] 孟秀麗,曹　杰,韓向東. PLC在組合機床中的應(yīng)用[J]. 中國制造業(yè)信息化,2006,35 (1): 32-35. [11] 熊幸明. 基于PLC 的雙面鉆孔組合機床控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 湖南: 長沙學院,2005. [12] 張慧姝, 王婧菁. 人性化設(shè)計在機床設(shè)計中的應(yīng)用研究[D]. 北京: 北京聯(lián)合大學,2008. [13] 梁福軍．可重構(gòu)制造系統(tǒng)理論研究[D]．北京：機械工業(yè)出版社，2000． [14] 王秀峰．快速原型制造技術(shù)[J]．北京：中國輕工業(yè)出版社，2001． [15] 王侃夫主編．數(shù)控機床故障診斷及維護[J]．北京：機械工業(yè)出版社，2001．?  畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 通過對上術(shù)的文獻的了解，由于機床要受著零件的限制，要考慮幾個軸箱,角度…。確定原理方案，繪出簡圖。計算相關(guān)參數(shù)，再進行修改，完善。我準備采取以下步驟來開展我的課題： 1． 首先對所選的零件進行大概的分析。 2． 其次原理方案設(shè)計，根據(jù)所選的零件，經(jīng)過綜合討論確定合理方案，制訂三圖一卡，熟悉相關(guān)軟件。 3． 編制相關(guān)軟件，計算相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，選擇通用部件及標準件。 4． 對設(shè)計方案進行評價與修改，使之完善。 5． 完成總裝圖，繪制零件圖。  畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 指導教師意見： 1． 對“文獻綜述”的評語： 文獻闡述了組合機床的總體設(shè)計，主軸箱的設(shè)計及控制系統(tǒng)的設(shè)計。對組合機床的加工范圍有了一定的認識，并對組合機床的結(jié)構(gòu)及組成有了一定的了解。認識到夾具及刀具在組合機床所起的作用及其重要性。了解了組合機床和通用機床區(qū)別。為接下來所進行的畢業(yè)設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。 1P68F上箱體雙面鉆專機總體設(shè)計，是江蘇林海動力機械集團公司的設(shè)計課題，為提高生產(chǎn)效率需將1P68F上箱體兩個面上的16個孔同時加工出。通過本課題的設(shè)計，能基本熟悉機床設(shè)計的全過程，能夠?qū)υO(shè)計方案進行比較，會進行切削力的計算并由此確定機床功率，能根據(jù)加工要求能正確的選擇進給量、切削速度、及切削用量，并能正確的進行計算。會根據(jù)相關(guān)參數(shù)正確的進行部件設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、零件設(shè)計，了解關(guān)鍵零部件并能進行強度校核。并能根據(jù)零件所起的作用正確的選擇零件材料及熱處理，根據(jù)機床的加工性質(zhì)設(shè)計出機床的動作要求。另外對加工、裝配有一個新的認識，會正確的選擇尺寸公差、形位公差及表面粗糙度。設(shè)計計算及查閱資料的工作量較大。如認真、獨立完成整個設(shè)計過程對自己將是一個極大的鍛煉，也為以后順利的走上工作崗位打下一個堅實的基礎(chǔ)。 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預測： 通過本課題的設(shè)計，學生能基本熟悉工件機加工工序卡設(shè)計的全過程。在機加工夾具設(shè)計中，會合理地選擇夾緊點和定位基準，并根據(jù)相關(guān)參數(shù)正確地計算夾緊力，了解手動、氣動、液壓夾緊各自的優(yōu)缺點。本課題設(shè)計計算及查閱資料的工作量較大，如認真、獨立完成整個設(shè)計過程應(yīng)能夠取得較大的提高，也為以后走上工作崗位開展各項工作提供一些方法。預計能設(shè)計出較合理的加工工序卡及夾具。 指導教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日