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　　　　　　　　　　　 文獻綜述 學(xué)院（系） 專 業(yè) 班 級 姓 名 學(xué) 號 內(nèi)圓弧曲面專用數(shù)控車床的專用工作臺設(shè)計 0.引言 機床改裝就是利用加工能力達不到技術(shù)要求的機床，針對某些特定加工要求，進行一些必要的技術(shù)改造，拿掉機床的部分原有結(jié)構(gòu)，增加一些新的傳動或控制裝置，來達到增強原有設(shè)備的加工能力、提高機床加工的生產(chǎn)效率和加工精度的目的。機床改裝是企業(yè)提高加工能力和改變加工現(xiàn)狀的一條有效途徑。 隨著數(shù)字控制技術(shù)在機械加工行業(yè)的應(yīng)用，數(shù)控機床已成為生產(chǎn)企業(yè)的主要加工設(shè)備，自動化程度和生產(chǎn)效率都比較高。但是對于某些多工序或者特殊形狀的工件，數(shù)控車床依然存在著生產(chǎn)成本高，效率低等問題。因此，針對該問題，本次課題設(shè)計一個數(shù)控車床的專用工作臺，用于生產(chǎn)內(nèi)圓弧曲面。 1.內(nèi)圓弧曲面類工件的日常應(yīng)用 內(nèi)圓弧曲面類工件，在我國家電、模具、汽車制造及社會其它的各個領(lǐng)域，都廣泛被應(yīng)用。根據(jù)市場調(diào)查，僅僅是湛江地區(qū)，光是電飯煲這類家電，年產(chǎn)量達5000萬個/年，可見該產(chǎn)品在國內(nèi)的產(chǎn)量是相當(dāng)大的。而電飯煲的其中主要元件發(fā)熱盤，是典型的雙內(nèi)圓弧曲面工件。為了實現(xiàn)節(jié)能目的，該元件的使用要求要具備高的傳熱效率功能。則在產(chǎn)品外形設(shè)計方面，盡量和電飯煲膽外形一致；尺寸和表面精度方面，尺寸精度要求高，內(nèi)圓弧曲面表面的幾何精度和粗糙度要求嚴(yán)格，是重要的技術(shù)指標(biāo)，其精度的優(yōu)劣直接影響傳熱效果。因此對其加工工藝，提出了更高的要求，為了達到加工目的，所使用的工藝裝備需具備高效率、高精度、高穩(wěn)定性的特點。 2.內(nèi)圓弧曲面類工件的加工 隨著國內(nèi)外制造業(yè)的不斷發(fā)展，各種加工方法日新月異，尤其一些帶內(nèi)圓弧曲面工件的加工方法，由原來的傳統(tǒng)方法到現(xiàn)代的數(shù)控制造，由普通車床到專用車床，多種多樣，但目的是為了達到低成本、高效率和高精度。傳統(tǒng)加工方法的特點是低成本；普通專用機床的加工特點是高效；數(shù)控機床加工方法的特點是高精度，各有其特點。 目前，內(nèi)圓弧曲面類工件的加工方法，以電飯煲的碗形發(fā)熱盤為例，用數(shù)控車床車削，加工成本達二十元，而且加工效率低（每件加工時間要2～3分鐘）。不能發(fā)揮數(shù)控設(shè)備高效、高精度的優(yōu)點。因此通用數(shù)控車床加工不能提高生產(chǎn)效率。而用普通的專用車床，由于轉(zhuǎn)速不能太高及機械控制定位精度的局限性，內(nèi)圓弧面的加工精度不穩(wěn)定。 3.本次設(shè)計的目的與意義 在上述第二點中，可以看出內(nèi)圓弧曲面工件的加工制造方法存在著不少的問題(精度和成本)，因此研制一種數(shù)控專用加工車床很有必要。該車床既能提高加工效率、又能滿足加工精度。該工藝裝備目前在國內(nèi)還未見開發(fā)研究的實例。項目立項建設(shè)將填補國內(nèi)內(nèi)圓弧曲面類工件專用數(shù)控車床的空白，有效地提高國內(nèi)自制專用數(shù)控機床的質(zhì)量及性能，加強企業(yè)的國際市場競爭力，推動企業(yè)技術(shù)的不斷進步，擴大國產(chǎn)內(nèi)圓弧曲面類工件專用數(shù)控車床的銷售量。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開放化、并聯(lián)驅(qū)動化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化、綠色化已成為數(shù)控機床發(fā)展的趨勢和方向。而開發(fā)研制集普通專用機床和數(shù)控機床一體的針對加工內(nèi)圓弧曲面工件的專用數(shù)控車床，具智能化、高速化、成本低、精度高等特點，適合我國現(xiàn)有以中、小型規(guī)模的企業(yè)為主的國情，市場前境廣闊。開發(fā)內(nèi)圓弧曲面數(shù)控專用車床根據(jù)中國的實際情況，消化吸收國外先進的技術(shù)和經(jīng)驗，為社會提供高精度、高效率、低消耗的生產(chǎn)設(shè)備。本項目開發(fā)的內(nèi)圓弧曲面數(shù)控專用車床，先以電飯煲發(fā)熱盤為試切工件，產(chǎn)品切削成功后，再通過調(diào)整安裝刀具的位置，加工其它規(guī)格同類型的產(chǎn)品，具有專用性的同時也具備通用特點。該設(shè)備集普通專用車床和數(shù)控車床的優(yōu)點，價格定位低，目標(biāo)是8萬元/臺，并且產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率都能滿足需要，符合國內(nèi)加工內(nèi)圓弧面曲面工件的要求。高精度高效率數(shù)控專用機床的研制是我國數(shù)控機床研制發(fā)展的一個重要方向。產(chǎn)品研制成功，投入使用，不但可解決部分人的就業(yè)情況，同時也為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟收益。將會產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益和社會效益。 4.本課題在國內(nèi)外發(fā)展概況及存在的問題 對內(nèi)圓弧曲面類工件的加工，國內(nèi)傳統(tǒng)的加工方法是專用普通車床結(jié)合靠模，但由于普通電機轉(zhuǎn)速限制，已不能滿足產(chǎn)品的切削效率和精度的要求。而采用數(shù)控車床，我國的數(shù)控機床產(chǎn)品主要還是以中、低端的低附加值產(chǎn)品為主，且存在加工精度不穩(wěn)定和效率不高的缺點。 當(dāng)前專用的內(nèi)圓弧曲面數(shù)控車床在國內(nèi)外較為少見，一些進口的高精度數(shù)控車床，可以滿足加工此類零件的需要，但需配套相應(yīng)的工裝裝備。而且價格較高價格從幾十萬到一百多萬不等。成本相當(dāng)高，不適合我國國情。而目前我國自行開發(fā)研制的主要有普通專用液壓車床，實現(xiàn)了多刀聯(lián)動的功能，加工效率由原來通用的數(shù)控車床：件/2-3分鐘，提高到:件/0.6～0.7分鐘，加工效率提高了3～5倍，造價低。但由于全部依靠機械結(jié)構(gòu)聯(lián)動，液壓傳動定位，因而定位精度相對數(shù)控機床要低，且不穩(wěn)定，又電機轉(zhuǎn)速不夠高，因而加工質(zhì)量不穩(wěn)定，可靠性較差。 5.設(shè)計內(nèi)容和主要問題 （1）設(shè)計內(nèi)容： 在研究國內(nèi)外同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，根據(jù)國內(nèi)加工技術(shù)能力和實際使用需要，通過對內(nèi)圓弧曲面工件結(jié)構(gòu)、切削技術(shù)要求的分析，對機床的專用的工作臺進行設(shè)計。 為適應(yīng)內(nèi)圓弧曲面類工件的加工特點，縮短換刀時間，采用排刀架即直線換刀代替?zhèn)鹘y(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式換刀方式，將橫向拖板設(shè)計成工作臺的形式，其上可直線排放安裝多把專用小刀架，在本項目中稱這種裝刀機構(gòu)為排刀架。其特點是裝刀位置可縱、橫向靈活調(diào)整，換刀時間短，切削力大，換刀位置準(zhǔn)確。因此本專機和普通的臥式數(shù)控車床相比，表現(xiàn)為縱向?qū)к壭谐潭?，而橫向?qū)к壭谐涕L的結(jié)構(gòu)特點。 （2）主要問題： a．工作臺運行必須保證加工的工件滿足形狀、尺寸及精度要求； b.專用刀架設(shè)計必須保證大切削力； c.工作臺的加工路線以及步驟要合理和精確； d.工作臺和刀具的工作壽命較長，適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。 6.總結(jié) 專用機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式,生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化,可根據(jù)需要靈活配置,能縮短設(shè)計和制造周期。因此專用機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點,在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用,并可用以組成自動生產(chǎn)線。專用機床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。加工時,工件一般不旋轉(zhuǎn),由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進給運動,來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn),由刀具作進給運動,也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件的外圓和端面加工。 專用機床是一種專門適用于特定零件和特定工序加工的機床，而且往往是組成自動生產(chǎn)線式生產(chǎn)制造系統(tǒng)中，不可缺的機床品種。組合機床是專用機床的一種，它以標(biāo)準(zhǔn)化部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成。而目前一些機床廠對其生產(chǎn)的通用機床若作改動時，也習(xí)慣用專用機床來取代。比如數(shù)控車床由于盤改為專用設(shè)計的，這臺數(shù)控車床則不用原機床型號，而采取編專用機床號的辦法。由于專用機床是一種《量體裁衣》產(chǎn)品，具有高效自動化的優(yōu)點，是大批量生產(chǎn)企業(yè)的理想裝備。隨著制造技術(shù)的進步，數(shù)控技術(shù)的普及，專用機床的數(shù)控化發(fā)展也很快，專用機床在生產(chǎn)實踐中占有一定的比重。據(jù)有關(guān)資料介紹，日本2001年專用機床產(chǎn)值占機床產(chǎn)值的比達到8.8%；我國臺灣省這一數(shù)字達到6.9%;而我國僅為0.67%。所以，在當(dāng)前產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整中，發(fā)展專用機床是行業(yè)發(fā)展中的一個值得注意的問題。 專用機床及其自動化生產(chǎn)線的制造，與大量生產(chǎn)汽車等性質(zhì)不一樣，也與普通機床的制造性質(zhì)不一樣，它具有兩個極其鮮明的特征：一是集成性。用戶訂購專用機床都是要求交鑰匙工程，它集加工工藝（含工藝方法及工藝參數(shù)），機床、夾具、工具（包含輔助）的開發(fā)設(shè)計與選擇，檢驗測量（包括進入機床前的毛坯檢驗、加工中及成品的檢驗測量）物流的輸送，切屑和冷卻液的防護與處理等于一體。它不僅僅解決其中的某一問題，而是要解決好涉及較寬的技術(shù)領(lǐng)域可能遇到的每一個問題。二是單一性。專用機床幾乎都是單臺性生產(chǎn)，要根據(jù)用戶提出的要求，進行一次性開發(fā)，一次性制造，而且還要保證一次性成功。 因此，我國的專用機床制造業(yè)有以下幾個特點：?第一，技術(shù)難度大。由于它是集加工工藝、機床、夾具、輔具、刀具、檢驗測量、物流等于一體，實現(xiàn)交鑰匙工程，從而涉及技術(shù)領(lǐng)域?qū)捛覐?fù)雜，又是一次性制造，要保證一次成功，所以技術(shù)難度大。?第二，經(jīng)營風(fēng)險率高。專用機床（或自動線）根據(jù)用戶訂單“量體裁衣”制造的，不可能有試制探索過程，要確保一次成功，有相當(dāng)大的技術(shù)風(fēng)險。由于技術(shù)方案不當(dāng)，造成局部或整體報廢的情況屢見不鮮；由于一次性制造，在制造調(diào)試過程中難保不出現(xiàn)問題，解決這些總是需要時間，從而按期交貨也有一定的風(fēng)險；由于裝備是專門為某一用戶訂做的，當(dāng)該用戶因種種原因不能如期付款、甚至無力付款時，勢必造成制造企業(yè)的損失；在現(xiàn)行的金融制造還無法約束對方，產(chǎn)品無法轉(zhuǎn)讓他人的情況下，經(jīng)營顯而易見。?第三，協(xié)作困難大。由于是一次性制造，它不像汽車零部件那樣大量生產(chǎn)，也不像通用設(shè)備那樣批量生產(chǎn)，找協(xié)作廠家很困難。條件一般的企業(yè)，很難保證一次性制造出合格的產(chǎn)品；條件好的企業(yè)，又不愿當(dāng)配角，對這種委托協(xié)作看不上。?第四，技術(shù)依賴性強。專用機床及其自動線從設(shè)計、工藝編制、生產(chǎn)制造到裝配調(diào)試的全過程，都需要一批有經(jīng)驗的技術(shù)人員、管理人員和技術(shù)工人。?第五，利潤空間小。在國外不同的生產(chǎn)模式的企業(yè)（指大量生產(chǎn)、批量生產(chǎn)或單件小批生產(chǎn)），其生產(chǎn)產(chǎn)品的效益相差不會太大，但國內(nèi)這幾種生產(chǎn)模式的企業(yè)效益卻相差懸殊。?由于國情或用戶對專用機床制造業(yè)不夠理解等原因，專用機床的銷售價格總體偏低。近幾年，國內(nèi)市場專用機床的單臺平均售價呈下降趨勢，以組合機床為例，其單臺平均售價從1996年的31萬多元下降到2000年的23萬多元，降幅達25%。在國外購買一臺標(biāo)準(zhǔn)的加工中心的費用和為其配全成加工某種零件所需的夾具、刀具及相關(guān)輔具的費用之比，一般是100:60左右，之所以后者占有如此高的比例，是因為除了考慮硬件的消耗外，更多是考慮技術(shù)的投入和由此而帶來的風(fēng)險。而國內(nèi)這一比值一般用戶僅能接受100:25左右。如果在考慮5%的質(zhì)量保證金要在一年后才能拿到，這種種原因把產(chǎn)品的利潤壓縮到極小的空間。第六，技術(shù)成長期長。專用機床的設(shè)計制造涉及專業(yè)面廣，要具備較豐富的工藝知識，要比較熟悉用戶的制造工藝，要保證一次成功，培養(yǎng)一名熟練的主管設(shè)計師，要花幾年時間，才能做出好的產(chǎn)品設(shè)計、好的制造工藝，生產(chǎn)出好的產(chǎn)品，技術(shù)成長期要長。第七，人員流動困難。由于訂單不均衡，會引起生產(chǎn)的不均衡，國外除了零部件外協(xié)條件優(yōu)越外，還有成熟的技術(shù)勞動力市場，企業(yè)可以根據(jù)訂單情況輸出或吸收有關(guān)勞動力，使這與企業(yè)生產(chǎn)相適應(yīng)。國內(nèi)則無法做到這一點，有時可以招些臨時工，但多數(shù)只能承擔(dān)一些輔助性工作，熟練技工則難以尋求。第八，技術(shù)引進困難，與國外合作難。由于專用機床是一次性設(shè)計制造，引進技術(shù)若僅供一次使用，則成本太高，很難實現(xiàn)。到目前為止，我國專用機床制造業(yè)沒有一家談成合資，雖有接觸，但都僅限于具體項目的合作。? 八個特點，八種原因，既相互關(guān)聯(lián)，又各具特性，但確實是影響我國專用機床制造業(yè)發(fā)展的重要方面。因此，我們應(yīng)該從三點方面改進發(fā)展：第一，國家要在政策上進一步支持裝備工業(yè)，特別是基礎(chǔ)機械工業(yè)的發(fā)展。近幾年，我國數(shù)控機床雖較快發(fā)展，但多是通用機床，而代表國家裝備能力和知識水平的集成化、成套裝備，尤其是以專用機床（包括各種數(shù)控專用機床）及其自動線的生產(chǎn)企業(yè)和產(chǎn)品產(chǎn)量卻在不斷萎縮，這里固然有專用機床市場需求的萎縮，也有用戶選擇裝備上的偏見。而政策上的引導(dǎo)是必要的。第二，專用機床制造業(yè)要進行必要的調(diào)整。制造業(yè)的自我調(diào)整，一是要解決好主機生產(chǎn)與配套協(xié)作的關(guān)系；二是要解決好技術(shù)引進與自主創(chuàng)新的關(guān)系；三是要解決好用先進技術(shù)改造提升企業(yè)和產(chǎn)品的關(guān)系；四是要解決好用高技術(shù)提高產(chǎn)品檔次，增加產(chǎn)品附加值的關(guān)系。第三，雖然專用機床及其自動線的市場在發(fā)生變化，但是，企業(yè)要根據(jù)自己的情況，主動地適應(yīng)市場，以新技術(shù)、新工藝改造傳統(tǒng)的專用機床，進一步提高其市場適應(yīng)能力，進一步提高產(chǎn)品檔次和水平，進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。高效專用設(shè)備有著較大的市場和潛在市場，要瞄準(zhǔn)國內(nèi)大中型企業(yè)和相當(dāng)一部分民營企業(yè)的需要，開發(fā)制造質(zhì)量更好、性能更優(yōu)異的專用機床及其自動線，以其優(yōu)質(zhì)完善的服務(wù)，滿足需求。同時，我也建議一些從事專機制造的企業(yè)，也應(yīng)選擇開發(fā)一種或幾種通用，作為與專機生產(chǎn)的互補，形成犄角之勢，形成企業(yè)的特色，在市場中求得發(fā)展的空間。 本次設(shè)計的內(nèi)圓弧曲面專用數(shù)控車床的專用工作臺，其實就是組合車床里面的一個刀架機構(gòu)，也就是專用機床的一部分。所以，我希望能夠通過本次的設(shè)計，可以有所體會和認(rèn)識，為將來的工作和發(fā)展提供一定的幫助。 參考文獻 [1] 箐田．日本機床改裝業(yè)的現(xiàn)狀[J].世界制造技術(shù)與裝備市場，1997，（4）：40～42. 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