畢業(yè)論文---模具在發(fā)展中的趨勢

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書</p><p>　　姓名 *** </p><p>　　專業(yè) 模具設計與制造 </p><p>　　任 務 下 達 日 期 年

2、 月 日</p><p>　　設計（論文）開始日期 年 月 日</p><p>　　設計（論文）完成日期 年 月 日</p><p>　　設計（論文）題目： 模具在發(fā)展中的趨勢

3、 </p><p>　　A·編制設計 </p><p>　　B·設計專題（畢業(yè)論文）

4、 </p><p>　　指 導 教 師 </p><p>　　系（部）主 任 </p><p>　　年 月 日</p><p>　　平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院</p><p>

5、;　　畢業(yè)設計（論文）答辯委員會記錄</p><p>　　機械工程 系 模具設計與制造 專業(yè)，學生 于 年 月 日</p><p>　　進行了畢業(yè)設計（論文）答辯。</p><p>　　設計題目： 模具在發(fā)展中的趨勢

6、 </p><p>　　專題（論文）題目： 模具在發(fā)展中的趨勢 </p><p>　　指導老師： </p><p>　　答辯委員會根據(jù)學生提交的畢業(yè)設計（論文）材料，根據(jù)學生答辯情況，經(jīng)答辯委員會討論評定

7、，給予學生 畢業(yè)設計（論文）成績?yōu)?。</p><p>　　答辯委員會 人，出席 人</p><p>　　答辯委員會主任（簽字）： </p>&

8、lt;p>　　答辯委員會副主任（簽字）： </p><p>　　答辯委員會委員： ， ， ，</p><p>　　， ， ，

9、 </p><p>　　平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）評語</p><p>　　第 頁</p><p>　　共 頁</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）及答辯評語： </p>&

10、lt;p>　　論在模具生產(chǎn)中數(shù)控機床的應用和發(fā)展方向</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　科學技術的發(fā)展，對機械產(chǎn)品提出了高精度、高復雜性的要求，而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代也在加快，這對機床設備不僅提出了精度和效率的要求，而且也對其提出了通用性和靈活性的要求。數(shù)控機床就是針對這種要求而產(chǎn)生的一種新型自動化機床。數(shù)控機床集微電子技術、計算機

11、技術、自動控制技術及伺服驅(qū)動技術、精密機械技術于一體，是高度機電一體化的典型產(chǎn)品。它本身又是機電一體化的重要組成部分，是現(xiàn)代機床技術水平的重要標志。數(shù)控機床體現(xiàn)了當前世界機床技術進步的主流，是衡量機械制造工藝水平的重要指標，在柔性生產(chǎn)和計算機集成制造等先進制造技術中起著重要的基礎核心作用。因此，如何更好的使用數(shù)控機床是一個很重要的問題。</p><p>　　關鍵詞：數(shù)控機床；G代碼；走刀軌跡；CAD/CAM；數(shù)控

12、編程；NC刀軌；計算機仿真</p><p>　　The mold of CNC machine tools in production applications</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Science and technology development of mechanical produc

13、ts made of high precision and high complexity of the requirements, but also to speed up the upgrading of products, which not only the machine tool accuracy and efficiency, but also put forward its versatility and flexibi

14、lity requirements. CNC machine tools is to generate such a request and a new automated machine. CNC machine tool set, includes micro-electronics technology, computer technology, automatic control technology and servo dri

15、ve te</p><p>　　Keywords： CNC machine tool； G code, take the knife track；CAD / CAM； NC programming NC tool path,； the computer simulatio</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一

16、章 緒 論1</p><p>　　第二章 數(shù)控加工技術發(fā)展概述2</p><p>　　2.1數(shù)控編程及其發(fā)展2</p><p>　　2.1.1數(shù)控編程的基本概念2</p><p>　　2.1.2數(shù)控編程技術的發(fā)展概況2</p><p>　　2.2 NC刀具軌跡生成方法研究發(fā)展現(xiàn)狀3</p>

17、<p>　　2.2.1基于點、線、面和體的NC刀軌生成方法3</p><p>　　2.2.2基于特征的NC刀軌生成方法3</p><p>　　2.2.3現(xiàn)役幾個主要CAD/CAM系統(tǒng)中的NC刀軌生成方法分析5</p><p>　　2.2.4現(xiàn)役CAM系統(tǒng)刀軌生成方法的主要問題6</p><p>　　2.3計算機仿真7&

18、lt;/p><p>　　2.3.1計算機仿真的概念及應用7</p><p>　　2.3.2數(shù)控仿真技術的研究現(xiàn)狀8</p><p>　　2.3.3直接實體造型法9</p><p>　　2.3.4基于圖像空間的方法9</p><p>　　2.3.5離散矢量求交法10</p><p>　　第三

19、章 數(shù)控在模具中的應用——電火花加工12</p><p>　　3.1電火花加工機床在模具工業(yè)的發(fā)展12</p><p>　　3.2中國電火花加工機床歷史回顧12</p><p>　　3.3電火花加工機床目前概況13</p><p>　　3.4電火花加工機床的前景展望13</p><p>　　第四章 數(shù)控在

20、模具中的應用——汽車制造16</p><p>　　4.1數(shù)控機床在汽車生產(chǎn)中應用的優(yōu)勢16</p><p>　　4.2數(shù)控在汽車生產(chǎn)中的發(fā)展16</p><p>　　4.3數(shù)控在汽車制造中的應用情況與不足17</p><p>　　4.4看法與建議18</p><p>　　第五章 數(shù)控機床六大發(fā)展方向19&

21、lt;/p><p>　　5.1高速度，到精度發(fā)展19</p><p>　　5.2自動換刀多功能化19</p><p>　　5.3數(shù)控機床智能化19</p><p>　　5.4數(shù)控機床智能化20</p><p>　　5.5可靠性最大化20</p><p>　　5.6控制系統(tǒng)小型化20<

22、;/p><p>　　第六章 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢21</p><p>　　6.1數(shù)控系統(tǒng)向開放式體系結(jié)構發(fā)展21</p><p>　　6.2數(shù)控系統(tǒng)向軟數(shù)控方向發(fā)展21</p><p>　　6.3數(shù)控系統(tǒng)控制性能向智能化方向發(fā)展22</p><p>　　6.4數(shù)控系統(tǒng)向網(wǎng)絡化方向發(fā)展23</p>&l

23、t;p>　　6.5數(shù)控系統(tǒng)向高可靠性方向發(fā)展23</p><p>　　6.6數(shù)控系統(tǒng)向復合化方向發(fā)展23</p><p>　　6.7數(shù)控系統(tǒng)向多軸聯(lián)動化方向發(fā)展24</p><p><b>　　結(jié)語25</b></p><p><b>　　參考文獻：26</b></p>

24、<p><b>　　致謝27</b></p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　科學技術的發(fā)展，對機械產(chǎn)品提出了高精度、高復雜性的要求，而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代也在加快，這對機床設備不僅提出了精度和效率的要求，而且也對其提出了通用性和靈活性的要求。數(shù)控機床就是針對這種要求而產(chǎn)生的一種新型自動化機床。數(shù)控機

25、床集微電子技術、計算機技術、自動控制技術及伺服驅(qū)動技術、精密機械技術于一體，是高度機電一體化的典型產(chǎn)品。它本身又是機電一體化的重要組成部分，是現(xiàn)代機床技術水平的重要標志。數(shù)控機床體現(xiàn)了當前世界機床技術進步的主流，是衡量機械制造工藝水平的重要指標，在柔性生產(chǎn)和計算機集成制造等先進制造技術中起著重要的基礎核心作用。因此，如何更好的使用數(shù)控機床是一個很重要的問題.</p><p>　　隨著數(shù)控技術的飛速發(fā)展,現(xiàn)在數(shù)控技

26、術已應用與多個行業(yè),尤其是數(shù)控技術在電火花加工和汽車制造中的應用.所以我們有必要為此做一深入的研究,形成一個系統(tǒng)的概念.</p><p>　　第二章 數(shù)控加工技術發(fā)展概述</p><p>　　2.1數(shù)控編程及其發(fā)展</p><p>　　數(shù)控編程是目前CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，其在實現(xiàn)設計加工自動化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研

27、制周期等方面發(fā)揮著重要作用。在諸如航空工業(yè)、汽車工業(yè)等領域有著大量的應用。由于生產(chǎn)實際的強烈需求，國內(nèi)外都對數(shù)控編程技術進行了廣泛的研究，并取得了豐碩成果。下面就對數(shù)控編程及其發(fā)展作一些介紹。</p><p>　　2.1.1數(shù)控編程的基本概念</p><p>　　數(shù)控編程是從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。它的主要任務是計算加工走刀中的刀位點（cutterlocationpoint簡稱

28、CL點）。刀位點一般取為刀具軸線與刀具表面的交點，多軸加工中還要給出刀軸矢量?？偠灾?，數(shù)控編程就是把刀具的運動軌跡轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信息。</p><p>　　2.1.2數(shù)控編程技術的發(fā)展概況</p><p>　　為了解決數(shù)控加工中的程序編制問題，50年代，MIT設計了一種專門用于機械零件數(shù)控加工程序編制的語言，稱為APT（AutomaticallyProgrammedTool）。其后，APT

29、幾經(jīng)發(fā)展，形成了諸如APTII、APTIII（立體切削用）、APT（算法改進，增加多坐標曲面加工編程功能）、APTAC（Advancedcontouring）(增加切削數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))和APT/SS（SculpturedSurface）(增加雕塑曲面加工編程功能)等先進版。</p><p>　　采用APT語言編制數(shù)控程序具有程序簡煉，走刀控制靈活等優(yōu)點，使數(shù)控加工編程從面向機床指令的“匯編語言”級，上升到面向幾何

30、元素.APT仍有許多不便之處：采用語言定義零件幾何形狀，難以描述復雜的幾何形狀，缺乏幾何直觀性；缺少對零件形狀、刀具運動軌跡的直觀圖形顯示和刀具軌跡的驗證手段；難以和CAD數(shù)據(jù)庫和CAPP系統(tǒng)有效連接；不容易作到高度的自動化，集成化。</p><p>　　針對APT語言的缺點，1978年，法國達索飛機公司開始開發(fā)集三維設計、分析、NC加工一體化的系統(tǒng)，稱為為CATIA。隨后很快出現(xiàn)了象EUCLID，UGII，IN

31、TERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都有效的解決了幾何造型、零件幾何形狀的顯示，交互設計、修改及刀具軌跡生成，走刀過程的仿真顯示、驗證等問題，推動了CAD和CAM向一體化方向發(fā)展。到了80年代，在CAD/CAM一體化概念的基礎上，逐步形成了計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，為了適應CIMS及CE發(fā)展的需要，數(shù)控編程系統(tǒng)正向集成化和智能化方向發(fā)展

32、。</p><p>　　在集成化方面，以開發(fā)符合STEP標準的參數(shù)化特征造型系統(tǒng)為主，目前已進行了大量卓有成效的工作，是國內(nèi)外開發(fā)的熱點；在智能化方面，工作剛剛開始，還有待我們?nèi)ヅΑ?lt;/p><p>　　2.2 NC刀具軌跡生成方法研究發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　數(shù)控編程的核心工作是生成刀具軌跡，然后將其離散成刀位點，經(jīng)后置處理產(chǎn)生數(shù)控加工程序。下面就刀具軌跡產(chǎn)

33、生方法作一些介紹。</p><p>　　2.2.1基于點、線、面和體的NC刀軌生成方法</p><p>　　CAD技術從二維繪圖起步，經(jīng)歷了三維線框、曲面和實體造型發(fā)展階段，一直到現(xiàn)在的參數(shù)化特征造型。在二維繪圖與三維線框階段，數(shù)控加工主要以點、線為驅(qū)動對象，如孔加工，輪廓加工，平面區(qū)域加工等。這種加工要求操作人員的水平較高，交互復雜。在曲面和實體造型發(fā)展階段，出現(xiàn)了基于實體的加工。實體加

34、工的加工對象是一個實體（一般為CSG和BREP混合表示的），它由一些基本體素經(jīng)集合運算（并、交、差運算）而得。實體加工不僅可用于零件的粗加工和半精加工，大面積切削掉余量，提高加工效率，而且可用于基于特征的數(shù)控編程系統(tǒng)的研究與開發(fā)，是特征加工的基礎。</p><p>　　實體加工一般有實體輪廓加工和實體區(qū)域加工兩種。實體加工的實現(xiàn)方法為層切法（SLICE），即用一組水平面去切被加工實體，然后對得到的交線產(chǎn)生等距線作

35、為走刀軌跡。本文從系統(tǒng)需要角度出發(fā)，在ACIS幾何造型平臺上實現(xiàn)了這種基于點、線、面和實體的數(shù)控加工。</p><p>　　2.2.2基于特征的NC刀軌生成方法</p><p>　　參數(shù)化特征造型已有了一定的發(fā)展時期，但基于特征的刀具軌跡生成方法的研究才剛剛開始。特征加工使數(shù)控編程人員不在對那些低層次的幾何信息（如：點、線、面、實體）進行操作，而轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訉Ψ瞎こ碳夹g人員習慣的特征進行數(shù)

36、控編程，大大提高了編程效率。</p><p>　　W.R.Mail和A.J.Mcleod在他們的研究中給出了一個基于特征的NC代碼生成子系統(tǒng)，這個系統(tǒng)的工作原理是：零件的每個加工過程都可以看成對組成該零件的形狀特征組進行加工的總和。那么對整個形狀特征或形狀特征組分別加工后即完成了零件的加工。而每一形狀特征或形狀特征組的NC代碼可自動生成。目前開發(fā)的系統(tǒng)只適用于2.5D零件的加工。</p><p

37、>　　LeeandChang開發(fā)了一種用虛擬邊界的方法自動產(chǎn)生凸自由曲面特征刀具軌跡的系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的工作原理是：在凸自由曲面內(nèi)嵌入一個最小的長方塊，這樣凸自由曲面特征就被轉(zhuǎn)換成一個凹特征。最小的長方塊與最終產(chǎn)品模型的合并就構成了被稱為虛擬模型的一種間接產(chǎn)品模型。刀具軌跡的生成方法分成三步完成:切削多面體特征,切削自由曲面特征,切削相交特征。</p><p>　　JongYunJung研究了基于特征的非切削

38、刀具軌跡生成問題。文章把基于特征的加工軌跡分成輪廓加工和內(nèi)區(qū)域加工兩類，并定義了這兩類加工的切削方向，通過減少切削刀具軌跡達到整體優(yōu)化刀具軌跡的目的。文章主要針對幾種基本特征（孔、內(nèi)凹、臺階、槽），討論了這些基本特征的典型走刀路徑、刀具選擇和加工順序等，并通過IP（InterProgramming）技術避免重復走刀，以優(yōu)化非切削刀具軌跡。另外，JongYunJong還在他1991年的博士論文中研究了制造特征提取和基于特征的刀具及刀具路徑

39、。</p><p>　　特征加工的基礎是實體加工，當然也可認為是更高級的實體加工。但特征加工不同于實體加工，實體加工有它自身的局限性。特征加工與實體加工主要有以下幾點不同：</p><p>　　從概念上講，特征是組成零件的功能要素，符合工程技術人員的操作習慣，為工程技術人員所熟知；實體是低層的幾何對象，是經(jīng)過一系列布爾運算而得到的一個幾何體，不帶有任何功能語義信息；實體加工往往是對整個零件

40、（實體）的一次性加工。但實際上一個零件不太可能僅用一把刀一次加工完，往往要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工等一系列工步，零件不同的部位一般要用不同的刀具進行加工；有時一個零件既要用到車削，也要用到銑削。因此實體加工主要用于零件的粗加工及半精加工。而特征加工則從本質(zhì)上解決了上述問題；特征加工具有更多的智能。對于特定的特征可規(guī)定某幾種固定的加工方法，特別是那些已在STEP標準規(guī)定的特征更是如此。如果我們對所有的標準特征都制定了特定的加工方法，那

41、么對那些由標準特征夠成的零件的加工其方便性就可想而知了。倘若CAPP系統(tǒng)能提供相應的工藝特征，那么NCP系統(tǒng)就可以大大減少交互輸入，具有更多的智能。而這些實體加工是無法實現(xiàn)的；</p><p>　　特征加工有利于實現(xiàn)從CAD、CAPP、NCP及CNC系統(tǒng)的全面集成，實現(xiàn)信息的雙向流動，為CIMS乃至并行工程（CE）奠定良好的基礎；而實體加工對這些是無能為力的。</p><p>　　2.2.

42、3現(xiàn)役幾個主要CAD/CAM系統(tǒng)中的NC刀軌生成方法分析</p><p>　　現(xiàn)役CAM的構成及主要功能</p><p>　　目前比較成熟的CAM系統(tǒng)主要以兩種形式實現(xiàn)CAD/CAM系統(tǒng)集成：一體化的CAD/CAM系統(tǒng)（如：UGII、Euclid、Pro/ENGINEER等）和相對獨立的CAM系統(tǒng)（如：Mastercam、Surfcam等）。前者以內(nèi)部統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式直接從CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品

43、幾何模型，而后者主要通過中性文件從其它CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品幾何模型。然而，無論是哪種形式的CAM系統(tǒng)，都由五個模塊組成，即交互工藝參數(shù)輸入模塊、刀具軌跡生成模塊、刀具軌跡編輯模塊、三維加工動態(tài)仿真模塊和后置處理模塊。下面僅就一些著名的CAD/CAM系統(tǒng)的NC加工方法進行討論。</p><p>　　UGII加工方法分析</p><p>　　一般認為UGII是業(yè)界中最好，最具代表性的數(shù)控軟件。其

44、最具特點的是其功能強大的刀具軌跡生成方法。包括車削、銑削、線切割等完善的加工方法。其中銑削主要有以下功能：</p><p>　　PointtoPoint：完成各種孔加工；</p><p>　　PanarMill：平面銑削。包括單向行切，雙向行切，環(huán)切以及輪廓加工等；</p><p>　　FixedContour：固定多軸投影加工。用投影方法控制刀具在單張曲面上或多張

45、曲面上的移動，控制刀具移動的可以是已生成的刀具軌跡，一系列點或一組曲線；</p><p>　　VariableContour：可變軸投影加工；</p><p>　　Parameterline：等參數(shù)線加工?？蓪螐埱婊蚨鄰埱孢B續(xù)加工；</p><p>　　ZigZagSurface：裁剪面加工；</p><p>　　RoughtoDept

46、h：粗加工。將毛坯粗加工到指定深度；</p><p>　　CavityMill：多級深度型腔加工。特別適用于凸模和凹模的粗加工；</p><p>　　SequentialSurface：曲面交加工。按照零件面、導動面和檢查面的思路對刀具的移動提供最大程度的控制。</p><p>　　EDSUnigraphics還包括大量的其它方面的功能，這里就不一一列舉了。<

47、/p><p>　　STRATA加工方法分析</p><p>　　STRATA是一個數(shù)控編程系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，它是建立在ACIS幾何建模平臺上的。</p><p>　　它為用戶提供兩種編程開發(fā)環(huán)境，即NC命令語言接口和NC操作C++類庫。它可支持三軸銑削，車削和線切割NC加工，并可支持線框、曲面和實體幾何建模。其NC刀具軌跡生成方法是基于實體模型。STRATA基于實體的NC刀

48、具軌跡生成類庫提供的加工方法包括：</p><p>　　ProfileToolpath：輪廓加工；</p><p>　　AreaClearToolpath：平面區(qū)域加工；</p><p>　　SolidProfileToolpath：實體輪廓加工；</p><p>　　SolidAreaClearToolpath：實體平面區(qū)域加工；</

49、p><p>　　SolidFaceToolPath：實體表面加工；</p><p>　　SolidSliceToolPath：實體截平面加工；</p><p>　　LanguagebasedToolpath：基于語言的刀具軌跡生成。</p><p>　　其它的CAD/CAM軟件，如Euclid,Cimitron,CV,CATIA等的NC功能各有千

50、秋，但其基本內(nèi)容大同小異，沒有本質(zhì)區(qū)別。</p><p>　　2.2.4現(xiàn)役CAM系統(tǒng)刀軌生成方法的主要問題</p><p>　　按照傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)和CNC系統(tǒng)的工作方式，CAM系統(tǒng)以直接或間接（通過中性文件）的方式從CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品的幾何數(shù)據(jù)模型。CAM系統(tǒng)以三維幾何模型中的點、線、面、或?qū)嶓w為驅(qū)動對象，生成加工刀具軌跡，并以刀具定位文件的形式經(jīng)后置處理，以NC代碼的形式提供

51、給CNC機床，在整個CAD/CAM及CNC系統(tǒng)的運行過程中存在以下幾方面的問題：</p><p>　　CAM系統(tǒng)只能從CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品的低層幾何信息，無法自動捕捉產(chǎn)品的幾何形狀信息和產(chǎn)品高層的功能和語義信息。因此，整個CAM過程必須在經(jīng)驗豐富的制造工程師的參與下，通過圖形交互來完成。如：制造工程師必須選擇加工對象（點、線、面或?qū)嶓w）、約束條件（裝夾、干涉和碰撞等）、刀具、加工參數(shù)（切削方向、切深、進給量、進給速

52、度等）。整個系統(tǒng)的自動化程度較低。</p><p>　　在CAM系統(tǒng)生成的刀具軌跡中，同樣也只包含低層的幾何信息（直線和圓弧的幾何定位信息），以及少量的過程控制信息（如進給率、主軸轉(zhuǎn)速、換刀等）。因此，下游的CNC系統(tǒng)既無法獲取更高層的設計要求（如公差、表面光潔度等），也無法得到與生成刀具軌跡有關的加工工藝參數(shù)。</p><p>　　CAM系統(tǒng)各個模塊之間的產(chǎn)品數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，各模塊相對獨立。

53、例如刀具定位文件只記錄刀具軌跡而不記錄相應的加工工藝參數(shù)，三維動態(tài)仿真只記錄刀具軌跡的干涉與碰撞，而不記錄與其發(fā)生干涉和碰撞的加工對象及相關的加工工藝參數(shù)。</p><p>　　CAM系統(tǒng)是一個獨立的系統(tǒng)。CAD系統(tǒng)與CAM系統(tǒng)之間沒有統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，即使是在一體化的集成CAD/CAM系統(tǒng)中，信息的共享也只是單向的和單一的。CAM系統(tǒng)不能充分理解和利用CAD系統(tǒng)有關產(chǎn)品的全部信息，尤其是與加工有關的特征信息，

54、同樣CAD系統(tǒng)也無法獲取CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的加工數(shù)據(jù)信息。這就給并行工程的實施帶來了困 3數(shù)控仿真技術</p><p><b>　　2.3計算機仿真</b></p><p>　　2.3.1計算機仿真的概念及應用</p><p>　　從工程的角度來看，仿真就是通過對系統(tǒng)模型的實驗去研究一個已有的或設計中的系統(tǒng)。分析復雜的動態(tài)對象，仿真是一種有效的方法

55、，可以減少風險，縮短設計和制造的周期，并節(jié)約投資。計算機仿真就是借助計算機，利用系統(tǒng)模型對實際系統(tǒng)進行實驗研究的過程。它隨著計算機技術的發(fā)展而迅速地發(fā)展，在仿真中占有越來越重要的地位。計算機仿真的過程可通過圖1所示的要素間的三個基本活動來描述：</p><p>　　建?；顒邮峭ㄟ^對實際系統(tǒng)的觀測或檢測，在忽略次要因素及不可檢測變量的基礎上，用物理或數(shù)學的方法進行描述，從而獲得實際系統(tǒng)的簡化近似模型。這里的模型同實

56、際系統(tǒng)的功能與參數(shù)之間應具有相似性和對應性。</p><p>　　仿真模型是對系統(tǒng)的數(shù)學模型（簡化模型）進行一定的算法處理，使其成為合適的形式（如將數(shù)值積分變?yōu)榈\算模型）之后，成為能被計算機接受的“可計算模型”。仿真模型對實際系統(tǒng)來講是一個二次簡化的模型。</p><p>　　仿真實驗是指將系統(tǒng)的仿真模型在計算機上運行的過程。仿真是通過實驗來研究實際系統(tǒng)的一種技術，通過仿真技術可以弄清

57、系統(tǒng)內(nèi)在結(jié)構變量和環(huán)境條件的影響。</p><p>　　計算機仿真技術的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在兩個方面：應用領域的擴大和仿真計算機的智能化。計算機仿真技術不僅在傳統(tǒng)的工程技術領域（航空、航天、化工等方面）繼續(xù)發(fā)展，而且擴大到社會經(jīng)濟、生物等許多非工程領域，此外，并行處理、人工智能、知識庫和專家系統(tǒng)等技術的發(fā)展正影響著仿真計算機的發(fā)展。</p><p>　　數(shù)控加工仿真利用計算機來模擬實際的加工

58、過程，是驗證數(shù)控加工程序的可靠性和預測切削過程的有力工具，以減少工件的試切，提高生產(chǎn)效率。</p><p>　　2.3.2數(shù)控仿真技術的研究現(xiàn)狀</p><p>　　數(shù)控機床加工零件是靠數(shù)控指令程序控制完成的。為確保數(shù)控程序的正確性，防止加工過程中干涉和碰撞的發(fā)生，在實際生產(chǎn)中，常采用試切的方法進行檢驗。但這種方法費工費料，代價昂貴，使生產(chǎn)成本上升，增加了產(chǎn)品加工時間和生產(chǎn)周期。后來又采用

59、軌跡顯示法，即以劃針或筆代替刀具，以著色板或紙代替工件來仿真刀具運動軌跡的二維圖形（也可以顯示二維半的加工軌跡），有相當大的局限性。對于工件的三維和多維加工，也有用易切削的材料代替工件（如，石蠟、木料、改性樹脂和塑料等）來檢驗加工的切削軌跡。但是，試切要占用數(shù)控機床和加工現(xiàn)場。為此，人們一直在研究能逐步代替試切的計算機仿真方法，并在試切環(huán)境的模型化、仿真計算和圖形顯示等方面取得了重要的進展，目前正向提高模型的精確度、仿真計算實時化和改善

60、圖形顯示的真實感等方向發(fā)展。</p><p>　　從試切環(huán)境的模型特點來看，目前NC切削過程仿真分幾何仿真和力學仿真兩個方面。幾何仿真不考慮切削參數(shù)、切削力及其它物理因素的影響，只仿真刀具工件幾何體的運動，以驗證NC程序的正確性。它可以減少或消除因程序錯誤而導致的機床損傷、夾具破壞或刀具折斷、零件報廢等問題；同時可以減少從產(chǎn)品設計到制造的時間，降低生產(chǎn)成本。切削過程的力學仿真屬于物理仿真范疇，它通過仿真切削過程的

61、動態(tài)力學特性來預測刀具破損、刀具振動、控制切削參數(shù)，從而達到優(yōu)化切削過程的目的。</p><p>　　幾何仿真技術的發(fā)展是隨著幾何建模技術的發(fā)展而發(fā)展的，包括定性圖形顯示和定量干涉驗證兩方面。目前常用的方法有直接實體造型法，基于圖像空間的方法和離散矢量求交法。</p><p>　　2.3.3直接實體造型法</p><p>　　這種方法是指工件體與刀具運動所形成的包絡

62、體進行實體布爾差運算，工件體的三維模型隨著切削過程被不斷更新。</p><p>　　Sungurtekin和Velcker開發(fā)了一個銑床的模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用CSG法來記錄毛坯的三維模型，利用一些基本圖元如長方體、圓柱體、圓錐體等，和集合運算，特別是并運算，將毛坯和一系列刀具掃描過的區(qū)域記錄下來，然后應用集合差運算從毛坯中順序除去掃描過的區(qū)域。所謂被掃過的區(qū)域是指切削刀具沿某一軌跡運動時所走過的區(qū)域。在掃描了每段

63、NC代碼后顯示變化了的毛坯形狀。</p><p>　　Kawashima等的接合樹法將毛坯和切削區(qū)域用接合樹（graftree）表示，即除了空和滿兩種結(jié)點，邊界結(jié)點也作為八叉樹（octtree）的葉結(jié)點。邊界結(jié)點包含半空間，結(jié)點物體利用在這些半空間上的CSG操作來表示。接合樹細分的層次由邊界結(jié)點允許的半空間個數(shù)決定。逐步的切削仿真利用毛坯和切削區(qū)域的差運算來實現(xiàn)。毛坯的顯示采用了深度緩沖區(qū)算法，將毛坯劃分為多邊形

64、實現(xiàn)毛坯的可視化。用基于實體造型的方法實現(xiàn)連續(xù)更新的毛坯的實時可視化，耗時太長，于是一些基于觀察的方法被提出來。</p><p>　　2.3.4基于圖像空間的方法</p><p>　　這種方法用圖像空間的消隱算法來實現(xiàn)實體布爾運算。VanHook采用圖象空間離散法實現(xiàn)了加工過程的動態(tài)圖形仿真。他使用類似圖形消隱的zbuffer思想，沿視線方向?qū)⒚骱偷毒唠x散，在每個屏幕象素上毛坯和刀具表示

65、為沿z軸的一個長方體，稱為Dexel結(jié)構。刀具切削毛坯的過程簡化為沿視線方向上的一維布爾運算，見圖3，切削過程就變成兩者Dexel結(jié)構的比較： </p><p>　　CASE1：只有毛坯，顯示毛坯，break；</p><p>　　CASE2：毛坯完全在刀具之后，顯示刀具，break；</p><p>　　CASE3：刀具切削毛坯前部，更新毛坯的dexel結(jié)構

66、，顯示刀具，break；</p><p>　　CASE4：刀具切削毛坯內(nèi)部，刪除毛坯的dexel結(jié)構，顯示刀具，break；</p><p>　　CASE5：刀具切削毛坯內(nèi)部，創(chuàng)建新的毛坯dexel結(jié)構，顯示毛坯，break；</p><p>　　CASE6：刀具切削毛坯后部，更新毛坯的dexel結(jié)構，顯示毛坯，break；</p><p>

67、　　CASE7：刀具完全在毛坯之后，顯示毛坯，break；</p><p>　　CASE8：只有刀具，顯示刀具，break。 </p><p>　　這種方法將實體布爾運算和圖形顯示過程合為一體，使仿真圖形顯示有很好的實時性。</p><p>　　Hsu和Yang提出了一種有效的三軸銑削的實時仿真方法。他們使用zmap作為基本數(shù)據(jù)結(jié)構，記錄一個二維網(wǎng)格的每個方塊

68、處的毛坯高度，即z向值。這種數(shù)據(jù)結(jié)構只適用于刀軸z向的三軸銑削仿真。對每個銑削操作通過改變刀具運動每一點的深度值，很容易更新zmap值，并更新工件的圖形顯示。</p><p>　　2.3.5離散矢量求交法</p><p>　　由于現(xiàn)有的實體造型技術未涉及公差和曲面的偏置表示，而像素空間布爾運算并不精確，使仿真驗證有很大的局限性。為此Chappel提出了一種基于曲面技術的“點矢量”(poin

69、tvector)法。這種方法將曲面按一定精度離散，用這些離散點來表示該曲面。以每個離散點的法矢為該點的矢量方向，延長與工件的外表面相交。通過仿真刀具的切削過程，計算各個離散點沿法矢到刀具的距離s。 </p><p>　　設sg和sm分別為曲面加工的內(nèi)、外偏差，如果sg<S<SM說明加工處在誤差范圍內(nèi)，Ssm則漏切。該方法分為被切削曲面的離散(discretization)、檢測點的定位（loca

70、tion）和離散點矢量與工件實體的求交(intersection)三個過程。采用圖像映射的方法顯示加工誤差圖形；零件表面的加工誤差可以精確地描寫出來。</p><p>　　總體來說，基于實體造型的方法中幾何模型的表達與實際加工過程相一致，使得仿真的最終結(jié)果與設計產(chǎn)品間的精確比較成為可能；但實體造型的技術要求高，計算量大，在目前的計算機實用環(huán)境下較難應用于實時檢測和動態(tài)模擬?；趫D像空間的方法速度快得多，能夠?qū)崿F(xiàn)實

71、時仿真，但由于原始數(shù)據(jù)都已轉(zhuǎn)化為像素值，不易進行精確的檢測。離散矢量求交法基于零件的表面處理，能精確描述零件面的加工誤差，主要用于曲面加工的誤差檢測?！?lt;/p><p>　　第三章 數(shù)控在模具中的應用——電火花加工</p><p>　　3.1電火花加工機床在模具工業(yè)的發(fā)展 </p><p>　　電火花加工機床自20世紀50年代在中國誕生以來，走過了漫長而快速的發(fā)展

72、道路，技術日益先進，應用越來越廣，目前已在中國模具工業(yè)中占有十分重要的地位，每年都有1萬多臺新的電火花加工機床進入模具制造領域。在模具型面加工中，電火花加工機床雖然受到高速銑削的嚴峻挑戰(zhàn)，但由於其獨特性能和技術的不斷進步，電火花加工機床今后仍將在模具工業(yè)中發(fā)揮其獨特的作用，并獲得進一步的發(fā)展。 20世紀50年代以前，中國模具制造基本是用手工工具配以一般通用機床進行。50年代后期，電加工工藝開始在模具制造中應用。從60年代初開始，兩種電火

73、花加工機床（電火花成形機床和電火花線切割機床）在模具制造中的應用不斷發(fā)展，促進了模具制造技術的提高和模具工業(yè)的發(fā)展。隨著電加工技術的不斷發(fā)展，電加工在模具加工中所占比例逐步提高，電火花加工機床在模具工業(yè)的應用也越來越多。90年代開始，隨著高速加工在模具制造中的應用逐步發(fā)展，電加工機床的地位受到了挑戰(zhàn)。但直到目前，電加工在模具制造仍舊起著極其重要的作用。 </p><p>　　3.2中國電火花加工機床歷史回顧 　　

74、</p><p>　　中國第一臺電火花加工機床誕生於1954年。1958年研制成功的DM5540型電脈沖機床具有效率高、電極損耗小的優(yōu)點，從而開始了電加工機床進入以模具加工為主的時期。“鋼打鋼”電加工工藝的研究成功解決了電極與沖頭的配合問題，這使電加工機床在模具（特別是沖壓模具）加工中得到進一步推廣應用。1965年出現(xiàn)的晶體管脈沖電源的沖D6140電火花成形機床拓寬了電加工在型腔模具加工中的應用?？煽毓桦娫春途w

75、管電源的電加工機床，在70年代得到較大的發(fā)展，它們與不斷完善的平動頭相結(jié)合，使型腔模電火花平動工藝日趨成熟，促進了型腔模電火花加工的新發(fā)展。電火花線切割機床從60年代起得到迅速發(fā)展。1964年中國開發(fā)了光電跟蹤電火花線切割機床和快速走絲電火花線切割機床。1969年出現(xiàn)快速走絲數(shù)控電火花線切割機床。</p><p>　　隨著數(shù)控技術的發(fā)展，80年代電火花機床有了新的突破，陸續(xù)出現(xiàn)了一些高性能的數(shù)控電火花加工機床。8

76、0年代中國還自行開發(fā)了場效應管脈沖電源、數(shù)控平動裝置及工藝技術和低速走絲線切割技術，使中國的數(shù)控電火花加工得到迅速發(fā)展。隨著中外合資企業(yè)生產(chǎn)電火花加工機床和引進數(shù)控電火花加工技術及機床，電火花加工機床在中國模具工業(yè)中的應用越來越多，作用也越來越重要。中國90年代生產(chǎn)的HCX250、DK76、CC100、DK7632等數(shù)控低速走絲線切割機床對沖壓模具加工來說，不論從工藝、技術、功能、加工精度、效率，表面質(zhì)量及對超硬材料的加工性能等方面都有

77、很大提高。S205TNC、HCD400K、GW7452、SC110、SF310、B50等一系列性能價格比極具競爭力的數(shù)控電火花成形機床的出現(xiàn)，使中國的電火花成形機床在模具工業(yè)的應用，更展示了它們的多功能、高精度、穩(wěn)定可靠、價格適中等優(yōu)點。</p><p>　　3.3電火花加工機床目前概況 　　</p><p>　　目前，電火花線切割加工的精度已達到2微米，最佳加工表面粗糙度可低於Ra0.3

78、微米，這對諸如IC引線框架模等精密模具的加工具有十分重要的意義。由於大錐度（已可達到±30度-40度有的甚至能作90度的切割)和大厚度（已有可切割1米厚度的機床）方面的技術進展，以及自動穿絲、自動定位等技術的進步，電火花切割加工在塑料和鋁型材料擠出模及沖壓模制造中充分發(fā)揮了它的優(yōu)勢。精密電火花線切割加工和研磨、拋光相結(jié)合的加工方式，在模具加工中正在不斷發(fā)展。由於鏡面電火花加工技術的發(fā)展，精密電火花成形機床在精密型腔模具加工方面

79、，起著越來越重要的作用。有的電火花成形機的加工表面粗糙度可達Ra0.1微米。電加工雖然已受到高速銑削的嚴重挑戰(zhàn)，但它仍舊有　廣泛的前景。例如在模具的深窄小型腔、窄縫、溝糟、拐角、冒孔等加工方面，具有其他加工方法難以替代的作用?！半娀鸹ㄣ娤骷庸ぁ?、“混粉加工”、“模糊控制”、“微細電火花加工”等技術的發(fā)展和直線電機及專家系統(tǒng)的應用，也使電火花加工機床繼續(xù)保持良好的發(fā)展。數(shù)控高速電火花小孔加工機性能的不斷提高使它的用途越來越廣。 　　<

80、;/p><p>　　現(xiàn)在，電火花加工技術與模具制造已密不可分。一方面是電火花加工技術的發(fā)展，為模具工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造良好的條件，另一方面是模具工業(yè)的發(fā)展，向電火花加工提出了越來越高的要求，促使電火花加工技術的發(fā)展。兩者相輔相成，相互促進，共同發(fā)展。近年來，中國模具行業(yè)每年新增加的電加工機床都在1萬臺以上，它們在模具工業(yè)中發(fā)揮著極其重要的作用。在現(xiàn)在的模具生產(chǎn)中，大約三分之一的加工工作是由電火花加工機床完成的。由此可見它們

81、在模具工業(yè)中的重要作用。</p><p>　　3.4電火花加工機床的前景展望 　　</p><p>　　日益加劇的市場競爭要求模具制造周期越來越短，工業(yè)產(chǎn)品零件大型化和精度的不斷提高。模具日趨大型化和精密化。電火花加工技術亦要跟上這些要求。因此，快速、大型、精密、大厚度切割等都是電火花加工機床今后的發(fā)展方向。當然，不斷提高電火花加工機床的可靠性、繼續(xù)降低電極損耗、進一步簡化操作、提高自動化

82、程度及降低機床成本，仍舊是電火花加工機床的發(fā)展方向。高速銑削技術的發(fā)展促使電加工機床能加工更復雜、更精密及微細的型面和關鍵零件。 高速走絲線切割機床是中國獨創(chuàng)的機床。它自60年代以來經(jīng)過30多年的不斷發(fā)展和完善，現(xiàn)已成為模具加工不可缺少的裝備，也是中國模具生產(chǎn)企業(yè)中裝備數(shù)量最多的電火花加工機床。目前它的切割速度有的已超過250mm2/min，加工精度達到±0.01mm，工件表面粗糙度為Ra1.25微米，因而可以在較低的價位上滿

83、足一般模具加工的需要。但隨著模具制造的要求越來越高和面對低速走絲線切割機床的高性能，它就面臨相當嚴峻的形勢。今后高速走絲切割機床的發(fā)展策略應該是揚長避短，以發(fā)展中低檔機床為主，使機床向適當?shù)募庸ぞ?、良好的加工穩(wěn)定性和容易操作及優(yōu)良的性能價格比的方向發(fā)展。為此，高速走絲線切割機床應</p><p>　　目前低速走絲電火花線切割機床和電火花成形機床的進口量很大，特別是數(shù)控電火花加工機床，中國機床市場占有率較低。對比

84、國內(nèi)外產(chǎn)品，中國設備與國外先進設備之間確實存在較大差距。根據(jù)中國模具工業(yè)發(fā)展情況和國內(nèi)外主要電加工機床生產(chǎn)企業(yè)狀況，展望未來，首要將發(fā)展重點放在中低檔普及型數(shù)控電加工機床上。這一方面是因為大量的個體經(jīng)營及股份制模具生產(chǎn)企業(yè)正大量需要，另一方面，這是中國電加工機床生產(chǎn)企業(yè)力所能及并占有一定優(yōu)勢。為了保證機床的穩(wěn)定可靠，一些關鍵部件和元器件可采用高質(zhì)量的國外產(chǎn)品。為了提高數(shù)控電火花加工機床的工藝水平，今后在脈沖電源（例如節(jié)能型無電阻電源、毫

85、微秒級高峰值電流電源、微細加工電源、新型等能量脈沖電源、超精加工電源、專用輔助電源等）及電源波形檢測、處理、控制技術等方面，在包括穩(wěn)定性技術、適應控制技術、能量控制技術、各類加工工藝技術、檢測技術等綜合技術的專家系統(tǒng)方面，在剛度、熱平衡、主軸頭等的設計、個性化、集成化及造型和外觀設計方面，在工作液的改進及其環(huán)保處理方面，在走絲系統(tǒng)和穿絲技術的改進方面等，都應加強研究和開發(fā)，以求不斷進步。 　　</p><p>　

86、　細微電火花加工和電火花高速精微小孔加工機床以其獨特的優(yōu)越性而呈現(xiàn)廣闊的應用前景，在今后的模具加工中的作用將逐漸增大。微進給機構和電火花微細加工伺服系統(tǒng)及微型傳感器的研制、細小電極的制作、微小型電火花加工狀態(tài)檢測等，都是發(fā)展細微電火花加工的關鍵。中國生產(chǎn)的D703型數(shù)控高速電火花小孔加工機床的工藝指標已達到國際先進水平，加工的小孔深徑比已超過1000:1，可加工不　鋼、硬質(zhì)合金、銅、鋁等各種導電難加工材料，可從斜面和曲面穿入，直接使用自

87、來水工作液等特點，最高加工速度可達60mm/min。DS703、SP200、SD1等高速電火花小孔加工機床也都具有良好的加工性能，很具發(fā)展前景。 　　</p><p>　　模具技術的發(fā)展使型面更加復雜，微細型腔更多，而且隨著對模具壽命要求的不斷提高，模具材料隨之更硬。對此，電火花加工機床有其獨特的優(yōu)越性。 　　隨著環(huán)保要求的提高和綠色制造戰(zhàn)略的提出，綠色電火花加工的概念已被提上議事日程，并且已被提到電火花加工的可

88、持續(xù)戰(zhàn)略的高度。綠色電火花加工主要包括高效節(jié)能脈沖電源、提高脈沖電源的電磁兼容性和“三廢”處理及防火防爆等內(nèi)容。展望未來，中國在綠色電火花加工方面必須有突破，才能使電火花加工機床獲得可持續(xù)發(fā)展并適應加入WTO后的新形勢。 　　綜上所述，電火花加工機床不但在過去和現(xiàn)在在模具工業(yè)中的應用十分廣泛，而且今后也必將發(fā)揮其重要作用。</p><p>　　第四章 數(shù)控在模具中的應用——汽車制造</p><

89、;p>　　4.1數(shù)控機床在汽車生產(chǎn)中應用的優(yōu)勢</p><p>　　現(xiàn)今的汽車生產(chǎn)，新產(chǎn)品的開發(fā)周期不斷縮短，成本也不斷降低，有資料顯示，十年前需要四年開發(fā)周期的汽車產(chǎn)品；今天只需要兩年就可以完成。除了汽車制造商采用了先進的新產(chǎn)品開發(fā)方法，虛擬制造，同步工程等先進開發(fā)技術外，很重要的一點是得益于為汽車制造提供制造裝備的設備供應商的努力，尤其是這些設備供應商提供了各種數(shù)控機床，這些數(shù)控機床允許汽車制造商以最快

90、的速度提供滿足市場需求的產(chǎn)品。 </p><p>　　4.2數(shù)控在汽車生產(chǎn)中的發(fā)展</p><p>　　數(shù)控機床的良好柔性．高調(diào)整、加工精度高，早就被汽車制造者關注，60年代就開始進軍汽車零部件生產(chǎn)領域。由于其成本高，系統(tǒng)功能及效率不理想，而一直沒有得到廣泛應用。進入二十世紀九十年代，伴隨著市場競爭的加劇；多品種生產(chǎn)最大限度滿足市場的多樣化需要，直到滿足每一位用戶的需要，成為汽車制造者追求

91、的目標，以數(shù)控機床為主體的柔性制造單元，被大量使用</p><p>　　以數(shù)控機床專機化或者是專用機床數(shù)控化來解決柔性和高效率的矛盾。目前，歐美汽車生產(chǎn)大多采用由高速加工中心組成的敏捷生產(chǎn)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以 100%的柔性混流多品種生產(chǎn)，由多個稱作島式的柔性加工單元組成，每個島由多臺同類機床及將機床連接起來的機械手組成，采用帶電子貯存器的隨托盤與機床進行信息交換。值得注意的是這些設備供應商不僅掌握了設備制造的專有

92、技術，而且都非常重視汽車制造工藝流程的開發(fā)，他們能夠向用戶提供交鑰匙工程，擁有自己的系統(tǒng)開發(fā)能力。機床的可靠性指標極為先進，單機開動率達98％以上。采用這種生產(chǎn)系統(tǒng)，汽車制造廠家的新產(chǎn)品的工業(yè)化投放周期大大縮短。 </p><p>　　經(jīng)過二十多年的改革開放，在國內(nèi)汽車零部件制造領域，數(shù)控機床的使用越來越廣泛。但大多是從歐，美，日進口機床，歐美日機床的特點是：可靠性好，故障率低；人機界面的設計重視人性化；帶有主動

93、測量及補償系統(tǒng)；可以提供帶自動上下料裝置加工單元；機床設計模塊化。而國產(chǎn)數(shù)控機床廠家雖然不少，但從品種看，仍然是低層次的通用數(shù)控車床較多，對于適合大批量汽車發(fā)動機，變速箱，底盤主要零部件的多軸數(shù)控加工中心，品種少，并且大多沒有經(jīng)受大批量生產(chǎn)考驗.</p><p>　　4.3數(shù)控在汽車制造中的應用情況與不足 </p><p>　　近二十年，我國的機床設計造型取得了較大的發(fā)展，如果靜態(tài)的看機床

94、外形，與國外同類產(chǎn)品看不出多大差異，但是，要適應大批量的汽車零部件生產(chǎn)，需要機床有高的可靠性。影響機床可靠性主要有兩個方面，一個是機床的設計質(zhì)量；另一個是機床部件及總成的加工及裝配的過程質(zhì)量；從某種意義上講，過程質(zhì)量對機床的可靠性影響更大。而國內(nèi)機床制造商都比較重視產(chǎn)品設計質(zhì)量，一般采取合資或者采取模仿國外產(chǎn)品。但對于機床可靠性影響更大的制造過程質(zhì)量則忽視掉了。結(jié)果是我們有些廠家的樣機完成了多年，銷售出的機床小問題不斷，故障率高，或精度

95、達不到合同要求，服務又差，用戶滿意度非常低。所以，開發(fā)的產(chǎn)品形成經(jīng)濟效益，達到規(guī)模銷量的不多。我想強調(diào)的是；重視過程質(zhì)量的控制，規(guī)范制造工藝，質(zhì)量監(jiān)控，對產(chǎn)品質(zhì)量持續(xù)改進，是獲得高可靠性機床的前提。另外，還要建立與國際先進機床廠家同步的機床設計制造標準，80年代初，我國引進了許勒惠勒公司的專機制造部分標準，通過消化吸收，產(chǎn)生了如東風設備</p><p>　　高速數(shù)控機床，以高速度來達到高效率。目前的國際水平是主軸

96、轉(zhuǎn)速≤25000rpm，加、減速度≤2.5g，快速移動≤160m/min，要達到這個新的水平，數(shù)控機床的驅(qū)動、機械傳動、機械結(jié)構、刀具都要有很大的改進。機床的主軸必須使用電主軸，主軸承一般采用陶瓷軸承，難點是冷卻、潤滑，使用壽命一般20,000h。驅(qū)動一般采用直線電機加線性導軌（也有用靜壓導軌的），90m/min，1g的機床也有用大螺距雙滾珠絲桿預張緊方案的雙伺服電機驅(qū)動的。機械結(jié)構一般采用框架箱式結(jié)構。刀具采用高硬度高耐熱刀具，刀柄采

97、用HSK對柄。 制造廠，大連機床廠等國內(nèi)比較優(yōu)秀的組合專機及自動線生產(chǎn)企業(yè)。但是，在引進技術的同時，我們沒有即時推動技術創(chuàng)新，沒有通過引進建立完整的技術標準，并保持同步發(fā)展。結(jié)果西方國家在九十年代初進行設備換代向數(shù)控柔性化設備發(fā)展時，我們還在為提高專機制造水平而花費人力和物力。目前國產(chǎn)數(shù)控機床廠商大多采取的戰(zhàn)略是與國外合資或合作引進某一種或某幾種機型，不能形成系列產(chǎn)品，使汽車零部件生產(chǎn)廠家缺乏選擇性；今天的汽車制造者為了降低成本，縮短開

98、發(fā)期限，對工業(yè)化實施交鑰匙工程，而國產(chǎn)供應商缺乏汽車零部件制造工</p><p><b>　　4.4看法與建議 </b></p><p>　　為了使國產(chǎn)數(shù)控機床盡快大規(guī)模進入汽車制造業(yè)，我認為國產(chǎn)數(shù)控機床制造商應著力提高自身能力，主要有以下幾方面：要建立自身的汽車零部件的制造工藝能力，針對汽車零部件制造的要求開發(fā)產(chǎn)品。逐步形成系列化、模塊化的數(shù)控機床產(chǎn)品，滿足汽車零部

99、件制造生產(chǎn)的需要。要重視朕線設備的開發(fā)（輸送裝置，托盤等），數(shù)控機床制造商作為汽車零部件加工線的主機供應商，不僅要重視主機的設計制造，還要高度重視構成現(xiàn)代敏捷柔性單元的各要素的開發(fā)，如機械手，輸送裝置等。因為這些裝置的可靠性影響了生產(chǎn)線的開動率。而開動率對于大規(guī)模生產(chǎn)的汽車工業(yè)是非常重要的。 擁有整線輔機的配套能力。由于交鑰匙工程的要求，作為，曾承包商還要注意建立自己整線承包工程的長期合作伙伴如專用清洗機等，因為，配套設備制造商的能力也

100、影響整線承接能力。 提高整線自動化設計能力，現(xiàn)代汽車零部件制造已進入敏捷生產(chǎn)時代，自動化信息系統(tǒng)設計的合理與否，決定了生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運行。它是高科技技術在汽車零部件制造方面的應用。是現(xiàn)代數(shù)控機床系統(tǒng)供應商的核心競爭力所在。 建立有效的用戶問題反饋機制；樹立用戶至上的觀念，建立快速服務系統(tǒng)；汽車生產(chǎn)是大批大量生產(chǎn)，對生產(chǎn)設備的維護及</p><p>　　第五章 數(shù)控機床六大發(fā)展方向</p><

101、p>　　目前，世界先進制造技術不斷興起，超高速切削、超精密加工等技術的應用，柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計算機集成系統(tǒng)的不斷成熟，對數(shù)控加工技術提出了更高的要求。當今數(shù)控機床正在朝著以下幾個方向發(fā)展。</p><p>　　5.1高速度，到精度發(fā)展</p><p>　　高速度、高精度化速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標，它直接關系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，數(shù)控系統(tǒng)采用位數(shù)、頻率更高的處理

102、器，以提高系統(tǒng)的基本運算速度。同時，采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構，以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，即提高插補運算的速度和精度。并采用直線電動機直接驅(qū)動機床工作臺的直線伺服進給方式，其高速度和動態(tài)響應特性相當優(yōu)越。采用前饋控制技術，使追蹤滯后誤差大大減小，從而改善拐角切削的加工精度。</p><p>　　為適應超高速加工的要求，數(shù)控機床采用主軸電動機與機床主軸合二為一的結(jié)構形式，實現(xiàn)了變頻電動機與機床主軸一體化

103、，主軸電機的軸承采用磁浮軸承、液體動靜壓軸承或陶瓷滾動軸承等形式。目前，陶瓷刀具和金剛石涂層刀具已開始得到應用。</p><p>　　5.2自動換刀多功能化</p><p>　　多功能化配有自動換刀機構(刀庫容量可達100把以上)的各類加工中心，能在同一臺機床上同時實現(xiàn)銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔、擴孔、攻螺紋等多種工序加工，現(xiàn)代數(shù)控機床還采用了多主軸、多面體切削，即同時對一個零件的不同部

104、位進行不同方式的切削加工。數(shù)控系統(tǒng)由于采用了多CPU結(jié)構和分級中斷控制方式，即可在一臺機床上同時進行零件加工和程序編制，實現(xiàn)所謂的“前臺加工，后臺編輯”。為了適應柔性制造系統(tǒng)和計算機集成系統(tǒng)的要求，數(shù)控系統(tǒng)具有遠距離串行接口，甚至可以聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)控機床之間的數(shù)據(jù)通信，也可以直接對多臺數(shù)控機床進行控制。</p><p>　　5.3數(shù)控機床智能化</p><p>　　智能化現(xiàn)代數(shù)控機床將引進自

105、適應控制技術，根據(jù)切削條件的變化，自動調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過程中能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產(chǎn)效率。具有自診斷、自修復功能，在整個工作狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時對CNC系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設備進行自診斷、檢查。一旦出現(xiàn)故障時，立即采用停機等措施，并進行故障報警，提示發(fā)生故障的部位、原因等。還可以自動使故障模塊脫機，而接通備用模塊，以確保無人化工作環(huán)境的要求。為實現(xiàn)更高的故