1調(diào)查方案設(shè)計(jì)和實(shí)施

(1)調(diào)查對(duì)象

本論文的調(diào)查對(duì)象分為預(yù)備調(diào)查對(duì)象和正式調(diào)查對(duì)象。預(yù)備調(diào)查對(duì)象是對(duì)機(jī)床有所了解的研究生，共10人。正式調(diào)查對(duì)象是從事機(jī)床工作多年的設(shè)計(jì)師和工程師，分別有5人。其中，設(shè)計(jì)師來(lái)自設(shè)計(jì)公司，有豐富的機(jī)床造型設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；工程師來(lái)自企業(yè)，參加過(guò)機(jī)床造型設(shè)計(jì)的合作項(xiàng)目。

(2)調(diào)研過(guò)程

本調(diào)研的路線如圖1所示，在文獻(xiàn)研究基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)調(diào)查框架。具體的調(diào)查分為三個(gè)階段：第一階段為預(yù)備訪談。它為正式訪談做準(zhǔn)備，對(duì)正式訪談中可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而完善訪談提綱，使正式訪談能夠順利地進(jìn)行。第二階段為正式訪談。電話預(yù)約訪談人員，確定訪談時(shí)間（90-120分鐘）和地點(diǎn)，并將訪談提綱提前發(fā)給受訪者，使之提前做好準(zhǔn)備，提高訪談效率；訪談時(shí)全程錄音并做筆記。第三階段為參與機(jī)床造型設(shè)計(jì)方案討論會(huì)。其目的是通過(guò)參與設(shè)計(jì)師、工程師、管理者之間的直接交流，深入分析影響機(jī)床造型設(shè)計(jì)方案可行性的主要原因。

（3）訪談提綱

摘要:由于國(guó)內(nèi)、外機(jī)械行業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng),對(duì)機(jī)床設(shè)計(jì)提出了更高的要求?，F(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)理念的引入,對(duì)提高機(jī)床設(shè)計(jì)和加強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)性起著重要的作用。本文以數(shù)控機(jī)床為例,分析了該產(chǎn)品設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀,用工業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念來(lái)詮釋機(jī)床設(shè)計(jì)。在產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)、人性化設(shè)計(jì)、語(yǔ)意設(shè)計(jì)和品牌建設(shè)方面做了重點(diǎn)分析和論證。

關(guān)鍵詞:現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)理念;產(chǎn)品設(shè)計(jì);數(shù)控機(jī)床

1.機(jī)床設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀,以數(shù)控機(jī)床為例

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展,世界機(jī)床業(yè)已進(jìn)入了以數(shù)字化制造技術(shù)為核心的機(jī)電一體化時(shí)代,其中數(shù)控機(jī)床就是代表產(chǎn)品之一。數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)的加工母機(jī)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。它為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)提供裝備和手段,具有無(wú)限放大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效應(yīng)。目前,歐、美、日等工業(yè)化國(guó)家已先后完成了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,而中國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始起步,仍處于發(fā)展階段。

1.1對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的重要性認(rèn)識(shí)不足

工業(yè)設(shè)計(jì)是工業(yè)革命的產(chǎn)物,是科學(xué)技術(shù)和文化藝術(shù)多學(xué)科交叉的新興學(xué)科,其核心任務(wù)是產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)。對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的重要性認(rèn)識(shí)的不足,最直接的反映就是產(chǎn)品造型粗放,缺少設(shè)計(jì)感;色彩單調(diào),缺乏時(shí)代性;使用界面混亂,缺乏人文關(guān)懷。中國(guó)的機(jī)床設(shè)計(jì)在生產(chǎn)和制造上完全不輸給國(guó)外的企業(yè),缺少的就是工業(yè)設(shè)計(jì)的意識(shí)。就市場(chǎng)而言,在功能、性能、質(zhì)量、技術(shù)水平差不多的情況下,產(chǎn)品的造型,色彩,使用的界面的人性化設(shè)計(jì)就顯得越來(lái)越重要,甚至直接決定產(chǎn)品的銷售量。英國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)委員會(huì)1998-1999年度對(duì)英國(guó)企業(yè)的工業(yè)設(shè)計(jì)投入與市場(chǎng)收益作比較,該年度采用工業(yè)設(shè)計(jì)的企業(yè),銷售額平均增長(zhǎng)43%;而未采用工業(yè)設(shè)計(jì)的企業(yè),銷售額平均僅增長(zhǎng)15%,企業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)的前期投資,平均在15個(gè)月內(nèi)即口收回,有90%的(工業(yè)設(shè)計(jì))項(xiàng)目都獲得了商業(yè)上的成功。這表明:設(shè)計(jì)對(duì)于企業(yè)的意義不只是產(chǎn)品表面上的好看,好用,而是實(shí)實(shí)在在的商業(yè)利益。

摘要：由于國(guó)內(nèi)、外機(jī)械行業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)機(jī)床設(shè)計(jì)提出了更高的要求?，F(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)理念的引入，對(duì)提高機(jī)床設(shè)計(jì)和加強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)性起著重要的作用。本文以數(shù)控機(jī)床為例，分析了該產(chǎn)品設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，用工業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念來(lái)詮釋機(jī)床設(shè)計(jì)。在產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)、人性化設(shè)計(jì)、語(yǔ)意設(shè)計(jì)和品牌建設(shè)方面做了重點(diǎn)分析和論證。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)理念；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；數(shù)控機(jī)床

一、機(jī)床設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，以數(shù)控機(jī)床為例

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，世界機(jī)床業(yè)已進(jìn)入了以數(shù)字化制造技術(shù)為核心的機(jī)電一體化時(shí)代，其中數(shù)控機(jī)床就是代表產(chǎn)品之一。數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)的加工母機(jī)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。它為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)提供裝備和手段，具有無(wú)限放大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效應(yīng)。目前，歐、美、日等工業(yè)化國(guó)家已先后完成了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，而中國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始起步，仍處于發(fā)展階段。

1.1對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的重要性認(rèn)識(shí)不足

工業(yè)設(shè)計(jì)是工業(yè)革命的產(chǎn)物，是科學(xué)技術(shù)和文化藝術(shù)多學(xué)科交叉的新興學(xué)科，其核心任務(wù)是產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)。對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的重要性認(rèn)識(shí)的不足，最直接的反映就是產(chǎn)品造型粗放，缺少設(shè)計(jì)感；色彩單調(diào)，缺乏時(shí)代性；使用界面混亂，缺乏人文關(guān)懷。中國(guó)的機(jī)床設(shè)計(jì)在生產(chǎn)和制造上完全不輸給國(guó)外的企業(yè)，缺少的就是工業(yè)設(shè)計(jì)的意識(shí)。就市場(chǎng)而言，在功能、性能、質(zhì)量、技術(shù)水平差不多的情況下，產(chǎn)品的造型，色彩，使用的界面的人性化設(shè)計(jì)就顯得越來(lái)越重要，甚至直接決定產(chǎn)品的銷售量。英國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)委員會(huì)1998-1999年度對(duì)英國(guó)企業(yè)的工業(yè)設(shè)計(jì)投入與市場(chǎng)收益作比較，該年度采用工業(yè)設(shè)計(jì)的企業(yè)，銷售額平均增長(zhǎng)43%；而未采用工業(yè)設(shè)計(jì)的企業(yè)，銷售額平均僅增長(zhǎng)15%，企業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)的前期投資，平均在15個(gè)月內(nèi)即口收回，有90%的(工業(yè)設(shè)計(jì))項(xiàng)目都獲得了商業(yè)上的成功。這表明：設(shè)計(jì)對(duì)于企業(yè)的意義不只是產(chǎn)品表面上的好看，好用，而是實(shí)實(shí)在在的商業(yè)利益。

本人這次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的16軸立式組合鉆床是由大量的通用部件和少量的專用部件組成的工序集中的高效率專用機(jī)床。為用來(lái)鉆削80T可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)中減速器箱體的口面孔而設(shè)計(jì)的專用機(jī)床。該機(jī)床可適用于年產(chǎn)量為1萬(wàn)臺(tái)的批量生產(chǎn)，為了保證加工零件的質(zhì)量、產(chǎn)量和降低生產(chǎn)成本，在設(shè)計(jì)該立式組合鉆床時(shí)，首先應(yīng)該制定合理的工藝方案，然后按照工藝方案的要求，確定機(jī)床的配置形式，選擇合理的通用部件，設(shè)計(jì)專用部件和工作循環(huán)控制系統(tǒng)。為表達(dá)該組合機(jī)床的總體方案，在設(shè)計(jì)時(shí)要繪制“三圖一卡”即80T可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)減速器箱體的加工工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、生產(chǎn)率計(jì)算卡。然后根據(jù)“三圖一卡”進(jìn)行組合機(jī)床的設(shè)計(jì)、調(diào)整和驗(yàn)收。

制造業(yè)作為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，它是我國(guó)比較優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，是勞動(dòng)密集及智力密集型產(chǎn)業(yè)。而制造業(yè)的主體和基礎(chǔ)是機(jī)床行業(yè)；2002年中國(guó)機(jī)床一躍成為世界最大的消費(fèi)國(guó)和全球最大的機(jī)床進(jìn)口國(guó)。同時(shí)加入WTO以后，全球經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的一體化，這對(duì)我國(guó)制造業(yè)的要求不斷提高，各種技術(shù)壁壘已經(jīng)阻礙了我國(guó)機(jī)床行業(yè)走向國(guó)際化。如何刷新今天的被動(dòng)局面，積極的應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)、抓住機(jī)遇、贏得發(fā)展的契機(jī)，成為機(jī)床行業(yè)普遍面臨的問(wèn)題。在國(guó)外，機(jī)床改造已有較長(zhǎng)的歷史，在美國(guó)已有50多年的歷史。由于各國(guó)的政治、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的差異，機(jī)床的種類、性能、結(jié)構(gòu)的繁雜多樣，使機(jī)床的改造內(nèi)涵更加豐富多彩，出現(xiàn)了機(jī)床的翻修、改進(jìn)、改裝、改造、再生、再造。機(jī)床改造在汽車、機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、航空等行業(yè)廣泛應(yīng)用，并批量投入生產(chǎn)。

一般認(rèn)為：機(jī)床改造就是：利用最新的控制裝置和進(jìn)給系統(tǒng)使舊機(jī)床獲得新生再造是一種較高的設(shè)備改造形式，國(guó)外稱這種工程技術(shù)是把老設(shè)備“重新回到圖板，以進(jìn)行再設(shè)計(jì)，再制造，再鑒定的工作過(guò)程。通過(guò)全面改造設(shè)備主體結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，引入最新技術(shù)，使機(jī)床達(dá)到現(xiàn)代化設(shè)計(jì)的新機(jī)床的水平，以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)率、精度、環(huán)靜和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。鑒于機(jī)床改造工藝技術(shù)水平要求較高。一般工廠用戶自行改造。往往難于達(dá)到技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效益。

現(xiàn)代制造業(yè)的優(yōu)化，除了信息化以外，還包括加工順序的工藝優(yōu)化、加工參數(shù)、切削刀具、熱處理金屬成型的優(yōu)化設(shè)計(jì)制造，從而實(shí)現(xiàn)降低成本、高效益的運(yùn)作，達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)、高規(guī)范的要求。

設(shè)計(jì)課題涉及到課題的分析、資料的查詢、資料摘錄，整理收集的資料。然后深入鹽城市機(jī)床廠生產(chǎn)一線向使用者、設(shè)計(jì)者學(xué)習(xí)，從而了解所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的成本、生產(chǎn)效率、特殊用途、設(shè)計(jì)理念、以及產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。具體的了解機(jī)床的外形、主軸箱的大致結(jié)構(gòu)，并記錄了如何有所改進(jìn)，最后確定設(shè)計(jì)的方案。以及箱體的結(jié)構(gòu)圖，并進(jìn)行相關(guān)零件的選型計(jì)算。此種機(jī)床的構(gòu)造設(shè)計(jì)要求我們具備相當(dāng)強(qiáng)的實(shí)踐知識(shí)和經(jīng)濟(jì)意識(shí)因此考慮到：動(dòng)力裝置、電機(jī)的選用，優(yōu)化的配置企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)有各種資源，真正做到資源最小化，提高產(chǎn)品精度，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益最大化的要求，更好的服務(wù)于生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

本課題就是從培養(yǎng)我們的工程實(shí)踐意識(shí)、經(jīng)濟(jì)意識(shí)，樹(shù)立正確的生產(chǎn)觀出發(fā)，并結(jié)合機(jī)床廠的多年實(shí)踐總結(jié)，該課題的設(shè)計(jì)由本本人單獨(dú)完成，設(shè)計(jì)任務(wù)由指導(dǎo)老師作了明確指配：由于我負(fù)責(zé)該立式組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)和組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì)，故本人的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包括立式組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)和組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì)，附件有生產(chǎn)率計(jì)算卡、圖的詳細(xì)說(shuō)明。

一、數(shù)控機(jī)床外觀造型主要結(jié)構(gòu)

工作臺(tái)是數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中最危險(xiǎn)的區(qū)域。加工過(guò)程中各種刀具的高速運(yùn)動(dòng)，冷卻液、加工廢屑不停飛濺，都會(huì)影響著操作人員的安全，所以，在這一區(qū)域添加安全防護(hù)功能的隔離板，是降低安全事故，也是保護(hù)操作員的必要措施。導(dǎo)軌式數(shù)控機(jī)床加工工件的必要組成部分，防護(hù)導(dǎo)軌是為了降低生產(chǎn)損耗，增加使用壽命，保證產(chǎn)品精度，所以，加強(qiáng)對(duì)導(dǎo)軌的防護(hù)非常重要。另外，可以加裝刮屑板來(lái)清理導(dǎo)軌上的廢屑，也可以加裝金屬蓋來(lái)阻擋外界的灰塵。

二、數(shù)控機(jī)床外觀造型設(shè)計(jì)

在數(shù)控機(jī)床外觀造型設(shè)計(jì)過(guò)程中，堅(jiān)持下列基本原則：

（1）數(shù)控機(jī)床的色彩設(shè)計(jì)要滿足以下特點(diǎn)：第一，色彩的表達(dá)要與機(jī)床的相應(yīng)功能相統(tǒng)一，在不同功能部位設(shè)計(jì)不同的色彩進(jìn)行區(qū)分。第二，根據(jù)人機(jī)協(xié)調(diào)的原則，采用偏中性的色彩設(shè)計(jì)，降低工人的疲勞感。第三，色彩的設(shè)計(jì)要與相應(yīng)的工作環(huán)境協(xié)調(diào)，不同的環(huán)境采用不同的色彩，比如在寒冷的環(huán)境用暖色調(diào)，高溫環(huán)境用冷色調(diào)。第四，美學(xué)原則，在外觀色彩設(shè)計(jì)時(shí)要搭配適當(dāng)色彩帶給人美得心里感受。第五，符合企業(yè)的品牌形象，對(duì)同一品牌機(jī)床的色彩設(shè)計(jì)要大體上同一并具有一定的延續(xù)性，有利于建立長(zhǎng)久的品牌形象認(rèn)知。

（2）形態(tài)設(shè)計(jì)的原則，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)要符合單純化原則，堅(jiān)持簡(jiǎn)潔、大方的形態(tài)設(shè)計(jì)。首先，在加工制造中均衡與穩(wěn)定的形態(tài)更容易讓人產(chǎn)生安全感。其次，機(jī)床形態(tài)設(shè)計(jì)要在單純、穩(wěn)定和均衡的基礎(chǔ)上，做到變化與統(tǒng)一相互結(jié)合，減少單調(diào)、刻板的感覺(jué)。

第一章概述

機(jī)床作為機(jī)械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起，促使機(jī)床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導(dǎo)致了應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行柔性自動(dòng)化控制的新一代機(jī)床－數(shù)控機(jī)床的誕生和發(fā)展。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為人類提供了實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工工藝過(guò)程自動(dòng)化的理想手段。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，同時(shí)使人們對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)床傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機(jī)床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開(kāi)創(chuàng)機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河。數(shù)控機(jī)床是以數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對(duì)位置，機(jī)床電機(jī)的啟動(dòng)和停止，主軸變速，工件松開(kāi)和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動(dòng)作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)譯碼，運(yùn)算，發(fā)出各種指令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，其主要有以下的優(yōu)點(diǎn)：1.適應(yīng)性強(qiáng)，適合加工單件或小批量的復(fù)雜工件；在數(shù)控機(jī)床上改變加工工件時(shí)，只需重新編制新工件的加工程序，就能實(shí)現(xiàn)新工件加工。2.加工精度高；3.生產(chǎn)效率高；4.減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件；5.良好的經(jīng)濟(jì)效益；6.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機(jī)床已成為我國(guó)市場(chǎng)需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國(guó)數(shù)控機(jī)機(jī)床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上取得了明顯的進(jìn)步，特別是在機(jī)床的高速化、多軸化、復(fù)合化、精密化方面進(jìn)步很大。但是，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與先進(jìn)國(guó)家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國(guó)家建設(shè)的需要。我國(guó)是一個(gè)機(jī)床大國(guó)，有三百多萬(wàn)臺(tái)普通機(jī)床。但機(jī)床的素質(zhì)差，性能落后，單臺(tái)機(jī)床的平均產(chǎn)值只有先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的1/10左右，差距太大，急待改造。舊機(jī)床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。隨著數(shù)控機(jī)床越來(lái)越多的普及應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益為大家所理解。在國(guó)內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機(jī)床的微機(jī)數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購(gòu)置數(shù)控機(jī)床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術(shù)改造普通機(jī)床，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)經(jīng)濟(jì)資源有限，國(guó)家大，機(jī)床需要量大，因此不可能拿出相當(dāng)大的資金去購(gòu)買新型的數(shù)控機(jī)床，而我國(guó)的舊機(jī)床很多，用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機(jī)床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，比較符合我國(guó)的國(guó)情。1984年，我國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，并用于改造舊機(jī)床。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)?？梢灶A(yù)料，今后，機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。所以說(shuō)，本畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)例具有典型性和實(shí)用性。

第二章總體方案的設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)CA6140普通車床進(jìn)行數(shù)控改造。利用微機(jī)對(duì)縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制，縱向（Z向）脈沖當(dāng)量為0.01mm/脈沖，橫向（X向）脈沖當(dāng)量為0.005mm/脈沖，驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。2.2總體方案的論證對(duì)于普通機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，在確定總體設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)考慮在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)應(yīng)盡可能少，以降低成本。（1）數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。由于要求CA6140車床加工復(fù)雜輪廓零件，所以本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用兩軸聯(lián)動(dòng)連續(xù)控制系統(tǒng)。（2）伺服進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)有開(kāi)環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。因?yàn)殚_(kāi)環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價(jià)格便宜、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。所以，本設(shè)計(jì)決定采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。（3）數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)任何一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能。有了硬件，軟件才能有效地運(yùn)行。在設(shè)計(jì)的數(shù)控裝置中，CPU的選擇是關(guān)鍵，選擇CPU應(yīng)考慮以下要素：1.時(shí)鐘頻率和字長(zhǎng)與被控對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度和精度密切相關(guān)；2.可擴(kuò)展存儲(chǔ)器的容量與數(shù)控功能的強(qiáng)弱相關(guān)；3.I/O口擴(kuò)展的能力與對(duì)外設(shè)控制的能力相關(guān)。除此之外，還應(yīng)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合、控制對(duì)象以及各種性能、參數(shù)要求等，綜合起來(lái)考慮以確定CPU。在我國(guó)，普通機(jī)床數(shù)控改造方面應(yīng)用較普遍的是Z80CPU和MCS-51系列單片機(jī)，主要是因?yàn)樗鼈兊呐涮仔酒阋耍占靶?、通用性?qiáng)，制造和維修方便，完全能滿足經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的改造需要。本設(shè)計(jì)中是以MCS-51系列單片機(jī)，51系列相對(duì)48系列指令更豐富，相對(duì)96系列價(jià)格更便宜，51系列中，是無(wú)ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控機(jī)中應(yīng)用最多的是8031單片機(jī)。本設(shè)計(jì)以8031芯片為核心，增加存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、接口和面板操作開(kāi)關(guān)組成的控制系統(tǒng)。2.3總體方案的確定經(jīng)總體設(shè)計(jì)方案的論證后，確定的CA6140車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造示意圖如圖所示。CA6140車床的主軸轉(zhuǎn)速部分保留原機(jī)床的功能，即手動(dòng)變速。車床的縱向（Z軸）和橫向（X軸）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。由8031單片機(jī)組成微機(jī)作為數(shù)控裝置的核心，由I/O接口、環(huán)形分配器與功率放大器一起控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)齒輪減速后帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)車床的縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。刀架改成由微機(jī)控制的經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。為保持切削螺紋的功能，必須安裝主軸脈沖發(fā)生器，為此采用主軸靠同步齒形帶使脈沖發(fā)生器同步旋轉(zhuǎn)，發(fā)出兩路信號(hào)：每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)和一個(gè)同步信號(hào)，經(jīng)隔離電路以及I/O接口送給微機(jī)。如圖2－1所示：

第三章微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

3.1微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路總體方案設(shè)計(jì)本系統(tǒng)選用8031CPU作為數(shù)控系統(tǒng)的中央處理機(jī)。外接一片2764EPROM，作為監(jiān)控程序的程序存儲(chǔ)器和存放常用零件的加工程序。再選用一片6264RAM用于存放需要隨機(jī)修改的零件程序、工作參數(shù)。采用譯碼法對(duì)擴(kuò)展芯片進(jìn)行尋址，采用74LS138譯碼器完成此功能。8279作為系統(tǒng)的輸入輸出口擴(kuò)展，分別接鍵盤(pán)的輸入、輸出顯示，8255接步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配器，分別并行控制X軸和Z軸的步進(jìn)電機(jī)。另外，還要考慮機(jī)床與單片機(jī)之間的光電隔離，功率放大電路等。其硬件框圖如圖3－1所示：圖3－28031芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖各引腳功能簡(jiǎn)要介紹如下：⒈源引腳VSS：電源接地端。VCC：＋5V電源端。⒉輸入/輸出（I/O）口線8031單片機(jī)有P0、P1、P2、P34個(gè)端口，每個(gè)端口8根I/O線。當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，P0口用來(lái)輸出低8位并行數(shù)據(jù)，P2口用來(lái)輸出高8位地址，P3口除可作為一個(gè)8位準(zhǔn)雙向并行口外，還具有第二功能，各引腳第二功能定義如下：P3.0RXD：串行數(shù)據(jù)輸入端。P3.1TXD：串行數(shù)據(jù)輸出端P3.2INT0：外部中斷0請(qǐng)求信號(hào)輸入端。P3.3INT1：外部中斷1請(qǐng)求信號(hào)輸入端。P3.4T0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部輸入端P3.5T1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部輸入端P3.6WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通。P3.7RD：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通。在進(jìn)行第二功能操作前，對(duì)第二功能的輸出鎖存器必須由程序置1。⒊信號(hào)控制線RST/VPD：RST為復(fù)位信號(hào)線輸入引腳，在時(shí)鐘電路工作以后，該引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，完成一次復(fù)位操作。8031單片機(jī)采用兩種復(fù)位方式：一種是加電自動(dòng)復(fù)位，另一種為開(kāi)關(guān)復(fù)位。ALE/PROG：ALE是地址鎖存允許信號(hào)。它的作用是把CPU從P0口分時(shí)送出的低8位地址鎖存在一個(gè)外加的鎖存器中。外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。當(dāng)其為低電平時(shí)有效。

摘要：數(shù)控車床又稱數(shù)字控制（Numericalcontrol，簡(jiǎn)稱NC）機(jī)床。它是基于數(shù)字控制的，采用了數(shù)控技術(shù)，是一個(gè)裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。它是由主機(jī)，CNC，驅(qū)動(dòng)裝置，數(shù)控機(jī)床的輔助裝置，編程機(jī)及其他一些附屬設(shè)備所組成。

此次設(shè)計(jì)包括機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，其中還包括齒輪模數(shù)計(jì)算及校核，主軸剛度的校核等。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)

Abstract：Thenumericalcontrollathecalledthenumericalcontrol(Numericalcontrol,iscalledNC)theenginebed.Itisbasedonthenumericalcontrol,hasusedthenumericalcontroltechnology,isloadedwiththeprocedurecontrolsystemtheenginebed.Itisbythemainengine,CNC,thedrive,thenumericalcontrolenginebedauxiliaryunit,theprogrammingmachineandothersomeappurtenancesiscomposed.

Thisdesignincludingthemainmovementofenginebeddesign,longitudinalentersforthedesign,alsoincludesthegearmoduluscomputationandtheexamination,themainaxlerigidityexaminationandsoon.

Keyword：numericalcontroltoolOpen-architecturemotor

本人這次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的16軸立式組合鉆床是由大量的通用部件和少量的專用部件組成的工序集中的高效率專用機(jī)床。為用來(lái)鉆削80T可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)中減速器箱體的口面孔而設(shè)計(jì)的專用機(jī)床。該機(jī)床可適用于年產(chǎn)量為1萬(wàn)臺(tái)的批量生產(chǎn)，為了保證加工零件的質(zhì)量、產(chǎn)量和降低生產(chǎn)成本，在設(shè)計(jì)該立式組合鉆床時(shí)，首先應(yīng)該制定合理的工藝方案，然后按照工藝方案的要求，確定機(jī)床的配置形式，選擇合理的通用部件，設(shè)計(jì)專用部件和工作循環(huán)控制系統(tǒng)。為表達(dá)該組合機(jī)床的總體方案，在設(shè)計(jì)時(shí)要繪制“三圖一卡”即80T可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)減速器箱體的加工工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、生產(chǎn)率計(jì)算卡。然后根據(jù)“三圖一卡”進(jìn)行組合機(jī)床的設(shè)計(jì)、調(diào)整和驗(yàn)收。

制造業(yè)作為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，它是我國(guó)比較優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，是勞動(dòng)密集及智力密集型產(chǎn)業(yè)。而制造業(yè)的主體和基礎(chǔ)是機(jī)床行業(yè)；2002年中國(guó)機(jī)床一躍成為世界最大的消費(fèi)國(guó)和全球最大的機(jī)床進(jìn)口國(guó)。同時(shí)加入WTO以后，全球經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的一體化，這對(duì)我國(guó)制造業(yè)的要求不斷提高，各種技術(shù)壁壘已經(jīng)阻礙了我國(guó)機(jī)床行業(yè)走向國(guó)際化。如何刷新今天的被動(dòng)局面，積極的應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)、抓住機(jī)遇、贏得發(fā)展的契機(jī)，成為機(jī)床行業(yè)普遍面臨的問(wèn)題。在國(guó)外，機(jī)床改造已有較長(zhǎng)的歷史，在美國(guó)已有50多年的歷史。由于各國(guó)的政治、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的差異，機(jī)床的種類、性能、結(jié)構(gòu)的繁雜多樣，使機(jī)床的改造內(nèi)涵更加豐富多彩，出現(xiàn)了機(jī)床的翻修、改進(jìn)、改裝、改造、再生、再造。機(jī)床改造在汽車、機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、航空等行業(yè)廣泛應(yīng)用，并批量投入生產(chǎn)。

一般認(rèn)為：機(jī)床改造就是：利用最新的控制裝置和進(jìn)給系統(tǒng)使舊機(jī)床獲得新生再造是一種較高的設(shè)備改造形式，國(guó)外稱這種工程技術(shù)是把老設(shè)備“重新回到圖板，以進(jìn)行再設(shè)計(jì)，再制造，再鑒定的工作過(guò)程。通過(guò)全面改造設(shè)備主體結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，引入最新技術(shù)，使機(jī)床達(dá)到現(xiàn)代化設(shè)計(jì)的新機(jī)床的水平，以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)率、精度、環(huán)靜和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。鑒于機(jī)床改造工藝技術(shù)水平要求較高。一般工廠用戶自行改造。往往難于達(dá)到技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效益。

現(xiàn)代制造業(yè)的優(yōu)化，除了信息化以外，還包括加工順序的工藝優(yōu)化、加工參數(shù)、切削刀具、熱處理金屬成型的優(yōu)化設(shè)計(jì)制造，從而實(shí)現(xiàn)降低成本、高效益的運(yùn)作，達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)、高規(guī)范的要求。

設(shè)計(jì)課題涉及到課題的分析、資料的查詢、資料摘錄，整理收集的資料。然后深入鹽城市機(jī)床廠生產(chǎn)一線向使用者、設(shè)計(jì)者學(xué)習(xí)，從而了解所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的成本、生產(chǎn)效率、特殊用途、設(shè)計(jì)理念、以及產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。具體的了解機(jī)床的外形、主軸箱的大致結(jié)構(gòu)，并記錄了如何有所改進(jìn)，最后確定設(shè)計(jì)的方案。以及箱體的結(jié)構(gòu)圖，并進(jìn)行相關(guān)零件的選型計(jì)算。此種機(jī)床的構(gòu)造設(shè)計(jì)要求我們具備相當(dāng)強(qiáng)的實(shí)踐知識(shí)和經(jīng)濟(jì)意識(shí)因此考慮到：動(dòng)力裝置、電機(jī)的選用，優(yōu)化的配置企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)有各種資源，真正做到資源最小化，提高產(chǎn)品精度，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益最大化的要求，更好的服務(wù)于生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

本課題就是從培養(yǎng)我們的工程實(shí)踐意識(shí)、經(jīng)濟(jì)意識(shí)，樹(shù)立正確的生產(chǎn)觀出發(fā)，并結(jié)合機(jī)床廠的多年實(shí)踐總結(jié)，該課題的設(shè)計(jì)由本本人單獨(dú)完成，設(shè)計(jì)任務(wù)由指導(dǎo)老師作了明確指配：由于我負(fù)責(zé)該立式組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)和組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì)，故本人的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包括立式組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)和組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì)，附件有生產(chǎn)率計(jì)算卡、圖的詳細(xì)說(shuō)明。

本次設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)出能夠加工泵體蓋加工6-φ2孔的鉆孔專機(jī)。在孔加工時(shí)，一般都采用多級(jí)變速的，適用于多種孔加工的鉆床或鏜床。若用于生產(chǎn)品種單一的、批量生產(chǎn)的產(chǎn)品時(shí)有些浪費(fèi)。泵體蓋孔鉆削專機(jī)及夾具設(shè)計(jì)是為分工序、批量生產(chǎn)該泵時(shí)設(shè)計(jì)的專機(jī)及專用夾具。總結(jié)本文所做的工作，有以下幾點(diǎn)結(jié)論：

1)本次設(shè)計(jì)中，機(jī)床采用一級(jí)變速，使主軸直接達(dá)到鉆削速度。

2)選用深孔加工刀具加工，提高加工質(zhì)量。

3)使用傳送帶輸送工件，使加工時(shí)減少搬運(yùn)工件的時(shí)間，并降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4)夾具采用一面兩孔定位，螺旋及鉸鏈綜合夾緊機(jī)構(gòu)手動(dòng)夾緊。由于鉆削力較小，不需要太大的夾緊力就能實(shí)現(xiàn)夾緊，因此采用手動(dòng)夾緊也不會(huì)加大工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

綜上所述，本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)周期短，相對(duì)于一般鉆床價(jià)格低，從而大大減少了在機(jī)床方面投入的資金。由于采用輸送帶傳送工件，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了加工時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。由此，齒輪泵生產(chǎn)的成本也降低了。

1工藝過(guò)程設(shè)計(jì)

1.1工藝路線確定

工藝路線的制定是工藝規(guī)程的關(guān)鍵，是工藝規(guī)程的總體設(shè)計(jì)。工藝路線是否合理，會(huì)直接影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)率，也影響到人員、設(shè)備、工藝裝備及生產(chǎn)場(chǎng)地等的合理利用。此零件加工精度較高，為保證加工精度，加工分三個(gè)階段進(jìn)行：粗加工首先要完成主要余量的切削，半精加工完成次要表面的加工，并為精加工加工出精基準(zhǔn)，精加工完成主要表面加工，達(dá)到圖紙要求。為確保加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，確定加工此零件的工藝路線為：粗車—熱處理—半精車—銑削—磨削。

1.2工序尺寸及其公差確定

首先確定圓柱面的工序尺寸，圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關(guān)。前面已確定各圓柱面的總加工余量（毛坯余量），應(yīng)將毛坯余量分為各工序加工余量，然后由后往前計(jì)算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定。

1.3毛坯選擇