0491-8英寸鋼管熱浸鍍鋅生產(chǎn)線機橫移機設(shè)計【全套27張CAD圖】
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鋼管熱浸鍍鋅自動生產(chǎn)線設(shè)計,（鋼管熱浸鍍鋅生產(chǎn)線機橫移機設(shè)計） THE DESIGNATION OF THE AUTO PRODUCT LINE DEVICE ABOUT THE HEATED DIPPING ZINCIFICATION FOR THE STEEL PIPES BELOW EIGHT INCHS --------THE DESIGNATION OF THE TRAVERSE MOTION MACHINE OF THE ZINCIFICATION MACHINE,開 題 意 義,熱鍍鋅是鋼鐵最經(jīng)濟、最基本、應(yīng)用最普遍的防腐方法之一，廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟建設(shè)中的各個領(lǐng)域，如絲、管、板、帶，鋼結(jié)構(gòu)件等。近年來，隨著基礎(chǔ)建設(shè)的加速，鍍鋅鋼板、高速公路鍍鋅護(hù)欄和鍍鋅郵電鐵塔的發(fā)展勢頭強勁。這些行業(yè)的發(fā)展大大推動了熱鍍鋅行業(yè)的發(fā)展。 市場前景: 全國每年大約有1000萬噸鍍鋅產(chǎn)品，如果每噸 產(chǎn)品節(jié)鋅2%，每年可節(jié)鋅20萬噸，價值20億元。加之由于提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低環(huán)境污染帶 來的效益，這個市場更加巨大。,鍍 鋅 流 程,橫 移 結(jié) 構(gòu),橫移是熱鍍鋅工藝流程中比較重要的一個工序，具有舉 足輕重的承前啟后之作用。是由鍍鋅機橫移機來完成實現(xiàn)的。它是把經(jīng)過在鋅液中鍍鋅完成后的鋼管橫移到它后面的引出機構(gòu)中。簡言之就是負(fù)責(zé)把鋅鍋中鍍好的鋅管轉(zhuǎn)移到下一道工序中。,橫移機構(gòu)總圖,橫移機構(gòu)正視圖,鍍鋅機橫移機的工作原理,橫移機主要包括以下幾個主要部件：電 機、主軸、傳動軸、聯(lián)軸器、軸套、連桿、連桿軸、齒輪、齒輪箱體、壓蓋、平墊、動梁、動梁側(cè)板等。 原動件為電機，在電機的帶動下，主軸轉(zhuǎn)動，通過齒輪的嚙合作用，從而帶動傳動軸的轉(zhuǎn)動，傳動軸的轉(zhuǎn)動就使得和它連接在一起的連桿產(chǎn)生了回轉(zhuǎn)運動,軸的校核計算,1、求軸上的功率、軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。 功率：P1 =5.5 kw 轉(zhuǎn)速：n1 =1350r/min 轉(zhuǎn)矩： 2、確定軸的最小直徑： （1）選取軸的材料為應(yīng)用廣泛的45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)《機械設(shè)計手冊》表38.3-2，取A0 =115，所以有： （2）確定各段直徑和長度 根據(jù)轉(zhuǎn)軸以及滾動軸承的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)經(jīng)確定d2 =40mm， 要安放滾動軸承，選擇左、右端軸徑選擇一個合適的標(biāo)準(zhǔn)直徑d1 =35mm， 其他校核祥見說明書,熱鍍鋅的發(fā)展前景,鍍鋅鋼板廣泛地用于輕工、家電、汽車和建筑行業(yè)。在汽車工業(yè)中，用于汽車車體、外殼、內(nèi)板、底板等；在家電和輕工方面，用于各類家用電器的外殼和底板；在建筑業(yè)中，用于各類工業(yè)及民用建筑的輕鋼龍骨、建筑層面板、瓦楞板、卷簾門等。熱鍍鋅是鋼鐵最經(jīng)濟、最基本、應(yīng)用最普遍的防腐方法之一，廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟建設(shè)中的各個領(lǐng)域，如絲、管、板、帶，鋼結(jié)構(gòu)件等。近年來，隨著基礎(chǔ)建設(shè)的加速，鍍鋅鋼板、高速公路鍍鋅護(hù)欄和鍍鋅郵電鐵塔的發(fā)展勢頭強勁。這些行業(yè)的發(fā)展大大推動了熱鍍鋅行業(yè)的發(fā)展。前景廣闊。,致 謝,畢業(yè)設(shè)計就要結(jié)束了，在這18周左右的時間里，我通過跟老師同學(xué)們一起學(xué)習(xí)研究學(xué)會了很多很多，其中不乏人生的探討，專業(yè)知識更是上了一個新的臺階。 馬上就要走入社會了還有很多藥學(xué)的知識，此時感慨萬千，畢業(yè)設(shè)計不僅讓我明白了作為一個人要干一個項目要經(jīng)歷很多的困苦而且有很多的疑問，此時我們要借助老師，網(wǎng)絡(luò)…獨立去探索解決每一個問題。大學(xué)就要走完了，畢業(yè)設(shè)計的結(jié)束不等于研究的結(jié)束，以后的我會更加努力完成更多的研究和設(shè)計。 最后十分感謝呼英俊，賈樹柏和在座的各位老師。,開題報告
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及自動化
題 目 8英寸鋼管熱浸鍍鋅自動生產(chǎn)線設(shè)計
（子題目：鋼管熱浸鍍鋅生產(chǎn)線機橫移機設(shè)計）
擬選題目
8英寸鋼管熱浸鍍鋅自動生產(chǎn)線設(shè)計 ——鍍鋅鋼管橫移機設(shè)計
選題依據(jù)及研究意義：
熱鍍鋅是鋼鐵最經(jīng)濟、最基本、應(yīng)用最普遍的防腐方法之一，廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟建設(shè)中的各個領(lǐng)域，如絲、管、板、帶，鋼結(jié)構(gòu)件等。近年來，隨著基礎(chǔ)建設(shè)的加速，鍍鋅鋼板、高速公路鍍鋅護(hù)欄和鍍鋅郵電鐵塔的發(fā)展勢頭強勁。這些行業(yè)的發(fā)展大大推動了熱鍍鋅行業(yè)的發(fā)展。但是，目前我國的熱鍍鋅工藝水平較低，鋅耗高、產(chǎn)品質(zhì)量差、環(huán)境污染嚴(yán)重。
本項目全面優(yōu)化熱鍍鋅工藝，可大大提高我國的熱鍍鋅水平，使之接近目前國際水平。鋅耗由目前噸產(chǎn)品的7%降至5%，產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高，環(huán)境污染減輕。
可見，研究與解決金屬腐蝕問題在發(fā)展經(jīng)濟、節(jié)約能源、防止污染、保證人與自然協(xié)調(diào)共存等方面都有十分重要的意義和作用。因此，本課程設(shè)計符合市場及技術(shù)經(jīng)濟的需求，對我國工業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。
鍍鋅鋼板廣泛地用于輕工、家電、汽車和建筑行業(yè)。在汽車工業(yè)中，用于汽車車體、外殼、內(nèi)板、底板等；在家電和輕工方面，用于各類家用電器的外殼和底板；在建筑業(yè)中，用于各類工業(yè)及民用建筑的輕鋼龍骨、建筑層面板、瓦楞板、卷簾門等。長期以來中國鍍鋅板一直屬于短線產(chǎn)品，1988-2002年，中國鍍鋅板生產(chǎn)及表觀消費量，多年來中國鍍鋅板的自給率約為50％，每年需要大量進(jìn)口。
鋼管熱鍍鋅生產(chǎn)線的設(shè)計作為畢業(yè)設(shè)計課題，其覆蓋面較廣，涉及到機、電、氣、制冷等一體化技術(shù)以及專業(yè)課程等知識，在這個過程中，我們不但提高了自己的繪圖能力，也提高了我們的分析能力和解決實際問題的能力。
文獻(xiàn)綜述（對已有相關(guān)代表性研究成果的綜合介紹與評價）：
經(jīng)過三周的文獻(xiàn)檢索，展覽會的參觀，我對金屬熱鍍鋅的生產(chǎn)有了進(jìn)一步的了解。
金屬材料在工農(nóng)業(yè)上用的最多的是鋼鐵材料。但鋼鐵材料耐腐蝕性能比較差。熱鍍鋅是防止鋼鐵生銹的一種方法，是公認(rèn)的高性價比鋼鐵制品防護(hù)方法。焊接鋼管的熱鍍鋅技術(shù)國外在六、七十年代已經(jīng)得到比較廣泛的應(yīng)用。由于鋅層能夠保護(hù)鋼基體不受腐蝕，鍍鋅管比未鍍鋅的黑管壽命可延長十幾倍，因而，已廣泛用于鋼鐵的保護(hù)。如用于建筑、石油、化工、造船和電力等領(lǐng)域。
焊接鋼管的熱鍍鋅技術(shù)國外在六、七十年代已經(jīng)得到比較廣泛的應(yīng)用。由于鋅層能夠保護(hù)鋼基體不受腐蝕，鍍鋅管比未鍍鋅的黑管壽命可延長十幾倍，因而，被廣泛用于建筑、石油、化工、造船和電力等領(lǐng)域。
為了改善鋼管熱浸鍍鋅生產(chǎn)環(huán)境，提高鍍鋅鋼管質(zhì)量，我國開始了研發(fā)鋼管熱浸鍍鋅生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線采用新穎的液壓機械手浸鍍，以取代傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)龐大的轉(zhuǎn)耙式與螺旋式鍍鋅機構(gòu)，不僅簡化了熱鍍鋅管生產(chǎn)機構(gòu)，改進(jìn)了鍍鋅工藝，而且提高了鍍鋅管質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。
目前，美、日大規(guī)模生產(chǎn)熱軋帶鋼鍍鋅板，并已與冷軋鍍鋅板平分天下?？梢韵嘈?，由于熱軋鍍鋅板的低成本，其市場前景非常廣闊。
研究內(nèi)容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等）：
鍍鋅設(shè)備為SDX雙線鍍鋅機組，本機采用微機全自動控制。
工藝流程：工件運輸、檢驗、酸洗、清水洗、涂溶劑、烘干、熱浸鋅、引出外吹、內(nèi)吹、冷卻、鈍化、檢驗、打印、包裝、入庫。
其中，關(guān)鍵工序為：酸洗、涂溶劑；特殊工序為：熱浸鋅、鈍化。
1．鋼管酸洗：
（1）采用鹽酸酸洗：配置含量為15-18﹪濃度的酸洗液（或濃度為100-170克的稀鹽酸）。首先將清水放入酸洗槽中，然后加入足量的鹽酸；往水中放入鹽酸時，一定要把放酸的膠管插入水中，防止鹽酸氣體的發(fā)揮，污染空氣。
（2）當(dāng)酸液中鹽酸的含量低于100克/升時，可加入新鹽酸進(jìn)行調(diào)配，以保證酸洗速度。
（3）酸洗液的溫度應(yīng)保持在8℃-35℃，鹽酸不宜加溫縮短酸洗時間，而宜增加其濃度提高酸洗速度。
（4）酸洗時間可根據(jù)鋼管的銹蝕程度、酸液濃度、溫度等情況決定。
（5）酸液中氯化鐵（鐵鹽）含量最多不得超過200克/升，當(dāng)鐵鹽含量大于150克/升小于200克/升時，應(yīng)停止往酸洗槽中加入新酸。
（6）當(dāng)鐵鹽超過200克/升濃度低于20克/升時應(yīng)排放，重新配置新的酸液。
（7）雨季或空氣濕度大時，會產(chǎn)生酸霧，惡化空氣環(huán)境，要加入酸霧抑制劑，抑制酸霧或使用萘磺酸甲醛縮合物封閉酸液面。
（8）為防止鋼管局部欠酸洗，增加酸洗速度，要在酸洗期間勤翻動鋼管，使之產(chǎn)生摩擦，多接觸酸液，酸洗后的鋼管表面應(yīng)呈銀亮色。
2. 涂溶劑
涂溶劑的目的是：防止在烘干過程中鐵基體接觸空氣而再次氧化生銹；清除掉鋼管表面上殘留的鐵鹽及其他污物；使鋼管表面的鐵基體于鋅液更快的形成合金。
鋼管鍍鋅烘干后的鋼管經(jīng)過鍍鋅機自動運轉(zhuǎn)，進(jìn)入鋅液，鋼管在鋅液中排放管內(nèi)的氣體，經(jīng)過浸鋅，形成牢固的鋅鐵合金層，再經(jīng)過提升、引出就完成了鋼管鍍鋅。
在正常情況下鋅液溫度范圍應(yīng)保持在450℃（+5℃或-5℃）為改善鋅層韌性極鋅液流動性和光潔度，鋅液中的含鋅量應(yīng)保持在0.2-0.3﹪之間。鋅液中加鋁要以鋅鋁合金方式加入。內(nèi)吹時，必須使鋼管內(nèi)壁吹凈不得有余鋅。
往鋅液中加鋅塊時，要分多次添加，不要一次集中添加，一次不得超過15塊，以保證鋅液的溫度和設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，同時保證正常鋅液面高。對于往鋅液中投放鋅鋁合金，一般是每下一噸鋅就要投相配量的鋅鋁合金，以保證鋅液的含鋁量在0.2-0.3﹪之間。
鍍鋅生產(chǎn)過程中，在鋅液面產(chǎn)生的鋅灰，不要產(chǎn)生很多時再清除。
研究進(jìn)程安排：
3.5 —3.14 收集相關(guān)論文資料和參考文獻(xiàn)，完成翻譯工作。
3.15 —3.30 完城實習(xí)報告和開題報告。
4.1 —5.10 進(jìn)行零件，部件，總裝的草圖。
5.11 —5.25 完成結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙。
5.26 —6.5 整理完成設(shè)計說明書。
6.6 —6.25 準(zhǔn)備并參加答辯。
主要參閱文獻(xiàn)：
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[7]朱立．鋼材熱鍍鋅：化學(xué)工業(yè)出版社，1996
其它說明：
市場前景:
全國每年大約有1000萬噸鍍鋅產(chǎn)品，如果每噸產(chǎn)品節(jié)鋅2%，每年可節(jié)鋅20萬噸，價值20億元。加之由于提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低環(huán)境污染帶來的效益，這個市場更加巨大。
指導(dǎo)教師是否同意開題
簽名:
年 月 日
系（教研室）教學(xué)負(fù)責(zé)人簽署
簽名:
年 月 日
說明：
1、開題報告工作從第七學(xué)期學(xué)生確定畢業(yè)設(shè)計（論文）題目后開始，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生通過調(diào)研、收資后，于第八學(xué)期第四周前完成。
2、紙張?zhí)顚懖粔蚩闪砑痈巾摗?
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摘 要
本次設(shè)計的題目是8英寸鋼管熱浸鍍鋅自動生產(chǎn)線設(shè)計。它是根據(jù)熱鍍鋅工藝的要求而設(shè)計的。包括工件運輸、工件檢驗、酸洗、清水洗、涂溶劑、烘干、熱浸鍍、引出外吹、內(nèi)吹、冷卻、鈍化、打印、包裝等工序。其中熱浸鍍、鈍化是特殊工序；酸洗、涂溶劑是關(guān)鍵工序。本次設(shè)計中，我具體負(fù)責(zé)鍍鋅機橫移機的設(shè)計。在說明書中，我詳細(xì)介紹了鋼管熱浸鍍鋅自動生產(chǎn)線設(shè)備設(shè)計，以及橫移機的相關(guān)計算，如軸的校核，螺紋聯(lián)接的強度計算等，來滿足保證設(shè)計要求。同時在說明書中也附有大量的圖示以展示重要機構(gòu)，說明其具體結(jié)構(gòu)和它們之間的裝配關(guān)系。說明書中還介紹了關(guān)于這臺設(shè)備所要注意的環(huán)境保護(hù)等方面的問題。
關(guān)鍵詞： 鋼管； 熱鍍鋅； 自動生產(chǎn)線； 橫移機
ABSTRACT
The paper is written on the topic of design for steel pipe of hot zinc plating automatic product equipment. It is base on the hot zinc plating technics including workpiece , transportation ,work inspection, pickling, washing ,making inpregnent,, drying, hot plating, draw out, postartum mastitis ,passivation, cooling, printing, packaging. The hot zinc plating and passivation, are the special working procedure, pickling and making inpregnent are pretty crucial work procedure. I take charge of the traverse motion machine designing. Steel pipe of hot zinc plating automatic product equipment is introduced in detail in the paper. The important framework are exemplified to show their interaction and we also concentrate on the environment protecting.
Keywords: Steel pipe; Hot galvanizing; Automatic product equipment; Traverse motion machine
目 錄
第一章 前言……………………….……………………….……………....….(1)
第二章 總體設(shè)計……………..…….…………………………………...….....(5)
第一節(jié) 工藝方案設(shè)計…………………………………………….………..….(5)
第二節(jié) 工藝流程…………………………………………...………….......…..(5)
第三節(jié) 工藝設(shè)備………………………………………………………...…….(15)
第三章 鍍鋅機橫移機設(shè)計…...…………………………………..….…....….(19)
第一節(jié) 鍍鋅機橫移機的結(jié)構(gòu)圖和及工作原理………….……..……....…….(19)
第二節(jié) 軸的設(shè)計及校核………………………………...……….….......…….(23)
第三節(jié) 聯(lián)軸聯(lián)器的設(shè)計及校核………………………………………...….....(28)
第四章 其他相關(guān)部件機構(gòu)介紹…………………...…………...…..…...……(30)
第一節(jié) 鍍鋅機引出機設(shè)計………………………..…………….…...….…….(30)
第二節(jié) 鍍鋅機引上機設(shè)計…………………………………..……....………..(30)
第五章 有關(guān)金屬熱鍍鋅工業(yè)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)問題…………… ..………....(31)
第六章 鍍鋅的發(fā)展前景………………………..……………….............…....(32)
參考文獻(xiàn)………………………………………………...……………......….…(34)
致謝……………………………………..……………………..…………......…(35)
附錄…………………...……………………………………………..........…..…(36)
數(shù)控技術(shù)和裝備發(fā)展趨勢及對策
裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。
當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適 應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。
1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢
數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面［1～4］。
1．1 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢
效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。
在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進(jìn)行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min，甚至更高，空運行速度可達(dá)100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min，快速為100m/min，加速度達(dá)2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60 000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá)12*!000r/mm和1g。
在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(0.01μm)。
在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6 000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。
為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴大。
1.2 5軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機床快速發(fā)展
采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。
當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復(fù)合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。
在EMO2001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復(fù)合主軸頭，可實現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。
1.3 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢
21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。
為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、歐共體的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中國的ONC(Open Numerical Control System)等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。
網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機床公司展出“IT plaza”（信息技術(shù)廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等，反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。
1.4 重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立
1.4.1 關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)規(guī)范
如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經(jīng)濟體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進(jìn)行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。
1.4.2 關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)
數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。
STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。其次，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。
目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學(xué)術(shù)機構(gòu)。美國的STEP Tools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機床加工信息交換的超級模型(Super Model)，其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機上進(jìn)行了驗證。
2 對我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計
我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進(jìn)步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性進(jìn)步。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機床的國內(nèi)市場占有率達(dá)50％，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達(dá)到了10％。
縱觀我國數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過4個5年計劃的攻關(guān)，總體來看取得了以下成績。
a.奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)。我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、數(shù)控主機、專機及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)，其中大部分技術(shù)已具備進(jìn)行商品化開發(fā)的基礎(chǔ)，部分技術(shù)已商品化、產(chǎn)業(yè)化。
b.初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠。蘭州電機廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機生產(chǎn)廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數(shù)控主機生產(chǎn)廠。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。
c.建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊伍。
雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長足的進(jìn)步，但我們也要清醒地認(rèn)識到，我國高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國的現(xiàn)實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術(shù)水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴大趨勢。從國際上來看，對我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計大致如下。
a.技術(shù)水平上，與國外先進(jìn)水平大約落后10～15年，在高精尖技術(shù)方面則更大。
b.產(chǎn)業(yè)化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀質(zhì)量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)，用戶信心不足。
c.可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。
分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。
a.認(rèn)識方面。對國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性、復(fù)雜性和長期性的特點認(rèn)識不足；對市場的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。
b.體系方面。從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候多，從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候少；沒有建立完整的高質(zhì)量的配套體系、完善的培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系。
c.機制方面。不良機制造成人才流失，又制約了技術(shù)及技術(shù)路線創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有效實施，往往規(guī)劃理想，實施困難。
d.技術(shù)方面。企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強，核心技術(shù)的工程化能力不強。機床標(biāo)準(zhǔn)落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。
3 對我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考
3.1 戰(zhàn)略考慮
我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進(jìn)制造核心技術(shù)，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。
我們應(yīng)站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題，首先從社會安全看，因為制造業(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力，保障社會的穩(wěn)定；其次從國防安全看，西方發(fā)達(dá)國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對我國實現(xiàn)禁運和限制，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。
3.2 發(fā)展策略
從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟的市場需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。
強調(diào)市場需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機（如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機床、典型數(shù)字化機械、重點行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等）帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產(chǎn)品；沒有規(guī)模就不會有價格低廉而富有競爭力的產(chǎn)品；當(dāng)然，沒有規(guī)模中國的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。
在高精尖裝備研發(fā)方面，要強調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標(biāo)，按國家意志實施攻關(guān)，以解決國家之急需。
在競爭前數(shù)控技術(shù)方面，強調(diào)創(chuàng)新，強調(diào)研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
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致 謝
畢業(yè)設(shè)計就要結(jié)束了，在這18周左右的時間里，我通過跟老師同學(xué)們一起學(xué)習(xí)研究學(xué)會了很多很多，其中不乏人生的探討，專業(yè)知識更是上了一個新的臺階。
在呼英俊老師老師的指導(dǎo)下，和各位同學(xué)的團(tuán)結(jié)配合下，已經(jīng)基本上掌握了機械設(shè)計由最初的方案論證到各個零部件以及總裝配圖設(shè)計的全過程，更是掌握了獨立處理問題的能力，比如查閱技術(shù)文獻(xiàn)、資料、工具書等。
畢業(yè)設(shè)計是檢驗我們對四年來所學(xué)知識的綜合應(yīng)用的能力，更是鞏固我們本科階段學(xué)習(xí)的成果，正所謂養(yǎng)兵千日用兵一時，我們正是要學(xué)以致用在關(guān)鍵時候能夠拿出自己的本事那才是真正的人才。
在本次設(shè)計過程中，我所走的每一步都得到了呼老師的精心指導(dǎo)。在此，我對他表示衷心的感謝和由衷的敬意！同時，也感謝同組同學(xué)的團(tuán)結(jié)協(xié)作，熱心幫助！
馬上就要走入社會了還有很多藥學(xué)的知識，此時感慨萬千，畢業(yè)設(shè)計不僅讓我明白了作為一個人要干一個項目要經(jīng)歷很多的困苦而且有很多的疑問，此時我們要借助老師，網(wǎng)絡(luò)…..獨立去探索解決每一個問題。其中的快樂才是最大的，大學(xué)就要走完了，畢業(yè)設(shè)計是我最后的作業(yè)，以后的路我會努力做到自己的最好。
最后，向各位指導(dǎo)老師表示最誠摯的謝意！
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