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电子工艺生产性实训问题及对策论文

摘要:广州铁路职业技术学院SMT生产实训车间是校内生产性实训基地。该基地的开设是探索“校企合作、工学结合”，培养高技能、实用型人才的创新之举。通过生产真实产品，培养了学生的职业技能和职业素养。在基地的运作过程中，企业生产计划与学校教学计划、学生技能训练与企业经济效益等方面存在一些问题。通过3年的探索实践，有效解决了上述问题。

关键词:SMT生产实训车间;生产性实训;问题;对策

一、前言

教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》明确提出:高等职业院校要按照教育规律和市场规则，本着建设主体多元化的原则，紧密联系行业企业，不断改善实训、实习基地条件，积极探索校内生产性实训基地建设的校企组合新模式[1]。

2008年广州铁路职业技术学院(以下简称我校)建成了第一个校内生产性实训基地———SMT生产实训车间。2009年，为适应学院办学模式、人才培养模式改革的需要，SMT生产实训车间搬至花都工学结合实验园。SMT生产实训车间主要是“电子工艺与管理”、“应用电子技术”等专业，为实现人才培养目标而提供生产性实训教学条件。其主要运作模式是:半工半读，接单生产。生产实训车间的生产设备与企业的生产设备完全一样，实训的过程与企业的生产过程完全一致[2]。在生产真实产品的过程中培养学生的职业技能、职业素质、劳动意识、质量意识、责任意识。

SMT生产实训车间建成近三年来，学生在生产车间培训、实训的过程中已为多家企业加工各类电路板组件数万块。车间不但能加工各类电路板组件，还能生产U盘等各类电子产品。“电子工艺”生产线实习已实现真正意义的生产性实训，SMT生产车间已成为真正意义的生产性实训基地。学生在良好实践教学条件下接受培训和进行生产性实训，不仅掌握了专业技能，而且加深了对企业生产全过程的了解，培养了学生的职业素养，为他们毕业后进入企业实习、工作提供了宝贵的现场经验。

校内生产性实训基地在运作的过程中，也遇到了这样或那样的矛盾和问题，如企业生产计划与学校教学计划之间的矛盾、生产性实训的时间和人数安排问题等。通过不断地摸索与实践，有些已找到有效缓解矛盾的方法，有的仍需不断探讨。

二、电子工艺生产性实训面临问题与对策

(一)企业生产计划与学校教学计划的矛盾

高职教育是按照人才培养方案、教育教学计划组织实施的，具有相对稳定的模式和计划。而校内生产性实训则以企业生产任务为依托，学校在与企业合作洽谈时，希望企业能将连续几个月的生产加工计划提供给学校，便于基地整体安排一个学期的培训和生产内容，但企业方面却很难做到。因企业生产是围绕市场需求进行的，市场是千变万化的，企业生产的产品种类、规格、数量必然要跟随市场的变化而变化。因此，企业生产计划与学校实训教学计划的衔接必然会产生矛盾。

面对这一深层次矛盾，为使学生熟悉和掌握SMT生产工艺流程，学会SMT生产、检测设备的编程、调试、维护方法，提高设备的利用率，基地采用相对灵活的办法:“有单生产、无单培训”。

表面组装工艺技术需用涂敷设备、贴装设备、焊接设备、测试设备等多种组装设备，学生在车间进行生产性实训时，技术含量较高的工作主要是贴片机、AOI、ICT等设备的编程和调试，需要培训的时间也较长，但此时不能正常生产，生产只能在已编制好的程序、设定好的参数下进行。为此，无生产订单时，培训学生，使他们熟悉和掌握贴片机、AOI、ICT等设备的编程方法、检测方法;有生产订单时，安排学生进行生产性实训，让学生熟悉和掌握表面组装工艺流程、质量控制要求及SMA的返修方法。

(二)学生技能训练与企业经济效益之间的矛盾

高职教育以培养高技能人才为目标，实训重点放在技能训练，并允许实训中出现一定程度的原材料消耗。而企业生产以实现经济效益最大化为目标，不仅在时间上要求紧，还要求最大限度减少消耗。学校和企业效益目标的矛盾在生产性实训实施过程中尤为突出。

生产性实训基地的任务就是承接企业订单，为企业提供来料加工服务。面对这一突出矛盾，在订单生产过程中，基地一方面按真实产品的生产要求严格控制生产工艺，要求学生养成良好的习惯，避免物料的损失和浪费。另一方面，生产基地自购一部分元器件等物料，补充培训和生产中的原材料消耗。

对于加工时间问题，与企业进行协商，强调学生所进行的生产性实训必须体现“学做合一”，在保证产品质量的前题下，生产时间要比企业长，在与企业签订加工合同时交货时间相对长一些。

(三)学生在校内生产性实习中的心态问题

传统的实习方式主要有传递—接受式、示范—模仿式两种。校内生产性实训引入了企业真实的工作情境和管理模式，是按照产品的工艺流程来布置实训任务的。开始几天学生由于新鲜、好奇，兴致较高，能以端正的态度对待实习。但一段时间以后，面对重复性工作，有的同学对实训失去兴趣，在实训中牢骚多、不认真，有些岗位的工作不愿做，甚至部分家长对此也不理解，传统讲授式的学习方式与真实生产任务式的学习方式矛盾突出。

面对上述问题，笔者认为，在实训中培养他们的责任心和吃苦耐劳的精神，比熟练某一个岗位技能对于他们的职业发展更加重要。因为生产性实训的目的就是在生产真实产品的过程中培养学生的职业技能、职业素质、劳动意识、质量意识、责任意识。为使学生保持良好心态进行生产性实训，必须加强对学生的思想教育，教育学生具有严肃认真的工作态度、具备吃苦耐劳的精神、严格遵守劳动纪律并具有良好的团队合作精神。

(四)生产实训基地设备利用率问题

SMT生产实训车间建有SMT(表面组装)、THT(通孔插装)两条生产线，以适应企业贴片、插件板的加工要求。由于表面组装电路板组件具有高可靠、优质量、低成本等特点，且表面组装工艺技术是电子产品实现“轻、薄、短、小”主要手段，故原采用THT工艺制作电路板组件的电子企业，很多都改为表面组装工艺技术制作电路板组件。不过SMT生产设备一次投入较大，绝大部分中、小型电子企业贴片工序一般都外包加工，插件等后线工序自己做。

这样生产性实训基地接到的插件订单越来越少，从而使得THT生产线的设备利用率下降。

对此，生产实训基地一方面与原有合作企业协商，签订混装板(既有贴片、也有插件)订单;另一方面，与进驻我校的“厂中校”企业合作，利用企业的影响力增加混装板生产订单，校企双方共同组织，进行培训和生产。不但使学生熟悉和掌握SMT、THT生产线的工艺流程，同时也大大提高了设备的利用率。

(五)生产性实训的时间和人数安排问题

表面组装技术各工序环节大多采用先进的自动化生产设备，只需少量的设备维护和质量检测人员，在企业SMT生产线一般安排四人左右。而生产性实训基地集教学、实训、生产为一体，生产时不能像企业一样只安排几个学生，但同一时间段也不适合安排太多学生，否则既不能保证学生都能参与其中，也容易造成产品不良或报废。教学计划中的生产性实训，是以班级为单位全部安排在下午。实际操作时发现两大问题，第一，整班学生全部在车间，若要进行订单生产，人数太多了。第二，生产性实训全部安排在下午，而上午生产车间没有学生，订单生产无法连续进行。

这个问题与教学计划、课程安排都有关，很难找到有效的解决方法。为保证生产的连续性和避免生产车间学生太多，目前采用的办法是:在保证每个学生都能按要求完成生产性实训课时的`前题下，充分利用学生的自习课或其它课外时间，尽可能使学生分组、分时段在生产车间进行生产性实训。

(六)学生实训的阶段性与订单生产连续性之间的矛盾

生产性实训是按专业“教学进程、课程设置与学时安排表”在某个学期、某几周或每天的某个时间段进行的。这就使得某些时间，生产基地培训或实训的学生很少或根本没有。

若有订单，它是一个连续性的生产过程，有时一个订单可能需要一、两周时间才能完成;按照电路板组件的生产工艺流程，生产线上必须有若干人同时工作。如果没有学生，无法保证订单生产正常进行。

即使没有订单，也应利用生产实训基地的设备培训更多的学生，使他们熟悉SMT生产线工艺流程，学会主要设备的编程方法，提高设备的利用率。如果教学计划无安排，也就没有了培训对象(学生)。

为了有效解决这一矛盾，使更多的学生了解现代电子产品制造技术，保证订单生产持续进行，提高设备利用率，专业老师在全院开设了“现代电子制造技术”公选课，使非电子专业的学生有机会了解和熟悉现代电子制造业的新设备、新技术、新工艺。

公选课教学计划中除理论授课外，安排一定学时的实践教学，各非电子专业学生可以利用自习课等其它课外时间，分组、分时段在生产性实训基地培训或进行生产性实训。这样既能保证各时间段都有学生，又解决了订单生产过程中因车间学生人数太多可能造成的质量问题。

结束语

教育部财政部关于进一步推进“国家示范性高等职业院校建设计划”通知中指出:探索建立“校中厂”、“厂中校”实习实训基地。

SMT生产实训基地是我校花都工学结合实验园中“校中厂”之一。经过近三年的生产性实训实践，围绕珠三角地区现代电子产品制造基地背景为学院提供的地域优势，进行校内生产性实训的探索，既紧密贴近社会实际，满足了地方经济发展对高技能人才培养的需要，推动了我校“校企深度交融、工学有机结合”人才培养模式的改革，形成了学校里面有工厂、车间里面有教室的工学结合校园格局，为区域经济的发展提供了强有力的人才支撑，也为同类高职院校的生产性实训教学提供了有益的借鉴经验，具有较好的示范和引领辐射作用[3]。

生产性实训、“校中厂”是高等职业教育中近年来出现的新事物。实践证明，此举对提高学生培养质量、提高教师实践技能、实现人才培养与市场要求无缝接轨等方面具有重要意义。当然，在具体运作中仍存在一些问题，只要高职教育工作者本着“就业导向”的人才培养思路，贴近市场需求，进一步加强生产性实训的组织，就一定能培养出更多高质量的技能型人才。

SMT的丝网印刷机的机电一体化设计（机械设计部分）论文编号:JX400 包括设计图,论文,外文翻译,论文字数:25534.页数:44摘 要随着丝印技术在电子产品制造业中占有越来越重要的地位，它的应用，不仅提高了印制电路的生产效率，降低了印制电路的生产成本，还提高了印制电路板的加工质量。新型元器件的发展和应用必然对焊膏印刷工艺带来新的冲击。因此，我国必须加强这方面的开发与研究，赢得更为广阔的市场前景。为此SMT（表面组装技术）丝网印刷机设计在工业生产中具有重大的意义。本文设计一台模板印刷机，线性位移定位精度0.1mm，最大进退速度Vmax=1.5m/min，最大行程400cm，可广泛应用于各种PCB焊膏印刷的场合。本文设计主要是整机总体设计，可细分为刮刀组件设计、传送导轨、基板定位夹持设计和基板支撑的升降台设计等；刮刀设计主要在于刮刀头移动与刮刀升降使用的传动类型和刮刀类型，传送导轨设计主要是宽度可调节，可以满足一系列尺寸PCB板传送；基板定位夹持设计主要设计PCB板的定位方式，而升降台设计在于设计支撑基板的方法。在刮刀组件设计中，刮刀组件运动采用了直齿轮与带齿条啮合方式，实现了刮刀组件往复运动速度平稳、均匀；刮刀升降设计传动中采用了滚珠丝杠传动类型，保证了线性位移定位精度，通过高度可调整刮刀压力。在基板定位夹持设计中，本文采用了顶面夹持的方式；而基板支撑的升降台设计中，则采用了四个锁紧气缸来对升降台进行驱动，能够防止突发事件，保证了工程的安全。辅以检测电气，本设计可成为真正的机电产品，适用一系列PCB板的焊膏印刷。设计任务达到了任务书的要求。关键词：表面组装技术；印刷机；基板；刮刀； Abstract As the importance role of Printing Technology in the manufacturing industry of electronic products, its application not just can improve the efficiency of printed circuit, but also can reduce the cost besides the improvement of the quality of products. Inevitably, the development and application of new type devices make an impact on the solder printing technology. Therefore, our country must strengthen the research and development at this item to gain further development . Thus ,the design of SMT screen process press is of great significance in industrialized production .This paper designs a stenciler, with the precision of linear displacement 0.1mm , maximum back-and-forth rate Vmax=1.5m/min and maximum distance 400cm ,which can be applied to various PCB solder printings. This paper mainly focuses on the complete machine design , which is composed of Squeegee module , rail , The design of PCB locating clamp as well as the rising table of board support, and so on .The design of Squeegee is the transmission and stencil printing type for the queegee head movement and stencil printing rising .And the design of rail is the transmission, which can adjust the width to meet the need of a series of PBC .The designing PCB locating clamp is the way to locate the PCB. And the rising table is to design the way for the board support. As for the Squeegee module, its movement uses the forms of the meshe of spur-gear and the rubber rack to achieve the goal of stability and evenness in back-and-forth movement of that . The transmission of squeegee rising design adopts the way of ball screw transmission type to assure the precision of linear displacement and adjust the pressure of squeegee through the height. The design of PCB locating clamp,introduces the way of the top clamp tooling. While, the rising table of board support employs four locking cylinders to transmit ,which can guarantee emergency not to happen ,meanwhile the security of the project can be ensured . Accompanying with detecting electric, the design may become the real electromechanical product, and is suitable for a series of PCB solder printing. Naturally, this design task can meet the requirement. key words：SMT; Stencil Printer; PCB; Squeegee 目 录引言 11 绪论 21.1 课题背景 21.2 SMT印刷机的概述 32 方案设计 42.1 方案设计的选择 42.2 设备的总体组成 52.3 各个组件功能的说明 53 机器的设计基础 63.1 方案的机械设计基础知识 63.1.1 一般传动形式应遵循如下原则 63.1.2 滑轨设计 73.1.3 步进电机概述 93.1.4 滚球丝杠副概述 103.1.5气缸概述 134 方案设计分析 204.1 机器各个组件的详细设计 204.1.1 刮刀组件的设计过程 204.1.2 传送导轨与基板支撑工作台的设计过程 224.1.3 模板的夹持组件的设计 254.1.4 各个组件联动过程 264.2 刮刀组件步进电机和丝杠选择与校核 274.2.2 按精度要求验证允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径d2m 304.2.3 确定滚珠丝杠副预紧力 324.2.4 滚珠丝杠的参数选择 324.2.5 螺纹滚道半径R 324.2.6 滚珠丝杠的长度的计算 324.2.7 锁紧气缸分析选用 345 小结 37谢 辞 38参考文献 39普通CA6140车床的经济型数控改造 机电一体化包括外文,说明书,和电气图,装配图 字数:14549,页数:35 论文编号:JX090 概 论一、数控系统发展简史1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。二、国内数控机床状况分析（一）国内数控机床现状 近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。 2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的数控机床品种以中低档为主。（二）国内数控机床的特点 1、新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位。 2、数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高。 2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台，比上年增长28.5%。金切机床行业产值数控化率从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。 3、数控机床发展的关键配套产品有了突破。 三、数控系统的发展趋势1.继续向开放式、基于PC的第六代方向发展 目 录第一章 前言……………………………………………………………………1 概论……………………………………………………………………2 摘要……………………………………………………………………7 设计要求 2.1总体方案设计要求………………………………………………8 2.2设计参数…………………………………………………………9 2.3.其它要求…………………………………………………………12第三章 进给伺服系统机械部分设计与计算 3.1进给系统机械结构改造设计……………………………………13 3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型…………………………13第四章 步进电动机的计算与选型 4.1步进电动机选用的基本原则……………………………………24 4.2步进电动机的选择………………………………………………25第五章 主轴交流伺服电机 5.1主轴的变速范围…………………………………………………26 5.2初选主轴电机的型号……………………………………………26 5.3主轴电机的校核…………………………………………………26第六章 微机控制系统硬件电路设计 6.1控制系统的功能要求……………………………………………27 6.2硬件电路的组成…………………………………………………27 6.3设计说明…………………………………………………………27第七章 车床改造的结构特点…………………………………………30第八章 安装调整中应注意的问题……………………………………31参考文献………………………………………………………………32总结……………………………………………………………………33以上回答来自: 汽车主减速器试验台结构设计 机电一体化字数:13658.页数:33,包括,任务书,说明书, 所有设计图 论文编号:JX085 汽车主减试验台结构设计摘要:主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，其性能对整车质量有着直接影响，在生产线上通过试验台对主减速器进行全方位的检测能够有效地保证产品质量。本文介绍了汽车主减试验台的机械结构设计及电气系统设计。系统可以实现对三种主减速器的综合性能检测,并能根据预先设定的技术参数进行产品性能评判。机械部分的设计包括试验台底座，传动系统及夹具系统的设计。其中底座可实现对整个试验台以及电机的支撑定位。传动系统实现对电机输出动力的传送并且将转矩转速传感器接入整个系统。夹具系统实现主减速器的定位和夹紧同时保证主减速器输入轴能和传动系统形成稳定的连接。关键词：主减速器 ；试验台 ；机械结构设计 Abstract: The final drive is the main vehicle of transmission in reducing speed and increase torque of the main components，its performance has the direct influence to the entire vehicle quality, carries on the omni-directional examination on the production line through the experimental system of final drive to be able effectively to guarantee the product quality. This article introduced the mechanism design and the Electrical system design. The system may realize to three types of final drive overall performance examinations, and evaluate the production performance according to the technique parameters beforehand. Machine parts include platform system, transmission system and jig system. Platform system may realize to strut and localization of electromotor. The transmission system may realize to translate power and connect torque tachometer to overall system. The jig system may realize to locate and clamp the final drive and guarantee the final drive input axis can form the stable connection with the transmission system. Keywords: final drive ；experimental system ；Mechanical structure design 目录中文摘要 1Abstract 21 引言 31.1 主减速器简介 31.2 国内外主减速器检测技术意义及发展现状 42 主减实验台总体方案 52.1 主减速器工作环境和要求 53总体设计思路和方案 73.1底座部分设计 83.2传动系统设计 83.2.1 电机选择 93.2.2 传动带选择 113.2.3 联轴器选择 113.2.4传感器选择 133.2.5 轴承校核 133.2.6 齿轮参数 183.2.7 传动法兰选择 193.3 夹具定位系统 223.3.1气缸的选择 224 电气控制系统 244.1 工业控制计算机的组成 254.2 系统控制模块 295 检测原理与步骤、 295.1 检测原理 295.2 检测步骤 30六．结论 31致谢 31参考文献 32以上回答来自:

数控机床的发展趋势为了满足市场和科学技术发展的需要，为了达到现代制造技术对数控技术提出的更高的要求，数控未来仍然继续向开放式、基于PC的第六代方向、高速化和高精度化、智能化等方向发展。1、开放式为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性，设计生产开放式的数控系统，例如美国、欧共体及日本发展开放式数控的计划等。2、基于PC的第六代方向基于PC所具有的开放性、低成本、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。3、高速化、高效化机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。90年代以来，随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，大功率高速电主轴、高加/减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统（含监控系统）和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元（电主轴，转速15000－100000r/min）、高速且高加/减速度的进给运动部件（快移速度60~120m/min，切削进给速度高达60m/min）、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平。根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展，高速直线电机的推广应用，开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以满足汽车、农机等行业的需求。还由于新产品更新换代周期加快，模具、航空、军事等工业的加工零件不但复杂而且品种增多。4、高精度化精密化是为了适应高新技术发展的需要，也是为了提高普通机电产品的性能、质量和可靠性，减少其装配时的工作量从而提高装配效率的需要。从精密加工发展到超精密加工（特高精度加工），是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级（<10nm），其应用范围日趋广泛。超精密加工主要包括超精密切削（车、铣）、超精密磨削、超精密研磨抛光以及超精密特种加工（三束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等）。随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及新零件的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展。随着高新技术的发展和对机电产品性能与质量要求的提高，机床用户对机床加工精度的要求也越来越高。为了满足用户的需要，近10多年来，普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高到±5μm，精密级加工中心的加工精度则从±3~5μm，提高到±1~1.5μm。5、高可靠性数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是适度可靠，因为是商品，受性能价格比的约束。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在16小时内连续正常工作，无故障率P(t)＝99%以上的话，则数控机床的平均无故障运行时间MTBF就必须大于3000小时。MTBF大于3000小时，对于由不同数量的数控机床构成的无人化工厂差别就大多了，我们只对一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为10：1的话（数控的可靠比主机高一个数量级）。此时数控系统的MTBF就要大于33333.3小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于10万小时。6、智能化随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面。（1）应用自适应控制技术数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。（2）引入专家系统指导加工将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。（3）引入故障诊断专家系统（4）智能化数字伺服驱动装置可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。综上所述，由于数控机床不断采纳科学技术发展中的各种新技术，使得其功能日趋完善，数控技术在机械加工中的地位也显得越来越重要，数控机床的广泛应用是现代制造业发展的必然趋势。国产数控机床现状及发展趋势分析时间：2008-05-04 17:07 来源： 一大把机械圈 文字选择：大 中 小20世纪80年代初，国内先后从日本、美国等国引进了一些CNC装置及主轴、伺服系统的生产技术，并陆续投入了批量生产，从而结束了数控机床发展徘徊不前的局面，推动了数控机床的发展。到20世纪90年代初，国内的数控机床及数控系统的生产具有了一定的规模，但前进中的数控机床产业正面临十分严峻的形势。进入WTO后，中国将进入日趋完善的国内外相统一的大市场，大量数控机床及数控系统进口，将对发展中的数控产业造成巨大的冲击。2003年开始，中国已成为全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。随着，“数字制造”这一新理念被引入中国制造业，有必要对国内数控机床产业的现状及趋势做些探讨。数控机床的概念数控机床就是在数字控制下，能在尺寸精度和几何精度两方面完成金属毛坯零件加工成所需要形状的工作母机的总称。数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。国产数控机床的发展现状一、国产数控机床与国际先进水平差距逐渐缩小数控机床是当代机械制造业的主流装备，国产数控机床的发展经历了30年跌宕起伏，已经由成长期进入了成熟期，可提供市场1,500种数控机床，覆盖超重型机床、高精度机床、特种加工机床、锻压设备、前沿高技术机床等领域，产品种类可与日、德、意、美等国并驾齐驱。特别是在五轴联动数控机床、数控超重型机床、立式卧式加工中心、数控车床、数控齿轮加工机床领域部分技术已经达到世界先进水平。其中，五轴(坐标)联动数控机床是数控机床技术的制高点标志之一。它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工，是发电、船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。五轴联动数控机床的应用，其加工效率相当于2台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资，大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。国产五轴联动数控机床品种日趋增多，国际强手对中国限制的五轴联动加工中心、五轴铣床.html' onmouseover="javascript:showpos(event,this)" onmouseout="javascript:ClearTimer()" target="_blank" style="color:#00A2CA">数控铣床、五轴龙门铣床、五轴落地铣镗床等均在国内研制成功，改变了国际强手对数控机床产业的垄断局面。二、国产数控机床存在的问题由于中国技术水平和工业基础还比较落后，数控机床的性能、水平和可*性与工业发达国家相比，差距还是很大，尤其是数控系统的控制可*性还较差，数控产业尚未真正形成。因此加速进行数控系统的工程化、商品化攻关，尽快建成与完善数控机床和数控产业成为当前的主要任务。目前主要问题有：三、核心技术严重缺乏统计数据表明，数控机床的核心技术—数控系统，由显示器、控制器伺服、伺服电机和各种开关、传感器构成，中国90%需要国外进口。如在上海设厂的德国吉特迈集团和意大利利雅路机床集团，在烟台建厂的韩国大宇综合机械株式会社，所有的核心技术都被外方掌握。国内能做的中、高端数控机床，更多处于组装和制造环节，普遍未掌握核心技术。国产数控机床的关键零部件和关键技术主要依赖进口，国内真正大而强的企业并不多。目前世界最大的3 家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内有华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控近几年发展迅速，软件水平相当不错，但在电器硬件方面还需进一步提高。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。数控功能部件是另外一个薄弱环节。某种意义上说，功能部件将构筑21世纪现代数控机床。功能部件的性能和价格决定了数控机床的性能和价格。功能部件不是机床附件，它是数控机床的核心代表。国产数控机床的主要故障大多出在功能部件上，它是影响国产数控机床使用的主要根源。从国产数控机床的开发和使用来看，功能部件急需技术攻关。特别在数控刀具滞后现象反映相当强烈。国产数控刀具在寿命、可*性等方面差距明显，无论在品种、性能和质量上都远远不能满足用户要求。由于国产刀具品种少、寿命低，严重影响数控机床效率的发挥。调研企业进口的数控机床，配用大量进口数控刀具，由于价格昂贵，用户不堪负担。数控立、卧回转工作台，数控分度盘和数控电动刀架等数控功能部件市场中海外商家也稍胜一筹。四、民族品牌与国际品牌差距明显2004年6月一份广东机床用户的抽查情况透露，在数控机床的各个品牌之中，用户对欧洲、日本、美国、韩国和中国台湾等数控机床品牌的关注度已占全部市场的60%以上。品牌知名度上的差距，导致用户在选择加工设备时把更多的机会给了海外数控机床行业的一些“实力派”。如哈尔滨某发动机(集团)有限公司的缸体生产线是一条全自动加工线，其粗加工选用韩国大宇重工的专机自动线，精加工则选用了英国CROSS HULLE公司的专机自动线，缸盖加工线是由德国Cross. Huller公司制造的高速加工中心和专机自动线、德国产的全自动在线测量机、日本产的全自动密封检测机和清洗机组成的。曲轴生产线为全自动柔性流水生产线，精加工线由日本的数控高速CBN 磨床、动平衡机、抛光机等组成。机床数控系统的发展趋势从1952年第一台数控机床在美国问世，至今已有40多年的历史，计算机数控（CNC）从70年代中期出现，到现在也已有20多年了，数控技术日趋成熟。特别是近几年来微型计算机、微电子工业及电力电子工业的迅速发展，微型计算机与CNC技术的紧密结合，使得开发和生产CNC系统的技术被越来越多的自动化装备生产厂所掌握。因此，就当今全世界范围来说，CNC技术已经不再被少数几个国家的几个CNC系统生产厂所垄断。到80年代末，几乎每个工业发达的国家都有了自己的数控设备生产厂，生产满足各自国家数控机床及其他机械装备所需要的数控系统。甚至很多大型的数控机床生产厂都有自己的产品，并部分出售数控系统。因此，CNC系统生产厂之间的竞争为激烈，数控技术的发展进入了新的阶段。当代数控技术的发展具有下述特点：1．广泛地应用微机资源近年来被称为个人计算机（PC）的微型计算机发展很快，大规模集成电路制造技术的高速发速，使得PC的硬件结构做得很小。主CPU的运行速度越来越高。IPC386的主频是33MHz，IPC486、586的主频可达50～120MHz，新近Intel奔腾处理器（Pentium），主频已达450MHz。存储器容量也很大，体积很小，由于是大批量生产，使成本下降，可靠性提高。在软件方面，操作系统的发展，特别是Windows的应用，使得PC的操作更为简便直观。CAD/CAM的软件大量地由小型机、工作站向PC移植，三维图显示及工艺数据库在PC上建立。再加上PC的开放性，吸引大量技术人员投入了软件的开发，使得PC的软件资源极为丰富。因此，更好地利用PC的软、硬件资源，就成为各国数控设备生产厂发展CNC系统十分重要的一种方法。1992～1993年，首先是在美国及欧洲的一些小型的数控设备厂推出，例如美国的ANILAN公司推出的1100、1200、1400系列，意大利FIDIA公司的10/20/30系列，都采用了PC作为基板来开发自己的数控系统。现在连日本FANUC、三菱公司，德国的SIEMENS公司这些以生产专用CNC设备著称的公司，也都把采用PC资源，作为其发展的一个重要方向。他们都强调自己系统的“开放”。日本FANUC公司把采用PC的CNC系统称之为开放型CNC系统，有150、160、180及210等系列，并正发展一种将FANUC智能终端（一种与IBM PC兼容的平板式计算机）通过高速光缆与CNC装置连接的模式。我国中国珠峰数控公司“八五”攻关成果“中华Ⅰ型（CME988）”也采用PC作为主控板，使该系统能充分利用PC的资源，跟随PC的发展而升级。2．小型化以满足机电一体化的要求随着微电子技术的发展，大规模集成电路的集成度越来越高，体积越来越小。数控设备厂采用超大规模集成电路并采用表面安装工艺（SMT），实现了三维立体装配，将整个CNC装置做得很小，以适应机械制造业机电一体化的要求。日本三菱电机株式会社，最近推出的普及型CNC MELDAS 50系列及实用型CNC MELDAS 520A系列，这两个系列都采用了32位RISC微处理器，实现超小型化的CNC装置，较原来的M310及L3、L3A，体积大为减小（H168mm×W76mm×D135mm），安装面积减小了一半，功能还有所提高。采用了超薄型显示器（9.5in的EL及10.4in的彩色LCD）。这个系统的微小线段加工能力提升至64m/min，最大快速进给速度为240m/min，其同步攻螺纹精度较M310提高了3倍，主轴定位时间缩短了30%。德国SIEMENS公司最新推出的SINUMERIK 840D主控组件选用386DX或486DX，具有1～4个通道，可实现直线及圆弧插补、螺旋线插补、5轴螺旋线插补及样条插补、圆柱插补等，共可控制32个轴，并有多种校正及补偿功能，体积仅为50mm×316mm×207mm。3．改善人机接口，方便用户使用为了使操作者能很容易地掌握数控机床的操作，数控设备生产厂努力地改善人机接口，简化编程，尽量采用对话方式，使用户使用方便，如西班牙FAGOR公司生产的FAGOR 8050系列，采用交互式编辑程序指导系统，简化程序的编辑，用简要的表格编辑程序，利用蓝图建立程序。其8050TC型数控系统，被称为高档傻瓜式数控系统（FAGOR800系列CNC系统），其操作面板使用了符号键，用户可以根据所需加工零件，选择加工程序，输入图形数据后，即可实现半自动或全自动加工。如果面板上的各种自动操作都没有被选上，则该CNC系统只显示坐标轴的位置值和主轴转速，操作者可以用摇柄或电子手轮对机床的各个轴进行手动操作，使用极为方便。4．提高数控系统产品的成套性数控系统包括CNC装置、主轴及进给伺服驱动装置，以及主轴电动机、进给电动机和与其相关的检测反馈元件。一个数控系统性能的好坏是与上述各个环节的性能密切相关的。为了满足机床用户厂的需要，数控设备生产厂都非常重视数控产品的成套性，使系统的各个环节都能很好地匹配，使用户获得最好的使用效果。例如，日本FANUC公司开发了经济型的O-TD、O-MD CNC装置，与之相适应也开发了经济型的αC系列的效流伺服电动机及控制系统。日本大隈（OKUMA）公司，是一个传统的机床厂，现在也开发、生产并销售数控系统，作为一个机床厂生产数控系统，所以更重视机电一体化及产品成套性。该公司生产数控系统在软件上更结合机械加工的工艺要求，硬件上还自行开发了绝对位置编码器、无刷伺服电动机、交流主轴电动机、光栅尺等元件，同时还提供机床控制面板及控制柜、自动编程装置，为用户提供交钥匙工程。5．研究开发智能型数控系统所谓智能型的数控系统，早在80年代初期已经开始研究。当时FANUC公司推出的FS15系列，就称之为AI（人工智能）CNC系统，主要是在故障诊断方面采用了专家系统。系统利用所谓的推理软件，根据存储在系统中的知识库的经验，分析及查找故障原因。最近FANUC公司又在开展被称为面向21世纪的课题—IMS（Intelligent Manufacturing Systems），将无缝地（Seamless）把世界范围熟练工人的技术窍门（Know how）组合进行生产系统中去。随着工业技术发展，要求制造过程更快、更容易，以适应生产需要，一种被称为智能闭环加工（Intelligent Closed-Loop Processes ICLP）技术被采用。这种技术是利用传感器获得适时的信息，以增强制造者取得最佳产品的能力。图1就是智能闭环加工模型。图1 智能闭环加工模型6．根据市场需要，开发适销对路的数控产品高新技术是数控系统发展的一个方向，另一方面开发适销对路的数控产品也是适应市场发展的需要。我国是发展中国家，经济型数控系统在我国有着广阔的市场。因此，开发性能优良、价钱便宜的数控系统，满足我国市场需要是很有意义的。目前，我国的经济型数控机床每年需要量约为8000～10000台。虽然有几十个厂家在生产，价格也很便宜，但是多年来技术发展不快，性能及可靠性方面还存在一些问题，不能满足市场的需求。德国SIEMENS公司在我国建立的合资企业—西门子数控（南京）有限公司，在1997年推出了SINUMERIK 802S。这种系统除采用G代码编程外，还有图形循环支持功能，通过软件键来进行转换。采用15.24cm（6in）彩色液晶显示，并采用两台步进电动机作为驱动单元，驱动力矩为3.5～12N.m，价格在3万元左右。这是西门子公司为占领中国市场所做的努力。7．开发新的数控产品随着机械加工技术的发展，对数控机床的性能要求越来越高，迫切地需要开发一些新的机电一体化数控产品来适应及满足这些要求。例如，铝合金材料的大量采用，要求进行高速切削，以实现高的精度及低的表面粗糙度的要求，数控车床及加工中心主轴转速要求提高到10000～20000r/min，这对采用传统的机械传动是很难实现的。因此，将电动机的电枢直接与机床的主轴做成一体的“电动主轴”，就成为生产中急需的产品。目前，日本的FANUC公司、NSK公司，瑞士的IBAG公司，意大利的GANFIOR公司都在开发生产这种新产品。同样，为了实现高速移动，要求开发“直线电动机”，用以直接带动工作台直线运动。日本FANUC公司生产的直线电动机，移动速度可以达到100m/min。日本的THK公司，德国的INDRAMAT公司、SIEMENS公司都在开发及生产这类产品。综上所述，数控技术的发展是与现代计算机技术、电子技术发展同步的，同时也是根据生产发展的需要而发展的。现在数控技术已经成熟，发展将更深更广更快。未来的CNC系统将会使机械更好用，更便宜