《数学教学方法综合》
【摘要】文章在综述数学教学方法已有研究的基础上,分析了数学教学方法改革的趋势,探讨了已有研究存在的不足,对今后数学教学方法的研究进行了展望。
【关键词】数学教学方法研究综述
1. 引言
我国的数学教学方法是在继承传统,学习国外理论和经验中构建起来的。不但继承吸收了传统优秀的教学方法,而且在学习国外结合自己的实践的过程中产生了不少新的运用比较广泛的教学方法。
2. 教学方法界定的研究
中外对教学方法有不同的界定。由于时代、社会背景、文化氛围的不同,以及研究者研究问题的角度的差异,使得中外不同时期的教学理论研究者对“教学方法”概念的说法也不尽相同。
(1)教学方法要服务于教学目的和教学任务的要求。
(2)教学方法是师生双方共同完成教学活动内容的手段。
(3)教学方法是教学活动中师生双方行为体系。
3. 教学方法本质的研究
教学方法,如果我们从更高角度去理解的话,我们可以理解为教法。教法,在国内基本是围绕三个方面理解:一是指教学方法论,也包含教学原则;二是指教学模式;三是指教学技能。关于教学方法的本质,有以下几种说法。
教学法说
教学是双边活动,教为学提供有利条件,使学法更合理并不断科学化。教还可以使学在速度与质量上得以优化。因此,教与学,必然同在于一个法。
学法前提说
有学者认为,现代教学论不能只重视教学方法的研究,还得重视学习方法的研究,教学方法的本质要求我们在实施教学时必须要考虑到教法的要求和学法的要求,使教与学结合,做到既教知识又教方法。
教法学法统一说
持这种观点的学者认为,教学方法不仅仅理解为“教师在教学过程中为了完成教学任务所采用的方式和在教师指导下学生的学习方式”。教学方法的本质教法学法的辩证统一。
4. 教学方法分类的研究
人们在长期的教学实践中积累了很多的教学方法。而教学方法的分类就是把多种多样的教学方法,按照一定的规则或者标准,将它们有机地组织成为一个体系。
国外学者对教学方法的分类
巴班斯基根据对人的活动的认识,把教学活动分成三种,即知识信息活动的组织、个人活动的调整、活动过程的随机检查。从而把教学方法划分为三大类:①组织和自我组织学习认识活动的方法;②激发学习和形成学习动机的方法;③检查和自我检查教学效果的方法。
拉斯卡依据新行为主义的学习理论,即刺激——反应联结理论。教学方法——学习刺激——预期的学习结果。
5. 教学方法运用问题的研究
有了正确的教学思想的指导,理解了教学方法的特性与功能,在具体的教学当中如何科学的运用是广大老师关注的问题。综述已有的研究,关于如何运用的观点如下。
综合运用说
任何教学方法都有它的优点和缺点。回顾以往,往往是由一个极端走向另一个极端,片面、盲目、形而上学是造成教学效果严重低下的主要原因。因此,有人提出要把各种教学方法综合的运用。要想做到综合运用,必须有:①教法学法相统一;②讲习知识的的方法于训练智能的方法要统一;③常规教学方法与现代教学方法相统一。
发扬借鉴说
有这种观点的学者认为,在运用教学方法的时候,应该做到:①发扬国内教学方法中的优势;②有选择的学习国外的先进理论和方法;③借鉴教学控制论,掌握教学平衡,提高教学质量。尤其对新的教学方法,更要有选择的学习、吸收。
目的要求说
学者认为,不能抛开教学目的去选择教学方法,如果抛开教学目的,盲目的选择,教学必然不会成功。因此,选择教学方法应该考虑以下几点:①教学目的;②学生的素质和特点;③教材内容;④教师的素质和特点;⑤教学条件。教学目标以及教学任务的完成,最终取决于学生,并且通过学生表现出来。所以,教师选择的教学方法也是为学生服务的,教学方法的选择也是建立在对中学各类基本知识的逻辑推理上的模糊评价。
6. 数学教学方法改革的趋向
强调提高教学效率
所谓教学效率,就是单位时间内所完成的教学任务。20世纪美国全国数学教师协会(NCTM)拟定的八十年代《行动计划》中第四条,明确提出:“必须把既讲效果又讲效率的严格标准应用于数学教学”。
强调发挥学生的积极性,鼓励学生独立发现和探索
传统的教学法是灌输式,把学生看作容器,不注意发展学生的智力,不能适应时代发展的要求。因此一些教育学家、心理学家提出了新的教学理论。布鲁纳也认为,学习重要的不是记忆事实,而是获得知识的过程。他提出“发现法”,强调“教数学……要让学生自行思考数学,参与到掌握知识的过程中去。”
发现法有利于促进学生理解,学会发现的方法,培养探究能力,有利于知识的记忆,提高学习的积极性。
面向全体适应个别差异
近些年来我们现在的教育,已经开始注意面向全体学生,同时适应个别差异。近年来,国外在这方面进行了许多试验,提倡分组教学。
7. 以往教学方法研究中存在问题
近几十年来,我国数学教育工作者将国外先进的教育理论与我国数学教育实践相结合,摸索出许多具有中国特色的数学教学方法,如:讲授法、谈话法、演示法、读书指导法、参观法、实验法、实习作业法、练习法、问题法(或发现法),等等。
但随着社会的发展,知识的更新以及教育教学理论的发展,这些教学方法需要加以反思。传统的数学教学方法研究主要存在以下几个问题:
①方法及名称繁多,缺乏科学的教育实验。
②强调单一教学方法而忽视教学方法的选择与组合。
③理论总结不够,体系混乱。
④以教为中心。长期以来,数学教学方法的研究往往侧重于教材和教师,而忽视了学生学习的心理规律。
⑤重知识轻能力。
⑥重结果轻过程。
⑦忽视非智力因素的作用。
8. 展望
纵观近几年来国际数学教育发展的趋势和我国数学教育发展的现状,我国数学教学方法的发展有以下几种趋势:
第一,计算机辅助数学教学(CAI)将大面积开展。计算机是当今社会先进生产工具的代表,21世纪,计算机工业将是全球最大的工业之一。 CAI必将渗透到教育的各个领域。
第二,引入以“问题解决”为中心的教学模式。“问题解决”对数学教育有着重大的意义。
第三,引入体现数学应用意识的教学方法。数学应用是数学教育的根本目的之一。随着新技术革命的深入发展,数学应用也越来越被人们重视。
第四,“再创造”、“发现式”教学方法将得到重视。
参考文献
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毕业论文,按一门课程计,是普通中等专业学校、高等专科学校、本科院校、高等教育自学考试本科及研究生学历专业教育学业的最后一个环节,为对本专业学生集中进行科学研究训练而要求学生在毕业前总结性独立作业、撰写的论文。
从文体而言,它也是对某一专业领域的现实问题或理论问题进行 科学研究探索的具有一定意义的论文。一般安排在修业的最后一学年进行。学生须在教师指导下,选定课题进行研究,撰写并提交论文。
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随着现在社会的发展,很多电器逐渐出现在我们的生活中,丰富了我们的生活。现在越来越多的电器已经开始了智能化,接下来,我们为大家推荐一款质优价廉的产品,那就是声控台灯。对于声控台灯,可能很多朋友还是觉得比叫陌生的,其实声控台灯有着很不错的优点,接下来,跟着小编的介绍,我们一起来认识一下吧。
声控台灯的原理是什么
1、光敏电阻检测环境光强,光线足时(白天),锁封声控电路输出,否则允许声控电路工作;
2、用MIC检测声音,信号处理后控制输出触发可控硅,接通电路的前提是“光线暗+有声响”;
3、可控硅导通后,相当于开关闭合,灯亮,同时由电容定时,延迟几十秒后可控硅触发脉冲的控制电压消失,自动关闭复原。
智能声控灯未来趋势
其实,智能声控灯技术并不是什么尖端技术,而是对网络技术、通讯技术及自动化控制技术等的结合和应用。对技术、功能、操作、外观的过度追求只会适得其反,令产品也不容易普及。毕竟功能复杂、操作困难的智能化产品会让用户觉得繁琐和有负担。智能声控灯的未来发展会是什么样?说简单一点,智能声控灯最终的目的是让主人更多的思考,让智能声控灯系统更多按照主人的生活方式来服务主人;创造一个更舒适,更健康,更环保,更节能,更智慧的科技居住环境。如果要具体地讲,从技术的角度来讲,未来的智能声控灯将朝以下几个方向发展:
1、未来5年触摸控制,将成为智能声控灯普及型的控制方式,通过一个智能触摸控制屏实现对家庭内部为灯光,电器,窗帘,安防,监控,门禁等智能控制,这是必配的。
2、智能手机,将成为未来智能声控灯最重要的移动式智能控制终端,通过手机的智能声控灯客户端软件或WEB方式,实现对家庭内部的远程监控与控制,实现对家里远程开锁,客人图像确认,远程开启空调以及暖器设备。这将成为每个人必需要移动控制方式。
3、无线与有线控制系统,将会无缝结合,干线区域采用布线控制系统,小区域采用无线控制系统,这将是未来智能声控灯控制系统与技术的发展方向。
以上就是关于声控台灯的详细介绍了,看了上文我们知道了声控台灯功效显著,很多朋友都很喜欢声控台灯,声控台灯其实在市场上也是越来越受到欢迎,很多朋友都是很喜欢使用声控台灯的,而且声控台灯的造型也是比较可爱的,通过上文的详细介绍,相信大家对于声控台灯都已经比较熟悉了,希望我的介绍可以帮助到读者朋友。
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学生姓名涂 钢专业班级机电0516学号3 7指导教师程 明 旭(职称)开题时间2007年10月21日毕业设计(论文)题目 声光双控延迟节电照明灯一、选题的依据1、选题的目的,本课题的理论意义和实践意义;目的:(1)锻炼自己对所学理论知识和技能的综合运用能力。(2)提高自己对文献资料的搜索和信息处理能力。(3)培养自己对社会普通科学知识的了解。(4)增强自身的知识见解和设计论文的方法。理论意义:用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关,只有在天黑以后,当有人走过楼梯通道,发出脚步声或其它声音时,楼道灯会自动点亮,提供照明,当人们进入家门或走出公寓,楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天,即使有声音,楼道灯也不会亮,可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道,而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所,它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点,适合于各种楼房走廊的照明设备。实践意义:降低能耗、节约能源、注重环保是当今世界的主潮流,高能耗且会加剧温室效应的白炽灯越来越不受欢迎。继公布“欧盟后年封杀白炽灯”的时间表后,世界各地陆续抛弃白炽灯已成定局,环保型节能荧光灯是白炽灯的替代者。 节能荧光灯VS白炽灯,胜券在握已无悬念,但楼道照明却限制了荧光灯的使用,因为楼道照明是非持续性的,有人经过才需要光亮,而不断的开关通断会影响荧光灯的使用寿命,所以声光控白炽灯在楼道照明领域得到广泛应用。2、本课题国内外的研究现状及生产需求状况;研究现状:由于近年来我国的照明器材行业的迅速崛起,中国已经成为电光源产品的主要输出国之一。照明器材行业属一般性竞争行业,是我国轻工业对外开放较早的行业之 一。WTO后,国际上一些知名品牌大企业相继进入国内产销领域,使得国内竞争国际化。努力增加节能光源和不同档次、花样、不同用途的照明器具的开发,加快绿色、节能光源产品的开发推广和应用是我国目前照明器材行业结构调整的重点。我国照明器材行业将面临着前所未有的机遇和挑战,而由此带来的巨大商业利益也成为一些企业瞩目的焦点。生产需求: 随着全球经济一体化,发达国家产业调整的步伐进一步加快,一般照明电器产品生产大量向发展中国家转移,而中国又是一个比较适合的国家,一是中国具备生产这些产品的条件,二是劳动力成本比较低,从而使中国逐步成为照明电器产品出口大国。 展望未来的国内市场,需求仍会呈逐年增长趋势,以下强力因素都预示着我国照明市场仍有很大的潜力可挖。基础设施建设方面:机场、铁路、港口、城市轨道交通等讯速发展,每一项工程均需要照明。城市亮化工程方面:城市广场、绿地、道路、建筑物泛光照明,已从大城市发展到中小城市。3、本课题的发展趋势及存在的主要问题。发展趋势:根据国内外市场需求预测,我国照明电器行业的高速增长期还将继续,对未来的预测如何更加科学化是我们面临的问题。进一步提高照明产品的质量和档次进一步提高照明产品的质量和档次,这既是当前摆在我们面前的课题,同时也是全行业共同努力的长期目标。就国内市场需求而言,人们生活水平逐步提高,对生存环境质量的要求也越来越高,对照明电器产品提出更高的要求。新的建筑照明标准已完成制订工作,即将批准执行,新标准基本与国际接轨,对不同场合的照明提高了要求,也需要我们生产企业适应新标准的要求,为各类照明场所提供相应的产品。从国际市场分析,虽然我们的出口逐年大幅度增长,但我国大部分产品在国际市场仍属中低档水平,去过法兰克福的人都有体会,我们的产品与国际先进水平相比还存在较大差距。另外,如果大量劣质低价产品出口,还会遭遇反倾销诉讼,从而影响全行业出口,因此我们仍要大声疾呼,质量是企业的生命。 我国目前已成为世界照明电器产品生产大国,我们的目标是要成为照明电器产品生产强国,我们与发达国家在照明电器产品的质量、档次、生产工艺、设备、材料以及新产品开发能力等方面均存在明显差距。看到我们取得成绩的同时,也能清醒地认识我们存在的差距,才能不断地进步。让我们全行业共同努力,为照明电器行业的健康发展做出更大的贡献。主要问题:(1) 声控白炽灯价格较低,但其控制电路故障率高,尤其在背景噪声大的使用环境,频繁开关通断会烧坏元器件,故其使用寿命一般都不长。(2) 在声光控开关的选择上需要了解其传感器的性能以及工作状态下它们二者的相互调节能力。
怎么写开题报告呢?首先要把在准备工作当中搜集的资料整理出来,包括课题名称、课题内容、课题的理论依据、参加人员、组织安排和分工、大概需要的时间、经费的估算等等。第一是标题的拟定。课题在准备工作中已经确立了,所以开题报告的标题是不成问题的,把你研究的课题直接写上就行了。比如我曾指导过一组同学对伦教的文化诸如“伦教糕”、伦教木工机械、伦教文物等进行研究,拟定的标题就是“伦教文化研究”。第二就是内容的撰写。开题报告的主要内容包括以下几个部分:一、课题研究的背景。 所谓课题背景,主要指的是为什么要对这个课题进行研究,所以有的课题干脆把这一部分称为“问题的提出”,意思就是说为什么要提出这个问题,或者说提出这个课题。比如我曾指导的一个课题“伦教文化研究”,背景说明部分里就是说在改革开放的浪潮中,伦教作为珠江三角洲一角,在经济迅速发展的同时,她的文化发展怎么样,有哪些成就,对居民有什么影响,有哪些还要改进的。当然背景所叙述的内容还有很多,既可以是社会背景,也可以是自然背景。关键在于我们所确定的课题是什么。二、课题研究的内容。课题研究的内容,顾名思义,就是我们的课题要研究的是什么。比如我校黄姝老师的指导的课题“佛山新八景”,课题研究的内容就是:“以佛山新八景为重点,考察佛山历史文化沉淀的昨天、今天、明天,结合佛山经济发展的趋势,拟定开发具有新佛山、新八景、新气象的文化旅游的可行性报告及开发方案。”三、课题研究的目的和意义。课题研究的目的,应该叙述自己在这次研究中想要达到的境地或想要得到的结果。比如我校叶少珍老师指导的“重走长征路”研究课题,在其研究目标一栏中就是这样叙述的:1、通过再现长征历程,追忆红军战士的丰功伟绩,对长征概况、长征途中遇到了哪些艰难险阻、什么是长征精神,有更深刻的了解和感悟。2、通过小组同学间的分工合作、交流、展示、解说,培养合作参与精神和自我展示能力。3、通过本次活动,使同学的信息技术得到提高,进一步提高信息素养。四、课题研究的方法。在“课题研究的方法”这一部分,应该提出本课题组关于解决本课题问题的门路或者说程序等。一般来说,研究性学习的课题研究方法有:实地调查考察法(通过组织学生到所研究的处所实地调查,从而得出结论的方法)、问卷调查法(根据本课题的情况和自己要了解的内容设置一些问题,以问卷的形式向相关人员调查的方法)、人物采访法(直接向有关人员采访,以掌握第一手材料的方法)、文献法(通过查阅各类资料、图表等,分析、比较得出结论)等等。在课题研究中,应该根据自己课题的实际情况提出相关的课题研究方法,不一定面面俱到,只要实用就行。五、课题研究的步骤。课题研究的步骤,当然就是说本课题准备通过哪几步程序来达到研究的目的。所以在这一部分里应该着重思考的问题就是自己的课题大概准备分几步来完成。一般来说课题研究的基本步骤不外乎是以下几个方面:准备阶段、查阅资料阶段、实地考察阶段、问卷调查阶段、采访阶段、资料的分析整理阶段、对本课题的总结与反思阶段等。六、课题参与人员及组织分工。这属于对本课题研究的管理范畴,但也不可忽视。因为管理不到位,学生不能明确自己的职责,有时就会偷懒或者互相推诿,有时就会做重复劳动。因此课题参与人员的组织分工是不可少的。最好是把所有的参与研究的学生分成几个小组,每个小组通过民主选举的方式推选出小组长,由小组长负责本小组的任务分派和落实。然后根据本课题的情况,把相关的研究任务分割成几大部分,一个小组负责一个部分。最后由小组长组织人员汇总和整理。七、课题的经费估算。一个课题要开展,必然需要一些经费来启动,所以最后还应该大概地估算一下本课题所需要 的资金是多少,比如搜集资料需要多少钱,实地调查的外出经费,问卷调查的印刷和分发的费用,课题组所要占用的场地费,有些课题还需要购买一些相关的材料,结题报告等资料的印刷费等等。所谓“大军未动,粮草先行”,没有足够的资金作后盾,课题研究势必举步维艰,捉襟见肘,甚至于半途而废。因此,课题的经费也必须在开题之初就估算好,未雨绸缪,才能真正把本课题的研究做到最好。
数控专业的毕业论文叶片五轴联动加工刀位轨迹的生成 针对大型混流式叶片各曲面的特点,进行合理的刀位轨迹规划和计算,是使所生成的刀位轨迹无干涉、无碰撞、稳定性好、编程效率高的关键。由于五轴加工的刀具位置和刀具轴线方向是变化的,因此五轴加工的是由工件坐标系中的刀位点位置矢量和刀具轴线方向矢量 组成,刀轴可通过前倾角和倾斜角来控制,于是我们可 根据曲面在切削点处的局部坐标计算出刀位矢量和刀轴 矢量。从加工效率、 表面质量和切削工 艺性能来看,选择 沿叶片造型的参数 线作为铣削加工的 方向分多次粗铣和 一次精铣,然后划 分加工区域,定义 与机床有关的参数, 根据以上所选叶片 的加工部位、装夹 图, 混流式叶片的刀轨生成 定 位 方 式 、 机 床 、 刀具及切削参数和余量分布情况将叶片分为多个组合面 分别进行加工。通过对曲面曲率的分布情况的分析对于 不同的区域采用不同的面铣刀。粗加工给出每次加工的 余量,精加工采用同一直径的铣刀,根据粗糙度要求给 定残余高度,根据具体情况选择切削类型、切削参数、 刀轴方向、进退刀方式等参数,生成的刀位轨迹如图, 所示。但是对于像叶片这样的曲率变化很大而又不均匀 的雕塑曲面零件我们还要根据情况作大量的刀位编辑, 并且必须进一步通过切削仿真做干涉和碰撞检查修改和 编辑刀轨。!"#叶片五轴联动数控加工仿真 数控加工仿真通过软件模拟加工环境、刀具路径与材料切除过程来检验并优化加工程序。在计算机上仿真验证多轴联动加工的刀具轨迹,辅助进行加工刀具干涉检查和机床与叶片的碰撞检查,取代试切削或试加工过程,可大大地降低制造成本,并缩短研制周期,避免加工设备与叶片和夹具等的碰撞,保证加工过程的安全。加工零件的"!代码在投入实际的加工之前通常需要进行试切,水轮机叶片是非常复杂的雕塑曲面体,开发利用数控加工仿真技术是其成功采用五轴联动数控加工的关键。在此,我们首先进电子商务资料库,8:'/.%1&'-/:8(行工艺系统分析,明确机床!"!系统型号、机床结构形式和尺寸、机床运动原理和机床坐标系统。用三维!,-软件建立机床运动部件和固定部件的实体几何模型,并转换成仿真软件可用的格式,然后建立刀具库,在仿真软件中新建用户文件,设置所用!"!系统,并建立机床运动模型,即部件树,添加各部件的几何模型,并准确定位,最后设置机床参数。 接下来将叶片模型变换到加工位置计算出刀具轨迹,再以此轨迹进行叶片切削过程、刀位轨迹和机床运动的三维动态仿真。这样就可以清楚的监控到叶片加工过程中的过切与欠切、刀杆和联接系统与叶片、机床各运动部件与叶片和夹具间的干涉碰撞,从而保证了数控编程的质量,减少了试切的工作量和劳动强度,提高了编程的一次成功率,缩短了产品设计和加工周期,大大提高生产效率。如在数控加工行业进行推广,可产生巨大的经济和社会效益。叶片的切削仿真如图.所示,叶片的机床加工仿真如图/所示。图. 混流式叶片的切削仿真图/ 混流式叶片的机床加工仿真!"$叶片刀位轨迹的后置处理 后置处理是数控编程的一个重要内容,它将我们前面生成的刀位数据转换成适合具体机床的数据。后处理最基本的两个要素就是刀轨数据和后处理器。我们应首先了解龙门移动式五坐标数控铣镗床的结构、机床配备的附属设备、机床具备的功能及功能实现的方式和机床配备的数控系统,熟悉该系统的"!编程包括功能代码的组成、含义。然后应用通用后置处理器导向模板,根据以上掌握的知识,开发定制专用后置处理器。然后将我们已得刀位源文件进行输入转换成可控制机床加工的"!代码。% 结束语 复杂曲面的多轴联动数控编程是一涉及到众多领域知识的复杂流程,是数字化仿真及优化的过程。本文介绍的大型水轮机叶片的多轴联动编程技术,已用于工程实际大型叶片的数控编程中,实现了大型转轮叶片的五轴联动数控加工的刀位轨迹计算和加工仿真,保证了后续数控加工的质量和效率,已作为大型水轮机叶片五轴联动数控加工的编程工具用于实际生产中。 雕塑曲面体混流式叶片的多轴联动数控加工编程技术摘要:转轮叶片是水轮机能量转换的关键部件,也是最难加工的零件,目前多轴联动数控加工是解决该类大型雕塑曲面零件最有效的加工方法。多轴联动数控加工编程则是实现其高精度和高效率加工的最重要环节。本文介绍混流式水轮机叶片五轴联动数控加工大型雕塑曲面编程中涉及到转轮叶片三维造型、刀位轨迹计算、切削仿真、机床运动碰撞仿真、后置变换等关键技术。通过对这些技术的链接和研究,开发实现了大型叶片的多轴联动加工。关键词:数控编程 引言 水轮机是水力发电的原动机,水轮机转轮叶片的制造,转轮的优劣,对水电站机组的安全、可靠性、经济性运行有着巨大的影响。水轮机转轮叶片是非常复杂的雕塑面体。在大中型机组制造工艺上,长期以来采用的“砂型铸造—— —砂轮铲磨——立体样板检测 —的制造工艺,不能有效地保证叶片型面的准确性和制造质量。目前采用五轴联动数控加工技术是当今机械加工中的尖端高技术。大型复杂曲面零件的数控加工编程则是实现其数字化制造的最重要的技术基础,其数控编程技术是一个数字化仿真评价及优化过程。其 关键技术包括:复杂形状零件的三维造型及定位,五 轴联动刀位轨迹规划和计算,加工雕塑曲面体的刀轴 控制技术,切削仿真及干涉检验,以及后处理技术等。 大型复杂曲面的多轴联动数控编程技术使雕塑曲面体 转轮叶片的多轴数控加工成为可能,这将大大推动我 国水轮机行业的发展和进步,为我国水电设备制造业 向着先进制造技术发展奠定基础。" 大型混流式水轮机叶片的多轴数控加工编程过程大型复杂曲面零件的五轴联动数控编程比普通零件编程要复杂得多,针对混流式叶片体积大并且型面曲率变化大的特点,通过分析加工要求进行工艺设计,确定加工方案,选择合适的机床、刀具、夹具,确定合理的走刀路线及切削用量等;建立叶片的几何模型、计算加工过程中的刀具相对于叶片的运动轨迹,然后进行叶片的切削仿真以及机床的运动仿真,反复修改加工参数、刀具参数和刀轴控制方案,直到仿真结果确无干涉碰撞电子商务资料库:7-1%"(63;63&;-发生,则按照机床数控系统可接受的程序格式进行后处理,生成叶片加工程序。其具体编程过程如图-所示。 图-大型混流式叶片的五轴联动数控加工编程流程!"! 混流式水轮机叶片的三维几何建模 混流式叶片这一复杂雕塑曲面体由正面、背面、与上冠相接的带状回转面、与下环相接的带状回转面、 大 , 可 编 写 一 个.*/0程序读入这些三维坐标点,然后采用双三次多补片曲面片通过自由形式特征的通过曲线的方法进行曲面造型,如图1所示。叶片的毛坯形状可从设计数据点进行偏置计算处理,或者从三维测量得到的点云集方式确定对叶片的各个曲面分别进行"234$曲面造型,并缝合成实体。!"# 叶片加工工艺规划 加工方案和加工参数的选择决定着数控加工的效率和质量。我们根据要加工叶片的结构和特点可选择大型龙门移动式五坐标数控铣镗床,根据三点定位原理经大量的研究分析,决定在加工背面是采用通用的带球形的可调支撑,配以叶片焊接的定位销对叶片定位,在叶片上焊接必要的工艺块,采用一些通用的拉紧装置来装夹。加工正面时,采用在加工背面时配合铣出的和背面型面完全一致的胎具,将叶片背面放入胎具,利用焊接的工艺块进行调整找正,仍然采用通用的拉压装置进行装夹。由于叶片由多张曲面组合而 成,为了解决加工过程中的碰撞问题,我们采用沿流线 走刀,对于叶片的正背面进行分区域加工,根据曲面各 处曲率的不同采用不同直径的刀具、不同的刀轴控制方 式来加工。对每个面一般分多次粗铣和一次精铣。在机 床与工件和夹具不碰撞和不干涉情况下,尽量采用大直 径曲面面铣刀,以提高加工效率。叶片正背面我们选用 刀具直径!-56曲面面铣刀粗铣、!-16曲面面铣刀精铣, 叶片头部曲面采用!76的曲面面铣刀加工,出水边采用!76螺旋玉米立铣刀五轴联动侧铣。根据后续仿真情况 反复做刀位编辑,以寻求合理的加工方案。在满足加工 要求、机床正常运行和一定的刀具寿命的前提下尽可能
这个应该很简单的呀呵呵
数控技术专业毕业论文选题 1.复杂零件加工工艺设计及数控编制 2.新型数控车床的主传动系统的设计及控制 3.新型数控车床的进给传动系统的设计及控制 4.新型数控车床电气控制设计 5.数控车床故障诊断及排除的研究与应用 6.电火花线切割在模具产品加工中的实际应用 7.数控车床刀架装置的设计 8.数控机床调速系统的设计 9.基于数控机床的PLC技术的研究 10.数控技术专业实践环节的教学设计 【参考论文】范文 在我国,数控技术与装备的发展亦得到了高度重视,近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域,以PC平台为基础的国产数控系统,已经走在了世界前列。但是,我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题,特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时,如何有效解决这些问题,使我国数控领域沿着可持续发展的道路,从整体上全面迈入世界先进行列,使我们在国际竞争中有举足轻重的地位,将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。 为完成此任务,首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此,本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的发展途径。 1 总体战略 制定符合中国国情的总体发展战略,对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。通过对数控技术和产业发展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究,我们认为以科技创新为先导,以商品化为主干,以管理和营销为重点,以技术支持和服务为后盾,坚持可持续发展道路将是一种符合我国国情的发展数控技术和产业的总体战略。 以科技创新为先导 中国数控技术和产业经过40多年的发展,从无到有,从引进消化到拥有自己独立的自主版权,取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展,可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式,按部就班地发展,真正创新的成分不多。这种局面在发展初期的起步阶段,是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和知识经济即将登上舞台的新世纪,这一常规途径就很难行通了。例如,在国外模拟伺服快过时时,我们开始搞模拟伺服,还没等我们占稳市场,技术上就已经落后了;在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时,我们就跟着搞这类所谓的数字伺服,但至今没形成大的市场规模;近来国外将数字式伺服发展到用网络(通过光缆等)与数控装置连接时,我们又跟着发展此类系统,前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面走,按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统,在技术上难免要滞后,再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂,实行就地开发、就地生产和就地销售,使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大优势,因此要进一步扩大市场占有率,难度自然就很大了。 为改变这种现状,我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断,大力加强数控领域的科技创新,努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术,逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品,从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样,才不会被国外牵着鼻子,永远受别人的制约,才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场,打开国际市场,使中国的数控技术和数控产业在21世纪走在世界的前列。 在商品化上狠下工夫 近几年我国数控产品虽然发展很快,但真正在市场上站住脚的却不多。就数控系统而言,国产货仍未真正被广大机床厂所接受,因此出现国产数控系统用于旧机床改造的例子较多,而装备新机床的却很少,机床厂出产的国产数控机床大多数用的都是国外的系统。这当然不是说旧机床的数控化改造不重要,而是说明从商品的角度看,我们的数控系统与国外相比还存在相当大的差距。 影响数控系统和数控机床商品化的主要因素除技术性能和功能外,更重要的就是可靠性、稳定性和实用性。以往,一些数控技术和产品的研究、开发部门,所追求的往往是一些体现技术水平的指标(如多少通道、多少轴联动、每分钟多少米的进给速度等等),而对影响实用性的一些指标和一些小问题却不太重视,在产品的稳定性、鲁棒性、可靠性、实用性方面花的精力相对较少。从而出现某些产品鉴定时的水平都很高,甚至也获各种大奖。但这些高指标、高性能的产品到用户哪儿却由于一些小问题而表现不尽人意,最后丧失了信誉,打不开市场。这说明,高指标、高性能的样机型的产品离用户真正需要的实用、可靠的商品是有相当大的距离的,将一个高指标、高性能的产品变为一个有市场的商品还需作出大量艰苦的努力。 另一方面,数控系统和数控机床不像家电类产品那样易于大批量生产,应用环境也不那么简单。数控产品是在生产环境中使用,面临的是五花八门的工艺问题。如果开发部门对这些问题掌握得不透,就难以将产品设计得很完善。而且数控产品的某些问题在开发、试用,甚至鉴定时都难以发现。这就造成,同样型号的数控机床在有的用户那儿运行得很好,而在别的用户那儿却表现欠佳。或者同样型号的数控机床用于加工某些零件工作得很好,但用于加工其他零件时却不尽人意。出现这种情况,有时是用户操作人员的水平问题,但有时就是数控产品本身潜在问题的暴露。为解决这一问题,国外一些公司设立了专门机构来测试考验自己的产品,如为考验新开发的数控系统,厂家自己设计和从生产实际中收集了大量零件程序,让数控系统运行各种各样的程序,一旦发现问题,即立即反馈给开发部门予以解决。经过这样的测试考验过程后,数控系统的潜在问题就大为减少。以往,我们的产品就很少进行这样严格的全面的自我测试考验。好些问题要等到用户去给我们挑出来。这样,即使一个小问题也将严重影响国产数控产品的声誉。 因此,我们应充分重视上述问题,在商品化上切实狠下工夫,将其作为数控产业的主干来抓,贯穿于技术研究、产品开发、试制、生产等的全过程中,从而将我们已有的技术水平较高的数控产品变成真正有市场的好商品。 将管理和营销作为产业发展重点 经过20来年市场风雨的冲击,国人已越来越认识到,技术固然重要,但在市场经济的环境下,要在激烈的全球竞争中获胜,管理和营销就显得更为重要。例如,我国台湾生产的数控机床不但占领了大陆市场的相当大的份额,而且还打进了美国市场。是台湾数控机床的技术和质量超过美国了吗?显然不是。那他们靠的是什么?重要的一条就是在企业管理和产品营销上下了工夫。而我们长期以来把主要精力放在开发技术和提高水平上,忽视了经营管理、市场开拓、产品营销等方面的工作,结果在新技术、新产品开发出来以后,在产品质量提高以后,企业仍然处于产品销售不畅的困境〔1〕。国内外的经验说明,数控产品的竞争力不仅取决于技术,更取决于经营管理能力和营销能力。 因此,从现在起我们应将管理和营销作为产业发展重点,真正摆脱计划经济时代所遗留下来的思维方式和工作习惯的束缚,建立适应市场的高效、灵敏的运行机制和有效的激励机制。通过这种机制,一方面切实加强企业管理,激发企业负责人和广大职工的负责精神、创造精神和献身精神,努力提高产品的竞争能力;另一方面充分调动企业内外、行业内外一切积极因素,大力加强市场开拓力度,奋力打通营销渠道。可以坚信,有过硬竞争力的产品,再加上北京开关厂那样的“找、挣、钻、抢”精神,我们就一定能在市场竞争中取得胜利。 大力加强技术支持和服务 数控系统和数控机床作为典型的高技术产品,对用户的技术支持和服务是相当重要的。以前国产数控产品丧失信誉的原因,除可靠性问题外,另一大问题就是缺乏有力的技术支持和服务。用户花了很多钱买的数控机床或数控系统,一旦出现问题却叫天天不应,叫地地不灵,以后谁还敢买我们的产品。因此,应将对用户的技术支持和服务当成重要的日常工作来抓,使我们在市场上向纵深挺进时,有一个强大后方。因此,为了取得数控产品市场竞争的全面胜利,必须建立以技术支持和服务为核心的强大后方。当然,为赢得主动,后方也须主动出击。目前,利用先进的信息技术手段(如网络和多媒体),将为建立新一代立体化的技术支持和服务体系开辟新的途径。 坚持可持续发展道路 可持续发展是下一世纪企业发展的重要战略,我国数控产业要有大的发展也必须坚持走可持续发展的道路。绿色是实现可持续发展的重要途径,其主要思想是清洁和节约。为此应大力加强绿色数控产品的开发,加速促进数控产品、数控产业以及整个制造业的绿色化,主要战略措施应考虑以下几方面:①有效减少产品制造及使用过程中的环境污染。如减少数控机床的铸件结构,消除铸造对环境的污染;将数控机床主轴的润滑以油气润滑、喷油润滑等取代油雾润滑,减少对生产环境的污染;在精密数控机床及其运行环境的温度控制中取消氟利昂制冷的恒温技术;以电传动代替机械传动,减少噪声污染。②大幅度降低资源消耗和能源消耗。如以软件代替硬件,从而减少硬件制造的资源和能源消耗及污染,并减少产品寿命结束后硬件装置的拆卸回收问题;以永磁驱动代替感应驱动,提高效率和功率因数,节约能源;以电传动代替机械传动,提高效率,减少能源消耗。③加强用数控技术改造传统机床。这既符合运用信息技术和自动化技术改造传统产业,使传统产业生产技术和装备现代化这一产业可持续发展的目标得以实现,又可取得巨大的经济效益。我国拥有普通机床数百万台,加强用数控技术改造传统机床将成为下世纪我国数控领域的重要发展方向。④大力发展绿色数控机床。绿色数控机床应是材料消耗少、能耗低、无污染,寿命长且便于拆卸回收的新型机床。例如,以并联结构代替串联结构就是开发绿色数控机床的一条途径,这是因为并联结构机床消耗的金属材料仅为常规串联结构机床的几分之一,其加工量也比常规机床大幅度减少,特别是消除了大型结构件的铸造,这将显著降低机床制造过程中的能源消耗和对环境的污染。此外,并联结构机床有利于采用电传动,效率高,可有效降低使用中的能源消耗。 国际标准化组织制定了ISO14000环境管理标准,全球环境问题“法律化”的趋势正在进一步发展,可持续发展将成为企业通向国际市场的通行证〔2〕。因此,我们的数控产品要在下一世纪走向国际市场,我们的企业就必须“从我做起,从现在做起”。 2 技术途径 发展具有中国特色的新一代PC数控系统 数控系统是各类数控装备的核心,因此通过科技创新首先发展具有中国特色的新型数控系统,将是推动数控产业化进程的有效技术途径。 实践证明,10年来我们所走的PC数控道路是完全正确的。PC机(包括工业PC)产量大、价格便宜,技术进步和性能提高很快,且可靠性高(工业PC主机的MTBF已达30年〔3〕)。因此,以其作为数控系统的软硬件平台不但可以大幅度提高数控系统的性能价格比,而且还可充分利用通用微机已有软硬件资源和分享计算机领域的最新成果,如大容量存储器、高分辨率彩色显示器、多媒体信息交换、联网通讯等。此外,以通用微机作为数控平台还可获得快速的技术进步,当PC机升级换代时,数控系统也可相应升级换代,从而长期保持技术上的优势,在竞争中立于不败之地。 目前,PC数控系统的体系结构有2种主要形式:(1)专用数控加PC前端的复合式结构;(2)通用PC加位控卡的递阶式结构。另外还有一种正在发展的数字化分布式结构。其方案是将由DSP等组成的数字式伺服通过以光缆等为介质的网络与数控装置连接起来,组成一完整的数控系统。这种系统虽然性能很好,但由于开发和生产成本太高,近期难以被国内广大用户所接受。我们认为,上述结构并不是符合中国国情的最好方案,适合中国国情的应是将所有数控功能全软件化的集成式结构,因为这种结构的硬件规模最小,不但有利于降低系统成本,而且更重要的是可以有效提高系统的可靠性。 几十年的经验表明,可靠性好坏是国产数控系统能否发展的关键。虽然影响数控系统可靠性的因素很多,但过大的硬件规模和较低的硬件制造工艺水平往往对可靠性造成最大的威胁。以往,国产数控系统在总体设计时由于种种原因的限制,不得不选用技术指标不太高的普通CPU,这样,为完成数控的复杂功能往往需要由多个CPU来组成系统,有时还需另加一些专用或通用硬件电路来实现数控系统的一些高实时性功能(如细插补、位置伺服控制等),从而造成系统硬件规模庞大。对于数控系统这种批量不大的产品,在国内现有工艺条件下,很难从硬件制造的角度保证系统的可靠性,因而使得国产数控系统在生产现场的表现不佳,对国产数控系统的形象和声誉造成严重影响,使得不少用户现在还心有余悸。 因此,我们在开发新型数控系统时,应优先选用新型高性能CPU(如高主频的Pentium II、Pentium III等)作为系统的运算和控制核心,并尽量用软件来实现数控的所有功能。这样,可大幅度减小系统硬件的规模。此外,还应在软件设计、电源设计、接插件设计与选用、接地与屏蔽设计和施工等方面采用强抗扰高可靠性设计与制造技术,从而全面提高系统的可靠性。 由于一个新型高性能CPU可以代替数十个普通CPU(如80286、80386等),因此,在基于高性能CPU的PC平台上不仅可以完成数控系统的基本功能(如信息处理、刀补计算、插补计算、加减速控制等)和开关量控制功能(内装PLC),而且还可以完成伺服控制功能。这样,以前由DSP完成的数字化伺服控制功能(如位置控制、速度控制、矢量变换控制等)均可由PC中的CPU完成,从而实现内装式伺服控制,这不仅有效缩小了数控部分的硬件规模,而且还大幅度缩小了伺服控制部分硬件规模。 这种具有内装PLC和内装伺服控制的全软件化集成式数控系统,其硬件规模将达到最小化,整个数控系统除一个PC平台外,剩下的只有驱动机床运动的功率接口和反馈接口。这既有效提高了系统可靠性,又消除了信息传递瓶颈,提高了系统性能,同时还可显著降低系统成本,使系统(包括电机)售价将可降至现有数控系统的一半左右。显然,这种高性能、高可靠性、低成本的新型数控系统将具有极强的竞争力,有望为开创中国数控的新局面作出贡献。 此外,集成化PC数控系统还有一大优点,就是容易实现开放式结构。这是因为,这种系统的硬件本身已经是完全开放的,构成开放式数控系统的工作完全在软件上,只要制定好标准和协议,从信息处理、轨迹插补、加减速控制、开关量控制到伺服控制都可以实现开放,从而可大大方便用户的使用。 推进数控功能部件的专业化生产 解决数控系统问题后,如何实现数控机床的模块化设计与制造便是我国机床制造企业快速响应市场需求,在竞争中获胜的另一关键。要实现数控机床的模块化设计制造,必须解决数控机床功能部件的专业化生产问题。目前我国在这方面离实际需求还有相当大的差距。因此,在今后的若干年内,我们必须大力促进数控机床功能部件的开发和专业化生产。其要点如下: (1)新型永磁电主轴单元 电主轴已成为国际市场上最热门的数控机床功能部件。但目前这类产品几乎都为感应异步型,存在以下突出问题:①转子上存在绕组,有大电流流过,因此转子发热严重,直接影响主轴精度;②低速出力小且转矩脉动大,难以满足宽范围切削要求;③效率和功率因素低,不仅电机体积和重量大而且要求逆变器容量大、耗能多;④控制系统复杂、成本高。 因此,利用我国稀土永磁材料的优势,开发新型大功率、高效率、宽调速范围永磁同步型交流电主轴单元,将可有效解决现有电主轴存在的问题,形成具有中国特色的新一代电主轴产品。由于永磁电主轴的机械结构和控制系统都较感应异步型电主轴简单,因此易于进行专业化大规模生产。当然,这还要攻克主轴支承(陶瓷轴承、流体动静压轴承、磁悬浮轴承)技术、高精度高速动平衡技术、高速驱动、检测与控制技术、高可靠性安全保证技术等关键技术。 (2)廉价的高性能伺服系统 目前,一套进给交流伺服系统(驱动器+电机)的价格一般都在万元以上,主轴伺服系统的价格高达数万元,已成为降低国产数控机床成本的一大障碍。因此,应配合新型集成化国产数控系统的发展,大力开发廉价的高性能内装式伺服系统。由于内装式伺服的硬件部分只有电机和功率接口,充分利用我国的永磁资源优势,通过专业化生产可以把电机的造价降下来,而采用智能化的IPM模块作为功率接口也很便宜,因此将内装式进给伺服的价格控制在数千元以内,将内装式主轴伺服的价格控制在2万元以内,将是完全可能的。 (3)直线交流伺服系统 直线交流伺服系统是下一世纪数控机床不可缺少的功能部件,目前我国还没有成熟产品,因此应加强研究、开发和推广应用。考虑到常规机床的防磁问题较难解决,而并联机床的防磁相对容易,因此可为常规结构机床开发感应异步型直线电机,为并联结构机床开发永磁同步型直线电机,从而扬长避短,构成符合实际应用要求的新型高速高精度进给系统。在此基础上,可进一步开发将驱动与支承合二为一的磁悬浮工作台。 (4)零传动数控转台与摆头 数控转台与摆头是多坐标数控机床的关键部件,传统的采用高精度蜗杆蜗轮等传动的转台与摆头不仅制造难度大、成本高,而且难以达到高速加工所需的速度和精度,因而必须另辟蹊径开发新型零传动(无机械传动链)数控转台和摆头,以促进我国高速高精度多坐标数控机床的发展。 (5)高速高精度检测装置 高速高精度是下世纪数控机床发展的主题,这不但需要高性能的控制和驱动,同时还需要高品质的检测环节,因此应在现有技术基础上,进一步开发 μm以上精度的高速(60 m/min以上)线位移传感器和100万脉冲/r的角位移传感器,此类技术国外对我国是封锁的。 加速数控机床的全国产化,打好市场翻身仗 数控产业化的最终成功将体现在数控机床的全国产化和市场占有率上。在上述总体战略指导下,采取抓两头(低价位数控机床和高速高效数控机床)、带中间(普通数控机床)、促重型(重型关键装备)的方针,将是在国内市场上快速收复失地,在国际市场上稳步进军,最终打赢国产数控机床市场翻身仗的一种有效战术和策略。关于普通数控机床的发展已有许多文章作了专门论述,因此下面仅就低价位数控机床、高速高效数控机床和重型数控机床的发展问题作一讨论。 (1)大力发展低价位数控机床 低价位机床是功能满足用户要求(无功能浪费)、技术指标适中、可靠性好、价格便宜的普及型数控机床。这类机床已成为国际市场上数控机床的发展趋势之一,也是国内众多用户渴求的产品,其市场前景相当广阔。然而,如果采用国外数控系统(包括伺服)按照传统思路来发展低价位机床,是很难将价格降至广大用户所能接受的水平的。因此,采用本文提出的新型集成化国产数控系统来发展高性能的低价位数控机床,将是一条最有希望成功的道路。只要有一定批量,由此构成的全国产普及型数控车床的售价完全可以控制在10万元以内,三坐标数控铣床可控制在15万元左右,加工中心可控制在20万元左右。此价位的国产数控机床将是具有较强竞争力的。 (2)加速开发高速高效数控机床 高速高效是数控机床发展的另一大潮流。发展高速高效数控机床的技术途径可有以下几条:①通过提高切削速度和进给速度,从而达到成倍提高生产效率,有效提高零件的表面加工质量和加工精度并解决常规加工难以解决的某些特殊材料(如铝钛合金、模具钢、淬硬钢)和特殊形状零件(如复杂薄壁零件)的高效加工问题。②通过工艺复合,减少工件的安装次数,有效缩短搬运和装夹时间。例如,将五面五轴加工中心与立车复合构成万能加工中心,可实现一次装卡完成零件的大部分(或全部)加工。③采用高速高精度圆周铣加工孔和以螺旋轨迹插补实现不钻底孔的直接攻丝等新加工方法,大幅度减少换刀次数,提高加工效率。④为数控机床开发智能寻位加工功能,消除对精密夹具和人工找正的依赖,有效缩短单件小批加工的准备时间。 在我国现实条件下如果沿用传统思路是难以实现上述途径的,因此,必须立足国情,结合实际勇于创新,大胆探索新的道路。 考虑到常规数控机床在总体结构上基本上采用工件和刀具沿各自导轨共同运动的方案,一方面由于机床传动环节刚性不足和导轨中的摩擦阻力较大,使运动部件难以获得高的进给速度;另一方面由于工件、夹具和工作台的总质量比较大,使之难以获得高的加速度。此外,传统机床结构是一种串联开链结构,组成环节多、结构复杂,并且由于存在悬臂部件和环节间的联接间隙,不容易获得高的总体刚度,因此难以适应高速高效加工的特殊要求。为此,开发国产高速高效数控机床时,可采用工件固定,以直线电机组成并联短链直接驱动主轴和刀具运动、将高速高精度传动与高刚度支撑合二为一的适合于高速高效加工中心的新型结构。采用该结构的高速高效数控机床不但速度高、刚度高,如果在传动与控制上处理得当,可以达到比常规机床更高的加工精度和加工质量,而且具有机械结构简单,零部件通用化、标准化程度高,制造成本低,易于经济化批量生产等显著优点。因此,沿此思路发展高速高效数控机床将是一条符合国情、易于取得成功的道路。 (3)突破重型数控机床的设计制造技术 重型数控机床(特别是多坐标重型数控机床)是国民经济和国防生产中的重大关键设备,属于战略物资,真正先进的重型数控机床国外是不可能卖给我们的,因此,在我国下世纪数控产品的发展中必须依靠自己的力量进行解决。发展重型数控机床必须有过硬的基础,我们在数控机床国产化的进程中应不断总结经验,加强基础技术和关键技术研究,充分发挥我国产学研相结合的优势,各部门通力合作、共同努力,争取在下世纪初取得突破性进展。 目前,在发展重型数控机床中除需加强基础理论研究外,还应加强其关键技术研究。例如,重型机床的控制就是需要加以特殊解决的关键问题。因重型机床加工的工件特别昂贵不允许报废,为了确保机床工作可靠,在数控系统中可采用双(或多)CPU冗余工作方案,以确保运算和控制的绝对正确,并在出现故障时自动诊断、自动修复或自动替补,确保加工不出问题。此外,在电源上可采取双蓄电池供电的全隔离供电方案,即一组电池在给系统供电时,可对另一组电池进行充电,电网与控制系统是完全隔离的。这就彻底消除了重型车间中电网电压波动厉害、干扰严重对数控系统造成的影响,从而有效保证系统的可靠性。又如,重型数控机床的驱动也是一大关键问题。当行程长度超过5 m,普通滚珠丝杆就难以胜任大负荷的传动,因此目前一般采用预加负载的双齿轮-齿条机构、静压蜗杆-蜗母条机构、四足(或双足)爬行进给机构等来实现长行程传动。但这些方案存在结构复杂、速度和加速度低、动态性能差、难以达到高精度、维护保养复杂等问题。为此可发展阵列式高效直线电机直接驱动技术和空间并联机构驱动技术,以新的途径来解决重型数控机床的高速、高精度驱动问题。除此之外,机床结构的优化设计、长行程精密检测、重力变形补偿、切削力变形补偿、热变形补偿等也是重型数控机床中必须解决的关键问题,必须予以充分重视。 3 结语 制定符合中国国情的总体发展战略,确立与国际接轨的发展道路,对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析,对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上,对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨,提出了以科技创新为先导,以商品化为主干,以管理和营销为重点,以技术支持和服务为后盾,坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上,研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。 我们衷心希望,我国科技界、产业界和教育界通力合作,把握好知识经济给我们带来的难得机遇,迎接竞争全球化带来的严峻挑战,为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列,使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗! 作者简介 周凯男,1954年生。清华大学(北京市 100084)精密仪器与机械学系副教授、工学博士。主要从事数控技术、机电控制工程、制造科学与制造系统等方面的研究工作。取得科研成果15项。发表论文70余篇。 参考文献 1 杨皖苏,严鸿和.机械科学与技术,1997,26(4):1~6 2 陈玉祥.中国机械工程, 1998,9(5):1~4 3 周延佑.中国机械工程,1998,9(5): 5~24
引言 数控(英文名字:Numerical Control 简称:NC)技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制,因此数控也称为计算机数控 (Computerized Numerical Control ),简称CNC,国外一般都称为CNC,很少再用NC这个概念了。数控车床,车削中心,是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔,机床就具有广泛的加工工艺性能,可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂的工件。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能,并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。 数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术,是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的,是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础,是现代机床装备的灵魂和核心,有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。 数控技术是先进制造技术的基础,它是综合应用了计算机、自动控制、电气传动、自动检测、精密机械制造和管理信息等技术而发展起来的高新科技。作为数控加工的主体设备,数控机床是典型的机电一体化产品。数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平,随着现代化科学技术的迅速发展,制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。 数控机床程序编制过程主要包括:分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验夹具的种类很多,按使用机床类型分类,可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他夹具等。按驱动夹具工作的动力源分类,可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具和自夹紧夹具等。 数控车削加工是将编好的加工程序输入数控装置,数控装置再将输入的信息进行运算处理后转换成驱动伺服机构的指令信号,最后由伺服机构控制机床的各种动作,自动地加工出零件。由此可看出,用数控机床加工零件,程序编制是一项重要的工作,它对有效利用数控机床起主要作用。数控加工的程序编制也称数控编程,数控编程时,必须对零件进行分析,将加工零件的全部工艺过程、工艺参数等以规定的代码、程序格式写出。由此可以看出,数控编程是集工艺与程序中,且其实践性很强。本论文就某轴类零件的数控加工进行论述:从毛坯图、零件图开始,分析其加工工艺,确定加工路线,再到数控程序编制,期间对零件加工程序的解释可以更清晰的展示程序段的意义。
我有几篇。。。。可以给你参考
工程机械行业是制造业的重要组成部分,对国家经济的发展起著至关重要的作用。下面是我为大家整理的,供大家参考。
范文一:工程机械液压控制系统技术研究
作为一种实际应用效果良好的控制系统,工程机械液压系统在近期得到了长足的发展和进步。该项课题的研究,将会更好地提升液压控制系统的实际效果,从而保证工程机械的良好运转。本文从概述相关内容着手本课题的研究。
一、概述
在城市建设日新月异的今天,大型工程机械已经成为城市工程专案中不可或缺的工具。而液压控制系统是大型工程机械中最为重要的组成部分,起到控制和稳定的作用。工程机械在作业当中,负荷变化非常大,有时候功率从零直接加到无穷大,这也就需要机械的控制系统要迅速地做出调整;另外,工程机械在操作的过程中,机械的多个部件往往需要同时工作,控制系统需要传动和控制相协调,这也对机械的液压系统带来了很大的考验。液压控制系统主要用于工程机械的控制系统当中,其工作原理就是把机械能先转化为液压能,然后经过调节和分配之后,再把液压能转化为机械能,以达到对机械各个部件进行控制的目的。当液压泵受到发动机传输过来的机械能后,液压阀对系统的压力、方向、流量等进行调整,使其达到要求的指标。液压控制系统具有许多优点,比如占用空间小,操作灵活方便等,其自动程度非常高,操作起来十分方便,因此系统的使用越来越广泛。但是,这也带来了一些问题,因为液压控制系统的内部结构非常复杂,科技含量也非常高,操作人员必须了解系统的工作原理,正确操作以防出现问题,而且对液压系统的维护保养就成了非常必要的环节,这也就需要维护人员深入地了解液压系统结构与原理,定期对液压系统进行维护,以保证液压系统能够始终处于最佳的工作状态。
二、工程机械液压控制系统的技术分析
1.负流量控制
负流量控制,是指控制压力与排量成反比。在换向阀的中位回油道上有一个节流孔,油液通过节流孔产生压差,将节流口的前压力引至泵变数机构来控制泵的排量。通过节流孔的流量越大,节流口前的先导压力越大,泵的排量就会减少。泵的排量与先导压力成反比的关系,故称负流量控制。这种控制技术具有稳定性好、响应快、可靠性和维修性好等特点,因流量与负载有关,可控制性较差,而且多路阀的主回油路上存在少量的溢流损失。
2.正流量控制
正流量控制的目的是为了用容积调速代替定量系统中的节流调速,以提高系统效率,与负流量控制相反,控制压力与泵源排量成正比。与负流量控制不同的是正流量控制的泵源先导控制压力来自手柄,这样可以更有效地消除无负载动作时的空流损失。工作时,系统流量与先导操纵压力相适应,能减少节流损失,但不能完全消除。虽然与负流量相比操作性更好更直接,节能效果稍好,缺点是控制系统较复杂,由于控制回路中增加梭阀组,影响了系统的响应速度,而且系统中还是存在少量节流损失。
3.负载敏感控制系统
负载敏感控制系统,简称LS系统,它是是一种利用泵的出口压力与负载压力差值的变化而使系统流量随之相应变化的技术。该系统是利用梭阀将多个执行机构中最大负载压力取出,并与泵源输出压力之间相比较,形成固定值压差,其值为泵头调节阀块中LS弹簧设定压力,以推动变数泵变数机构动作,使泵源的流量输出始终和执行元件流量需求保持一致。由于LS差值的存在,泵源压力始终高于最大负载压力,约。但当该系统执行元件流量需求大于泵源流量,即流量供小于求时,系统无法自动分配流量。
三、液压系统故障诊断的基本技能和方法
技术维修人员要对液压系统的基本结构掌握好,弄清楚整体液压系统的工作原理和各主要部件的主要功能,并且对液压元件的使用特点进行详细的了解。在掌握了上述基本的技能之后,还要有一定的液压装置执行管理经验,提高处理紧急情况的能力。维修技术人员,还需要学会使用基本的检测仪器,在凭个人经验技术不能确定液压装置故障的情况下,需要使用相关的专业检测仪器进行故障检测,以提高故障检测的准确率。常见诊断方法介绍:
1.直观检查法。直观检查法就是技术人员直接通过对液压系统的看、听、摸等感觉器官进行检查,再结合个人的实际经验,对故障进行分析和判断。具体说来,要观察液压油的颜色,通过和相应的标准进行对比,得出合理的结论,一些液压元件,由于使用温度的变化,也会导致颜色发生变化,比较常见的,是银白色的液压元件,在高温、高负荷的工作环境下,会逐渐变成暗黄色,时间长了,如果液压元件超负荷运转时间长了,就容易出现颜色的明显变化,这就通过肉眼的观察,可以直接得出结果。通过用手触控,也是一种分析判断液压装置故障的良好方法,正常的液压元件应该是光滑、质地细密的,如果用触控相关的元件时,感觉到粗糙、扎手,那就很可能是液压元件出现硬伤。因此,通过手的触控,可以发现这种问题。
2.排除分析法。逻辑分析法,主要是通过对液压系统的整体把握,通过排除一些不可能发生故障的环节,进而逐步缩小故障产生的范围,减少不必要的大范围检查,这样可以逐步提高装置故障诊断的准确率。除此之外,在排除分析法的基础上,还可以使用逻辑分析法。
四、工程机械液压控制系统的维护
1.液压油的选择与更换
液压油的化学成分会在液压系统的工作过程中发生变化,因此经过长时间的使用,油液的效能就会降低,无法满足液压系统的需要,此时就需要对系统中的液压油进行更换。更换液压油应使用设计要求的液压油型号。为了防止发生化学变化,不能混合使用不同型号的液压油。在液压系统使用过程中,油液可能会对系统产生污染,油液污染容易是引起系统的故障。这种因素给装置的威胁是很普遍的,由其引起的故障数量占到系统故障总量的70%~80%。所以,预防液压系统的污染应当在使用过程引起的足够重视。首先需要提高油液的清洁度,油液中存在的污染物,会对系统元件寿命和稳定性造成危害,油液的清洁度不高是引起液压系统故障的主要因素。
2.防止固体杂质混入液压系统
清洁的液压油是液压系统的生命。液压系统中有许多精密偶件,有的设阻尼小孔或缝隙等。若固体杂质入侵将造成精密偶件拉伤、发卡、油道堵塞等,危及液压系统的安全执行。一般固体物质入侵途径有:液压油不洁;加油工具不洁;加油和维修、保养不慎;液压元件脱屑等。
3.防止空气和水入侵液压系统
1要防止空气入侵液压系统
在常压常温下液压油中含有容积比为6%~8%的空气,压力降低时空气会从油中游离出来,气泡破裂使液压元件“气蚀”,产生噪声。大量的空气进入油液中将使“气蚀”现象加剧,液压油压缩性增大,工作不稳定,降低工作效率,执行元件出现“爬行”等不良后果。另外,空气还会使液压油氧化,加速其变质。
2要防止水入侵液压系统
液压油中含有过量水分会使液压元件锈蚀,油液乳化变质、润滑油膜强度降低,加速机械磨损。除了维修保养时要防止水分入侵外,还要注意储油桶不用时要拧紧盖子,最好倒置放置。
五、结语
通过对工程机械液压控制系统技术的相关研究,我们可以发现,在当前条件下,液压控制系统故障的判断方法是多样的,有关人员应该从工程机械液压控制系统的客观实际出发,研究制定最为科学合理的液压控制系统技术实施方案。
范文二:工程机械自动化发展技术分析
摘要:根据相关资料显示,我国的工程机械工作环境多数在户外,因此具有一定的特殊性,所以需要工程机械自动化装置具有较高的质量,因而导致专业性较高的控制器在工程机械行业中受到了广泛关注。随着我国经济建设飞速发展,工程机械行业的发展程序逐渐加快。由于我国工程机械自动化发展起步较晚,缺乏相关经验,所以当前的工程机械自动水平与国外相比,还是存在一定的差距。
关键词:工程机械;自动化;技术浅析
0前言
所谓工程机械自动化,指的就是机械制造业中利用自动化发展技术,对加工目标进行持续的自动生产,从而达到提升生产速度,加快生产过程中投物、转变以及传送环节速度的目的。在工程机械行业中使用自动化发展技术,能够有效的弥补传统手工操作的不足之处,并且不需要操作者有很高的学历与技术,因为自动化的发展技术操作简单,易懂易学。另外,由于在操作中使用机械进行自动控制,所以生产速度快,工作效率高,生产出的产品品质也较高。因此在工程机械中自动化技术得到了广泛的应用,并且在高速发展的机械制造行业中逐渐的成为发展的重点。
1工程机械自动化的定义
工程机械自动化,指的就是在工程机械制造业中,对于自动化技术的应用,并能够在一定程度上有效的促使加工目标进行持续的生产,从而提升自动化生产发展并加快生产投物、加工转变速度的过程[1]。在我国,工程机械自动化的发展与利用,应经逐渐的成为当前机械制造业中促进相关技术改革、发展与更新的重要目标与手段,同时也成为衡量工程机械自动化技术水平是标准。在机械制造业中,应用自动化技术,一方面能够促进工程机械制造业的发展,另一方面能够直接影响到我国国民经济中各个部门的技术应用与发展程序。
2分析当前我国工程机械自动化的发展技术
现代化的工程机械自动化技术
我国的工程自动化技术发展到今天,应经从简单转为复杂,从部分转变为全面,并且应用范围也在不断的扩大,因此增大了工程机械生产过程中的灵活性。随着社会程序的不断发展,工程机械自动化技术的应用也发生了变化,结合机械行业的发展背景,不断的进行技术方面的创新与完善。因此,根据当前我国的发展现状,需要发展现代化的工程机械自动化技术。与此同时,还应当考虑到当前我国实际的国情与发展背景,不能过分强调自动化操作,因为这样会不仅会在一定程度上提升生产成本,也会威胁到基层劳动力的发展[2]。现如今,既能符合我国国情,又能满足行业需求、适应社会发展的工程机械自动化技术的发展目标是:借鉴国外机械行业的成功经验,引进符合我国机械行业的发展情况的先进技术与装置,对机械装置进行适当的优化,追求部分自动化,允许人工操作,充分完善自动化资讯系统,提升计算机管理的工作效益。这样的解决措施不仅能有效的提升我国机械自动化发展的程序,还能有效的降低成产成本,为劳动力提供更多的就业机会。
根据当前机械行业的实际生产情况制定的自动化技术
在现代化的企业管理模式中,优异的技术都是通过不断实践中得出的,多数都是在实践过程中发现了问题,从而确立了研究目标,最终通过不懈的努力研究出结果,并将这一结果应用与实际的生产过程中,解决出现等问题。而工程机械自动化技术就是这样,“取之于实践,用之于实践”,贯彻以生产发展的需求的基本原则,利用这一原则制定能够有效解决问题的生产技术。另外,我国的工程机械自动化技术的发展也需要结合实际的发展现状,不能过分追求整体自动化,以求缩短生产周期,这样会导致人工与机械装置工作效率降低。但是也不能不使用自动化技术,因为有很多的工作都依靠这一技术,所以不适用自动化技术将会增大人工工作量,延长生产周期。另外,因为我国的工程机械自动化行业发展起步较晚,所以很多生产技术不够成熟,因此导致生产处的产品质量与实用性较差。所以在完善生产技术时不仅需要几何当前该行业的实际生产情况,还需要在提升自动化工作效率的同时,确保产品质量与数量,这样才能有效的提升经济利益。
具有低成本、成效快等特质的工程机械自动化技术
当前我国的工程机械自动化技术的应用范围有限,主要原因是生产成本过高。从产品的研发开始到生产调整,一直到最后的生产,这些环节够很复杂,所以如果使用自动化机械装置将会极大的提升生产成本。因此我国很多的中小型企业由于预算成本等原因不能引进很多自动化装置,在部分环节中仍然使用人工技术。并且从企业受益的角度考虑,就会发现,如果大量的引进自动化装置其实并不能马上获得经济收益,有很多企业可能在引进装置进行生产后仍然不能度过亏损期,因此工程机械自动化技术在我国的应用范围非常有限。根据相关资料表明,在我国,中小型企业是社会发展主流,并且很多企业的生产成本都是有限的。因此,想要扩大自动化技术的应用范围,就应当顺应时代潮流,减少该技术带来的生产成本,扩大自动化技术的可执行性[3]。另外,西方发达国家已经研究出低成本、高收益的工程机械自动化技术,所以我国的企业可以在自身实际生产机械装置的基础上,适当的引进先进的自动化装置,将自动化装置与原有的机械装置进行有机的结合,合理安排生产流程与装置位置,尽可能的发挥出自动化装置在管理方面的优势以及人工操作的灵活性,创造出人机和谐发展的生产系统。这样做,不仅可以进一步的提升生产效率,还能最大化的节省生产成本,提升企业经济收益。
3结论
综上所述,现如今如果想在工程机械的行业中发展自动化技术,一方面需要有较高的起点,紧跟时代发展脚步,吸取国内外机械行业中的成功经验,改善自身的不足之处。另一方面应当引进先进的、低成本的自动化技术,将改善与普及进行有机的结合,促使我国工程机械自动化的发展技术能够稳定、健康的发展。
参考文献:
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[3]邢巧莹.浅析自动化技术在机械工程中的应用[J].科技经济市场,201507:5.
一 绪论 液压传动与控制概述液压传动与控制是以液体(油、高水基液压油、合成液体)作为介质来实现各种机械量的输出(力、位移或速度等)的。它与单纯的机械传动、电气传动和气压传动相比,具有传递功率大,结构小、响应快等特点,因而被广泛的应用于各种机械设备及精密的自动控制系统。液压传动技术是一门新的学科技术,它的发展历史虽然较短,但是发展的速度却非常之快。自从1795年制成了第一台压力机起,液压技术进入了工程领域;1906年开始应用于国防战备武器。第二次世界大战期间,由于军事工业迫切需要反应快、精度高的自动控制系统,因而出现了液压伺服控制系统。从60年代起,由于原子能、空间技术、大型船舰及电子技术的发展,不断地对液压技术提出新的要求,从民用到国防,由一般的传动到精确度很高的控制系统,这种技术得到更加广泛的发展和应用。在国防工业中:海、陆、空各种战备武器均采用液压传动与控制。如飞机、坦克、舰艇、雷达、火炮、导弹及火箭等。在民用工业中:有机床工业、冶金工业、工程机械、农业方面,汽车工业、轻纺工业、船舶工业。另外,近几年又出现了太阳跟踪系统、海浪模拟装置、飞机驾驶模拟、船舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射装置、宇航环境模拟、高层建筑防震系统及紧急刹车装置等,均采用了液压技术。总之,一切工程领域,凡是有机械设备的场合,均可采用液压技术。它的发展如此之快,应用如此之广,其原因就是液压技术有着优异的特点,归纳起来液压动力传动方式具有显著的优点:其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率大;液压传动装置体积小、结构紧凑、布局灵活,易实现无级调速,调速范围宽,便于与电气控制相配合实现自动化;易实现过载保护与保压,安全可靠;元件易于实现系列化、标准化、通用化;液压易与微机控制等新技术相结合,构成“机-电-液-光”一体化便于实现数字化。 液压机的发展及工艺特点液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一,自19世纪问世以来发展很快,液压机在工作中的广泛适应性,使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。由于液压机的液压系统和整机结构方面,已经比较成熟,目前国内外液压机的发展不仅体现在控制系统方面,也主要表现在高速化、高效化、低能耗;机电液一体化,以充分合理利用机械和电子的先进技术促进整个液压系统的完善;自动化、智能化,实现对系统的自动诊断和调整,具有故障预处理功能;液压元件集成化、标准化,以有效防止泄露和污染等四个方面。作为液压机两大组成部分的主机和液压系统,由于技术发展趋于成熟,国内外机型无较大差距,主要差别在于加工工艺和安装方面。良好的工艺使机器在过滤、冷却及防止冲击和振动方面,有较明显改善。在油路结构设计方面,国内外液压机都趋向于集成化、封闭式设计,插装阀、叠加阀和复合化元件及系统在液压系统中得到较广泛的应用。特别是集成块可以进行专业化的生产,其质量好、性能可靠而且设计的周期也比较短。近年来在集成块基础上发展起来的新型液压元件组成的回路也有其独特的优点,它不需要另外的连接件其结构更为紧凑,体积也相对更小,重量也更轻无需管件连接,从而消除了因油管、接头引起的泄漏、振动和噪声。逻辑插装阀具有体积小、重量轻、密封性能好、功率损失小、动作速度快、易于集成的特点,从70年代初期开始出现,至今已得到了很快的发展。我国从1970年开始对这种阀进行研究和生产,并已将其广泛的应用于冶金、锻压等设备上,显示了很大的优越性。液压机工艺用途广泛,适用于弯曲、翻边、拉伸、成型和冷挤压等冲压工艺,压力机是一种用静压来加工产品。适用于金属粉末制品的压制成型工艺和非金属材料,如塑料、玻璃钢、绝缘材料和磨料制品的压制成型工艺,也可适用于校正和压装等工艺。由于需要进行多种工艺,液压机具有如下的特点:(1) 工作台较大,滑块行程较长,以满足多种工艺的要求;(2) 有顶出装置,以便于顶出工件;(3) 液压机具有点动、手动和半自动等工作方式,操作方便;(4) 液压机具有保压、延时和自动回程的功能,并能进行定压成型和定程成型的操作,特别适合于金属粉末和非金属粉末的压制;(5) 液压机的工作压力、压制速度和行程范围可随意调节,灵活性大。二 150t液压机液压系统工况分析本机器(见图)适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。本机器具有独立的动力机构和电气系统。采用按钮集中控制,可实现调整、手动及半自动三种操作方式。本机器的工作压力、压制速度、空载快速下行和减速的行程范围均可根据工艺需要进行调整,并能完成一般压制工艺。此工艺又分定压、定程两种工艺动作供选择。定压成型之工艺动作在压制后具有保压、延时、自动回程、延时自动退回等动作。 本机器主机呈长方形,外形新颖美观,动力系统采用液压系统,结构简单、紧凑、动作灵敏可靠。该机并设有脚踏开关,可实现半自动工艺动作的循环。 工况分析本次设计在毕业实习调查的基础上,用类比的方法初步确定了立式安装的主液压缸活塞杆带动滑块及动横梁在立柱上滑动下行时,运动部件的质量为500Kg。1.工作负载 工件的压制抗力即为工作负载:2. 摩擦负载 静摩擦阻力:动摩擦阻力:3. 惯性负载自重:4. 液压缸在各工作阶段的负载值:其中: ——液压缸的机械效率,一般取 =。工况 负载组成 推力 F/负载图和速度图的绘制:负载图按上面的数值绘制,速度图按给定条件绘制,如图:三 液压机液压系统原理图设计3.1 自动补油的保压回路设计考虑到设计要求,保压时间要达到5s,压力稳定性好。若采用液压单向阀回路保压时间长,压力稳定性高,设计中利用换向阀中位机能保压,设计了自动补油回路,且保压时间由电气元件时间继电器控制,在0-20min内可调整。此回路完全适合于保压性能较高的高压系统,如液压机等。自动补油的保压回路系统图的工作原理:按下起动按纽,电磁铁1YA通电,换向阀6接入回路时,液压缸上腔成为压力腔,在压力到达预定上限值时压力继电器11发出信号,使换向阀切换成中位;这时液压泵卸荷,液压缸由换向阀M型中位机能保压。当液压缸上腔压力下降到预定下限值时,压力继电器又发出信号,使换向阀右位接人回路,这时液压泵给液压缸上腔补油,使其压力回升。回程时电磁阀2YA通电,换向阀左位接人回路,活塞快速向上退回。3.2 释压回路设计:释压回路的功用在于使高压大容量液压缸中储存的能量缓缓的释放,以免她突然释放时产生很大的液压冲击。一般液压缸直径大于25mm、压力高于7Mpa时,其油腔在排油前就先须释压。根据设计很实际的生产需要,选择用节流阀的释压回路。其工作原理:按下起动按钮,换向阀6的右位接通,液压泵输出的油经过换向阀6的右位流到液压缸的上腔。同时液压油的压力影响压力继电器。当压力达到一定压力时,压力继电器发出信号,使换向阀5回到中位,电磁换向阀10接通。液压缸上腔的高压油在换向阀5处于中位(液压泵卸荷)时通过节流阀9、换向阀10回到油箱,释压快慢由节流阀调节。当此腔压力降至压力继电器的调定压力时,换向阀6切换至左位,液控单向阀7打开,使液压缸上腔的油通过该阀排到液压缸顶部的副油箱13中去。使用这种释压回路无法在释压前保压,释压前有保压要求时的换向阀也可用M型,并且配有其它的元件。机器在工作的时候,如果出现机器被以外的杂物或工件卡死,这是泵工作的时候,输出的压力油随着工作的时间而增大,而无法使液压油到达液压缸中,为了保护液压泵及液压元件的安全,在泵出油处加一个直动式溢流阀1,起安全阀的作用,当泵的压力达到溢流阀的导通压力时,溢流阀打开,液压油流回油箱。起到保护作用。在液压系统中,一般都用溢流阀接在液压泵附近,同时也可以增加液压系统的稳定性。使零件的加工精度增高。3.3液压机液压系统原理图拟定上液压缸工作循环(1) 快速下行。按下起动按钮,电磁铁1YA通电,这时的油路为:液压缸上腔的供油的油路变量泵1—换向阀6右位—节流阀8—压力继电器11—液压缸15液压缸下腔的回油路液压缸下腔15—液控单向阀7—换向阀6右位—电磁阀5—背压阀4—油箱油路分析:变量泵1的液压油经过换向阀6的右位,液压油分两条油路:一条油路通过节流阀7流经继电器11,另一条路直接流向液压缸的上腔和压力表。使液压缸的上腔加压。液压缸15下腔通过液控单向阀7经过换向阀6的右位流经背压阀,再流到油箱。因为这是背压阀产生的背压使接副油箱旁边的液控单向阀7打开,使副油箱13的液压油经过副油箱旁边的液控单向阀14给液压缸15上腔补油。使液压缸快速下行,另外背压阀接在系统回油路上,造成一定的回油阻力,以改善执行元件的运动平稳性。(2) 保压时的油路情况:油路分析:当上腔快速下降到一定的时候,压力继电器11发出信号,使换向阀6的电磁铁1YA断电,换向阀回到中位,利用变量泵的柱塞孔从吸油状态过渡到排油状态,其容积的变化是由大变小,而在由增大到缩小的变化过程中,必有容积变化率为零的一瞬间,这就是柱塞孔运动到自身的中心线与死点所在的面重合的这一瞬间,这时柱塞孔的进出油口在配油盘上所在的位置,称为死点位置。柱塞在这个位置时,既不吸油,也不排油,而是由吸转为排的过渡状态。液压系统保压。而液压泵1在中位时,直接通过背压阀直接回到油箱。(3) 回程时的油路情况:液压缸下腔的供油的油路:变量泵1——换向阀6左位——液控单向阀7——液压油箱15的下腔液压缸上腔的回油油路:液压腔的上腔——液控单向阀14——副油箱13液压腔的上腔—节流阀8——换向阀6左位——电磁阀5——背压阀4——油箱油路分析: 当保压到一定时候,时间继电器发出信号,使换向阀6的电磁铁2YA通电,换向阀接到左位,变量泵1的液压油通过换向阀旁边的液控单向阀流到液压缸的下腔,而同时液压缸上腔的液压油通过节流阀9(电磁铁6YA接通),上腔油通过换向阀10接到油箱,实现释压,另外一部分油通过主油路的节流阀流到换向阀6,再通过电磁阀19,背压阀11流回油箱。实现释压。下液压缸的工作循环:向上顶出时,电磁铁4YA通电,5YA失电。进油路:液压泵——换向阀19左位——单向节流阀18——下液压缸下腔回油路:下液压缸上腔——换向阀19左位——油箱当活塞碰到上缸盖时,便停留在这个位置上。向下退回是在4YA失电,3YA通电时产生的,进油路:液压泵——换向阀19右位——单向节流阀17——下液压缸上腔回油路:下液压缸下腔——换向阀19右位——油箱原位停止是在电磁铁3YA,4YA都断电,换向阀19处于中位时得到的。四 液压系统的计算和元件选型4.1 确定液压缸主要参数:按液压机床类型初选液压缸的工作压力为25Mpa,根据快进和快退速度要求,采用单杆活塞液压缸。快进时采用差动连接,并通过充液补油法来实现,这种情况下液压缸无杆腔工作面积 应为有杆腔工作面积 的6倍,即活塞杆直径 与缸筒直径 满足 的关系。快进时,液压缸回油路上必须具有背压 ,防止上压板由于自重而自动下滑,根据《液压系统设计简明手册》表2-2中,可取 =1Mpa,快进时,液压缸是做差动连接,但由于油管中有压降 存在,有杆腔的压力必须大于无杆腔,估计时可取 ,快退时,回油腔是有背压的,这时 亦按2Mpa来估算。1) 计算液压缸的面积可根据下列图形来计算—— 液压缸工作腔的压力 Pa—— 液压缸回油腔的压力 Pa故:当按GB2348-80将这些直径圆整成进标准值时得: ,由此求得液压缸面积的实际有效面积为:2) 液压缸实际所需流量计算① 工作快速空程时所需流量液压缸的容积效率,取② 工作缸压制时所需流量③ 工作缸回程时所需流量4.2液压元件的选择4.确定液压泵规格和驱动电机功率由前面工况分析,由最大压制力和液压主机类型,初定上液压泵的工作压力取为 ,考虑到进出油路上阀和管道的压力损失为 (含回油路上的压力损失折算到进油腔),则液压泵的最高工作压力为上述计算所得的 是系统的静态压力,考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力,另外考虑到一定压力贮备量,并确保泵的寿命,其正常工作压力为泵的额定压力的80%左右因此选泵的额定压力 应满足:液压泵的最大流量应为:式中 液压泵的最大流量同时动作的各执行所需流量之和的最大值,如果这时的溢流阀正进行工作,尚须加溢流阀的最小溢流量 。系统泄漏系数,一般取 ,现取 。1.选择液压泵的规格由于液压系统的工作压力高,负载压力大,功率大。大流量。所以选轴向柱塞变量泵。柱塞变量泵适用于负载大、功率大的机械设备(如龙门刨床、拉床、液压机),柱塞式变量泵有以下的特点:1) 工作压力高。因为柱塞与缸孔加工容易,尺寸精度及表面质量可以达到很高的要求,油液泄漏小,容积效率高,能达到的工作压力,一般是( ) ,最高可以达到 。2) 流量范围较大。因为只要适当加大柱塞直径或增加柱塞数目,流量变增大。3) 改变柱塞的行程就能改变流量,容易制成各种变量型。4) 柱塞油泵主要零件均受压,使材料强度得到充分利用,寿命长,单位功率重量小。但柱塞式变量泵的结构复杂。材料及加工精度要求高,加工量大,价格昂贵。根据以上算得的 和 在查阅相关手册《机械设计手册》成大先P20-195得:现选用 ,排量63ml/r,额定压力32Mpa,额定转速1500r/min,驱动功率,容积效率 ,重量71kg,容积效率达92%。2.与液压泵匹配的电动机的选定由前面得知,本液压系统最大功率出现在工作缸压制阶段,这时液压泵的供油压力值为26Mpa,流量为已选定泵的流量值。 液压泵的总效率。柱塞泵为 ,取 。选用1000r/min的电动机,则驱动电机功率为选择电动机 ,其额定功率为。阀类元件及辅助元件的选择1. 对液压阀的基本要求:(1). 动作灵敏,使用可靠,工作时冲击和振动小。油液流过时压力损失小。(2). 密封性能好。结构紧凑,安装、调整、使用、维护方便,通用性大2. 根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件及辅助元件型号和规格主要依据是根据该阀在系统工作的最大工作压力和通过该阀的实际流量,其他还需考虑阀的动作方式,安装固定方式,压力损失数值,工作性能参数和工作寿命等条件来选择标准阀类的规格:序号 元件名称 估计通过流量型号 规格1 斜盘式柱塞泵 63SCY14-1B 32Mpa,驱动功率 WU网式滤油器 160 WU-160*180 40通径,压力损失 直动式溢流阀 120 DBT1/315G24 10通径,32Mpa,板式联接4 背压阀 80 YF3-10B 10通径,21Mpa,板式联接5 二位二通手动电磁阀 80 22EF3-E10B6 三位四通电磁阀 100 34DO-B10H-T 10通径,压力 液控单向阀80 YAF3-E610B 32通径,32MPa8 节流阀80 QFF3-E10B 10通径,16MPa9 节流阀80 QFF3-E10B 10通径,16MPa10 二位二通电磁阀30 22EF3B-E10B 6通径,压力20 MPa11 压力继电器- DP1-63B 8通径, MPa12 压力表开关- KFL8-30E 32Mpa,6测点13 油箱14 液控单向阀 YAF3-E610B 32通径,32MPa15 上液压缸16 下液压缸17 单向节流阀48 ALF3-E10B 10通径,16MPa18 单向单向阀48 ALF3-E10B 10通径,16MPa19 三位四通电磁换向阀 25 34DO-B10H-T20 减压阀 40 管道尺寸的确定油管系统中使用的油管种类很多,有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管等,必须按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用。本设计中油管采用钢管,因为本设计中所须的压力是高压,P= , 钢管能承受高压,价格低廉,耐油,抗腐蚀,刚性好,但装配是不能任意弯曲,常在装拆方便处用作压力管道一中、高压用无缝管,低压用焊接管。本设计在弯曲的地方可以用管接头来实现弯曲。尼龙管用在低压系统;塑料管一般用在回油管用。胶管用做联接两个相对运动部件之间的管道。胶管分高、低压两种。高压胶管是钢丝编织体为骨架或钢丝缠绕体为骨架的胶管,可用于压力较高的油路中。低压胶管是麻丝或棉丝编织体为骨架的胶管,多用于压力较低的油路中。由于胶管制造比较困难,成本很高,因此非必要时一般不用。1. 管接头的选用:管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式联接件,它必须具有装拆方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降小、工艺性好等各种条件。管接头的种类很多,液压系统中油管与管接头的常见联接方式有:焊接式管接头、卡套式管接头、扩口式管接头、扣压式管接头、固定铰接管接头。管路旋入端用的连接螺纹采用国际标准米制锥螺纹(ZM)和普通细牙螺纹(M)。锥螺纹依靠自身的锥体旋紧和采用聚四氟乙烯等进行密封,广泛用于中、低压液压系统;细牙螺纹密封性好,常用于高压系统,但要求采用组合垫圈或O形圈进行端面密封,有时也采用紫铜垫圈。液压系统中的泄漏问题大部分都出现在它管系中的接头上,为此对管材的选用,接头形式的确定(包括接头设计、垫圈、密封、箍套、防漏涂料的选用等),管系的设计(包括弯管设计、管道支承点和支承形式的选取等)以及管道的安装(包括正确的运输、储存、清洗、组装等)都要考虑清楚,以免影响整个液压系统的使用质量。国外对管子的材质、接头形式和连接方法上的研究工作从不间断,最近出现一种用特殊的镍钛合金制造的管接头,它能使低温下受力后发生的变形在升温时消除——即把管接头放入液氮中用芯棒扩大其内径,然后取出来迅速套装在管端上,便可使它在常温下得到牢固、紧密的结合。这种“热缩”式的连接已经在航空和其它一些加工行业中得到了应用,它能保证在40~55Mpa的工作压力下不出现泄漏。本设计根据需要,选择卡套式管接头。要求采用冷拔无缝钢管。2. 管道内径计算:(1)式中 Q——通过管道内的流量v——管内允许流速 ,见表:允许流速推荐值油液流经的管道 推荐流速 m/s液压泵吸油管液压系统压油管道 3~6,压力高,管道短粘度小取大值液压系统回油管道 (1). 液压泵压油管道的内径:取v=4m/s根据《机械设计手册》成大先P20-641查得:取d=20mm,钢管的外径 D=28mm;管接头联接螺纹M27×2。(2). 液压泵回油管道的内径:取v=根据《机械设计手册》成大先P20-641查得:取d=25mm,钢管的外径 D=34mm;管接头联接螺纹M33×2。3. 管道壁厚 的计算式中: p——管道内最高工作压力 Pad——管道内径 m——管道材料的许用应力 Pa,——管道材料的抗拉强度 Pan——安全系数,对钢管来说, 时,取n=8; 时,取n=6; 时,取n=4。根据上述的参数可以得到:我们选钢管的材料为45#钢,由此可得材料的抗拉强度 =600MPa;(1). 液压泵压油管道的壁厚(2). 液压泵回油管道的壁厚所以所选管道适用。4. 液压系统的验算上面已经计算出该液压系统中进,回油管的内径分别为32mm,42mm。但是由于系统的具体管路布置和长度尚未确定,所以压力损失无法验算。系统温升的验算在整个工作循环中,工进阶段所占的时间最长,且发热量最大。为了简化计算,主要考虑工进时的发热量。一般情况下,工进时做功的功率损失大引起发热量较大,所以只考虑工进时的发热量,然后取其值进行分析。当V=10mm/s时,即v=600mm/min即此时泵的效率为,泵的出口压力为26MP,则有即此时的功率损失为:假定系统的散热状况一般,取 ,油箱的散热面积A为系统的温升为根据《机械设计手册》成大先P20-767:油箱中温度一般推荐30-50所以验算表明系统的温升在许可范围内。五 液压缸的结构设计 液压缸主要尺寸的确定1) 液压缸壁厚和外经的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知,承受内压力的圆筒,其内应力分布规律应壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径D与其壁厚 的比值 的圆筒称为薄壁圆筒。工程机械的液压缸,一般用无缝钢管材料,大多属于薄壁圆筒结构,其壁厚按薄壁圆筒公式计算设 计 计 算 过 程式中 ——液压缸壁厚(m);D——液压缸内径(m);——试验压力,一般取最大工作压力的()倍 ;——缸筒材料的许用应力。无缝钢管: 。= =则 在中低压液压系统中,按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小,使缸体的刚度往往很不够,如在切削过程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或漏油。因此一般不作计算,按经验选取,必要时按上式进行校核。液压缸壁厚算出后,即可求出缸体的外经 为2) 液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度,可根据执行机构实际工作的最大行程来确定,并参阅<<液压系统设计简明手册>>P12表2-6中的系列尺寸来选取标准值。液压缸工作行程选缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖,其有效厚度t按强度要求可用下面两式进行近似计算。无孔时有孔时式中 t——缸盖有效厚度(m);——缸盖止口内径(m);——缸盖孔的直径(m)。液压缸:无孔时取 t=65mm有孔时取 t’=50mm3)最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时,从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度(如下图2所示)。如果导向长度过小,将使液压缸的初始挠度(间隙引起的挠度)增大,影响液压缸的稳定性,因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。对一般的液压缸,最小导向长度H应满足以下要求:设 计 计 算 过 程式中 L——液压缸的最大行程;D——液压缸的内径。活塞的宽度B一般取B=()D;缸盖滑动支承面的长度 ,根据液压缸内径D而定;当D<80mm时,取 ;当D>80mm时,取 。为保证最小导向长度H,若过分增大 和B都是不适宜的,必要时可在缸盖与活塞之间增加一隔套K来增加H的值。隔套的长度C由需要的最小导向长度H决定,即滑台液压缸:最小导向长度:取 H=200mm活塞宽度:B=缸盖滑动支承面长度:隔套长度: 所以无隔套。液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的20~30倍。液压缸:缸体内部长度当液压缸支承长度LB (10-15)d时,需考虑活塞杆弯度稳定性并进行计算。本设计不需进行稳定性验算。 液压缸的结构设计液压缸主要尺寸确定以后,就进行各部分的结构设计。主要包括:缸体与缸盖的连接结构、活塞与活塞杆的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置、排气装置及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件不同,结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择。设 计 计 算 过 程1) 缸体与缸盖的连接形式缸体与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。本次设计中采用外半环连接,如下图1所示:图1 缸体与缸盖外半环连接方式优点:(1) 结构较简单(2) 加工装配方便缺点:(1) 外型尺寸大(2) 缸筒开槽,削弱了强度,需增加缸筒壁厚2)活塞杆与活塞的连接结构参阅<<液压系统设计简明手册>>P15表2-8,采用组合式结构中的螺纹连接。如下图2所示:图2 活塞杆与活塞螺纹连接方式特点:结构简单,在振动的工作条件下容易松动,必须用锁紧装置。应用较多,如组合机床与工程机械上的液压缸。