锻压机毕业论文

进入二十一世纪以来，中国汽车工业一直保持着持续发展的势头。上世纪九十年代以前，国内汽车工业的主导产品是货车，经过近十年的发展，出现了以轿车为领头羊的可喜格局。汽车工业重点发展轿车的战略转移，给装备制造业带来前所未有的发展机遇。各行各业中，与装备制造业关联最大的就是汽车工业。有关资料表明，美国机床的50%以上、工业机器人的60%以上用于汽车工业，因此美国成为汽车王国的同时，也成为机床生产大国。发达国家汽车工业的发展史无不证明这一点，汽车工业的发展提升了装备制造业特别是机床制造业，机床制造业的提升在技术与工艺上，支撑和保证汽车工业的繁荣。锻压机械作为机床制造业的重要部分与汽车工业的发展更是息息相关。本文仅以轿车典型金属板材冲压件和典型锻件为例，浅谈汽车工业对锻压机械的应用。 典型金属板材冲压件的工艺装备 在轿车的整车生产中，冲压、焊装、涂装和总装统称轿车生产四大工艺。据统计，在轿车的2000馀个零件中，按件数计算金属板材冲压件占40%以上，冲压工艺装备在汽车工业的地位可见一斑。当今轿车生产凸现车型个性化特点，令换型周期越来越短。轿车换型主要表现在车身形状和结构的变化，而与之相适应的是金属板材冲压件的千变万化。金属板材冲压件大致可分为三大类，即车身覆盖件、车身结构件和中小型冲压件。车身覆盖件和车身结构件是具有保持车身形状功能的零件，如车门、顶盖、侧围、行李箱盖等，是金属板材冲压件的主体。中小型冲压件在轿车中的分布较分散，如车轮、离合器、车用空调、微特电机等部件，都有大量的冲压件。研究轿车典型金属板材冲压件的工艺装备，毫无疑问地要将车身覆盖件的工艺装备作为龙头对待。 金属覆盖件的工艺装备 自车身覆盖件工业化生产以来，机械压力机始终是其装备主体，典型的组合是一台双动机械压力机与数台单动机械压力机组成的冲压生产线。冲压生产线的形式虽然一直被普遍采用，但其内涵却不断变化。首先是随着单机自动化水平的提高，自动快速调整技术及自动快速换模技术的应用，增强了冲压生产线的柔性化程度；其次是冲压生产线的结构形式不断改进，由人工上下料的流水生产线发展为半自动冲压线和自动冲压线；其三，更具技术进步意义的是，多工位压力机进入冲压生产线，以及激光加工与冲压加工相集成，组成广义的冲压自动线。 图1 多工位压力机中国锻压机械行业在车身覆盖件工艺装备方面的进步是有目共睹的。通过“八五”以来的科技攻关，锻压机械行业的自主开发能力明显提高了。在此基础上，有关企业通过引进德国舒勒、美国维尔森、日本小松等着名公司的设计制造技术，或采取与国外厂商合作生产的方式，为中国轿车生产企业提供了几十条冲压生产线，并在国际市场中占有一席之地。 当前，车身覆盖件冲压技术的快速发展令人瞩目，主要表现在液压机的加盟、多工位压力机的使用和柔性化技术趋于成熟这三方面。 如前所述，机械压力机是冲压生产线的主体，长时间里没有其他装备能动摇其霸主地位。然而，随着液压机某些关键技术的突破，液压机在冲压方面的优势和潜能得到充分发挥，生产率明显提高，以及行程同步、与传送装置连锁等问题的圆满解决，产生液压机作为冲压生产线主机的趋势。当然，这并不意味着液压机将取代机械压力机，虽然冲压生产线可以全部采用液压机，也可以液压机与机械压力机混排使用，但机械压力机作为主机组成的冲压生产线毕竟仍是主流。 早期较广泛使用的冲压生产线，由一台双动机械压力机与数台单动机械压力机组成，两者之间设置一个工件翻转装置。多工位板料自动压力机的出现，以其一次行程进行多工序加工、结构紧凑、生产效率高等特点，倍受汽车工业的青睐。多工位压力机作为主机用于冲压生产线，比单机使用的难度大得多，必须解决驱动系统、传送系统以及检测系统等一系列技术问题。近年来，随着以上技术难题的逐一解决，多工位压力机作为主机进入冲压生产线才成为可能。 图2 串联压力机生产线柔性化技术趋于成熟，是轿车车身覆盖件生产最重要的技术进步。首先，组成冲压生产线的设备的数控化，奠定了冲压生产线自动化的基础。而柔性传送技术、机外仿真技术、脱机编程技术的日臻完善，特别是包括模具自动仓库、模具自动识别与提取、模具工作参数自动调整等功能的模具系统实用化，标志着车身覆盖件柔性化技术已趋成熟，使大型覆盖件的“个性化”生产、按定单生产和“准时生产”成为可能。 柔性冲压自动线问世，表示柔性化技术发展逐渐完备。柔性冲压自动线的基本结构，仍是一台双动压力机与数台单动压力机串联布置。在双动压力机之前有拆垛装置，由上料车、液压顶升器、磁力分层器、真空吸盘提升器、双料检测器、磁力辊道、双料排除器、清洗涂油装置和送料装置组成；双动压力机与单动压力机之间有上下料装置，包括下料器、翻转装置、传送装置和上料器；单动压力机之间的上下料装置，由下料器、传送装置和上料器组成；最后一台单动压力机之后是码垛装置，由下料器，传送装置和码垛车组成。此外，自动快速换模系统、自动快速调整系统、故障检测系统以及废料排除与运输系统都是必不可少的。由于对机器人技术、微电子技术和液压技术的充分应用，不仅实现了冲压过程的自动化，而且带来生产组织的柔性化。 大型多工位压力机自动冲压生产线代表了先进的组合方式，应当特别关注。大型多工位压力机的不断完善和轿车大型覆盖件生产的需求，促进了大型多工位压力机自动冲压生产线的发展。较原始的组合是，由一台双动拉伸压力机与一台单动大型多工位压力机组成，二者之间配备一套翻转装置和同步装置，在一定程度上提高了生产节拍，并减少占地面积。第二代生产线的配置大为简化，一台带双动拉伸工位的多工位压力机在其前后分别配备了拆垛装置和码垛装置，便组成了一条自动冲压生产线。此类多工位压力机多为四柱三滑块结构，第一滑块下的第一工位是双动拉伸工位，其馀工位为单动冲压工位。由于拉伸工位采取了反向拉伸的方式，从而避免了工件的翻转，因此不需要翻转装置，使生产率进一步提高、占地面积也减少了。带数控液压气垫的大型多工位压力机的出现，摒弃了传统的双动拉伸工艺理念，真正将拉伸与其他冲压工艺组合到一台压力机上完成。自动冲压生产线的硬件组成仍是一台主机配备拆垛装置和码垛装置，主机是带数控液压气垫的多工位压力机，而数控液压气垫是其技术核心。数控液压气垫通过四角控制，可调节拉伸工作的压边力，从而实现单动深拉伸。采用数控液压气垫使单动压力机代替传统的双动压力机，不仅简化了压力机的结构、取消了翻转装置，且实现了压边力的优化控制、提高拉伸件的质量、降低工件的废品率。 中国汽车工业对设备需求呈现长期多样性的局面，因此大型覆盖件的生产工艺也是多种多样的。随着技术发展的进程，众多企业已经或将要把人工上下料的流水线改造为半自动冲压线和自动冲压线，但使用柔性冲压自动线的企业仍为数不多。大型多工位压力机自动冲压生产线由于造价昂贵及技术方面的问题，在国内推广使用尚待时日。目前，中国锻压机械行业不仅能够自主提供传统配置的冲压生产线、半自动冲压线和自动冲压线，而且具有提供柔性冲压自动线和大型多工位压力机自动冲压线的能力。 钢板成型车轮的工艺装备 在结构上，轿车车轮主要分为组合式车轮和整体式车轮，从材质上分则有钢板成型车轮和铝合金车轮。当前，组合式钢板成型车轮占有相当重要的位置，短期内不会出现整体式铝合金车轮一统天下的局面。组合式钢板成型车轮主要由轮辋和轮辐组成，轮辋与轮辐的生产工艺一直备受关注。现时，生产轮辋的工艺方法大致有两种，一是滚压生产工艺，二是旋压生产工艺；生产轮辐的工艺方法主要有两种，即冲压成形工艺和旋压成形工艺。 滚压工艺生产轿车轮辋的自动生产线的典型配置，按工艺性质可分为三部分：第一部分包括自动开卷机组、校平剪切机组，将卷料制备成加工轮辋的定长板料；第二部分包括卷圆机组、焊接及焊缝清理机组、倒角及扩口机组，将前工序的板料卷成轮辋所需的环形毛坯；第三部分包括滚压成形机组（通常由三台滚压成形机组成）、精整扩径机组，将环形坯料滚压成成型轮辋。滚压工艺的优点是生产率高，国外此类自动生产线的生产率一般为800-1200件/小时。 旋压工艺生产轿车轮辋的优点是，通过有效控制金属的塑性流动，可加工出变截面等强度轮辋，以提高轮辋质量。可是，旋压工艺存在生产率低的缺点，国外典型生产线的生产率通常为200-250件/小时，因此不适于大批量生产轮辋的企业。比较常见的做法是，利用旋压工艺具有的柔性化特点，用于新产品开发和小批量轮番生产。旋压工艺轿车轮辋自动生产线的配置，第一、第二两部分与滚压工艺相类似，第三部分旋压成形机代替了滚压成形机。 冲压成形生产轮辐的工艺比较间单，早期采用多台单工位压力机分序成型的方法，后来采用多工位压力机在一台设备上连续完成。冲压成形的轮辐等厚壁、重量大，不能满足轿车高速行驶的需要，而且材料利用率和车轮寿命都较低。旋压工艺可获得变厚壁等强度结构轮辐，不仅提高了材料利用率和车轮寿命，而且增加轿车高速行驶的安全性和可靠性。旋压成形生产线的典型工艺包括落料、强力旋压、修边、冲孔等工序。旋压成形生产线的主机是数控旋压成形机，第一滚轮对坯料预旋压完成布料，第二滚轮将壁厚旋压至预定值。 中国轿车车轮的生产工艺装备比较落后，滚压工艺与旋压工艺均有极大的发展空间。从国外的发展趋势看，旋压工艺虽然有生产效率低的缺点，但其加工精度高、可生产变截面等强度轮辋和轮辐、制件刚度大回弹小等优点仍不容忽视，特别适合新产品开发和中小批量生产。随着旋压工艺生产率的不断提高和控制技术的日臻完善，在车型变化周期越来越短的今天，人们可能将重新审视对旋压成形工艺的评价。 典型锻件的工艺装备 汽车工业是锻件生产企业最重要的用户，因为大约60%以上的锻件为汽车工业应用。与机械工业相比，汽车工业更注重锻件的精度、锻件细微结构和中空部位的成型以及最大程度的减轻重量。由于锻件的高强度和高可靠性，轿车的重要零件一直采用锻件作毛坯，典型锻件有发动机的曲轴、连杆，变速箱的齿轮、轴类零件，操纵系统中的轮架、拉杆、转向节零件等。轿车典型锻件的锻造可分两大类，即普通模锻和特种模锻。普通模锻采用小飞边、无飞边工艺在锻锤和热模锻压力机上进行，特种模锻采用楔横轧工艺、摆动辗压工艺和径向锻造工艺。 发动机连杆锻造工艺装备 轿车发动机连杆锻造工艺主要有两种，一是采用热模锻压力机生产线，二是采用电液模锻锤生产线。前者适用于大批量生产，后者则适应中小批量、多品种生产方式。热模锻压力机生产线的基本组成是，棒料库、棒料自动排列和送进装置、感应加热炉、出料装置、棒料剪切机构和热模锻压力机等。热模锻压力机生产线采用一模两件的锻造工艺，生产率可高达800-1200件/小时，材料利用率为95%以上。热模锻压力机生产线虽然有经济技术方面的优势，但受投资大、专业化程度高、模具制造和维修费用高、必须有70%以上的开动率等因素的制约，使许多生产厂家望而生畏。电液模锻锤生产线生产轿车发动机连杆锻件，采用一模一件的锻造工艺，将棒料剪切成坯料后加热再进行锻造。电液模锻锤生产线的基本组成是，棒料剪切机、感应加热炉、送料装置、楔横轧机或辊锻机、电液模锻锤、切边校正机等。随着控制技术的发展，电液模椴锤可控制和调整打击能量、打击次数、打击间隔时间等工艺参数，以最佳打击力满足锻件成形的能量要求，不仅能提高锻件的质量，而且延长了模具的寿命。虽然电液模锻锤生产线的生产率通常只有热模锻压力机生产线的二分之一左右，但其投资只相当于后者的三分之一，组织生产十分灵活，故深受中小批量生产规模厂家的青睐。 轿车发动机连杆锻造的技术发展趋势是，提高锻造生产线的机械化、自动化水平和采用新的锻造工艺方法。显而易见，提高锻造生产线的机械化和自动化水平是业内人士的共识。采用机械化上下料装置、机械化传送装置、机械手和自动控制技术对流水生产线进行技术改造，减少人工操作环节、实现自动化或半自动化生产，是目前发达国家的普遍做法。新锻造工艺方法的尝试有两种，一是粉末锻造工艺，即将金属粉末烧结的坯料加热后进行模锻成形；二是在多工位自动热镦机上高速锻造成形。前者的优点有锻件重量偏差小和能生产形状复杂锻件等，特别适合于动平衡要求高的高级发动机，为诸多生产厂家所采用；后者因经济批量的门槛值过高和设备过于昂贵而难以被厂家接受。 圆盘齿坯锻造工艺装备 圆盘齿坯是轿车盘类锻件的典型代表，由于数量大，要求采用高精度、高效率、低成本的工艺方法生产。早期的生产工艺采用锻锤、机械压力机、螺旋压力机或热模锻压力机为主机，将棒料剪切成坯料后加热，分几个工序完成，生产效率低、锻件精度底、加工馀量大、材料利用率低。自从出现毛坯精化的理念后，高速热镦机自动生产线成为生产圆盘齿坯最理想的选择。高速热镦机自动生产线的典型配置为料架、自动上料装置、感应加热炉、滚轮式送料机构和多工位高速热镦机。加热的棒料进入高速热镦机后，依次完成毛坯切断、整形、预锻、终锻、冲孔等全部工序，锻件在各工位之间的转送由机械手自动完成。高速热镦机自动生产线可实现真正的毛坯精化，锻件的尺寸、形状接近机加工零件，提高材料利用率并节省机加工工时，锻件具有更理想的金相组织和机械性能，生产率是普通锻造方法的数倍甚至十倍，其综合经济效益是十分显着的。 齿轮轴锻造工艺装备 轿车齿轮轴是变速箱的重要零件，是典型的轿车轴类件，具有细长和多台阶的特点。生产轴类件的传统工艺是在模锻锤或热模锻压力机上模锻，但这种工艺生产出的锻件精度低、材料利用率低、加工馀量大，楔横轧工艺的出现有效解决这一难题。楔横轧工艺是高效、节能、节材的新技术，加热的棒料进入楔横轧机，楔横轧模在一个工作循环中对金属连续挤压分布，形成满足形状和尺寸要求的阶梯轴锻件，而且可以用管材作坯料生产空心轴锻件。由于楔横轧工艺适合加工对称零件，因而往往将一对零件对称布置设计模具，使工艺性和生产率双受益。楔横轧工艺的特点是，一次行程可获得一个或一对零件，生产效率高；金属连续变形、变形力小、模具寿命高；锻件尺寸精度、高加工馀量小、材料利用率高。楔横轧自动生产线的构成比较简单，通常由自动上料装置、感应加热炉和楔横轧机组成。楔横轧机有两辊式和平板式的结构形式，平板式楔横轧机利用机械或液压驱动，两块平板式模板作直线往复运动搓轧坯料；两辊式楔横轧机的模具是一对轧制辊轮，毛坯在旋转的轧辊中成形。前者的优点是结构简单、调整方便、模具造价低廉、锻件精度高；缺点却是行程受限、变形程度小、有空程、生产效率低；后者的结构紧凑、可实现连续生产、生产效率高，缺点是模具制造困难、锻件精度较低。 纵观中国汽车工业的锻压机械应用情况，冲压工艺装备的水平高于锻造，表现在工艺及装备的先进性、生产线的自动化及柔性化程度、集约化生产水平等诸多方面。虽然国内锻压机械行业可以为汽车工业提供几乎所有的冲压与锻造装备，但毋庸讳言，中国锻压机械行业的水平和实力在国际市场上还不算是强者。锻压机械行业在汽车工业中的地位，既取决于锻压机械行业的技术进步和结构调整，也取决于汽车工业的发展战略与市场前景。

[1] 于洪林. 平板硫化机的现状与发展趋势[J]．橡胶技术与装备. 1995(05)．[2] 杨小莉. 自动液压平板硫化机的设计[J]．中国高新技术企业. 2010(20)．[3] 汪大鹏. 对增速缸液压控制回路的改进[J]. 锻压机械. 2002(01).[4] 马占兴，何月梅主编. 橡胶机械设计[M]．北京：化学工业出版社，1984．[5] 杨顺根，白仲元主编．橡胶工业手册第九分册（下）[M]．北京：化学工业出版社，1994．[6] 雷天觉主编. 新编液压工程手册[M]. 北京：北京理工大学出版社，2005. J表示期刊，M表示书。2010（20）表示2010年出版，总第20期。

2007年 期刊侯亮，陈峰，温志嘉，跨企业产品协同开发中的设计任务分解与分配，浙江大学学报，，EI侯亮，韩东辉，温志嘉，面向新产品协同开发的供应商规划与选择研究机械工程学报，，EI:林晓鹰，侯亮，基于公理化理论的自动装配与焊接系统设计厦门大学学报（自然科学版）林晓鹰，侯亮，一种摩托车部件集成焊接系统的开发研究，组合机床与自动化加工技术，颜华生，侯亮，郑添杰，机床大件结构复合优化方法研究，现代制造工程，郑添杰，侯亮，颜华生，基于参数化的机床产品快速变型设计，现代制造工程，年会议论文2006年 期刊侯亮，韩东辉，林祖胜. 大规模定制模式下的产品外协资源配置研究.机械工程学报.(EI:)侯亮，韩东辉，林祖胜. 制造企业产品协同开发链及其实施框架研究. 科技进步与对策. ：133－135韩东辉，侯亮，林祖胜. 供应商参与企业新产品研发过程中的研究. 现代制造工程. 侯亮，韩东辉. 基于客户群、模块化及供应链分析的MC实施模式研究.厦门大学学报（自然科学版）.年 会议论文2005年 期刊侯亮，颜黄苹，陈永明. 面向大规模定制的网络化CAE系统研究与应用.机械工程学报. （EI:)侯亮，陈永明.基于布局模型的液压机产品大规模定制设计.计算机集成制造系统.（EI:)韩东辉，侯亮. 大批量定制企业的产品协同开发战略研究. 组合机床与自动化技术，侯亮，张翊.创新毕业设计组织模式，培养学生协同工作能力. 厦门大学学报（哲社版），2005年增刊吴伟伟，唐任仲，侯亮.基于参数化的机械产品尺寸变型设计研究与实现.中国机械工程.⑶（EI：)2005年 会议论文林祖胜，侯亮.基于知识的产品网络化快速分析技术研究与实现.福建省科协2005年学术年会论文集..厦门韩东辉，侯亮.客车制造业实施产品协同开发的策略和方法研究.福建省科协2005年学术年会论文集..厦门2004年 期刊侯亮，徐燕申，唐任仲.产品模块化设计理论、技术与应用研究进展，机械工程学报，（EI:)侯亮，唐任仲，徐燕申. 机械产品柔性模块化设计知识库系统的研究与开发. 浙江大学学报（工学版） （EI:)2003年以前期刊侯亮，徐燕申，唐任仲. 面向广义模块化设计的产品族规划方法研究. 中国机械工程，（EI:)侯亮，徐燕申.基于模板模块的机械产品广义模块化设计模块编码系统.机械设计. 徐燕申，侯亮.液压机广义模块化设计原理及其应用.机械设计.侯亮，徐燕申.基于模板模块的液压机框架结构模块化设计.锻压机械.侯亮，徐燕申.基于参数化、变量化设计的广义模块化设计，组合机床与自动化技术，徐燕申，徐千理，侯亮，基于CBR的机械产品模块化设计方法的研究.机械科学与技术.⑸（EI:)郑辉，徐燕申，侯亮.基于KBE和CAE结合的液压机结构柔性模块创建.天津大学学报.⑶（EI:)郑清春,徐燕申，侯亮.汽车覆盖件模具模块化设计技术的研究.成组技术与生产现代化，

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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~μm。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（的EL及的彩色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（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～，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