铣床机械设备加工的毕业论文

随着中国经济的不断发展,各行各业都迎来了发展的高速时期。而重工业对于一个国家来说也是相当重要的，机械工程专业,随着国家的重视,也迎来了发展的高速时期。下文是我为大家搜集整理的机械毕业论文10000字的内容，欢迎大家阅读参考!

浅谈机械设计及自动化教学思维

摘要:机械设计及自动化是机械类专业的基础学科，其概念理论抽象，教学内容复杂，采用传统的教学方式难以激发学生的学习兴趣。通过转换教学模式，创新教育理念，才能有效促进学生的学习效率，培养他们的思维能力。本文从优化教学内容、创新教学模式的角度探究了培养学生思维能力的几个方法。

关键词:机械设计及自动化;思维能力;培养;教学

机械设计能力和生产制造水平体现着国家现代化的强弱状况，是国家实现现代化的基础。一台机器的制造过程中，零件是它的组成部分，其相互联结、相互作用，才能使整台机器发挥出功能和作用。《机械设计及自动化》作为一门实践能力极强的基础学科是工程院校中的重要课程，学好这门课程才能掌握基本的机械理论知识，懂得常用机械设备的结构、使用方法，懂得零件的设计原理，开展深入的学习和研究。学生在课程学习中不仅需要掌握基本的通用零件设计知识，还需要在实践环节中进行相应的技能训练，积累一定的理论知识，培养出正确的思维，能力，为今后的专业课程、产品设计打下扎实的基础。

1优化教学内容，启发学生思维能力

传统的教学实践中，教师采取“满堂灌”的形式，不考虑学生的感受，课堂效率低下。采取启发式教学模式，关注学生的接受程度、学习兴趣，能够大大改变这一局面。教师通过选取生动的实践案例进行分析，开展多方向的分析讨论，引导学生去积极参与，积极思考，主动探究，主动实践，有助于学生综合能力的全面提高。教师通过正面的引导，让学生在讨论中形成“存疑、求异”的问题思维，引发他们的求知兴趣，进而产生创新、求索的欲望。教育的最终目标并不仅仅是让学生学到知识，更主要的是让学生掌握获取知识的能力、方法，“授人以鱼，不如授人以渔”，教师应注重学生的能力培养，结合机械工程科目的特点改变教育模式，开启学生的思维能力。在讲解章节知识中有意地进行归纳、比较，将知识点链接成一个整体，便于学生掌握。同时立足机械产品的生产过程，紧跟现代科学技术的发展趋势，关注行业的焦点、热点，进行补充和充实，让学生产生出对新观念、新事物的探究兴趣，开发出他们的机械创新思路。

2课程改进设计，滋养学生思维能力

改进教学模式就必须寻找便捷、准确的方法，提高教学效率。《机械设计及自动化》专业课程中有大量复杂的机械结构动态、静态模拟，以及专业机械运动知识，缺乏空间想象能力和工程实践知识学习起来比较吃力，采用计算机辅助教学软件可以很好地化解这些问题，通过画面的播放可以给学生展示出机器零件的制作过程，齿轮的咬合过程，甚至带传动过程中的应力分布等，彻底改变了传统教学方式的僵化凝固状况，让学生看到真实、形象、生动的场面，增强了课堂教学的趣味性、生动感，让学生的认知、理解和认识更加深刻，拓宽了学生的思维空间和想象力，学生的知识容量进一步扩大，教学的感染力得到提高，课堂学习效果显著增长。设置问题可以激发学生的好奇，造成问题悬念，促进学生对事物现象的观察、分析，进而寻找方法进行探究。机械设计课程需要让学生掌握理论联系实际的原理对通用设备、通用零部件进行分析，熟悉其工作原理和结构特点，培养出机械设计的能力。教师通过设问方式让学生开动脑筋:这些机构是如何运转的?如何确定机构的运动模式是唯一的?现代机器人是如何设计的?这些问题的提出给学生带来很大的刺激，让他们在思考中加入讨论，积极主动学习，不仅改变了课堂教学的沉闷气氛，而且有力地促进了教学内容的深化，取得了良好的教学效果。

3开发实验教学，创新学生思维能力

实验教学有助于培养学生的创新能力、创新意识，让学生养成动手动脑的操作能力，提高学生的综合能力。《机械设计及自动化》中有许多验证性的实验，不利于调动起学生的积极参与性，更无法滋生出创新能力。因此，需要开拓多重类型的实验，如基本型、综合设计型、创新型。针对普通学生，着重培养他们的动手能力、学习能力、探究问题的能力;针对学有余力的学生可以进一步开启他们的解决问题的能力、创新能力。将实验教学形成开放的、多层次的教学阵地，适应不同学生的需求。

学生在不同层次的实验操作中可以体验到技术创新的乐趣和科学发现的方法，产生出积极探究的兴趣。教师要鼓励学生自己设计实验内容，动手实践，使用各类机电一体化的电器元件根据学到的知识，结合机械结构设计方法，创造性地设计实验目标，进行有创意的发明和改造，试制出有新意的机电小产品、小型电机结构，增强他们求知、探究的信心。实验室里可以让学生仔细观察研究实验对象，做出评价和分析，通过建模和设计进行仿造和再现，是学生进行认知实践的最佳环境。建立开发的机械设计创新实验基地，将实验和模型进行主题分区、系统化、合理化，有助于学生主动设计各类创意实验，熟悉实验室环境，动手制作各种创新实验模型。

4结语

《机械设计及自动化》是重要的技术型学科，必须从教学内容、教学方式上不断探索和改进，培养学生的探索思维、创新意识，增强学生的学习兴趣和动手实践的主动性，让学生养成独立思考的能力，为他们在今后的机械设计工作中打下扎实的基础，不断提升他们的创新意识和机械设计能力。

参考文献:

[1]叶航.探析机械设计及自动化教学中关于学生思维能力的培养[J].才智，2015(07):103.

[2]解瑞瑞.机械设计及自动化教学中思维能力的培养[J].传奇.传记文学选刊(理论研究)，2011(02):130～132.

浅析机械加工技术中数控加工的应用

1机械加工中数控加工技术特征和应用重要性

机械加工中数控加工特征

机械加工当中对数控加工技术的应用，是机械加工现代化发展的体现，数控加工技术的应用在当前比较广泛，这是在传统机械加工技术的基础上进一步发展而来的。在对数字控制技术的应用下，对机械加工的质量水平得到了提高，数控技术应用对工艺参数能进行改变，从而在制造新的产品的时候就提供了很大的方便[1]。在数控加工技术的应用下，能将普通机床难以完成的加工要求高效的完成。数控加工技术在对模块化的标准工具应用下，就能节约时间，并实现标准化的生产等。

应用重要性

数控加工技术的应用对机床的控制能力可有效提高，数控加工技术在近些年得到了广泛应用，尤其是在机械加工当中是主要的应用行业，在数控加工技术的应用下，提高了机床的控制力，对机械加工的整体效率得到了显著提高。数控加工技术的应用对机床设备的功能发挥起到了促进作用，使得机床设备的操作比较简单化，在数控器上编制好程序之后，按照程序进行自动化的操作，对机械加工的质量提高起到了保障作用，也对机床设备操作人员的工作效率有了提高。

2机械加工技术中数控加工应用和发展前景

机械加工加工技术中数控加工应用

机械加工中数控加工技术在多个环节得到了应用，如在机床设备的加工当中应用，起到了积极作用。数控加工技术在机床设备加工当中应用，对加工的精度得到了保障，使得操作向着规范化的方向迈进，也提高了机械加工的速度[2]。在数控加工技术的应用下，对机床的刀具以及工作的位置进行预先设置，正确的排列主轴以及冷却泵和变速等操作的顺序，将这些相关的数据信息输入到数控加工控制系统当中，在计算机技术的支持下，就能对机床设备的工作进行指挥。机床所需要的零部件也能按照程序完整的进行加工，大大提高零部件的加工质量和效率。

机械加工中数控加工技术在实际生产当中的应用中，机械化操作也愈来愈普遍化，传统依靠人工操作的方法已经很难满足当前的生产要求。在数控加工技术的应用下，对工程生产的技术支持力度得到了显著加强。数控加工技术作为依托的情况下，对机械生产操作的环境进行优化，有效保证机械加工的安全生产。在编制好相应的加工程序后，数控系统的科学化控制下，就能按照相应的程序进行自动化的作业。数控加工技术在汽车加工领域当中的应用，也能起到积极促进作用，对汽车的零部件加工的质量水平提高就发挥着积极作用。汽车的零部件加工中，零部件加工复杂程度较大，加工难度比较高，传统的机械加工方式已经很难满足加工精度的需求。而在数控加工技术的应用下，能对零部件的高速加工的作用充分发挥，以及在加工当中的质量也能有效保证。

这样就满足了实际零件加工的实际需要。在汽车零部件的更新换代下，零部件的加工难度也有了进一步的提升，这就对数控加工技术的应用需求进一步扩大，数控加工技术的升级也显得比较重要，只有在数控加工技术的支持下，才能真正有助于满足汽车零部件加工的要求。除此之外，数控加工技术在零件的质量检测当中应用也比较重要。数控技术对零部件能进行全面性的检测，并且检测的过程也是自动化的，这就对检测的效率得到了有效提高，对检测的质量也得到了有效提高。

机械加工技术中数控加工发展前景

随着科学技术的进一步升级，机械加工技术当中的数控加工技术应用要求也会进一步的提高。我国在对数控加工技术的应用已经有了很长一段时间，在数控加工技术的应用发展中也积累了丰富的经验。尤其是在面对当前的经济发展形势下，注重数控加工技术水平的提高，才能保障机械加工领域的良好发展，对机械制造产业的发展才能起到积极促进作用。数控加工技术在未来会向着智能化以及网络化的方向发展，对数控加工技术的有效性会加强，在网络技术的支持下，对提高机械加工的整体效率也打下了坚实基础。在未来的发展中，机械加工中数控加工技术的应用就更为重要，要注重从多方面对生产力水平提高，将数控技术的应用作用充分发挥，为我国的经济发展提供基础支持。

3结束语

总而言之，数控加工技术对机械加工产业的进一步发展有着积极促进作用，只有从多方面充分重视，注重数控加工技术的科学化应用，才能有助于机械加工的整体水平提高。通过此次对数控加工技术的应用研究，从理论上进行促进机械加工的发展。

参考文献：

[1]李士东.高职机械数控加工课堂教学策略研究[J].成才之路,2016(17).

20毕业设计 三自由度圆柱坐标型工业机器人 21毕业设计XKA5032A/C数控立式升降台铣床自动换刀设计 22毕业设计 四通管接头的设计 23课程设计：带式运输机上的传动及减速装置 24毕业设计(论文) 行星减速器设计三维造型虚拟设计分析 25毕业设计论文 关节型机器人腕部结构设计 26本科生毕业设计全套资料 Z32K型摇臂钻床变速箱的改进设计/ 27毕业设计 EQY-112-90 汽车变速箱后面孔系钻削组合机床设计 28毕业设计 D180柴油机12孔攻丝机床及夹具设计 29毕业设计 C616型普通车床改造为经济型数控车床 30毕业设计（论文）说明书 中单链型刮板输送机设计 液压类毕业设计1毕业设计 ZFS1600/12/26型液压支架掩护梁设计2毕业设计 液压拉力器 3毕业设计 液压台虎钳设计 4毕业设计论文 双活塞液压浆体泵液力缸设计 5毕业设计 GKZ高空作业车液压和电气控制系统设计 数控加工类毕业设计1课程设计 设计低速级斜齿轮零件的机械加工工艺规程 2毕业设计 普通车床经济型数控改造 3毕业论文 钩尾框夹具设计（镗φ92孔的两道工序的专用夹具） ...4 机械制造工艺学课程设计 设计“拨叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（年产量5000件）5课程设计 四工位专用机床传动机构设计 6课程设计说明书 设计“推动架”零件的机械加工工艺及工艺设备 7机械制造技术基础课程设计 制定CA6140车床法兰盘的加工工艺，设计钻4×φ9mm孔的钻床夹具 8械制造技术基础课程设计 设计“CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备 9毕业设计 轴类零件设计 10毕业设计 壳体零件机械加工工艺规程制订及第工序工艺装备设计 11毕业设计 单拐曲轴零件机械加工规程设计说明书 12机械制造课程设计 机床传动齿轮的工艺规程设计（大批量） 13课程设计 轴零件的机械加工工艺规程制定 14毕业论文 开放式CNC（Computer Numerical Control）系统设计15毕业设计 单拐曲轴工艺流程 16毕业设计 壳体机械加工工艺规程 17毕业设计 连杆机械加工工艺规程 18毕业设计(论文) 子程序在冲孔模生产中的运用——编制数控加工（1#-6#）标模点孔的程序 19毕业设计 XKA5032A/C数控立式升降台铣床自动换刀装置的设计 20机械制造技术基础课程设计 设计“减速器传动轴”零件的机械加工工艺规程（年产量为5000件） 21课程设计 杠杆的加工 22毕业设计 多回转电动执行机构箱体加工工艺规程及工艺装备设计 23毕业论文 数控铣高级工零件工艺设计及程序编制 24毕业论文 数控铣高级工心型零件工艺设计及程序编制25毕业设计 连杆的加工工艺及其断面铣夹具设计 26机械制造工艺学课程设计说明书：设计“CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备 杂合XKA5032AC数控立式升降台铣床自动换刀装置设计机用虎钳课程设计.rar行星齿轮减速器减速器的虚拟设计（王少华）.rar物流液压升降台的设计自动加料机控制系统.rar全向轮机构及其控制设计.rar齿轮齿条转向器.rar出租车计价系统.rar（毕业设计）油封骨架冲压模具连杆孔研磨装置设计 .rar蜗轮蜗杆传动.rar用单片机实现温度远程显示.doc基于Alter的EP1C6Q240C8的红外遥器（毕业论文）.doc变频器 调试设计及应用镍氢电池充电器的设计.doc铣断夹具设计型双动拉伸压力机的设计WY型滚动轴承压装机设计Z32K型摇臂钻床变速箱的改进设计基于PLC高速全自动包装机的控制系统应用基于单片机控制的步进电机调速系统的设计普通-式双柱汽车举升机设计无模压力成形机设计(word+CAD)手机恒流充电器的设计3 摘要.doc智能型充电器的电源和显示的设计气动通用上下料机械手的设计同轴2级减速器设计行星齿轮减速器减速器的虚拟设计（王少华）运送铝活塞铸造毛坯机械手设计_王强CA6140车床后托架加工工艺及夹具设计SSCK20A数控车床主轴和箱体加工编程织机导板零件数控加工工艺与工装设计密封垫片冲裁模设计瓶盖拉深模的设计手机塑料外壳注塑模毕业设计五金模具毕业设计织机导板零件数控加工工艺与工装设计.rar_CA6140车床开环纵向系统设计C616型普通车床改造CA6150数控车床主轴箱及传动系统系统的设计XK100数控主轴箱设计XK5040铣床垂直进给机构XY数控工作台1毕业论文 经济型数控车床纵向进给系统设计及进给系统的润滑设计.doc毕业设计 环境专业 某盐化公司生产废水治理工程技术方案板料毕业设计成形CAE可行性分析==模具.doc毕业设计数控类 汽车车灯同步转向装置.doc毕业设计 设计加工客车上 “车门垫板”零件的冲裁模 hao348414338 Q

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):1～62 陈玉祥.中国机械工程, 1998，9(5):1～43 周延佑.中国机械工程,1998，9(5): 5～24