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1、 阀门碟版加工数控机床工业设计 Valve disc machining nc machine industrial design 学 院： 专 业 班 级： 学 号： 学 生 姓 名： 指 导 教 师： 年 月 密级：内部 I 摘摘 要要 当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高 精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、 美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电 子、计算机技术的进步，数控机床在 20 世纪 80 年代以后加速发展，早已成为 四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的
2、焦点. 近年来，我国数控产业发展迅速，但是，进口机床的发展势头依然强劲， 从 2002 年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大 国，2004 年中国机床主机消费高达 94.6 亿美元，70%以上的此类设备和绝大多 数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床 仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、 制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺,系统生产应用推广不力等。 针对这些问题，我们一方面要加强一些科学技术的创新和开发，另一方面 也要多向国外学习和借鉴，取长补短，这样才能使国内的数控机床更加完善， 更加全面的发展，以下是一
3、些发展的趋势和方向：(1) 造型上面要符合现代人 的审美和时尚的观点。造型新颖是未来机床设计的主要方向之一，现代人们在 追求功能满足的前提下更下注重造型设计。(2) 功能上面要全面满足数控机床 的使用功能，功能是机床存在的根本之所在，如果功能不满足要求那么其他一 些将无从谈起。(3) 人机上面要做以人为本的设计理念，数控机床本身也是为 人类而服务的，要在机床的操作，使用，维修，润滑等等一些列方面考虑人机 问题，以便更好地为人服务。(4) 价格上面要做到尽量合情合理，既能够让人 接受，也体现了机床本身的使用价值。(5) 排放上面要做到最大化的节能减排， 环保问题仍然是人类生存的首要问题，不能因小
4、失大，不能因为追求人类暂时 的利益而破坏长远利益。(6) 安全性问题：安全问题是现代安全生产的首要问 题，每年机械伤人的事例不胜枚举，在现代各个行业的运作中人身安全永远是 第一位的，所以机床的安全不容忽视，要足够重视。 关键词：数控机床;发展趋势;安全 Abstract On machine tool industry in todays world, industrial developed countries attach great importance to, the race to the development of electromechanical integration, h
5、igh precision, high efficiency, high automated advanced machine tools, to accelerate the development of industry and national economy. For a long time, Europe, America, and competing each other in the international market, and has formed an invisible front, especially along with the progress of micr
6、oelectronics, computer technology, numerical control machine tool in the 1980 s after the accelerated development, has become the big four international machine tool show in machine tool manufacturers from all over the world compete to show the focus of the advanced technology, for the user, expandi
7、ng the market. Has been developing rapidly in recent years, our country numerical control industry, however, import machine of momentum remains strong, starting in 2002, Chinas first power for three consecutive years to become the world machine tool consumption, machine tool imports the first big co
8、untry, China machine host consumption as much as $9.46 billion in 2004, more than 70% of all such equipment and the most features are dependent on imports. To see domestic CNC machine tools, especially in high-grade numerical control machine tool is still lack of market competitiveness, investigate
9、its reason mainly lies in the depth of the research and development of domestic CNC machine tools is not enough, production level is still backward, lack of service consciousness and ability, lack of system application product promotion, Keywords: Numerical control machine tools ;Development trend;S
10、ecurity issues I 目目 录录 摘 要I ABSTRACTII 第 1 章 绪 论 .1 1.1 我国数控机床的发展现状.1 1.2 国外机床的发展状况.1 1.3 SET 因素分析2 1.4 未来数控机床的发展趋势.2 1.5 本课题设计的可行性.5 1.5.1 市场发展前景分析 .5 1.5.2 相关技术分析 .5 1.6 本机床设计的目的，意义，主要思想.8 第 2 章 方案设计 .9 2.1 市场调查分析.9 2.1.1 用户深度访谈 9 2.1.2 用户需求分析 11 2.1.3 使用群体特征调查分析 12 2.2 数控机床创新设计指标分析.12 2.2.1 安全性与尺
11、寸参数性 12 2.2.2 数控机床壳体材料性与工艺性 13 2.2.3 造型与色彩 14 2.3 产品需求重要性分析.14 2.4 技术经济分析 .15 2.5 产品功能分析 .17 2.5.1 功能分类 .17 2.5.2 功能实现方式 .18 第 3 章 产品文化和使用环境状况分析 .19 I 3.1 产品的文化 .19 3.1.1 数控机床的发展 19 3.1.2 数控机床的发展趋势 .21 3.2 产品的使用环境分析 .21 3.3 产品的使用情况分析 .24 3.3.1 使用类似产品的动作 24 3.3.2 使用类似产品习惯 25 3.3.3 使用类似产品的注意事项 26 3.4
12、使用产品的典型故事 .27 第 4 章 产品系统设计 .29 4.1 方案实施的步骤与产品功能的确定 .29 4.2 草图设计 .30 4.2.1 草图设计方案 30 4.2.2 草图设计方案综合评价 33 4.2.3 最终设计方案确定 34 4.3 结构系统 .34 第 5 章 三维建模及模型制作 .36 5.1 电脑三维建模及渲染 .36 5.1.1 犀牛建模 .36 5.1.2 HYPERSHOT 渲染37 5.2 产品结构总体设计 .38 5.3.1 总装配图 38 5.3.2 本机床的人机分析 38 5.3.3 产品可维护性设计 39 第 6 章 结论 .40 参 考 文 献 .41
13、 致 谢 .42 I 附 录 I.43 附 录 II44 展板设计 1 44 附 录 .44 第第 1 章章 绪绪 论论 1.1 我国数控机床的发展现状 我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控 技术， “七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相 当大的成绩1。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，19982004 年国产 数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为 39.3%和 34.9%。尽管如此，进 口机床的发展势头依然强劲，从 2002 年开始，中国连续三年成为世界机床消 费第一大国、机床进口第一大国，2004 年中国机床主机消费高达
14、94.6 亿美元， 国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距 更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口2。由此可 以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主 要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能 力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等3。我们应看清形势， 充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务 力度，以缩短与发达国家之问的差距4。 1.2 国外机床的发展状况 在国外，数控机床的发展现状可以概括如下几点： （1）高速高精与多轴加工成为数控机床的主流，
15、纳米控制已经成为高速高 精加工的潮流。 （2）多任务和多轴加工数控机床越来越多地应用到能源、航空航天等行业。 （3）机床与机器人的集成应用日趋普及，且结构形式多样化，应用范围扩 大化，运动速度高速化，多传感器融合技术实用化，控制功能智能化，多机器 人协同普及化5。 （4）智能化加工与监测功能不断扩充，车间的加工监测与管理可实时获取机 床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床的状态，提前进行相关的维护， 避免事故的发生，减少机床的故障率，提高机床的利用率。 （5）最新的机床误差检测与补偿技术能够在较短的时间内完成对机床的补 偿测量，与传统的激光干涉仪相比，对机床误差的补偿精度能够提高 34 倍，
16、 同时效率得到大幅度提升6。 (6) 最新的 CAD/CAM 技术为多轴多任务数控机床的加工提供了强有力的 支持，可以大幅度提高加工效率7。 刀具技术发展迅速，众多刀具的设计涵盖了整个加工过程，并且新型刀具能 够满足平稳加工以及抗振性能的要求。 1.3 SET 因素分析 此表描述数控机床的 SET 因素分析，从社会，经济，技术三方面的因素解 释了数控机床的发展有待于改变，设计一款创新型机床不仅是现代工业生产的 需要，也是现代社会发展的需要。 表 1-1 数控机床 SET 因素表 数控机床设计 SET 因素分析列表 社会的（S）经济的(E)技术的(T) 工业社会的发展企业的投资科技技术的前进 追求高效的理念国家的投资新型材料出现与合成 机械加工的要求自己本身价值先进的制造行业 综合以上情况分析表明， （见表 1-1） 社会需要一些新型实用创新的机床， 来满足机械加工和工业行业的需求。并且有一定的市场前景与社会预见性！ 1.4 未来数控机床的发展趋势 1.4.1 高速化 随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新
