某磨床的机械结构设计及主要部件的有限元分析【文献综述】.doc

1、毕业论文文献综述 机械设计制造及其自动化 某磨床的机械结构设计及主要部件的有限元分析 一、 研究现状 现代工业生产中，中、小批量零件的生产占产品数量的比例越来越高，零件的复杂性和精度 的 要求迅速提高，传统的普通机床已经越来越难以适应现代化生产的要求，而数控机床具有高精度、高效率、一机多用，可以完成复杂型面加工的特点，特别是计算机技术的迅猛发展并广泛应用于数控系统中，数控装置的主要功能几乎全由软件来实现，硬件几乎能通用，从而使其更具加工柔性，功能更加强大。 制造业的竟争已从早期降低劳动力成本、产品成本，提高企业整 体效率和质量的竟争，发展到全面满足顾客要求、积极开发新产品的竟争，将面临知识 -

2、技术 -产品的更新周期越来越短，产品批量越来越小，而对质量、性能的要求更高，同时社会对环境保护、绿色制造的意识不断加强。因此敏捷先进的制造技术将成为企业赢得竟争和生存、发展的主要手段。计算机信息技术和制造自动化技术的结合越来越紧密，作为自动化柔性生产重要基础的数控机床在生产机床中所占比例将越来越多 。 二、 研究主要成果 平面磨床相对于车床、铣床等采用数控系统较晚，因为它对数控系统的特殊要求。近十几年来，借助 CNC 技术，磨床上砂轮的 连续修整，自动补偿，自动交换砂轮，多工作台，自动传送和装夹工件等操作功能得以实现，数控技术在平面磨床上逐步普及。在近年汉诺威、东京、芝加哥、及国内等大型机床展

3、览会上， CNC 磨床在整个磨床展品中已占大多数，如德国 BLOHM 公司， ELB公司等著名磨床制造厂已经不再生产普通磨床，日本的冈本、日兴等公司也成批生产全功能 CNC 平磨，在开发高档数控平磨的同时，积极发展中、低档数控平磨 。 随半导体集成度的不断提高，新推出的系统在外型上越来越小，结构上越来越紧凑，功能上增加了远程通讯，远程诊断，多机联网等等；操作界面向 WINDOWS 系统靠近，增加鼠标，摇控器等操作件。 FANUC 公司今年主要推出 18I、 16I、 20I、 21I 系统， SIEMENS是 840D、 810D、 802D 均为结构紧凑型系统。还有一些厂商如：台湾精密机械研

4、究发展中心开发的 PA8000NT系列 CNC 控制器，就使用了 WINDOWS NC 操作系统，和 NT即时多工处理核心，单节程序处理速度达 2000 块 /秒，单节预读处理数可达 1000 块，具1 有 AART（预适应调节技术）及参数最佳化学习功能，可使跟随误差趋近于零，软件加工路径滤波器可降低切削过程中，因加速度变化过大所产生 的机械共振，从而改善表面粗糙度；配用伺服灵活，具备 +、 -10V 类比伺服界面，同时提供国际标准的 SERCOS数字伺服通讯界面； PLC 程序设计有梯形图、结构语句、功能块、指令码、流程图等五种语法，便于设计、沟通和维护；具有计算机远程通讯，即时远程维护功能

5、；控制轴和主轴最多可扩展到 64 轴， I/O 点可扩展到 792/528 点，采用奔腾处理器，高速 PLC 处理速度达到 25K。 13 三、 平面磨床发展趋势 当今平磨的发展趋势是转向成形、台阶、切入、快速抖动、三维空间曲线表面磨削加工。可以说，平磨是磨床类机床中演变潜力 最大的一种机型。 1从规格上看，以小型平磨为主。台面宽 200mm以下的几乎占 50%，小规格机床的运输及布展比较方便；国外平磨不分普通、精密、高精度的精度等级，相对小规格机床，精度容易做得很高；在国际市场上，中、小规格平磨的潜在需求很大。 2从控制上看， 70%以上的为数控型，有单轴、双轴及三轴数控，最多达五轴控制，尤

6、其是 400 以上的大规格机型，全为数控型。由于技术水平的发展导致功能变化，平磨已从传统的平面磨向成形磨转变，常规控制已难以实现功能的要求。数控平磨已形成一个市场潮流。 3从功能上看， 50%以上的平磨不仅仅用于水平平面加工，而且转向成形、台阶、切入、快速抖动、三维空间曲线等表面磨削加工，如 ELB、 BLM 公司以平磨为基础变化而成的五轴联动磨削中心，可实现非平面型复杂曲面的磨削； Unison、 Trutech公司的柔性磨削系统，可实现成形、无心、外圆、工具、轮廓等磨削工艺；还有裕福、 Parker公司等的快速抖动磨等，反映出平磨是磨床类机床中演变潜力最大的一种机型。 14 高速、复合、高

7、精度、高刚性仍是金切机床的发展主调，但又有新的变化。复合，已从原来的为复合而复合转为从实用高效考虑为主。 静压导 轨、静压轴承的应用，直线电机、直线导轨的应用等都为平面磨床的发展提供了丰富的精密的功能部件，使机床的结构、精度、功能等可根据实际需求有机结合在一起 。 功能部件因机床的布局变化而发展，功能部件因机床的发展而齐全强大 。 四、 存在问题及发展 1、随着社会的发展，对于各个领域，环保要求越来越高。绝大部分的机床产品都采用不封闭的罩壳，人存在切屑或切削液外溅的现象。 2 2、传统的平面磨床，在完成传统的平面磨削功能外，以平磨的床身、拖板、台面、磨头等大件为基础，可以演变成外圆、曲线、工具

8、、无心等磨床。应在完成平磨规格系列的 完善后，跳出传统的平面磨削的思维转到曲线或轮廓等非平面磨削加工的思路上去进一步发展，形成具有特色的技术和产品。 3、无论是机床技术发展的潮流还是市场竞争的要求；无论是降低成本的需要，还是提高产品质量的需要，都要求我们在今后产品的开发设计中，切实做好模块化设计工作。 中国磨床市场进一步国际化，中国产品有更多机遇 进 入国 内 市场，国 内 产品也会以更大的增加幅度进入 国际 磨床市场， 相信 中国磨床市场的领展空间会更大，磨床市场的竞争 也会更剧烈。 五、主要参考文献 1 陈心昭 现代实用机床设计手册 /现代实用机床设计手册编委会编 机械工业出版社 2006

9、.6 2 孙恒 陈作模 葛文杰 机械原理 西北工业大学机械原理及机械零件教研室编 3 高等教育出版社 2005 4 许连元 李强德 徐祖茂 机械制图 同济大学出版社 2003 .3 5 纪名刚 襥良贵 机械设计 高等教育出版社 2006.5 6 张朝晖 ANSYS12.0 结构分析工程应用实例解析 第三版 机械工业出版社 2010.1 7.齐宝森 李莉 房强汉 机械工程材料第二版 哈尔滨工业大学出版社 2007.7 8.张乐乐 谭南林 ANSYS 辅助分析应用基础教程 清华大学出版社 /北京交通大学 出版社 2006.3 9.顾晓勤 刘申全 工程力学 I 机械工业出版社 2007.6 10.邓

10、文英 郭晓鹏 金属工艺学第五版上下册 高等教育出版社 2008.4 11. P H Pereira1 and B Di Giacomo2 Thermal error evaluation and modeling of a CNC cylindrical grinding machine US Operations Division, Caterpillar Inc., E Peoria, IL, USA Received 4 February 2008 Published 20 March 2008 Online at stacks.iop.org/Met/45/217 3 12. DJ Nicholas and JE Boon The generation of high precision aspherical surfaces in glass by CNC machining 1981 J. Phys. D: Appl. Phys. 14 593 13.黄春韶 浅述平面磨床的发展 趋势 杭州机床集团有限公司技术中心 2007.8 14.平面磨床发展趋势 中国机床商务网 2010.7