模块化深孔加工机床设计书.docVIP

目 录 1 概述 1 1.1 研究的背景 2 1.2 模块化机床的基本特性 4 1.3 模块化机床设计方法学 6 2 可重构制造系统的基本理论 7 2.1 可重构制造系统介绍 7 2.1.1 可重构制造系统现状及前景 7 2.1.2 可重构制造系统的特点 7 2.2 可重构制造系统的研究内容 8 2.2.1 系统设计与集成 8 2.2.2 模块化的可重构软件 9 2.2.3 可重构制造系统的控制与故障诊断 10 2.2.4 产品与加工设备的模块化设计 11 2.3 可重构制造系统的布局设计 12 2.4 可重构制造系统的评价 14 2.5 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段 16 3 钻床设计 17 3.1 深孔钻床总体方案分析 17 3.1.1 课题要求 17 3.1.2 性能指标 17 3.1.3 方案分析 17 3.2 卧式深孔机床可重构化思路 18 3.2.1 深孔零件族分析 18 3.2.2 深孔刀辅具分析 19 3.2.3 成本最低，能迅速响应市场 21 3.3 机床结构的功能模块化设计 22 3.3.1 模块化的形成 22 3.3.2 结构可行性方案及可重构性分析 22 3.4 卧式深孔机床关键机械结构设计 23 参 考 文 献 30 致 谢 31 1 概述 全球化经济激发的市场激烈竞争和客户对产品需求的日益个性化趋势，引起产品品种增多及市场生命周期不断缩短。在这种环境下，制造企业的生产需求(产品品种和产量)将变化莫测，如何使现有制造系统快速、经济地响应生产需求的变化，是当今制造业面临的一个巨大挑战。传统的大量流水生产系统具有批量生产的经济效益，但面对生产需求的变化不能快速地响应；而柔性制造系统虽能缩短产品的试制和生产周期，但投资巨大．回收周期长。因此，迫切需要一种既具有规模生产的经济效益，又能快速适应动态多变的制造环境的新型制造系统。模块化制造系统正是适应这一需求的一条有效途径，它通过配置合适功能的机床，对给定范围的生产需求提供定制化柔性，当需求变化时，在最大化利用现有资源的基础上，通过对制造系统结构及组成单元的快速重组或更新，经济地转换成新的制造系统，来定制地响应新需求模块化制造系统的独特性在于其系统、机床和控制结构都能快速、经济地转换，以响应市场/客户需求的变化[1][2]。 当制造系统的生产需求变化时，相应地，其组成工作站(机床)的工序需求(加工特征和周期)也将发生波动。模块化机床及其控制器是实现模块化制造系统的主要组成部分，其系统的设计方法是构建模块化制造系统的基石。模块化机床对给定范围的工序需求能定制设计，当工序需求变化时，能快速、经济地转换其硬、软件来重新配置，从而定制地响应新需求，因而模块化机床是有成本效益的(cost-effective)。模块化机床的这种对变化的需求能够快速、经济地转换来重新配置的能力，称为模块化性。模块化性是模块化机床的一个本质特征，它不但有效地缩短了机床的设计前置期，更关键的是减少了机床的制造、安装、阋试时间和成本。这对应用该类机床的制造企业，在频繁更换产品或改进产品时，缩短生产周期、提高生产率和降低生产成本等方面带来显著的经济效益[3][4][5]。模块化机床的另一个本质特征是定制化，包括定制化柔性和控制，它使得机床的冗余生产能力和，或功能最小化。本文以实现机床的模块化和定制化为目标，从：①模块化机床设计基础原理及方法学体系；②面向模块化机床设计的工艺规划中工序族的划分和识别；③模块化机床机械系统与控制器的同粒度、模块化设计；④模块化机床整个生命周期的配置设计几个方面，对模块化机床的设计理论与方法进行了系统的研究。 模块化机床及其系统的设计方法学是构建模块化制造系统的基石。模块化机床设计不仅是对特定任务配置现有机床模块，而是设计一种能阐释模块化科学理念。 1.1 研究的背景 专用机床是适应早期大批量生产环境的一种具有规模经济效益的机床。它对某一种零件(或一组相似零件)的特定工序需求定制设计。除了一些标准件外，其余大部分零件都要单独地设计和制造，劳动量大，生产周期长，制造成本高。专用机床的主要问题是：一旦工序需求变化，难以实现经济地转换以适应新需求；当零件的生产量达不到机床的设计能力时，由于生产能力冗余而造成成本增加。因此，专用机床缺乏适应产品设计和加工过程变化的柔性，同时也不适合任何形式的产品混合加工。为了缩短专用机床的设计周期，便于组织机床功能零部件的专业化大规模生产，降低机床的制造成本，发展了组合机床。对于工序需求的变化，组合机床能够利用已有的通用部件和改装部分专用部件组成满足新需求的机床。因此，组合机床既具有专用机床的高效率和结构简单的特点，又具有能够重新调整以适应新零件加工的特点。由