机床工业设计范文1
关键词:现代工业设计理念;产品设计;数控机床
1.机床设计的现状,以数控机床为例
随着电子信息技术的发展,世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代,其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。它为国民经济各个部门提供装备和手段,具有无限放大的经济与社会效应。目前,欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程,而中国从20世纪80年代开始起步,仍处于发展阶段。
1.1 对工业设计的重要性认识不足
工业设计是工业革命的产物,是科学技术和文化艺术多学科交叉的新兴学科,其核心任务是产品造型设计。对工业设计的重要性认识的不足,最直接的反映就是产品造型粗放,缺少设计感;色彩单调,缺乏时代性;使用界面混乱,缺乏人文关怀。中国的机床设计在生产和制造上完全不输给国外的企业,缺少的就是工业设计的意识。就市场而言,在功能、性能、质量、技术水平差不多的情况下,产品的造型,色彩,使用的界面的人性化设计就显得越来越重要,甚至直接决定产品的销售量。英国工业设计委员会1998-1999年度对英国企业的工业设计投入与市场收益作比较,该年度采用工业设计的企业,销售额平均增长43%;而未采用工业设计的企业,销售额平均仅增长15%,企业对设计的前期投资,平均在15个月内即口收回,有90%的(工业设计)项目都获得了商业上的成功。这表明:设计对于企业的意义不只是产品表面上的好看,好用,而是实实在在的商业利益。
1.2 数控机床的工业设计缺少品牌意识
缺少品牌的意识,基本上是所有行业的通病,尤其是中小企业,由于大环境的原因,中小企业在品牌化的过程中存在着很多客观的原因,但不管情况怎么样,品牌化是一个必经之路。1992 年,邓小平在南巡讲话中鼓励中国企业:“我们应该有自己的拳头产品,拥有中国自己的品牌;否则就要受人欺负”。数控机床生产企业也是一样,多数的企业还是缺乏这方面的意识。具体表现在:
1.2.1 产品的工业设计缺乏企业策略性的考量
重视工业设计的多数企业把产品的工业设计只局限在单纯的造型设计上,而不是把设计纳入“设计-开发-生产制造、宣传销售-售后服务”这样一个系统当中。
1.2.2系列产品造型设计缺乏品牌连贯性
系列产品造型的品牌连贯性体现在两个方面:一个是指系列内产品。另一个指的是系列间的产品。他们构成系列间产品。品牌的连贯性要求在对产品进行造型设计时既要有共同的识别特征,同时,每个产品之间造型上又要有所差别。即要做到“和而不同”。
3现代工业设计理念的引入与应用
3.1 现代设计理念的引入
现代设计理念主要指绿色设计、人性化设计、产品语意的设计和产品的系统设计等。在设计上,这些主要设计理念与之相对应分别体现在:在环境方面,要体现对环境的关注;在人使用方面,要体现对人的关怀;在产品语意方面,要体现当地的文化特色;在品牌经营层面,要关注产品内在的品质,使得设计成为品牌营销的有效手段。
3.2 现代设计理念的应用
现代设计理念在机床产品设计中的运用主要有以下几个方面。
3.2.1 绿色设计
绿色设计源于人们对现代技术文化所引起的环境及生态的破坏的反思。对于工业设计来说,3R原则是绿色设计的核心。所谓的3R是指:Reduce、Recycle和Reuse。绿色设计要求考虑产品在生命周期内的每一个环节:从产品的创意构思到制造、运输,从产品被消费者使用到最后产品的回收。确保每一个环节对环境的影响最小。
对于机床产品来说,绿色设计最主要最常见的体现在一下两个方面:
1)可拆卸性设计
可拆卸性设计是一种使产品容易拆卸并能从材料回收和零件重新使用中获得最高利润的设计方法,是绿色产品设计的主要内容之一。例如,在机床设计中可以用螺纹联接来代替焊接和铆接等。螺纹联接不仅易于拆装而且联结可靠,即具有重复使用的特点。为了减少零件数量,还可使用螺钉集成结构来代替普通螺钉和垫片、防松垫圈等。可拆卸性设计原则:一是减少拆卸的工作量;二是易于拆卸、分离;三是多用标准件。
2)可回收性设计
可回收性设计也是绿色设计的主要内容之一,就是在产品设计初期时考虑其零件回收及再利用的可能性,即在其它新产品中可以利用使用过的或废弃产品中的零部件及材料。
3.2.2 以人为本,注重人性化设计
人性化设计,就是要设计以人为本。他是针对功能主义设计思想的缺陷,提出设计不应该以机器的功能为出发点,而应该把人作为设计的出发点。以人对产品的使用为基础,使机器能够很好的为人服务。随着技术的发展,社会的进步,人们对产品的人性化要求也越来越高,尤其是一些关乎人们使用安全的设计—诸如机床产品的设计—在这个方面的要求更高。
以人为本,注重人性化有两个概念:一是符合人的尺度;二是要有很好的操作界面。符合人的尺度,要求在农机产品设计过程当中,可以运用人机工程学的所提供的数据,对操作的空间大小,操作台面的高低等等进行综合考量。比如设计数控机床的操作空间时,就要根据人在操作时动态关系来确定空间的大小合理与否。第二,良好的操作界面,可以使操作起来更加的方便、快捷、安全可靠。
3.2.3 要兼顾文化特色
产品语意学告诉我们,产品不仅仅有他的物质功能之外,还体现了一定的文化特征。机床的造型设计犹如给新娘做嫁衣,新娘的嫁衣不仅可以使新娘子漂亮起来,而且最能体现民族特征和深厚的文化内涵。在追求机床的科学价值的同时追求艺术和文化价值,甚至将民族的个性特征融入其中。机床造型体现一个国家、一个行业的形象和设计水平。机床造型风格的形成受两方面因素的影响。一是与当时的科技水平有关,二是离不开当时的时尚风格。要想实现其科学价值与艺术文化价值的融合,文化元素的如何应用显得尤为重要。
机床工业设计范文2
【关键词】现代工业设计；绿色设计；可拆卸性设计；可回收性设计；人性化设计
从2005北京国际机床展中，可以看出国产机床与国外机床的竞争愈演愈烈，有的国产机床在关键技术上已基本接近国际先进水平，辅之以价格优势形成的极佳性价比，足能与国外名牌同类机床竞争。但在造型个性化和人性化的细节上，相对于国外名牌机床，国产机床还存在很大差距。例如国产机床无法满足用户提出的自动汽门、可移动式操作吊挂等方便操作的人性化需求。而来京参展的国外名牌机床，不仅在技术上代表着当今世界的先进水平，而且在细节上处处洋溢着个性化和人性化的现代情调，体现在程序的流畅、操作的简便、附加功能的有效配置、安全防护的到位、造型及颜色的美观和谐等方面。国产机床缺乏人性化的创意，加之现代工艺和现代美学的缺位，使国产机床的成色大打折扣，对此，本文对现代工业设计理念在数控机床设计中应用等有关问题进行探讨。
1.对工业设计的重要性认识不足
工业设计是工业革命的产物，是科学技术和文化艺术多学科交叉的新兴学科，其核心任务是产品造型设计。对工业设计的重要性认识的不足，最直接的反映就是产品造型粗放，缺少设计感；色彩单调，缺乏时代性；使用界面混乱，缺乏人文关怀。中国的机床设计在生产和制造上完全不输给国外的企业，缺少的就是工业设计的意识。就市场而言，在功能、性能、质量、技术水平差不多的情况下，产品的造型、色彩、使用界面的人性化设计就显得越来越重要，甚至直接决定产品的销售量。英国工业设计委员会在1998-1999年度对英国企业的工业设计投入与市场收益作比较，该年度采用工业设计的企业，销售额平均增长43%；而未采用工业设计的企业，销售额平均仅增长15%，企业对设计的前期投资，平均在15个月内即可收回，有90%的工业设计项目都获得了商业上的成功。这表明：设计对于企业的意义不只是产品表面上的好看、好用，而是实实在在的商业利益。
2.数控机床的工业设计缺少品牌意识
缺少品牌意识，基本上是所有行业的通病，尤其是中小企业，由于大环境的原因，中小企业在品牌化的过程中存在着很多客观的原因，但不管情况怎么样，品牌化是一个必经之路。1992年，邓小平在南巡讲话中鼓励中国企业：“我们应该有自己的拳头产品，拥有中国自己的品牌；否则就要受人欺负”。数控机床生产企业也是一样，多数的企业还是缺乏这方面的意识。
重视工业设计的多数企业把产品的工业设计只局限在单纯的造型设计上，而不是把设计纳入“设计-开发-生产制造、宣传销售-售后服务”这样一个系统当中。一般系列产品造型的品牌连贯性体现在两个方面：一个是指系列内产品；另一个是指系列间产品。品牌的连贯性要求在对产品进行造型设计时既要有共同的识别特征，同时，每个产品之间在造型上又要有所差别。即要做到“和而不同”。
3.现代工业设计理念的引入与应用
现代设计理念主要是指绿色设计，主要包括可拆卸性设计、可回收性设计、人性化设计等。在设计上，这些设计理念要体现在：环境方面，要体现对环境的关注；使用方面，要体现对人的关怀；在产品语意方面，要体现当地的文化特色；在品牌经营层面，要关注产品内在的品质，使得设计成为品牌营销的有效手段[2-3]。
3.1绿色设计
绿色设计源于人们对现代技术文化所引起的环境及生态的破坏的反思。对于工业设计来说，3R原则（减量化原则reduce、再利用原则reuse、再循环原则recycle）是绿色设计的核心。绿色设计要求考虑产品在生命周期内的每一个环节，从产品的创意构思到制造、运输，从产品被消费者使用到最后产品的回收，要确保每一个环节对环境的影响最小。
3.1.1可拆卸性设计
可拆卸性设计是一种使产品容易拆卸并能从材料回收和零件重新使用中获得最高利润的设计方法，可拆卸性设计也是绿色产品设计的主要内容之一。例如，在机床设计中可以用螺纹联接来代替焊接和铆接等。螺纹联接不仅易于拆装而且联结可靠，即具有重复使用的特点。为了减少零件数量，还可使用螺钉集成结构来代替普通螺钉和垫片、防松垫圈等。可拆卸性设计原则：一是减少拆卸的工作量；二是易于拆卸、分离；三是多用标准件[4]。
3.1.2可回收性设计
可回收性设计也是绿色设计的主要内容之一，就是在产品设计初期时考虑其零件回收及再利用的可能性，即在其它新产品中可以利用使用过的或废弃产品中的零部件及材料。
3.2以人为本，注重人性化设计
人性化设计，就是要设计以人为本。他是针对功能主义设计思想的缺陷，提出设计不应该以机器的功能为出发点，而应该把人作为设计的出发点。以人对产品的使用为基础，使机器能够很好的为人服务。随着技术的发展，社会的进步，人们对产品的人性化要求也越来越高，尤其是一些关乎人们使用安全的设计，诸如机床产品的设计在这个方面的要求更高。
以人为本，注重人性化有两个概念：一是符合人的尺度；二是要有很好的操作界面。符合人的尺度，要求在机床产品设计过程当中，可以运用人机工程学所提供的数据，对操作的空间大小，操作台面的高低等等进行综合考量。比如设计数控机床的操作空间时，就要根据人在操作时的人机动态关系来确定空间大小。第二，良好的操作界面，可以使操作起来更加方便、快捷、安全可靠。
3.3要兼顾文化特色
产品语意学告诉我们，产品不仅仅有他的物质功能之外，还能体现一定的文化特征。机床的造型设计犹如给新娘做嫁衣，新娘的嫁衣不仅可以使新娘子漂亮起来，而且最能体现民族特征和深厚的文化内涵。在追求机床的科学价值的同时追求艺术和文化价值，甚至将民族的个性特征融入其中。机床造型体现一个国家、一个行业的形象和设计水平。机床造型风格的形成受两方面因素的影响。一是与当时的科技水平有关，二是离不开当时的时尚风格。要想实现其科学价值与艺术文化价值的相互融合，文化元素的如何应用显得尤为重要[5]。
3.4产品造型的品牌特性的维持
产品系统设计理论告诉我们，设计不再是一个单纯的造型活动，而应该把设计纳入到生产制造、宣传、使用到最后产品废弃回收这一大的循环过程当中，是品牌经营的一个手段。很多企业忽视了这一点。比如，很多市场上的机床产品，如果撕去上面的标签，你无法确定它是哪个厂商生产的，造型上缺少品牌的独特性。因此，在产品造型设计时要注意的问题是：产品的造型能否体现品牌的特性。要体现品牌的特性要注意两点：一点是要注重产品整体要素的统一，要求产品在形态、色彩、材料、细节方面的选择要有利于企业形象的识别；第二点是系列产品品牌形象要保持统一[6-7]。
机床工业设计范文3
关键词：组合机床；设计
中图分类号： TH323 文献标志码 A
1 简介
近年来，随着电子技术，数控技术，计算机技术的发展，组合机床的服务对象已逐渐将重心转移到汽车工业发展中。过去的组合机床均为刚性组合，而现在的组合机床也已经渐渐转为具有一定柔性的组合，特别是一些数控机床的使用，使得组合机床从以前的只能进行粗加工或半精加工逐渐转换成精加工。为了广泛应用于汽车行业，组合机床行业还专门针对汽车发动机等主要部件制定了关键工艺设备，使得精加工广泛的应用于汽车行业。目前，在汽车领域组合机床是一种专用的高效自动化装备，它可以高效实现大批量机械产品的生产、它是高质量生产的关键装备。因此，组合机床及其自动线的技术性能，在很大程度上决定了相关工业部门产品的产品质量、企业生产组织的结构和生产效率，也在很大程度上决定了企业产品的竞争力[1～3]。汽车工业已逐渐成为国民经济的支柱产业，一个大批量、高起点、专业化的大发展已经揭起。组合机床行业作为向汽车工业提供装备的重要行业，也将随之而有更大的起步。
对于大多数汽车厂生产的汽车，要求专业化程度高、批量大、质量好。为了满足生产要求，必须上设备、上能力。组合机床厂是生产组合机床的专业厂家。组合机床是用按系列化、标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展而来的。因此，组合机床大大的缩短了设计制造周期，减少了制造中的问题，提高了机床的工作可靠性、降低了机床的制造成本，大大地提高了生产率。成为生产发展的必需。因此，组合机床在机械制造工业、尤其是在汽车制造业中应用得越来越普遍[4]。
2 组合机床的总体设计
（1）组合机床方案的制定：
组合机床方案的制定，通常遵照简单、合理、经济、最大限度的考虑到机床部件的通用化的原则。一般来说，根据工件的结构特点、加工要求、生产率和工艺过程，大体上就可以确定机床的结构型式[5]。
（2）动力部件的选择：
动力部件用以实现切削的旋转和进给运动，是组合机床中最主要的通用部件。选择动力部件的依据，是刀具的切削功率及进给力。
（3）三图一卡的编制：
被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上完成的工艺内容、加工部位的尺寸及精度、夹压部位、加工用定位基准、技术要求、以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯情况的图纸。它是在原有的工件图基础上，以突出本机床的加工内容，加上必要的说明绘制的。它是组合机床设计的主要依据，也是制造使用时调整机床，检查精度的重要技术文件。
加工示意图在机床总体设计中占有重要地位，是组合机床重要图纸之一。它是调整机床和刀具的依据，同是也是设计夹具、刀具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料。加工示意图，要反映机床的加工过程和加工方法，并决定夹头或接杆的尺寸，镗杆长度、刀具具种类及数量，刀具长度及加工尺寸，主轴、主轴尺寸及伸出长度、刀具、与工件间联系尺寸等。根据机床要求的生产率及刀具特点，合理地选择切削用量，决定动力头的工作循环。组合机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系的关系，是开展各专业部件设计和确定机床最大占地面积的指导图。组合机床联系尺寸图是在被加工零件工序图与加工示意图绘制之后，根据初步选定的主要通用部件，以及确定的专用部件的结构原理而绘制的。根据加工示意图所选定的工作循环，工作行程及切削用量等，就可以计算机床的生产率，并编制生产率计算卡。生产率计算卡应反映出机床的加工过程和动作、时间、切削用量以及机床生产率与负荷率的关系等。
（4）夹具的设计：
夹具是组合机床的重要组成部分，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。它的主要作用是实现被加工件的准确定位、夹紧。夹具的型式主要根据被加工件的形式而定。在安装工件时，由于工作大而重，为了使定位销能顺利地插入定位孔中，除将定位销做成锥头外，还在夹具上设置了限位轴，进行工件的初步定位，以保证定位销和定位孔中心线间的不同心误差不超过1-2mm。由于工件刚性不足，为了防止在大的切削力和夹压力作用下，工件产生过大的变形而影响加工精度，因此增设了辅助支承。工件的夹紧，主要是靠液压油缸夹紧来实现，活塞杆上、下移动时，带动上面拉杆及钩形压板上下移动，拉杆上面开有螺旋槽，在限位螺钉的作用下，拉杆上下移动的同时，旋转60度，这样便于工件的装卸[6]。
3 组合机床的其它部分简介
（1）组合机床床身：左右两侧床身在通用侧床身的基础上修改的，侧床身两侧均留有壁龛用以安装电气件，中间底座是专门设计的[7]。
（2）组合机床冷却装置的设计：本机床设有冷却装置，它是由喷头、管子和活栓、电泵和泵箱组成。喷头和管子安装在机床夹具上，它们和冷却泵站之间用钢管连接。钻孔时需要冷却，因此采用7%的硫代乳化液。
（3）组合机床液压和电气：机床配有液压站，电气设备。动力头，夹紧油缸的动作均靠液压和电气控制。
（4）组合机床工作循环：合上电源开关，电源指示灯亮，扭子开关转到正常工作位置。按启动按钮，液压站电机启动，操作者将工件装上，调整好浮动支承（一批件调一次）。按夹紧按钮。两个夹紧油缸同时动作将工件夹紧。按滑台前进按钮，两个钻削头电机启动同时动作，各自完成好各自的工作，循环退回原位，碰原位开关发出工作完毕讯号（必须二个动力头都发出讯号，缺一不可），两个镗削头启动同时动作各自完成好各自动作，循环退回原位，碰原位开关发出工作完毕讯号（必须二个动力头都发出讯号，缺一不可），夹紧油缸松开工件，操作者将工件卸下，机床完成一个工作循环，以后重复上述工作。循环工作结束时，按总停按钮，机床全部停止工作。关闭电源开关，指示灯熄灭。
4 结语
组合机床虽然是由大量的通用部件、通用零件、标准件所组成，看起来似乎比较简单，但实际上蕴藏着许多深奥的知识，有待于我们去学习、研究。随着汽车工业的生产不断发展，专业化生产的水平越来越高。这就需要我们不断学习、创新，设计出跟得上时展的、高水平的组合机床来。
5 参考文献
[1]杨君顺，王肖烨，李飞.先进设计技术在现代设计中的应用分析[J].机械设计与制造， 2006（06）
[2]赵鹏飞.中国汽车工业技术创新研究[D].华中科技大学，2004
[3]刘念.汽车技术与汽车工业的发展及其若干技术社会学思考[D].中南大学，2002
[4]刘文湘.新型工业化道路与中国汽车工业的发展[D].武汉理工大学，2004
[5]何元贵.中国汽车企业规模经济实证研究[D].暨南大学，2009
机床工业设计范文4
关键词：数控化改造 教学设计 任务驱动
中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0125-01
1 课程定位与设计思路
1.1 课程定位
本课程是数控设备应用与维护专业选修课程，主要完成普通机床的数控改造和数控机床原有数控系统的升级换代改造。采取工作过程导向、任务驱动的教学模式，提升学生职业岗位能力，同时拓展学生数控机床安装调试能力，使学生能够进一步强化数控机床机维修的能力，从而增强学生从事数控设备应用与维护的职业能力，提升数控设备维修人才的技术水平。
前修课程为：《数控机床机械装调与检测》、《数控机床电气安装与调试A》、《数控机床电气装调实训》、《数控机床故障诊断与维修A》、《数控机床维修实训》。
1.2 设计思路
通过对数控设备应用与维护专业数控机床装调工、数控机床维修员等就业岗位的工作内容与工作过程的分析，要求从业人员不仅具备数控机床装调、维修技能，还要能够对普通机床进行数控化改造以及数控机床升级改造。在进行机床数控化改造时要完成以下任务。
了解用户提供的机械零件加工要求及其生产组织情况以及用户对机床的改造设想，通过与用户沟通协商，制定机床的数控改造方案，对关键部件进行选型，确定验收标准，然后向用户提出报价方案。
根据企业与用户签订的技术改造协议和关键零部件清单，设计机床改造的主轴系统、进给系统、导轨与滚珠丝杠及其驱动电机的联接结构、电动刀架安装结构的机械装配图及其相关的零部件、电气控制系统图及其电气安装图，编制机械零部件清单和电气元器件清单。
根据机械装配图及其相关的零件图（含机械零部件清单），联系协作企业完成相关的机械加工任务和电气柜的制作任务。联系相关的供应商购置机械零部件和电气元器件（包供应部门）。
根据机械装配图安装主轴系统、进给系统（导轨与丝杠）、电动刀架、硬限位与回零装置。根据电气原理图和电气安装图，安装数控控制系统的两个电气柜。
分别进行数控机床机械系统、电气控制系统的功能调试，继而进行数控机床的精度检测与调试，使其达到国家规定的数控机床检验标准。
根据相关的标准制定检验报告。
2 课程目标
学生以独立或小组合作的形式，通过教师指导或者借助数控系统技术手册等资料，制定普通机床的数控改造和数控机床原有数控系统的升级换代改造作业计划，在规定时间内完成上述计划、实施、检查并进行评价反馈。在实施计划的过程中，使用工具、设备和材料等要符合劳动安全和环境保护规定，对已完成的任务进行记录、存档和评价反馈。
学习完本课程后，学生应当能够进行普通机床的数控改造和数控机床原有数控系统的升级换代改造，包括：①电动刀架的安装与调试；②主轴系统的设计、安装与调试；③进给系统（含伺服系统与导轨丝杠系统）的设计、安装与调试；④PMC控制（含机床操作面板）的软硬件设计；⑤机床的功能调试；⑥机床的精度检验。
3 教学内容
按照数控设备应用与维护专业人才培养目标的要求，本课程采用工作过程导向、任务驱动的教学模式，融“教、学、做”为一体，“知识、技能、素质”培养为一体。
具体学习内容如下。
数控系统的组成，数控机床电气原理图，普通机床数控化改造的主要电机的选择方法，机床数控化改造的机械结构改造，改造的机床PLC程序、数控机床系统参数，普通机床数控化改造的刀架及系统的改造，本课程内容包括两个学习项目，学习项目描述如表1所示。
4 教学方法与手段
《普通机床数控化改造》是一门实践性很强的课程，为突出课程的实践性和职业性，本课程倡导教学方法的多样化。本课程主要采用项目导向、任务驱动法方法，辅助采用案例教学、学生互评、学生实操等方法。
项目导向、任务驱动：在课程中根据数控机床维修人员的需求，选定机床数控化改造过程为项目，以此为导向，让学生完成机床数控化改造的整个过程，以培养学生机床升级改造的技能。结合学院和专业的现有教学和实训条件，以机床数控化改造的工作过程为载体，通过了解机械零件加工要求确认机床改造后需要实现的功能（资讯）、制定机床的数控改造方案（计划）、设计机床改造部分的机械装配图以及电气控制原理图（实施）、小组互评、学生自评教师点评（评价）的工作过程设计教学。
学生互评：每完成一个改造设计任务，各组同学进行互评，相互查缺补漏，以达到知识互补，培养团队协作能力。
机床工业设计范文5
毕业设计是学生在学完教学计划所规定的全部课程后，总结在校学习成果，应用自己所学知识和能力进行的一次综合性的大实践，在校学习的最后一环，必将对毕业后的工作产生深远的影响。毕业设计培养和锻炼自己对所学知识的灵活应用，通过毕业设计，可以掌握正确的设计方法和设计思维方法，进一步提高自己有关机械制造工艺及设备方面的设计能力，提高制图、计算、文字叙述、运用各种标准、规范、手册的能力，学会调查研究、理论联系实际、锻炼查阅、分析研究国内外有关资料的能力，巩固并扩大知识领域和视野，学习本专业范围内与设计题目有关的专业知识，使自己得到更好的锻炼，以能够胜任将来的工作的需要。
随着现代机械工业的发展，机床的种类越来越繁多，机床的功能越来越多，为了适应当今机械生产中的特殊要求，专用机床的应用越来越广泛。之所以选择套筒十字槽铣削专机设计作为我的设计题目，是因为我发现以前的铣床虽然功能不少，但是有很多不足之处，比如对工件大批量生产不能满足，而且生产效率不高，对一些有特殊要求的工件也不能进行批量生产。基于这个前提，我选择了铣削类的专机设计，主要是针对套筒十字槽的铣削进行加工。通过本次设计，可以生产出一种铣床满足套筒十字槽的铣削标准化批量生产，这种铣床既可以满足特殊的加工要求又节省了时间、减少了劳动力。本毕业设计的目的是设计出一种铣削类的专用机床，让它只对套筒十字槽这一类材料进行铣削加工。本机床结构简单、集中化程度高、针对性强、工作效率高、能够适应在生产批量大的生产中的要求。它既提高了生产效率，又简化了操作程序，而且减轻了工人的劳动强度。
由于较早以前的铣床应用领域比较狭窄，并且对加工特殊要求的工件还不能满足，这样就引起了一场技术革命，铣床得到了广泛改进，它的应用范围也大幅度扩大，对铣床新的技术研究从未停止过。铣床是用多刃铣刀进行铣削加工的机床，铣刀的旋转为主运动。由于平面的铣削比刨削生产效率高，因此，早先的铣床是取代刨床而出现的。后来刀具技术提高了，能够制造各种复杂形状的铣刀，因而铣床从铣削平面扩大到能加工各种沟槽、螺旋面、回转面、齿形面以及复杂的空间曲面。铣床的类型较多，为适应加工工件的尺寸和重量，铣床的类型有：升降台铣床、无升降台铣床和龙门铣床；为适应批量生产的有：圆工作台铣床、双端面铣床和鼓轮铣床；为适应某些特殊工件加工而发展的有：工具铣床、键槽铣床、曲轴铣床；为适应加工复杂曲面的有：液压仿形铣床、电气仿形铣床、数字程序控制铣床等。此外，还有与镗削加工相结合的铣镗床以及与磨削加工相结合的铣磨床。
当然在铣床中夹具的设计也是至关重要的，由于夹具设计过程的随机因素较多，目前仍有许多企业沿用传统的设计方法来完成，即由经验丰富的工艺人员人工设计(或借助二维CAD设计)。很显然，这种设计方法在很大程度土受夹具设计者的经验和知识水平的限制，且设计周期长，设计效率低，劳动强度大，已不适应现代制造技术。因此，开发出实用的计算机辅助夹具设计系统是解决这一间题的重要方法和手段。计算机辅助设计可以分为概念设计、技术设计和详细设计三个阶段。概念设计是计算机辅助夹具设计中最关键的一个环节,它影响着后续的技术设计和详细设计,是决定夹具方案优劣的重要阶段。由于铣削加工切削用量及切削力较大，又是多刃断续切削，加工时易产生振动，因此设计铣床夹具时应注意：夹紧力要足够且反行程自锁；夹具的安装要准确可靠，即安装及加工时要正确使用定向键、对刀装置；夹具体要有足够的刚度和稳定性，结构要合理。
铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。
本次设计主要包括两大部分。
第一部分为套筒十字槽铣削专机的设计，其中包括铣床的基本尺寸的选择、电机的选择、传动系统的设计和铣刀的选择。
首先，铣床的基本尺寸主要参考常用铣床的外形尺寸，并根据它的需要来确定。可根据45钢的切削性能及铣削时的铣削用量和铣削速度来估算出铣削力和铣削功率来，并根据铣削功率选择电动机。然后，根据所选电机的同步转速和铣削速度来确定传动比，并用齿轮传动系统来实现。由于是加工套筒十字槽的铣床，所以根据工件的需要，选择最有利的铣削速度，不需要变速，采用单级传动即可。
第二部分为专用夹具的设计，其中包括定位方式的选择、定位误差的计算、夹紧方式的确定、夹紧力的确定及夹紧机构的的选择、导引装置的确定、夹具体的设计和夹具体在机床上的定位方式。
根据六点定位原理、套筒十字槽的特点及常用定位元件的种类，来确定夹具体的定位方式。由于零件在加工时，总会产生误差，因此应考虑工件的定位误差。进行定位误差的计算，以保证定位误差在零件加工误差允许的范围之内。若不合适，则应选择更合适的定位方式，以确保零件的加工精度。为了使零件在被加工时保持位置不变，应对零件在被加工时所需的夹紧力进行估算。在此基础上，综合考虑零件的定位方式和加工方式，来设计适合的夹紧机构。为保证加工精度，选择合适的对刀导引装置，保证工件相对于刀具处于正确的位置。综合以上各方面的设计和各个装置的相对位置关系，可以设计出夹具体的结构。并且还要确定夹具体在机床上的定位方法和定位精度。这样就完成了夹具的设计。
由于此次设计是根据实际生产加工中的需要来进行设计的，因此还从经济性方面分析了此次设计的可行性。另外，分析了此次设计相对于一般生产加工情况的优点、此次设计的不足，和可能改进的方法。
关键词：铣削加工复杂
Thegraduationprojectisastudentafterstudytheplanofinstructionstipulatedcompletecurriculum,summarizesintheschoolstudyachievement,appliesitselftostudyacomprehensivebigpracticewhichtheknowledgeandabilitycarryon,intheschoolstudythelink,willcertainlytohavetheprofoundinfluencelastafterthegraduationwork.Thegraduationprojectraisesandexercisesitselftostudytheknowledgethenimbleapplication,throughthegraduationproject,maymasterthecorrectdesignmethodandthedesignthoughtmethod,furtherenhancesoneselfrelatedmachinemanufacturecraftandequipmentaspectdesignedcapacity,enhancesthecharting,thecomputation,thewritingnarration,toutilizeeachkindofstandard,thestandard,handbookability,theacademicsocietyinvestigationandstudy,theapplytheorytoreality,theexerciseconsult,analyticalstudydomesticandforeignpertinentdataability,consolidatesandexpandstheareaofknowledgeandthefieldofvision,studiesinthisspecializedscopewiththedesigntopicrelatedspecializedknowledge,enablesitselftoobtainabetterexercise,bycanbecompetentfutureworkneed.
Alongwiththemodernmechanicalindustry''''sdevelopment,enginebed''''stypeisgettingmoreandmore,enginebed''''sfunctionaregettingmoreandmore,toadaptnowinthemachineryproductionspecialrequest,specialpurposemachine''''sapplicationisgettingmoreandmorewidespread.Thereasonthatthechoicesleevecrosstroughmillingspecialplanedesigntakesmydesigntopic,isbecauseIdiscoverthebeforehandmillingmachine,althoughthefunctionmany,buthasmanydeficiencies,forinstancecannotsatisfytotheworkpieceproductioninenormousquantities,moreovertheproductionefficiencyisnothigh,hasthespecialrequestworkpiecetosomenottobeabletocarryonthevolumeproduction.Basedonthispremise,Ihavechosenthemillingclassspecialplanedesign,ismainlyaimsatthesleevecrosstrough''''smillingtocarryontheprocessing.Throughthisdesign,mayproduceonekindofmillingmachinetosatisfythesleevecrosstrough''''smillingstandardizationvolumeproduction,thiskindofmillingmachinebothmightsatisfythespecialprocessingrequestandtosavethetime,toreducethelaborforce.Thisgraduationproject''''sgoalisdesignsonekindofmillingclassthespecialpurposemachine,letsitonlycarryonthemillingprocessingtosleevecrosstroughthiskindofmaterial.Thisenginebedstructureissimple,thecentralizeddegreehigh,pointedstrong,theworkingefficiencyhigh,canadaptintheproductionlotbigproductionrequest.Itbothraisedtheproductionefficiency,andsimplifiedtheoperationsequence,moreoverreducedworker''''slaborintensity.
Becausethebeforehandmillingmachineapplicationdomainisquiteearlynarrow,andtoprocessesthespecialrequesttheworkpiecenottobeabletosatisfy,likethiscausedatechnologicalrevolution,themillingmachineobtainedthewidespreadimprovement,itsapplicationscopealsolargescaleexpanded,hasneverstoppedtothemillingmachinenewengineeringresearch.Themillingmachineiscarriesonthemillingprocessingwiththemulti-edgemillingcuttertheenginebed,millingcutter''''srevolvingprimarilymovement.Becausetheplanemillingishigherthantheshapingproductionefficiency,therefore,thepreviousmillingmachinesubstitutesforthemechanicalslicertoappear.Afterwardthecuttingtooltechnologyenhanced,canmakeeachkindofcomplexshapethemillingcutter,thusthemillingmachineexpandsfromthemillingplanetocanprocesseachkindoftrench,thehelicoid,theplaneofrotation,thetoothprofilesurfaceaswellasthecomplexspace-likesurface.Millingmachine''''stypearemany,fortheadaptationprocessingworkpiece''''ssizeandtheweight,millingmachine''''stypeincludes:Fluctuationbenchmiller,non-fluctuationbenchmillerandplaner-typemillingmachine;Includesfortheadaptationvolumeproduction:Circleworkbenchmiller,double-endsurfacemillingmachineanddrumwheelmillingmachine;Inordertoadaptcertainspecialworkpieceprocessingtodevelopincludes:Toolmillingmachine,slot-millingmachine,crankmillingmachine;Includesfortheadaptationprocessingcomplexsurface:Hydraulicpressureprofilingmachine,electricityprofilingmachine,digitalprocesscontrolmillingmachineandsoon.Inaddition,butalsohasthemillboringlathewhichaswellasthemillgrinderwhichunifieswiththeboringprocessingunifieswiththeabrasivemachining.
Certainlyinthemillingmachinejig''''sdesignisalsoveryimportant,aremanyasaresultofthejigdesignprocess''''srandomfactors,atpresentstillhadmanyenterprisestocontinuetousetraditionalthedesignmethodtocomplete,namelydesignsartificiallybytheexperiencedcraftpersonnel(ordrawssupportfromthetwo-dimensionalCADdesign).Veryobviously,thisdesignmethodinverygreatdegreeearthjigdesigner''''sexperienceandstate-of-artlimit,andthedesigncycleislong,theratedcapacityislow,thelaborintensityisbig,didnotadaptthemoderntechniqueofmanufacture.Therefore,developsthepracticalcomputerauxiliaryjigdesignsystemissolvesthistopicimportantmethodandthemethod.Thecomputer-aideddesignmaydivideintotheconceptualdesign,thetechnicaldesignandthedetaileddesignthreestages.Theconceptualdesignisinthecomputerauxiliaryjigdesignamostessentiallink,itisaffectingthefollowingtechnicaldesignandthedetaileddesign,isdecidesthejigplanfitandunfitqualitythecrucialstage.Becausethemillingprocessingcuttingspecificationsandthecuttingforcearebig,whenisthemulti-edgeinterruptedcutting,theprocessingeasytohavethevibration,thereforetimedesignmillingjigshouldpayattention:Theclampingforcemustandenoughcounter-travelingscheduleself-locking;Jig''''sinstallmentwantsaccuratelyreliable,namelywheninstallmentandprocessingmustusethedirectionalkey,installcorrectlytotheknife;Thejigbodymusthavetheenoughrigidityandthestability,thestructuremustbereasonable.
Themillingmachineiscarriesonthemillingprocessingwiththemillingcuttertotheworkpiecetheenginebed.Themillingmachinebesidescanthemillingplane,thetrench,thegearteeth,thethreadandthesplineshaft,butcanalsoprocessthequitecomplexprofile,theefficiencycomparesthemechanicalslicertobehigh,obtainsthewidespreadapplicationatthemachinemanufactureandtherepairdepartment.
Thisdesignmainlyincludestwomajorparts.
Thefirstpartforsleevecrosstroughmillingspecialplane''''sdesign,includingmillingmachine''''sbasicsizechoice,electricalmachinery''''schoice,transmissionsystem''''sdesignandmillingcutter''''schoice.
First,millingmachine''''sbasicsizemainreferencecommonlyusedmillingmachine''''sexternaldimensions,andneedtodetermineaccordingtoit.Mayactaccordingto45steeltimethecuttingvaluesandthemillingmillingamountusedandthemillingspeedestimatesthemillingstrengthandthemillingpowercomes,andaccordingtomillingpowerchoiceelectricmotor.Then,accordingtochooseselectricalmachinery''''ssynchronousspeedandthemillingspeeddeterminesthevelocityratio,andrealizeswiththegeardrivesystem.Becauseprocessesthesleevecrosstrough''''smillingmachine,thereforeaccordingtotheworkpieceneed,choosesthemostadvantageousmillingspeed,doesnotneedtochangespeed,usesthesinglestagetransmissionthen.
Thesecondpartforunitclamp''''sdesign,includingthelocatemodethechoice,positionerror''''scomputation,theclampwaydetermination,theclampingforcedeterminationandtheclamporganizationchoice,guidancedevicedetermination,jigbody''''sdesignandjigbody''''sonenginebedlocatemode.
Accordingtosixlocalizationprinciples,sleevecrosstrough''''scharacteristicandthecommonlyusedsettingelement''''stype,determinesthejigbody''''slocatemode.Becausecomponentsinprocessingtime,thegeneralmeetinghastheerror,thereforeshouldconsidertheworkpiecethepositionerror.Carriesonpositionerror''''scomputation,guaranteesthepositionerror,inthecomponentsprocessingerrorpermitsinscope.Ifisinappropriate,shouldchoosethemoreappropriatelocatemode,guaranteesthecomponentstheworkingaccuracy.Inordertocausethecomponentswhenisprocessedtheholdpositionisinvariable,dealswiththecomponentswhenisprocessedneedstheclampingforcecarriesontheestimate.Basedonthis,theoverallevaluationcomponents''''locatemodeandtheprocessingway,designthesuitableclamporganization.Fortheguaranteeworkingaccuracy,choosesappropriatelytotheknifeguidancedevice,guaranteedthattheworkpieceisoppositeinthecuttingtoolisinthecorrectposition.Abovethesynthesisvariousaspects''''designandeachinstallment''''srelativepositionrelations,maydesignthejigbody''''sstructure.Andmustdeterminethejigbody''''sonenginebedlocalizationmethodandthepointingaccuracy.Thishascompletedjig''''sdesign.
Becausethisdesignisneedstocomeaccordingtotheactualproductionprocessingtocarryonthedesign,thereforehasalsoanalyzedthisdesignfeasibilityfromtheefficientaspect.Moreover,analyzedthisdesigntobeoppositeinthegeneralproductionprocessingsituationmerit,thisdesigninsufficiency,withmethodwhichpossiblyimproved.
铣床的简介
最早的铣床是美国人惠特尼于1818年创制的卧式铣床；为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗于1862年创制了第一台万能铣床，这是升降台铣床的雏形；1884年前后又出现了龙门铣床；二十世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-决速”或“决速-进给”的自动转换。
由于较早以前的铣床应用领域比较狭窄，并且对加工特殊要求的工件还不能满足，这样就引起了一场技术革命，铣床得到了广泛改进，它的应用范围也大幅度扩大，对铣床新的技术研究从未停止过。铣床是用多刃铣刀进行铣削加工的机床，铣刀的旋转为主运动。由于平面的铣削比刨削生产效率高，因此，早先的铣床是取代刨床而出现的。后来刀具技术提高了，能够制造各种复杂形状的铣刀，因而铣床从铣削平面扩大到能加工各种沟槽、螺旋面、回转面、齿形面以及复杂的空间曲面。铣床的类型较多，为适应加工工件的尺寸和重量，铣床的类型有：升降台铣床、无升降台铣床和龙门铣床；为适应批量生产的有：圆工作台铣床、双端面铣床和鼓轮铣床；为适应某些特殊工件加工而发展的有：工具铣床、键槽铣床、曲轴铣床；为适应加工复杂曲面的有：液压仿形铣床、电气仿形铣床。
工件的加工工艺性分析
因采用立式钻床，待加工孔处于垂直位置。若设平行于待加工孔的面分别为顶面和底面，则使多孔那面为底面，即定位基准面。以基准面上的直径为的两孔以及基准面定位。
钻模板应垂直与定位基准面，钻套中心线与待加工孔中心线同轴。夹紧件由工件顶面向定位基准面夹紧。采用螺旋夹紧机构。
夹紧机构的选择及设计
从前面提到的夹紧装置组成中可以看出，不论采用何种力源（手动或机动）形式，一切外加的作用力要转化为夹紧力均需通过夹紧机构。因此，夹紧机构是夹紧装置中的一个很重要的组成部分。
夹紧机构可分为斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、定心对中夹紧机构等。斜楔夹紧机构中最基本的形式之一，螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构及定心对中夹紧机构等都是斜楔夹紧机构的变型。
斜楔夹紧机构主要是利用其斜楔面移动时所产生的压力来夹紧工件的，亦即一般所谓的楔紧作用。斜楔的斜度一般为1:10，其斜度的大小主要是根据满足斜楔的自锁条件来确定。
一般对夹具的夹紧机构，都要求具有自锁性能。所谓自锁，也就是当外加的作用力Q一旦消失或撤除后，夹紧机构在纯摩擦力的作用下，仍应保持其处于夹紧状态而不松开。
螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把斜楔绕在圆柱体上因它的夹紧作用原理与斜楔时一样的。不过这里是通过转动螺旋，使绕在圆柱体上的斜楔高度发生变化来夹紧工件的。
根据齿轮泵壳体的结构特点和对齿轮泵在机床上的位置要求分析，选择了可行的定位方案。同时根据加工回油孔时泵体所处的位置，并通过计算夹紧力来选定了夹紧机构。在钻孔时，用于对刀导引的装置为钻套。根据实际加工情况的需要，决定采用长型快换钻套。最后把夹具体的结构确定下来，并选择夹具在机床上的定位方式。
技术经济性分析
对本次的技术经济性分析，应从以下几方面进行考虑：
1)从影响成本的各个因素综合考虑：考虑的回油孔是深孔，但采用深孔加工机床来加工成本太高，所以一般情况下，生产齿轮泵的企业，会选择普通的立式钻床、台式钻床或摇臂钻床来加工齿轮泵壳体的回油孔。并不能满足回油孔加工的条件。另外，普通的钻床由于考虑到一机多用，为满足多种加工要求，采用了多级变速的传动结构。而对于采用流水线式的加工方式来加工的情况来说，采用普通机床就是进行了不必要的投资，同时也闲置了普通机床一机多用的功能。由此来看，设计加工回油孔的专机，不仅降低了成本，还能够满足加工的需要。
机床工业设计范文6
关键词：总体设计；主参数；传动系统
1 总体设计
在卧式车床的设计上，打破传统机床的设计，增加CNC控制系统，使卧式车床实现数控控制，设计出数控卧式车床，数控车床的组成如图1。
卧式车床总体设计保证结构严谨可靠，操作方便，控制功能齐全，对于车床零件要设计精确，保证轴类、盘类，内外圆面型零件的加工效率，设计可以从以下几个方面着手：
（1）床身设计上采用水平，导轨在同一平面上，并对导轨做淬火处理。
（2）主轴箱内的主轴轴承采用高标准轴承，从主轴变形小，精度高方面考虑，保证主轴长期工作的稳定。
（3）设计四工位数控刀架，换位时间和换位精度要达到2～2.5s和0.003mm内。
（4）车床的床身采用半封闭的保护，要使冷却、排屑系统正常使用。
对于卧式车床的加工工艺范围的要求是，加工零件的范围包括圆柱面，螺纹以及内圆柱面，车床的整体采用钢及铸钢，加工零件的最大直径200mm，加工的规模设计为多种类小批量。
2 主参数
数控卧式车床的设计，因为加工规模为多种类小批量，所以设计的转速范围定为最大转速2000r/min，最小转速为150r/min。
车床加工刀具的选择上，选取高速钢作为车床的车刀，因为碳含量在0.75%左右的钢，综合性能较好，热稳定性强，可以制作各种复s刀具，车刀的主要参数如表1。
3 传动系统
确定车床的公比为1.26，根据机床主传动设计原则，车床的传动比采用12=3x2x2的形式，在车床传动系统中，采用的是降速传动，而在设计中，保证中间传动轴的变速范围小，确定传动轴的数量为4，这4个传动轴是指变速箱内的主轴，不包括电动机主轴，最终确定卧式车床的主轴转速为12级，也就是III轴上有12级转速，这样前一轴II轴上有6级转速，最后I轴上有3级转速，这样数控卧式车床的主轴转速图可以绘制出来，有4条竖线，12条横线，如图3。
电动机主轴到0轴之间的传动方式有3种，平带传动、V带传动、同步带传动，根据以往设计手册和传动性能，使用的经济性，最终选择V带作为它们之间的传动方式。
在齿轮设计上，采用滑移齿轮结构，可以对车床的转速进行调节，在这些设计完成后需要对轴进行校核，使选取的材料和结构满足车床使用要求。
4 结束语
在设计卧式车床上，要根据原有的普通车床设计理念，增加一些设计元素，例如并联机构，它会使虚拟轴机床的加工效率提升，提高零件的加工质量，同时在整体零件上，降低加工成本，选用新型材料作为机床的零件，从机床的全方面去优化，向着高性能、高精度、高自动化的方向去发展，使卧式车床在未来的发展中占有一席之地。
参考文献
[1]何小柏.金属切削机床设计指导[M].高等教育出版社，1995.
[2]冯辛安.机械制造装备设计[M].机械工业出版社，1999.
