XKA715立式数控铣床建模及仿真加工-机械开题报告

3.0 闻远设计 2023-07-14 132 4 380.91KB 12 页 15光币

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题目：XKA715 立式数控铣床建模及仿

真加工

一、研究目的、意义和国内外研究现状及发展趋势

1.1 研究目的与意义

现代科学技术的快速发展促进了各行业的技术革新，在制造业产品的生产方

面，传统的机械加工方法已不能满足现代市场的需求以及产品的质量要求，在此背

景下，数控技术逐渐发展起来［1］。将数控技术、计算机技术以及检测控制等技术与

机械加工工艺结合为一体，而诞生出的一种新的机械制造技术装备称为数控机床［2

］。数控机床的问世不仅仅扩大了传统机床的功能，并且使机床的性能得到了提升，

机械产品的生产率也因此得到了大幅度的提升。以数控机床为基础进一步发展成加

工中心、柔性制造系统（FMS）以及柔性加工单元（FMC）,以上设备在制造业中的应

用大幅度的提升了整个机械产品加工的自动化程度。自 21 世纪以来,制造业的发展引

起了人们的重视,各国都需要大力发展航空、汽车、汽轮等行业,在这些领域中必然

会涉及到机械产品的应用,而数控机床正是生产这些高品质机械产品的一种极其重要

的设备,因此想要发展制造业就需要加大对数控机床的发展。数控铣床是众多机床类

型中的一种,和其它机床相比它的最大特点在于,拥有极高的自动化程度,在加工产品

时能完成自动换刀的步骤。数控铣床的适应性很强,不仅能够完成常规零件的加工,

还能够加工具有复杂外部结构特征的零件,被广泛应用于机械产品的加工中［3］。而

制造业技术的提升,在另一方面必然会对机械产品加工质量要求更为严格,所以需要

采取措施提升机床的静动态性能,以满足数控机床高速、高精度的加工任务［4］。

数控铣床作为一种加工功能强大的自动化加工设备,在机械产品加工方面发挥着

举足轻重的作用。并且,数控铣床的加工性能与关键部件的静动态特性有着十分密切

的关系,而想要提高数控铣床的静动态特性就必须从铣床的关键部件进行研究与分

析。本文旨在对立式数控铣床及关键部件的静动态特性进行研究与分析, 针对分析出

的薄弱部件,基于优化设计方法对其薄弱环节进行改进设计,通过提高关键部件的静

动态特性达到提升铣床整机性能的目的。

本文的研究有助于提高数控铣床的加工质量,为机床中部件结构的优化设计提供

参考,文中对立式数控铣床分析方面的研究具有十分重要的工程实际意义。

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.2.1 国内外研究现状

20世纪人类社会最大的科学技术成果是计算机的发明和应用。计算机和控制技术

在机械制造装置中的应用是世纪制造业发展中最重要的技术进步。最初的数控铣床是

1952年至今已有 50 年了。

数值控制器包括车削，铣床，加工中心，钻孔，磨削，冲压，电气加工，各种特

殊机床，形成了数值控制制造装置的巨大家族，年产量 100000 至 20000 台，世界值几

十亿美元。在 20世纪最后的 10 年里，世界制造业经历了几次反复，一度成为日暮产

业，美国人首先提出要让现代制造业复活。1990 年代，全世界的数控机床的制造业被

大大地重建了。例如，美国、德国等主要制造商发生了巨大的变化。1990 年代初期以

来，世界制造业形成了技术革新的新浪潮，有了明显的恢复。

中国的数控机床制造业在 1980 年代经历了高速开发阶段。很多机床厂从传统产

品变成了数控产品。但是，一般来说，技术水平不高，质量不好，所以在 1990 年代

初期，国家经济面临着从计划经济到市场经济的调整。最困难的抑郁症几年后，产能

减少 50%，库存在四个月以上。1995 年“95”计划以后，由于国内需求的扩大，工作

机械市场开始了，加强了限制数值控制装置进口的审批，重点是对关键数控制系统、

设备、技术研究的支援。大力推进了数控制装置的生产。特别是 1999 年以后，国家

在国防产业和主要民间产业领域投资了很多技术改革资金，制造业的市场呈现繁

荣。2000 年 8 月上海数控机床展，2001年4月北京国际机床展，可以看到各种产品的

繁荣。但也反映了很多问题：

（1）技术水平低的产品竞争激烈，价格下降促销；

（2）高科技和全功能产品主要进口；

（3）主要进口的高品质功能部件和数控系统附件；

（4）应用技术水平相对较低，网络技术未充分普及和使用；

（5）研发能力不足，相对高科技产品主要依赖进口图纸、合资企业、进口零部

件组装。

现今工业国数控机床的拥有量反映了该国的经济实力和防卫力量。目前，中国拥

有世界最多的机床（约300 万台），但我公司机床的擞控率只有 1.9%左右，与欧美工

业国家的差距通常达到 20%。日本的机床是中国生产能力的近十倍。21 世纪中国制造

业发展中必须解决的主要问题是低数控制率，低利用率和现有数控机床的低启动率。

每年我们中国生产 3000 万 4000 全功能的数控机床，在日本进口 50000 多台数控机

床，每年进口超过 10 亿美元的数控机床 7000 至 9000 台。中国的制造业在业界很难大

幅度改善数控率。因此，国家计划委员会和经济通商委员会提出了从“八五计划”和

“九五计划”转变数控的方针。“九五计划”期间，我协会也进行了研究。当时，经

数值控制转换的设备数量建议可能达到 8 万~10 万，而需要 8-10 亿的资金投入，但经

济利益在投资的5-10 倍以上。因此，在过去的两年中，有很多进行数控转换的企

业，也有美国企业参加。在十五计划之初，国防部科技委员会明确提出，为了 12000-

1800 机床的数值控制转换，在军企投资 680 万元。

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题目：XKA715立式数控铣床建模及仿真加工一、研究目的、意义和国内外研究现状及发展趋势1.1研究目的与意义现代科学技术的快速发展促进了各行业的技术革新，在制造业产品的生产方面，传统的机械加工方法已不能满足现代市场的需求以及产品的质量要求，在此背景下，数控技术逐渐发展起来［1］。将数控技术、计算机技术以及检测控制等技术与机械加工工艺结合为一体，而诞生出的一种新的机械制造技术装备称为数控机床［2］。数控机床的问世不仅仅扩大了传统机床的功能，并且使机床的性能得到了提升，机械产品的生产率也因此得到了大幅度的提升。以数控机床为基础进一步发展成加工中心、柔性制造系统（FMS）以及柔性加工单元（FMC）,...

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