先进制造业中的机电一体化技术先进制造中的机电一体.PDFVIP

第五章 先进制造业中的机电一体化技术 第一节 先进制造中的机电一体化技术 先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology，AMT)是现代技术和工业创新的集 成和典范，是一个国家制造业水准的主要标志，是国家工业的基础和支柱。对先进制造技 术普遍公认的含义是：先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、 能源及现代管理等方面的科技成果，并将其综合应用于制造行业的产品设计、制造、检测、 管理、销售、使用、服务等制造全过程，以实现优质、精良、快速、灵活生产，并取得理 想技术与经济效益的制造技术群的总称。进入21 世纪以来，先进制造技术的发展呈现出信 息化、高科技化的特征，并且渗透到工业生产的各行业门类中。 先进制造技术是机电一体化技术发展到一定水平的产物，它包括先进制造设计技术、 先进制造工艺技术、先进制造自动化技术与先进制造模式等，也就是我们通常所说的 CAD/CAM/CAPP/CIMS 以及相关技术。 CAPP 、CAD/CAM 、CIMS 均为计算机参与生产制造过程，其中最早应用于生产制造 过程的是 CAD，也即计算机辅助设计。在制造过程中引入 CAD 的初衷，是为了让设计人 员摆脱图板与丁字尺，提高设计效率与工作质量。CAD 目前在我国应用相当普遍 我国普遍应用CAD 始于 1990 年代初期，到了 1990 年代后期，各大设计单位都普遍采 用 CAD 绘制各类设计图与施工图。然而，仅采用 CAD 只是在设计环节上提高了生产效率， 而对于产品质量的影响不大。从 1990 年代中期开始，国内各大工业企业与设计单位在不同 的CAD 平台上向CAPP 扩展。早期的CAPP 平台包括MicroStation ，AutoCAD 等二维平台。 进入21 世纪后，多种三维设计软件被广泛应用于CAPP 平台，由于这些三维设计软件 功能强大，使计算机参与生产制造过程的程度不断加深，从CAD 到CAPP 再到CAD/CAM， 产品质量与生产效率更一步提高。 同时，随着网络通信技术的发展，在CAD/CAM 基础上又发展出CIMS 与FMS 。这已 经不单单是某一台生产设备了，而是将车间级或厂级生产设备变成了生产过程中的各个节 点，由控制计算机统一规划调度。下面，以列车车轮的 CAD/CAM 为例，介绍先进制造技 术在实际中的应用。 一、列车车轮生产工艺与机加工设备 列车车轮是大型主轴回转件，采用车削加工方法。然而由于工件的质量、体积都非常 庞大，辐板曲线复杂，采用普通车床加工很难达到很高的加工质量。随着数控技术的发展， 数控车床已经被广泛地应用于车轮机加工生产中。 列车车轮不同于普通的主轴回转件，其截面形状更类似常用于铣床加工的盘形件。但 是如果将车轮用数控铣床加工，不但经济性差，而且加工效率低。因此业内均采用双刀架 立式数控车床对其进行车削加工 （即工件水平放置），所配用的数控系统也是多种多样的。 有德国西门子系列的，日本 FANUC 系列的，还有法国的产品。本节以德国 DIEDESHMEIN 公司的 VF-120RW 立式双刀架数控车床为例，配用西门子 840D （以前是 810T）数控系统，来阐述车轮机CAPP/CAD/CAM 方法。 1、车轮生产工艺流程 以客车车轮为例，工艺流程分为十道工序，依次为： 钢锭切割折断→钢坯加工→压轧→等热处理→粗加工→热处理→精加工→抛丸探伤→ 落锤取样→检验入库 其工艺特点是先粗加工，再热处理，最后精加工。这种工艺方法可以改善产品质量， 提高车轮精度，消除车轮热处理后的翘曲变形。 精加工分为两道工序。以前的切削加工中，分别使用Q1C501、Q2502 和波兰KKB125 三种立式车床加工车轮的不同部位。目前使用的德国 DIEDESHEIM 公司 VF-120RW 数控 车床能够进行车轮全仿型全自动加工，从而可以完成原先三种车床的工作。 2 、精加工工序 1）工序一： 以内辋面定位，轮缘定心夹紧，坐标设置为OX、OZ、O 为原点，如图5-1-1 所示： 2 ）工序二： 以外辋面定位，踏面定心夹紧，坐标设置为OX、OZ、O 为原点，如图5-1-2 所示： 原点