1、开题报告一、选题的依据及意义 普通车床是应用非常广泛的金属切削工具，目前采用传统的继电器控制的普通车床在中小型企业仍大量使用。由于继电器系统接线复杂，故障诊断与排除困难，并存在以下缺点：触点容易被电弧烧坏而导致接触不良，机械方式实现的触点控制反应速度慢，继电器的控制功能被固定在线路中，功能单一，灵活性差等缺点。因而造成了这些企业的生产力低下，效益差，反过来这些企业又没有足够的资金购买新的数控机床。相比之下，由于可编程控制器（plc）具有以下优点：通用性、适用性强，完善的故障自诊能力而且维修方便。可靠性高以及柔韧性强等优点，且小型plc的价格目前也很便宜，因此在组合车床的控制电路改造中发挥了极其
2、重要的作用。因此，当务之急就是对这些组合车床进行技术改造，以提高企业的设备利用率，提高产品的质量和产量。二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）世界上第一台组合机床于1908年在美国问世，30年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它己成为现代制造工程(尤其是箱体零件加工)的关键设备之一。现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求,而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展.1. 国内组合机床现状在我国，组合机床发展己有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。组合
3、机床及其自动线是集机电于一体是综合自动化度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。我国的传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型的箱体类和轴类零件(近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额)，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、键孔、车端面和凸台,在孔内撞各种形状槽，以及铣削平面和成型面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台组合机床等;随着技术的不断进步,一种新型的组合
4、机床柔性组合机床越来越受到人们的亲睐，它应用于多工位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器(PLC)、数字控制(NC)等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备
5、的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此,市场要求我们不断开发新技术、新工艺、研制新产品，由过去的“刚性”机床结构,向“柔性”化方向发展,满足用户需要,真正成为刚柔兼备的自动化装备。2. 国外组合机床现状80年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能监控。(1) 广泛应用数控技术 国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技
6、术，而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术，从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。(2) 发展柔性技术 80年代以来，国外对中大批量生产，多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施，使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床，同时根据加工中心的发展，开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成了柔性加工自动线(FTL)。这种结构的变化,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏，又可以使机床配置更加灵活多样。(3) 发展综合自动化技术 汽车工业的大发展，对自动化制造技术提出了许多新的需求，大批量生产的高效率，
7、要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序，而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序，以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司KASSEL变速箱厂1987年投入使用的造价9000万马克的齿轮箱和离合器壳生产线，就是这种综合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成,三班制工作，每条线日产2000件，节拍时间为40秒。全线由12台双面组合机床、18台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成，可实现3种零件的加工。空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。随着综合自动化技术的发展，出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家,进一步提高了制造
8、系统的配套水平。(4) 进一步提高工序集中程度 国外为了减少机床数量，节省占地面积，对组合机床这种工序集中程度高的产品，继续采取各种措施，进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头铿孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库，通过换刀加工实现工序集中，从而可最大限度地发挥设备的效能，获取更好的经济效益。 在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。组合机床的通用化!系列化!标准化程度较高，其通用零部件达70%90%，它具有高效、高质、经济实用的特征，因而
9、被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。目前，随着PLC 技术的成熟及各种PLC 软件的涌出，在支撑软件和硬件的基础上，针对不同行业!不同专业进行软件二次开发，开发出适合本行业!本专业的专用商品化软件，不仅可以取得良好的经济效益，而且会取得重大的社会效益组合机床是属于一次性设计!一次性制造的单件生产的产品，其结构变化多样，设计量大，设计工作复杂，尤其是在当前竞争激烈的市场经济中，产品寿命周期不断缩短，品种日益增多加工产品不同，组合机床也就不同，这要求工程技术人员要不断地提高机床的开发能力，以满足市场要求因此，如何高效!高质量地设计出组合机床已经成为组合机床厂家追求的目标。上述
10、分别从不同方面对组合机床的计算机辅助设计进行了分析，为组合机床的研究提供了更多的借鉴和参考，但是至今仍没有成熟的商品化系统下面分析组合机床 系统研究存在的主要问题，提出相应的解决措施和发展趋势：( 1) 从组合机床 CAD 系统的研究平台看，主要有以AutoCAD为代表的二维软件平台和 UG,Pro/E,Solidedge各种三维软件平台下进行的研究。二维平台上开发的设计系统相对比较成熟，已经在企业中得到了实际应用; 而三维软件平台下的组合机床 CAD 系统的研究，大多数只研究了组合机床CAD系统设计中的某一部分内容，存在着不同程度的缺陷。随着各种三维软件日益成熟的应用，越来越多的企业正由二维
11、的计算机辅助设计过渡到三维计算机辅助设计。国际标准化组织于2006年底制定出ISO16792标准，该三维标注国际标准的制定将推动三维计算机辅助设计技术发展的步伐。( 2) 从开发CAD 系统的研究者看，主要来自于高校和企业高校研究的软件平台一般都是以比较先进的三维软件为开发环境，但由于一般的高校研究者缺乏组合机床一线设计的经验，系统设计需求获取的不全面，导致设计的系统不完善，企业觉得“不好用”，不能真正地提高设计效率。而由企业设计的系统相对“好用”，因为企业的工程师有着多年的设计经验，开发的系统符合企业的设计需求。但随着三维CAD软件的迅速发展，企业从资金，精力上往往难以及时更新，目前几乎没有
12、看到企业基于三维软件进行组合机床CAD系统的开发研究。高校一般具备先进的三维软件平台和雄厚的开发技术，能为组合机床CAD系统的开发提供技术力量，而企业的设计工程师有多年的实战设计经验，具备将组合机床的专家领域知识进行知识挖掘的能力，只有高校和企业联合起来的设计团队才可能会设计出实用的组合机床CAD系统。另外，开发的系统只有在企业中由设计工程师经过无数实际案例的不断检验，对系统不断地测试调试，才能使系统趋于完善，达到“好用”的效果。从系统设计的方法看组合机床CAD系统目前主要是利用参数化建模技术和模块化设计方法来开发实现，这些系统为设计人员提供了方便、快捷、高效的设计工具，但涉及专家系统方面的设
13、计软件还未见到，没有形成一种智能型CAD设计系统。然而，在人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术飞速发展的今天，随着知识工程(Knowledge Based Engineering，KBE) 技术的发展和深入研究，智能化 CAD 系统将应运而生。KBE 技术在工业产品生命开发周期的每个阶段都能够充分重复利用各种实践经验!专家知识及其他有关信息，为组合机床 CAD 系统设计向智能化方向发展提供理论基础。三、本课题研究内容PLC控制改造设计车床系统是采用连线少、体积小、功耗小、控制速度快、可靠性高、功能完善的PLC控制系统，来代替电气控制系统中继电器控制逻辑，配以合适
14、的数控系统，可使机床控制功能更加丰富，自动化水平大大提高。四、本课题研究方法1.参加现场实践，熟悉所选课题在实际中的现状，获取感性资料。 2.通过参观学习，技术交流，获取系统设计及应用经验。 3.通过文献收集，查阅、分析相关文献。 4.在收集的文献的基础上对相关问题进行分析、研究、总结整合。 5.咨询有关方面专家或相关人员。 6.抓重点，对本课题研究。五、研究目标、主要特色（创新）及工作进度研究目标：提高现代化管理水平，提高现代化管理水平，企业发展、技术创新和管理水平的提高都需要高技术人才。主要特色：高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合钻床及其自动线。工作进度：1、确定选题，查找
15、相关资料 2016年12月12日至3月20日2、整理资料，撰写初稿 2017年3月20日至4月5日3、通过指导老师审查，完成修改 2017年4月5日至4月20日4、通过指导老师检查，完成2次修改 2017年4月20日至5月10日5、论文定稿，上交 2017年5月10日至5月21日6、完成答辩 2017年5月25日六、主要参考文献1 郁汉琪、郭健 可编程控制器原理及应用 北京：中国电力出版社 20042 段苏振 提高PLC控制系统可靠性的设计因素 电气传动 20033 郭健 日本三菱FXON系列PLC运行调试及故障诊断 职台职业技术学院学报 20024 张筱琪 机电设备控制基础 北京：中国人大出版社 20005 王兆义 小型可编程控制器实用技术 北京：机械工业出版社 19976 三菱公司编1FX系列可编程序控制器使用说明及编程手册 1998
