【正文】 由主計算機、分級計算機及其接口、外圍設備和各種控制裝置硬件和軟件組成。它接收來自主計算機的指令并對整個 FMS 實行監(jiān)控，實現單元層對上級及下層的內部通信傳遞，對每一個標準的數控機床或制造單元的加工實行控制，對夾具及刀具等實行集中管理和控制，協調各控制裝置之間的動作，從而實現各系統之間的信息聯系，確保系統的正常工作。對一個復雜系統，只有通過計算機分級管理才能對系統進行卓有成效的管理，保證在工作時，各部分協調一致。 柔性制造系統不僅節(jié)省了上料、下料與調整時間，而且系 統只需要最低限度的操作人員，并能實現夜班無人作業(yè)，操作人員只負責啟停系統和裝卸工作，特別是柔性制造系統中的各工作單元以及整個系統均由計算機控制。因此具有很高柔性，非常適合于多產品中徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 7 小批量的零件生產。 計算機集成制造（ Computer Integrated Manufacturing， CIM）的概念是由美國的約瑟夫 .哈林頓（ ）博士于 1973 年提出來的?；?CIM 理論和技術構成的具體實現便是計算機集成制造系統（ CIMS）。 CIMS 是在計算機技術、信息技術 、制動化技術、制造技術和現代管理科學的基礎上，將制造工廠的全部生產和經營活動 設計、制造及經營管理（包括市場調研生產決策、生產計劃、生產管理、產品開發(fā)、產品設計、加工制造以及銷售經營）等與整個生產過程有關的各種分布的制動化子系統，通過新的生產管理模式、工藝理論和計算機網絡有機的集成起來，構成一個優(yōu)化的完整的全面自動化生產系統，從而獲得更高的整體效益，縮短產品開發(fā)制作周期。提高產品質量，提高生產率。它是工廠自動化的發(fā)展方向，未來制造工廠的模式。 CIMS 包括制造工廠的生車和經營的全部活動，應具有經營管理，工程 設計和加工制造等主要功能。一般 CIMS 通常又管理信息分系統、設計自動化系統、制造制動化分系統、質量保證分系統、計算機網絡分系統和數據分系統六個部分組成，即 CIMS 由四個功能分系統和兩個支撐系統組成，圖 14所示為 CIMS 的構成框圖。 圖 14 CIMS的構成框圖 （ 1） 管理信息分系統。主要包括市場預算、經營決策、各級生產計劃、生產技術準備、銷售及售后跟蹤服務、成本核算、人力資源管理等，通過信息的集成，達到縮短產品生產周期、減少占用的流動資金、提高企業(yè)的應變能力。 （ 2） 工程設計自動化分系統。采用計算機輔助進行產品設 計、工藝設計、制造準備及產品性能測試等階段的工作，即 CAD/CAPP/CAM 系統，目的是使產品開發(fā)活動更高效、更優(yōu)質、自動地進行。 （ 3） 制造自動化分系統。主要包括零件的數控加工、生產調度、刀具管理、裝配、物料儲運等，涉及加工制造的各個環(huán)節(jié)，以 及系統與設備間的信息管理和物流管理。它是CIMS 中信息流和物流的結合點，是 CIMS 最終產生經濟效益的關鍵所在。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 8 （ 4） 質量保證分系統。它是由質量檢測、質量評價、質量決策與數據采集、控制與跟蹤等功能。該系統保證整個過程包括從產品設計、制造、檢測到售后服務的的質量，最終實現了產品的低 成本、高質量，提高企業(yè)競爭力。 （ 5） 計算機網絡分系統。它是連接 CIMS 各功能分系統的計算機通信網絡系統，采用國際標準和工業(yè)標準規(guī)定的網絡協議，實現各分系統間信息與數據的通信與交換。 （ 6） 數據庫分系統。它是支持 CIMS 各分系統，覆蓋企業(yè)全部信息的數據庫系統。各類數據庫可在分布式數據庫管理系統的控制盒管理下進行調用和存取，通過該系統可以實現企業(yè)數據共享和信息集成。 數控技術在國民經濟中的地位 當今世界上的所有產品，哪個不是由機床直接或間接所制造的機器或工具機械所制造的，所有把機床稱為工作母機，當今制造業(yè)的現代化程 度完全取決于它的現代化程度，而數控機床又是機床的現代化程度的集中體現，工廠自動化的基礎也是數控機床，數控機床的關鍵是數控技術。 現代數控技術綜合了計算機技術、傳感檢測技術、成組技術與現代控制技術、信息處理技術、光機電技術傳統的機械制造技術、液壓氣動技術、網絡通訊技術等等，是現代制造技術的基石，它的應用和發(fā)展，打開了制造業(yè)的一個新時代，使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了翻天覆地的變化。 數控技術能夠提高產品質量、提高勞動生產率，同時深刻影響了機械制造業(yè)生產方式、產業(yè)結構、管理方式。更加難以估計的是它的關聯效益和輻射能力 ；數控技術實現了制造業(yè)生產的集成化、自動化、柔性化，比如現代的 CAD/CAM、 CIMS、 FMS 等，這些都是 以在數控技術為基礎，一旦脫離了數控技術，先進制造技術就成了無源之水；同時數控技術也深刻影響著國防現代化，國外對高級型數控機床的控制以及舉世矚目的“東芝事件”充分反映了數控機床在國防現代化方面所起的無與倫比的作用；國際技術和商業(yè)貿易的重要構成是數控技術，數控機床在工業(yè)發(fā)達國家是具有高利潤、高技術附加值的出口產品，并且世界貿易額每年都在增加。 因此，體現國家綜合國力水平和影響到國家戰(zhàn)略地位的數控技術，它的水 平高低是決定了一個國家制造業(yè)現代化程度高低，同時現代制造業(yè)的發(fā)展焦點已經聚焦到加工機床與生產的數控化的實現上。 因此，制造業(yè)水平的提高已是各工業(yè)發(fā)達國家數控技術水平提高的重中之重，爭相發(fā)展各個國家自己的數控產業(yè)。因為高度發(fā)展的數控技術使得日本的制造業(yè)迅速崛起，如果美國要重奪其霸主地位，歐洲要脫離其禁錮的歐盟，適應市場競爭的需求，那么日本、美國和歐洲等國家競爭的焦點將是現代制造技術中的核心數控技術。某種程度體現了政府意徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 9 志的數控產業(yè)的發(fā)展并不完全是企業(yè)行為，政府的支持決定了其發(fā)展快慢。因此，日本、美國、意大利、 西班牙、印度等國，都采用了一些扶持本國數控產業(yè)發(fā)展的政策措施。發(fā)展數控技術的重要性已不言而喻，我國政府正積極采取各種有效措施大力發(fā)展中國的數控產業(yè)，把發(fā)展數控技術作為振興機械工業(yè)的重中之重。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 10 2 數控回轉工作臺的原理及應用 數控機床的圓周寄給由回轉工作臺完成，稱為數控機床的第四軸?；剞D工作臺可以與X、 Y、 Z 三個坐標軸聯動，從而加工出各種球、圓弧曲線等?；剞D工作臺可以實現精確的自動分度，擴大了數控機床加工范圍。 數控回轉工作臺 數控回轉工作 臺其外形和通用工作臺幾乎一樣， 它 主要用于數控銑床和鏜床，它的驅動 方式 是伺服系統的驅動。它可以與其他 的 伺服 系統 進給軸聯動 控制 。 下圖為 自動換刀的 數控鏜床回轉工作臺。 既 定的指令 控制著 它的分度轉位、定位鎖緊和進給。 工作臺的運動是 現經過 伺服電動機 驅動 ， 然后再 經齒輪減速 ，最 后由 蝸桿傳給蝸輪。 采用雙螺距漸厚蝸桿 的目的在于可以 消除蝸桿副 之間 的傳動間隙，調整間隙 是 通過移動蝸桿 之間 的軸向位置 來調整的 。這種蝸桿 的特點是 左右兩側面具有不同的螺距， 所以 蝸桿 的 齒厚 是依次 增厚 的 。 可是因為 同一側的螺距是 一樣 的，所以 一樣可以 保持正常 的嚙合情況 。 當工作臺靜止時必須處于鎖緊狀態(tài)。為此，在蝸輪底部的輻射方向有 8 對夾緊瓦，并在底座上均布同樣數量的小液壓缸。當小液壓缸的上腔接通壓力油時，活塞便壓向鋼球，撐開夾緊瓦，并夾緊蝸輪。在工作臺需要回轉時，先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧的作用下，鋼球抬起，夾緊瓦將蝸輪松開。 回轉工作臺的導軌面由大型滾動軸承支承，并由 深溝球 軸承及雙列向心圓柱滾子軸承保持準確的回轉中心。數控回轉工作臺的定位精度主要取決于蝸桿副的傳動精度，因而必須采用高精度蝸桿副。在半閉環(huán)控制系統中，可以在實際測量工作臺靜態(tài)定位誤差徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 11 之 后，確定需要補償角度的位置和補償的值，記憶在補償回路中，由數控裝置進行誤差補償。在全閉環(huán)控制系統中，由高精度的圓光柵發(fā)出工作臺精確到位信號，反饋給數控裝置進行控制。 回轉工作臺設有零點，當它作回轉運動時，先用擋鐵壓下限位開關，使工作臺降速，然后由圓光柵或編碼器發(fā)出零位信號，使工作臺準確地停在零位。數控回轉工作臺可以作任意角度的回轉和分度，也可以作連續(xù)回轉進給運動。 設計準則 我們的設計過程中，本著以下幾條設計準則： 主要技術參數 ： 500 mm ： mm 3000 rpm ： 100㎏ 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 12 3 數控回轉工作臺的設計 傳動方案的選擇 傳動方案傳動時應滿足的要求 數控回轉工作臺一般由原動機、傳動裝置和工作臺組成，傳動裝置在原動機和工作臺之間傳遞運動和動力，并可實現分度運動。在本課題中，原動機采用應采用步進電機，工作臺為 T形槽工作臺，傳動裝置由齒輪傳動和蝸桿傳動組成。 合理的傳動方案主要滿足以下要求： （ 1） 機械的功能要求：應滿足工作臺的功率、轉速和運動形式的要求。 （ 2） 工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場地、工作制度等。 （ 3） 工作性能要求：保證工作可靠、傳動效率高等。 （ 4） 結構工藝性要求；如結構簡單、尺寸緊湊、使用維護便利、工 藝性和經濟合理等。 傳動方案及其分析 由圖 31所示，數控回轉工作臺的傳動方案有兩種：方案一為一級和二級都是齒輪傳動；方案二為一級齒輪傳動，二級蝸桿傳動。 圖 31傳動方案 方案一的最大缺陷是： 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 13 ； ； ，無法使工作臺完成自鎖。 而方案二雖然傳動效率低，但以上三個功能全部都能完成自鎖。 所以數控回轉工作臺傳動方案為方案二：步進電機 —— 齒輪傳動 —— 蝸桿傳動 —— 工作臺。 該傳動方案分析如下： 齒輪傳動承受載能力較高 ，傳遞運動準確、平穩(wěn)，傳遞 功率和圓周速度范圍很大，傳動效率高，結構緊湊。 蝸桿傳