【正文】 由主計算機、分級計算機及其接口、外圍設(shè)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(xiàn)單元層對上級及下層的內(nèi)部通信傳遞，對每一個標準的數(shù)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(xié)調(diào)各控制裝置之間的動作，從而實現(xiàn)各系統(tǒng)之間的信息聯(lián)系，確保系統(tǒng)的正常工作。對一個復(fù)雜系統(tǒng)，只有通過計算機分級管理才能對系統(tǒng)進行卓有成效的管理，保證在工作時，各部分協(xié)調(diào)一致。 柔性制造系統(tǒng)不僅節(jié)省了上料、下料與調(diào)整時間，而且系 統(tǒng)只需要最低限度的操作人員，并能實現(xiàn)夜班無人作業(yè)，操作人員只負責啟停系統(tǒng)和裝卸工作，特別是柔性制造系統(tǒng)中的各工作單元以及整個系統(tǒng)均由計算機控制。因此具有很高柔性，非常適合于多產(chǎn)品中徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 7 小批量的零件生產(chǎn)。 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(shù)構(gòu)成的具體實現(xiàn)便是計算機集成制造系統(tǒng)（ CIMS）。 CIMS 是在計算機技術(shù)、信息技術(shù) 、制動化技術(shù)、制造技術(shù)和現(xiàn)代管理科學的基礎(chǔ)上，將制造工廠的全部生產(chǎn)和經(jīng)營活動 設(shè)計、制造及經(jīng)營管理（包括市場調(diào)研生產(chǎn)決策、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造以及銷售經(jīng)營）等與整個生產(chǎn)過程有關(guān)的各種分布的制動化子系統(tǒng)，通過新的生產(chǎn)管理模式、工藝理論和計算機網(wǎng)絡(luò)有機的集成起來，構(gòu)成一個優(yōu)化的完整的全面自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，從而獲得更高的整體效益，縮短產(chǎn)品開發(fā)制作周期。提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)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(jīng)營的全部活動，應(yīng)具有經(jīng)營管理，工程 設(shè)計和加工制造等主要功能。一般 CIMS 通常又管理信息分系統(tǒng)、設(shè)計自動化系統(tǒng)、制造制動化分系統(tǒng)、質(zhì)量保證分系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分系統(tǒng)六個部分組成，即 CIMS 由四個功能分系統(tǒng)和兩個支撐系統(tǒng)組成，圖 14所示為 CIMS 的構(gòu)成框圖。 圖 14 CIMS的構(gòu)成框圖 （ 1） 管理信息分系統(tǒng)。主要包括市場預(yù)算、經(jīng)營決策、各級生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)技術(shù)準備、銷售及售后跟蹤服務(wù)、成本核算、人力資源管理等，通過信息的集成，達到縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、減少占用的流動資金、提高企業(yè)的應(yīng)變能力。 （ 2） 工程設(shè)計自動化分系統(tǒng)。采用計算機輔助進行產(chǎn)品設(shè) 計、工藝設(shè)計、制造準備及產(chǎn)品性能測試等階段的工作，即 CAD/CAPP/CAM 系統(tǒng)，目的是使產(chǎn)品開發(fā)活動更高效、更優(yōu)質(zhì)、自動地進行。 （ 3） 制造自動化分系統(tǒng)。主要包括零件的數(shù)控加工、生產(chǎn)調(diào)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(tǒng)與設(shè)備間的信息管理和物流管理。它是CIMS 中信息流和物流的結(jié)合點，是 CIMS 最終產(chǎn)生經(jīng)濟效益的關(guān)鍵所在。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 （ 4） 質(zhì)量保證分系統(tǒng)。它是由質(zhì)量檢測、質(zhì)量評價、質(zhì)量決策與數(shù)據(jù)采集、控制與跟蹤等功能。該系統(tǒng)保證整個過程包括從產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測到售后服務(wù)的的質(zhì)量，最終實現(xiàn)了產(chǎn)品的低 成本、高質(zhì)量，提高企業(yè)競爭力。 （ 5） 計算機網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)。它是連接 CIMS 各功能分系統(tǒng)的計算機通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用國際標準和工業(yè)標準規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實現(xiàn)各分系統(tǒng)間信息與數(shù)據(jù)的通信與交換。 （ 6） 數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)。它是支持 CIMS 各分系統(tǒng)，覆蓋企業(yè)全部信息的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。各類數(shù)據(jù)庫可在分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的控制盒管理下進行調(diào)用和存取，通過該系統(tǒng)可以實現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)共享和信息集成。 數(shù)控技術(shù)在國民經(jīng)濟中的地位 當今世界上的所有產(chǎn)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(xiàn)代化程 度完全取決于它的現(xiàn)代化程度，而數(shù)控機床又是機床的現(xiàn)代化程度的集中體現(xiàn)，工廠自動化的基礎(chǔ)也是數(shù)控機床，數(shù)控機床的關(guān)鍵是數(shù)控技術(shù)。 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)綜合了計算機技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、成組技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)、信息處理技術(shù)、光機電技術(shù)傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)、液壓氣動技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等等，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基石，它的應(yīng)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(shù)控技術(shù)能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率，同時深刻影響了機械制造業(yè)生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式。更加難以估計的是它的關(guān)聯(lián)效益和輻射能力 ；數(shù)控技術(shù)實現(xiàn)了制造業(yè)生產(chǎn)的集成化、自動化、柔性化，比如現(xiàn)代的 CAD/CAM、 CIMS、 FMS 等，這些都是 以在數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)，一旦脫離了數(shù)控技術(shù)，先進制造技術(shù)就成了無源之水；同時數(shù)控技術(shù)也深刻影響著國防現(xiàn)代化，國外對高級型數(shù)控機床的控制以及舉世矚目的“東芝事件”充分反映了數(shù)控機床在國防現(xiàn)代化方面所起的無與倫比的作用；國際技術(shù)和商業(yè)貿(mào)易的重要構(gòu)成是數(shù)控技術(shù)，數(shù)控機床在工業(yè)發(fā)達國家是具有高利潤、高技術(shù)附加值的出口產(chǎn)品，并且世界貿(mào)易額每年都在增加。 因此，體現(xiàn)國家綜合國力水平和影響到國家戰(zhàn)略地位的數(shù)控技術(shù)，它的水 平高低是決定了一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度高低，同時現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展焦點已經(jīng)聚焦到加工機床與生產(chǎn)的數(shù)控化的實現(xiàn)上。 因此，制造業(yè)水平的提高已是各工業(yè)發(fā)達國家數(shù)控技術(shù)水平提高的重中之重，爭相發(fā)展各個國家自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)。因為高度發(fā)展的數(shù)控技術(shù)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(yīng)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(xiàn)代制造技術(shù)中的核心數(shù)控技術(shù)。某種程度體現(xiàn)了政府意徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 志的數(shù)控產(chǎn)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(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施。發(fā)展數(shù)控技術(shù)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(shù)控產(chǎn)業(yè)，把發(fā)展數(shù)控技術(shù)作為振興機械工業(yè)的重中之重。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 2 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的原理及應(yīng)用 數(shù)控機床的圓周寄給由回轉(zhuǎn)工作臺完成，稱為數(shù)控機床的第四軸?；剞D(zhuǎn)工作臺可以與X、 Y、 Z 三個坐標軸聯(lián)動，從而加工出各種球、圓弧曲線等?；剞D(zhuǎn)工作臺可以實現(xiàn)精確的自動分度，擴大了數(shù)控機床加工范圍。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作 臺其外形和通用工作臺幾乎一樣， 它 主要用于數(shù)控銑床和鏜床，它的驅(qū)動 方式 是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動。它可以與其他 的 伺服 系統(tǒng) 進給軸聯(lián)動 控制 。 下圖為 自動換刀的 數(shù)控鏜床回轉(zhuǎn)工作臺。 既 定的指令 控制著 它的分度轉(zhuǎn)位、定位鎖緊和進給。 工作臺的運動是 現(xiàn)經(jīng)過 伺服電動機 驅(qū)動 ， 然后再 經(jīng)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(diào)整間隙 是 通過移動蝸桿 之間 的軸向位置 來調(diào)整的 。這種蝸桿 的特點是 左右兩側(cè)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(cè)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(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)工作臺的導(dǎo)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(zhuǎn)中心。數(shù)控回轉(zhuǎn)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(tǒng)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(shè)計 (論文 ) 11 之 后，確定需要補償角度的位置和補償?shù)闹担洃浽谘a償回路中，由數(shù)控裝置進行誤差補償。在全閉環(huán)控制系統(tǒng)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(shù)控裝置進行控制。 回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)有零點，當它作回轉(zhuǎn)運動時，先用擋鐵壓下限位開關(guān)，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(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺可以作任意角度的回轉(zhuǎn)和分度，也可以作連續(xù)回轉(zhuǎn)進給運動。 設(shè)計準則 我們的設(shè)計過程中，本著以下幾條設(shè)計準則： 主要技術(shù)參數(shù) ： 500 mm ： mm 3000 rpm ： 100㎏ 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 3 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計 傳動方案的選擇 傳動方案傳動時應(yīng)滿足的要求 數(shù)控回轉(zhuǎn)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(xiàn)分度運動。在本課題中，原動機采用應(yīng)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(yīng)滿足工作臺的功率、轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)工藝性要求；如結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、使用維護便利、工 藝性和經(jīng)濟合理等。 傳動方案及其分析 由圖 31所示，數(shù)控回轉(zhuǎn)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(shè)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(shù)控回轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)緊湊。 蝸桿傳