机床设计论文范文

下面是小编为大家整理的《机床设计论文范文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！摘要：对数控机床及其系统进行了概述，具体包括对基本情况及问题的说明，并对系统设计优化进行探析，包括加强预警系统设计等多个方面。关键词：问题分析;结合应用;参数优化0引言数控机床的应用已经较为普遍，但是其系统却还存在着一些不完善之处，下文将对其问题以及相应的优化措施进行分析。

第一篇：机床设计论文范文

浅谈基于现代工业设计理念的机床设计

摘要:由于国内、外机械行业的激烈竞争,对机床设计提出了更高的要求。现代工业设计理念的引入,对提高机床设计和加强企业的竞争性起着重要的作用。本文以数控机床为例,分析了该产品设计的现状,用工业设计现代设计理念来诠释机床设计。在产品绿色设计、人性化设计、语意设计和品牌建设方面做了重点分析和论证。

关键词:现代工业设计理念;产品设计;数控机床

1.机床设计的现状,以数控机床为例

随着电子信息技术的发展,世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代,其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。它为国民经济各个部门提供装备和手段,具有无限放大的经济与社会效应。目前,欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程,而中国从20世纪80年代开始起步,仍处于发展阶段。

1.1 对工业设计的重要性认识不足

工业设计是工业革命的产物,是科学技术和文化艺术多学科交叉的新兴学科,其核心任务是产品造型设计。对工业设计的重要性认识的不足,最直接的反映就是产品造型粗放,缺少设计感;色彩单调,缺乏时代性;使用界面混乱,缺乏人文关怀。中国的机床设计在生产和制造上完全不输给国外的企业,缺少的就是工业设计的意识。就市场而言,在功能、性能、质量、技术水平差不多的情况下,产品的造型,色彩,使用的界面的人性化设计就显得越来越重要,甚至直接决定产品的销售量。英国工业设计委员会1998-1999年度对英国企业的工业设计投入与市场收益作比较,该年度采用工业设计的企业,销售额平均增长43%;而未采用工业设计的企业,销售额平均仅增长15%,企业对设计的前期投资,平均在15个月内即口收回,有90%的(工业设计)项目都获得了商业上的成功。这表明:设计对于企业的意义不只是产品表面上的好看,好用,而是实实在在的商业利益。

1.2 数控机床的工业设计缺少品牌意识

缺少品牌的意识,基本上是所有行业的通病,尤其是中小企业,由于大环境的原因,中小企业在品牌化的过程中存在着很多客观的原因,但不管情况怎么样,品牌化是一个必经之路。1992 年,邓小平在南巡讲话中鼓励中国企业:“我们应该有自己的拳头产品,拥有中国自己的品牌;否则就要受人欺负”。数控机床生产企业也是一样,多数的企业还是缺乏这方面的意识。具体表现在:

1.2.1 产品的工业设计缺乏企业策略性的考量

重视工业设计的多数企业把产品的工业设计只局限在单纯的造型设计上,而不是把设计纳入“设计-开发-生产制造、宣传销售-售后服务”这样一个系统当中。

1.2.2系列产品造型设计缺乏品牌连贯性

系列产品造型的品牌连贯性体现在两个方面:一个是指系列内产品。另一个指的是系列间的产品。他们构成系列间产品。品牌的连贯性要求在对产品进行造型设计时既要有共同的识别特征,同时,每个产品之间造型上又要有所差别。即要做到“和而不同”。

3现代工业设计理念的引入与应用

3.1 现代设计理念的引入

现代设计理念主要指绿色设计、人性化设计、产品语意的设计和产品的系统设计等。在设计上,这些主要设计理念与之相对应分别体现在:在环境方面,要体现对环境的关注;在人使用方面,要体现对人的关怀;在产品语意方面,要体现当地的文化特色;在品牌经营层面,要关注产品内在的品质,使得设计成为品牌营销的有效手段。

3.2 现代设计理念的应用

现代设计理念在机床产品设计中的运用主要有以下几个方面。

3.2.1 绿色设计

绿色设计源于人们对现代技术文化所引起的环境及生态的破坏的反思。对于工业设计来说,3R原则是绿色设计的核心。所谓的3R是指:Reduce、Recycle和Reuse。绿色设计要求考虑产品在生命周期内的每一个环节:从产品的创意构思到制造、运输,从产品被消费者使用到最后产品的回收。确保每一个环节对环境的影响最小。

对于机床产品来说,绿色设计最主要最常见的体现在一下两个方面:

1)可拆卸性设计

可拆卸性设计是一种使产品容易拆卸并能从材料回收和零件重新使用中获得最高利润的设计方法,是绿色产品设计的主要内容之一。例如,在机床设计中可以用螺纹联接来代替焊接和铆接等。螺纹联接不仅易于拆装而且联结可靠,即具有重复使用的特点。为了减少零件数量,还可使用螺钉集成结构来代替普通螺钉和垫片、防松垫圈等。可拆卸性设计原则:一是减少拆卸的工作量;二是易于拆卸、分离;三是多用标准件。

2)可回收性设计

可回收性设计也是绿色设计的主要内容之一,就是在产品设计初期时考虑其零件回收及再利用的可能性,即在其它新产品中可以利用使用过的或废弃产品中的零部件及材料。

3.2.2 以人为本,注重人性化设计

人性化设计,就是要设计以人为本。他是针对功能主义设计思想的缺陷,提出设计不应该以机器的功能为出发点,而应该把人作为设计的出发点。以人对产品的使用为基础,使机器能够很好的为人服务。随着技术的发展,社会的进步,人们对产品的人性化要求也越来越高,尤其是一些关乎人们使用安全的设计—诸如机床产品的设计—在这个方面的要求更高。

以人为本,注重人性化有两个概念:一是符合人的尺度;二是要有很好的操作界面。符合人的尺度,要求在农机产品设计过程当中,可以运用人机工程学的所提供的数据,对操作的空间大小,操作台面的高低等等进行综合考量。比如设计数控机床的操作空间时,就要根据人在操作时动态关系来确定空间的大小合理与否。第二,良好的操作界面,可以使操作起来更加的方便、快捷、安全可靠。

3.2.3 要兼顾文化特色

产品语意学告诉我们,产品不仅仅有他的物质功能之外,还体现了一定的文化特征。机床的造型设计犹如给新娘做嫁衣,新娘的嫁衣不仅可以使新娘子漂亮起来,而且最能体现民族特征和深厚的文化内涵。在追求机床的科学价值的同时追求艺术和文化价值,甚至将民族的个性特征融入其中。机床造型体现一个国家、一个行业的形象和设计水平。机床造型风格的形成受两方面因素的影响。一是与当时的科技水平有关,二是离不开当时的时尚风格。要想实现其科学价值与艺术文化价值的融合,文化元素的如何应用显得尤为重要。

3.2.4 产品造型的品牌特性的维持

产品系统设计理论告诉我们,设计不再是一个单纯的造型活动,而应该把设计纳入到生产制造、宣传、使用到最后产品废弃回收这一大的循环过程当中,是品牌经营的一个手段。很多企业忽视了这一点。比如,很多市场上的农机产品,如果撕去上面的标签,你无法确定它是哪个厂商生产的,造型上缺少品牌的独特性,因此,在产品造型设计时要注意的问题是:产品的造型能否体现品牌的特性。要体现品牌的特性要注意两点:一点是要注重产品整体要素的统一。即是要求农机产品在形态、色彩、材料、细节方面的选择要有利于企业形象的识别;第二点是系列产品品牌形象要保持统一。此外,这还是个长期的工程,需要我们持之以恒的努力。

4 结束语

过去的30年机床设计的发展取了一定的成绩,值得肯定。自从加入WTO以后,中国的农机企业将面临多方的压力,其中最主要的压力是来自国外的企业。新的环境,需要新的设计理念。著名科学家杨振宁指出:“21世纪将是工业设计的世纪,一个不重视工业设计的国家将是落伍者”。对于国家而言是这样,对于机床设计工业而言也是同样的道理。

参考文献

[1] 吴琼.工业设计——提升中国制造业价值的重要途径[J]. 农业机械,2008,(1):60-61

[2] 何人可. 工业设计史[M]. 北京:理工大学出版社,2000.

[3] 丁玉兰. 人机工程学[M]. 北京:理工大学出版社,1991.

[4] 胡飞. 设计符号与产品语意[M]. 北京:中国建筑工业出版社,1991.

[5] 张同. 产品系统设计[M]. 上海:上海人民美术出版社,2004.

[6] 张凌浩、刘钢. 产品形象的视觉设计[M]. 南京:东南大学出版社,2005.

[7]吴限、刘子健.论文化元素在产品设计中的运用[J].前言探索,2008

作者简介:

杨巍巍,女,1979.6-,江苏启东人,硕士在读,讲师,江苏食品职业技术学院机电工程系,研究方向为工业设计

作者：杨巍巍 郑东旭

第二篇：数控机床及其系统设计探析

摘要：对数控机床及其系统进行了概述，具体包括对基本情况及问题的说明，并对系统设计优化进行探析，包括加强预警系统设计等多个方面。

关键词：问题分析;结合应用;参数优化

0 引言

数控机床的应用已经较为普遍，但是其系统却还存在着一些不完善之处，下文将对其问题以及相应的优化措施进行分析。

1 数控机床及其系统概述

1.1数控机床概述

数控机床是时代发展的产物，其相较于过往的传统机床来说具有诸多优点。在某种程度上来说，数控机床是在传统机床的基础上发展起来的，在传统的基础上融入新兴科技而形成的新的形式。而这种新的形式，在保留了原有机床的一些特点之后，又融入了新的数控技术，通过程序的设计，实现自动化的工作，大幅度的提高了工作效率与工作质量。自动化的工作与精细化的操控相较于传统的形式来说是具有诸多优点的，首先在人员方面，在应用数控机床之时，其所需要的人员相较于传统所需人员来说是比较少的，这对于企业来说就能够节省由此而产生的一些费用，进而达到降低成本的目的，获得更多的利润。而同样是在人员方面，由于该种数控机床的应用，其操作相较于以往来说变得十分简便，这就降低了对于相关工作人员的要求，这也是利于生产的。而从另一个角度来说，由于该种机床的应用主要是依靠提前所设置好的参数，所以只要参数设计无误，那么之后机器依据参数所进行的工作精確度也就得到了保障，相较于人工的操作来说，其工作质量会得到一定程度上的提高。同时，就像本部分开头所提到的那样，数控机床是时代发展的产物，而在未来该机床的应用将会变得更加普遍，最终十分有可能会取代传统的机床而全面化的投入生产[1]。就目前的发展态势来看，社会所需要的资源只会越来越多，而与之相对应的，生产力就必须得到提高，否则将会无法满足人们与社会的需求，在这种大的形势下，就对各种方面都提出了一些要求，各种科技也是由此而产生。所以，如果从这个方面来看，数控机床的应用是一种必然的趋势，是在各种因素综合推动下的结果，也是时代的要求。

1.2数控机床系统面临问题分析

虽然数控机床的发展应用是一种必然的趋势，但是到目前为止，其系统还是面临着一些问题的，在本篇文章中作者将从3个方面来分析现有系统所面临的问题，首先就是预警系统的问题。现在大多数的企业单位在应用数控机床之时，关注的重点往往都放在其自身的应用之上，而忽略了其它方面的事情，比如说预警系统就常常被忽略。事实上，预警系统也是数控机床整体系统的组成部分之一，其存在的意义是十分重要的。任何机器在长久的使用之后都会有所磨损，不可能出现零损伤的现象，虽然机器相较于人力来说所犯错误较小，并且工作也较为准确，不会出现疲劳感，但这并不意味着其自身不会出现磨损，也不意味着其工作的精确程度能够达到百分之百。在这种情况下，如果预警系统有所欠缺的话，那么在机器出现故障之时或者在其工作出现偏差之时，就不能够及时发现，而发现的时间越晚，对企业单位所造成的损失也就越大。但是由于相关企业目光的局限性，以及思考问题的角度的差异，这一方面的因素也经常被忽视，到目前为止，还有很多企业在这方面的预警系统是存在欠缺的。除了这一方面的问题之外，硬件与软件的结合应用也是存在着问题的。现在有很多企业在这方面都不能将两者很好的结合应用，或是在硬件方面有所偏重，或是在软件方面有所偏重，或者是在某一方有所欠缺，而这些方面的问题都会阻碍其结合应用，进而造成系统的问题，为机床的工作带来阻碍。此外，还有一个最常见的问题就是系统参数的设计问题。由于数控机床的特殊性质，即其工作是需要依据参数来进行的，现在如果最开始的设计出现了问题，或是存在着欠缺之处，就很有可能对后续的工作造成影响。而在这种时刻，如果相关企业的预警系统同样是不完善的话，那么两者叠加之下的综合影响对企业所造成的损失将是十分巨大的。

2 系统设计优化探析

2.1 加强预警系统设计

要想完善数控机床的系统设计，首先就要加强预警系统的设计。有关于预警系统设计的重要性，在前文已经有所提及，所以在这里就不再进行过多的说明了，接下来我们就将重点问题放在如何加强预警系统的设计之上。而要想加强这方面的设计，就离不开网络的应用，要通过网络的手段来实行远程的监测与实时的监测。对于企业来说，在这一方面，如果要进行现场的、全天的监测的话，其所要投入的成本也是相对较大的，所以这一点也是不太现实的。而为了弥补由此所产生的缺陷，就必须要进行远程的监测与实时的监测处理。当然，在进行远程调控之时也不能够忽略现场的情况，要将二者相结合，要在二者相互配合之间共同完善预警系统。而除了要将远程的控制与现场的控制相结合之外，还需要加强技术的投入，提高系统内数据的完整性与智能性[2]。这么做的主要目的是为了提高系统的自我诊断能力，通过数据的丰富以及其智能程度的提高来完善其对于数据的对比分析能力，能够自主分析出异常数据与正常数据之间的差别，并且在发现有数据异常的现象发生之时，及时进行预警处理。数据的完整程度与丰富程度能够保证其对比的资料来源，而其智能程度则能够提高其在进行数据对比时的准确程度。这两方面的共同提高，就能够在很大程度上促进系统的自我完善。除了上述几点之外，在预警系统的设计层面还需要加强对于其本身的优化.即要加强其诊断分析能力。也就是说要求其不能够仅仅只比较出数据是否发生异常，而更要在判断出数据异常的基础上对数据进行分析，找出数据发生异常的原因，也就是说预警系统对于数据的处理不能够仅仅停留在表面，而要对数据进行深入的挖掘。并且也只有在做到了这一点之后，我们才可以说预警系统的设计是优秀的。

2.2提高硬件与软件结合程度

提高硬件与软件的结合程度，与其说是为了优化数控机床的系统设计，到不如说是为了提高数控机床系统的具体应用效果。如果在这一层面出现了问题，那么哪怕设计得再完善，在实际应用时，也会出现一些阻碍，影响到数控机床的正常工作，或者更具体来说，其会影响到数控机床的工作效果。所以为了提高机床的系统应用效果，加强这一方面的结合是必不可少的工作。首先，数控机床虽然是一个整体，但是它是由多个部分构成的，包括硬件部分、软件部分，而无论是哪一个部分，其实都是整体系统的组成部分之一，如果其中哪一个层面出现了故障，对整体系统都会造成十分不利的影响。而如果两者均运行良好，但是二者的结合应用却存在问题的话，也是会对机床的工作带来不利影响的。而要想真正加强两者的结合应用，首先就要求相关人员准确地了解二者的区分.并且了解二者的工作内容与其各自的工作职责，在已经充分了解这些相关知识之后，再对二者的衔接处进行处理，对二者间不相适应的部分进行调整，达到完整结合的效果，进而促进整个机床应用效果的提升[3]。

2.3优化参数设计

优化参数的设计是提高系统设计必不可少的工作之一，对于参数设计的重要性前文中同样已经有所提及。而为了完善参数的设计，这就对相关人员的专业素质提出了十分高的要求。相关人员需要掌握足够的专业技能，并且充分了解实际情况，以此来进行相关参数的设计。在这里需要强调的一点是，在进行设计之时必须要综合考虑到各方面的因素来进行参数的优化，要保证最后所设计出的参数是真正的符合企业需求与现实情况的。

3 结束语

希望通过预警系统设计的加强，软件硬件结合程度的加强和参数设计的优化，能够真正的推动数控机床系统设计的完善。也希望该设计的完善，能够推动其应用效果的提升，进而为企业带来效益。

参考文献

[1] 刘世豪，张云顺，王宏睿.数控机床主轴优化设计专家系统研究[J].农业机械学报，2016，47 (4)：372-381.

[2] 王浩林，徐志明，甘屹，等.基于网络的数控机床故障预警与诊断平台设计与实现[J].机床与液压，2016.44 (11)：181-188.

[3] 李郝林，应杏娟，数控机床主轴系统热误差温度测量点的最优化设计方法[J].中国机械工程，2010 (7)：804 808.

作者：武晓杰

第三篇：数控机床造型设计钣金分块

【摘要】在现代化企业高速发展的今天，各类数控机床被各大企业广泛使用，在数控机床结构的整体构成中，钣金是非常重要的一部分，它的结构设计直接关系到机床的整体效果。本文主要着重研究的是数控机床造型设计钣金分块，分别从钣金分块的工序分析，钣金分块过程中的考虑因素，结合缝对整个机床的影响以及ICAID系统中钣金分块四个方面进行深入探讨和研究。

【关键词】数控机床;钣金分块;造型设计;结合缝

近些年来，数控机床的重要地位日益明显，而钣金零部件是数控机床整体结构中非常重要的一部分，它是一种综合性的冷加工工艺，该工艺是在金属薄板上进行的。它的一个显著特征是对于同一个零部件在它的加工厚度上的要求是一致的。目前数控机床的钣金零部件广泛应用于汽车、飞机等制造领域，由于它的应用领域相对特殊，数控机床对钣金零部件的结构要求也相对比较严格，不但外观要漂亮，还要绿色环保、防水、防灰尘、焊接口不能有毛边等，钣金的加工工艺不但可以提高生产过程中的安全性，还可以有效的对废料进行回收，从而提高企业的经济效益。

1、数控机床钣金分块的考虑因素

钣金的主要加工工序有折弯扣边、折弯成型、焊接、剪切等，加工过程中需要运用一些几何方面的知识才能完成。钣金也叫薄板五金件，也可以说是在整个的加工过程中厚度时刻保持不变的零部件。

1.1钣金结构对分块的具体影响

数控机床钣金分块时一般要遵循几条原则：

第一，螺丝钉不允许外露。数控机床的防护罩一般采用的是螺纹连接，这种方法可以便于防护罩的拆卸和安装。螺丝钉如果露在外面会对数控机床的整体外观造成一定的影响，因此在设计过程中要避免螺丝钉露在外面。第二，板材的毛边不要外露。钣金零部件的连接方式一般都是向内折边、在折边上穿螺丝钉。折边可以提高板材的刚度，还可以让螺丝钉和板材的毛边都藏在防护罩里面。第三，棱边和结合缝不能重合。如果两者一旦重合，棱边处至少会有一块钣金零部件的毛边会露在外部，这种情况没有办法避免。第四，避免结合缝位于曲面之上。曲面上的零部件在安装的过程中找到所需要的调整环节相对复杂。两个钣金零部件如果能在曲面的位置上拼合，那么就要求各個零部件都必须具备准确并且相同的外部结构。如果零部件的外部结构出现一点误差，拼合之后的整体结构就会受到影响。这样会增大加工难度系数。另外，曲面上的零部件在成形后通常会有一段平直的导引段，如果强迫零部件只留下曲面的部分，去掉平直的部分会降低材料的使用率，同时还会增加加工工序的次数以及加工成本。第五，一定要防止三条及三条以上的结合缝相聚在一点。太多的结合缝相聚在同一点就必须要求所有的钣金零部件都具备很高的精确度。其中只要有一块零部件的精确度不好就会导致结合缝断裂和偏折，进而影响机床整个外部结构的精密感。因此，在钣金分块过程中，要把结合缝的汇聚点错开，这样才能分散误差。第六，不要喷两种或者两种以上的颜色在同一块钣金零部件上。设计过程中要把不同的颜色喷在不同的钣金零部件上，否则会增加喷涂工艺的难度系数，机床的整体效果也就没有办法得到保证。

1.2板材和设备对分块的影响

数控机床防护罩所用的板材大部分都是表面质量很好的冷轧板。现有板材的供货尺寸不能小于钣金零部件展开的尺寸，一定不要用多个小尺寸的板材去拼成大尺寸的板材。

数控机床的防护罩大部分都不是用模具成形的，是用数控设备再加上手工操作共同完成的。在加工最大尺寸的分块前一定要考虑到设备的成形能力，防止分块尺寸太大超出加工设备的加工能力。

钣金零部件的制造精确度不高。过大的钣金零部件分块会增加手工加工的误差，不但影响加工的精确度，还会造成钣金零部件结合缝的宽窄不一，从而影响机床的整体结构。

钣金分块的尺寸过小虽然可以增加零部件的数目，但是加工过程中的误差会增加，很难确保钣金的各个零部件都位于设计表面内，从而导致防护罩的表面不平整。

2、结合缝与机床整体结构的关系

钣金分块过程中必须要知道结合缝对机床整体结构的作用，主要有以下几点：

第一，机床形面上的完整性。结合缝的位置会对形体产生不同的分割效果。结合缝将数控机床的正立面分割成几个规则的形体，这样从形面上看就会显得更加完整。

第二，在视觉上的稳定性。防护门下方的两个钣金零部件，它们之间的结合缝从视觉上看好像要承担整个机床对其产生的弯矩作用，让人感觉不但不牢固而且不安全。如果设计成让三个钣金零部件共同起承接作用，在外型上就能与整个机床相协调，从而提高在视觉上的稳定性。

第三，形面上的简洁性。机床两侧的结合缝影响了正立面的整体效果。如果把结合缝设置在机床的侧面，不但可以保持机床正立面的简洁，还可以把有可能出现的装配误差隐藏起来。

第四，形面上的平衡性。结合缝如果都位于机床的正立面，同时左右又不协调，这样从视觉上看就会左重右轻，或者右重左轻。如果把将结合缝设置在机床的侧面，同时把防护门下方的钣金零部件留下，这样就能让钣金分块和机床的整体结构协调统一。

3、ICAID系统中的钣金分块

数控机床的ICAID系统中设置了结构知识库和造型知识库，这样可以更加方便的对设计师在钣金分块设计过程中遇到的知识缺陷进行及时补充，工程师以及工业设计师还可以把数控机床防护罩的结构设计和造型设计作为一种辅助性的设计工具，同时还可以为二者提供一个可以随时沟通的网络平台。在数控机床ICAID系统中所搭建的防护罩钣金零部件分块程序是该系统非常重要的一个组成部分，而分块程序最核心的算法就是结合缝的合理化设置。对结合缝的设置算法要从特征线的提取开始。当数控机床的整体结构设计方案定下来之后，数控机床防护罩几何形体的对称轴线、棱线以及色彩方案中的色块边界线等都会被该算法充分的提取出来，之后把它们作为结合缝的初始特征线。在机床防护罩几何形体的各个表面上，用不同的美学比例关系产生特征线的网格，数控机床防护罩钣金分块的结合缝就可以参考这些网格得出。根据上文所提及的钣金在分块过程中要遵循的几条原则分别对网格中的每一条线段进行考察，之后帮助这些线段完成过滤、裁剪、倒角等动作，从而形成多个结合缝设置的方案。第一、二条原则不进入算法，它们要对机床防护罩的整体设计方案做出点评;剩下的几条原则进入算法作为判据。接下来有很多的工业设计师会对上述结合缝的设置方案与机床整体结构的设计进行考察，最后会定下来一两个数控机床钣金分块的方案。

4、结语

综上所述，钣金作为数控机床整体结构中至关重要的一部分，它的分块设计直接关系到机床的整体结构。因此在对钣金分块设计过程中要遵循上文所述的几项基本原则，同时一定要考虑到结合缝对机床整体结构的影响。上文探讨研究出来的内容和结果要应用到实际的钣金分块设计过程中，这样才能取得好的设计效果。

参考文献

[1]张军，赵江洪，孙宗禹.网络协同数控机床工业设计系统中的知识获取与应用研究.机械工程学报，2013.

[2]桑书林.数控机床造型设计特点分析.机床与液压，2011.

[3]杨维平，李纶，徐人平.加工中心造型设计.现代机械，2012.

作者：杨璟 王植杨