(1)调查对象
本论文的调查对象分为预备调查对象和正式调查对象。预备调查对象是对机床有所了解的研究生，共10人。正式调查对象是从事机床工作多年的设计师和工程师，分别有5人。其中，设计师来自设计公司，有丰富的机床造型设计经验；工程师来自企业，参加过机床造型设计的合作项目。
(2)调研过程
本调研的路线如图1所示，在文献研究基础上设计调查框架。具体的调查分为三个阶段：第一阶段为预备访谈。它为正式访谈做准备，对正式访谈中可能出现的情况进行模拟，发现问题，从而完善访谈提纲，使正式访谈能够顺利地进行。第二阶段为正式访谈。电话预约访谈人员，确定访谈时间（90-120分钟）和地点，并将访谈提纲提前发给受访者，使之提前做好准备，提高访谈效率；访谈时全程录音并做笔记。第三阶段为参与机床造型设计方案讨论会。其目的是通过参与设计师、工程师、管理者之间的直接交流，深入分析影响机床造型设计方案可行性的主要原因。
（3）访谈提纲
本调研的访谈提纲有两种，分别是针对设计师和工程师拟定的，如表一、二为访谈提纲的主要问题。
（4）调研结果
在对设计师的访谈中，他们提到在设计机床造型方案时，一般不考虑机床的结构，他们认为成本足够，结构都能实现。但企业从经济性上考虑，会限制生产成本，从而改变机床的结构或造型去实现设计方案。最终样机与设计方案不同点主要是结构上不能完成的部分。在对工程师的访谈和参与设计方案讨论会中，了解到他们与设计师在完成初步设计方案后进行交流，对方案的可行性进行探讨。当遇到难以完成的结构时，设计师在讨论会后对方案进行修改。工程师认为设计师的方案都很美观、新颖，但结构上难以实现，为了考虑成本，只能放弃。他们认为最终样机与最初方案差别不大，因为他们会去用其他工艺替代不能完成的工艺，尽可能实现最初设计方案。
2调查结果分析
通过深度访谈和参与机床造型设计方案讨论会，获得机床造型设计方案可行性的原始资料。在此基础上进行分析，了解到影响可行性的主要因素是造型、结构和成本。
(1)造型的美感因素
当今时代，人们非常重视产品带来的感觉体验。具有良好美学品质的产品，在使用中可以让用户心情愉悦，在展览会上可以给观众带来美好的视觉感受，对提升产品的市场竞争力和品牌知名度很有帮助。企业引进工业设计的重要目的就是提高产品的美学品质。因此，机床造型设计方案在美学品质上不能满足企业的要求，是一定不会被采纳的。图2是设计师为某机床企业设计的磨床造型方案。该方案给人的视觉感受是笨拙、缺少美感，且体现不出磨床的特点，在方案初步评审中遭到淘汰。因此，造型的美感是决定设计方案是否可行的首要因素。
(2)造型的结构因素
机床的造型不能脱离结构而存在。结构是造型的基础，造型是结构的不同表现形式，不同的结构布局会影响产品外观的形式表现。造型的实现必须要以结构作为支撑，合理的结构能提高机床造型设计方案的可行性，所以设计师在设计机床造型时必须考虑它在结构、工艺、装配上是如何实现的，不能效果图美观，而缺少可加工性，这样的方案是不可行的。如图3所示，该机床的造型设计方案底边切角成菱形，这种造型的内部结构很难实现，钣金折弯或焊接工艺都达不到预期的效果。因此尽管该方案的美学品质受到肯定，但最终还是被放弃。
(3)造型的成本因素
产品成本是衡量生产消耗的补偿尺度，企业必须以产品销售收入抵补生产中的各项支出，才能确定盈利，因此生产成本的控制是十分重要的。设计师在设计机床造型方案时不能盲目地追求时尚、高端，而要在生产成本限制内，展开设计创意，提出可行的设计方案。图4门把手的中间设计了一条蓝色彩带，给人以精致的感觉，加工工艺也是可行的，但提高了造价。在设计方案评审后，将把手更换成市场上价格较低的标准把手。
3提高设计方案可行性的策略
此次设计包括机床的主运动设计，纵向进给运动设计，其中还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。
关键词：数控机床开放式数控系统电动机
Abstract：Thenumericalcontrollathecalledthenumericalcontrol(Numericalcontrol,iscalledNC)theenginebed.Itisbasedonthenumericalcontrol,hasusedthenumericalcontroltechnology,isloadedwiththeprocedurecontrolsystemtheenginebed.Itisbythemainengine,CNC,thedrive,thenumericalcontrolenginebedauxiliaryunit,theprogrammingmachineandothersomeappurtenancesiscomposed.
Thisdesignincludingthemainmovementofenginebeddesign,longitudinalentersforthedesign,alsoincludesthegearmoduluscomputationandtheexamination,themainaxlerigidityexaminationandsoon.
Keyword：numericalcontroltoolOpen-architecturemotor
当前的世界已进入信息时代，科技进步日新月异。生产领域和高科技领域中的竞争日益加剧，产品技术进步、更新换代的步伐不断加快。现在单件小批量生产的零件已占到机械加工总量的80%以上，而且要求零件的质量更高、精度更高，形状也日趋复杂化，这是摆在机床工业面前的一个突出问题。为了解决复杂、精密、单件小批量以及形状多变的零件加工问题，一种新型的机床——数字控制(Numericalcontrol)机床的产生也就是必然的了。
此次设计是数控机床主传动系统的设计，其中包括机床的主运动设计，纵向进给运动设计，还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。
数控车床是基于数字控制的，它与普通车床不同，因此数控车床机械结构上应具有以下特点：
1．由于大多数数控车床采用了高性能的主轴，因此，数控机床的机械传动结构得到了简化。
2．为了适应数控车床连续地自动化加工，数控车床机械结构，具有较高的动态刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形较小。
3．更多地采用高效传动部件，如滚动丝杆副等。CNC装置是数控车床的核心，用于实现输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储，数据的变换，插补运算以及实现各种控制功能。
2.2总体方案的拟定
1．根据设计所给出的条件，主运动部分z=18级，即传动方案的选择采用有级变速最高转速是2000r/min，最低转速是40r/min，。
2．纵向进给是一套独立的传动链，它们由步进电机，齿轮副，丝杆螺母副组成，它的传动比应满足机床所要求的。
3．为了保证进给传动精度和平稳性，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杆螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙。齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。
4．采用滚珠丝杆螺母副可以减少导轨间的摩擦阻力，便于工作台实现精确和微量移动，且方法简单。
主运动设计
参数的确定
一.了解车床的基本情况和特点---车床的规格系列和类型
1.通用机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计中的车床是普通型车床，其品种，用途，性能和结构都是普通型车床所共有的，在此就不作出详细的解释和说明了。
2.车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（GB1582-79，JB/Z143-79）：
最大的工件回转直径D（mm）是400；刀架上最大工件回转直径D1大于或等于200；主轴通孔直径d要大于或等于36；主轴头号（JB2521-79）是6；最大工件长度L是750～2000；主轴转速范围是：32～1600；级数范围是：18；纵向进给量mm/r0.03～2.5；主电机功率（kw）是5.5～10。
传动件的设计
传动方案确定后，要进行方案的结构化，确定个零件的实际尺寸和有关布置。为此，常对传动件的尺寸先进行估算，如传动轴的直径、齿轮模数、离合器、制动器、带轮的根数和型号等。在这些尺寸的基础上，画出草图，得出初步结构化的有关布置与尺寸；然后按结构尺寸进行主要零件的验算，如轴的刚度、齿轮的疲劳强度等，必要时作结构和方案上的修改，重新验算，直到满足要求。
对于本次设计，由于是毕业设计，所以先用手工画出草图，经自己和指导老师的多次修改后，再用计算机绘出。
一.三角带传动的计算
三角带传动中，轴间距A可以较大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，亦可因而缓和冲击及隔离震动，使传动平稳。带传动结构简单，但尺寸，机床中多用于电机输出轴的定比传动。
目录
第一章引言1
第二章设计方案论证与拟定2
2.1总体方案的论证2
2.2总体方案的拟定2
2.3主传动系统总体方案图及传动原理2
第三章设计计算说明5
3.1主运动设计5
3.1.1参数的确定5
3.1.2传动设计6
3.1.3转速图的拟定8
3.1.4带轮直径和齿轮齿数的确定12
3.1.5传动件的设计19
3.2纵向进给运动设计38
3.2.1滚珠丝杆副的选择38
3.2.2驱动电机的选用42
结论47
小结48
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.
构成数控机床的主体结构，有控制面板、CNC装置、伺服单元、驱动装置和测量装置等构成。计算机系统在煤矿机床的数控系统中占据着一个核心地位，系统通过输入以及输出命令的各种转换来对数据进行处理，从而完成来对工程执行的各方面操作。在操作工程中，控制面板充当了一个人机交换的媒介，传输各种各样的程序。PLC在煤矿数控机床设备中发挥着信息的交换作用，它是一个双方面信息交换空间，不仅要实现与控制中心的信号进行交换，还要与数控机床的开关信号进行交换，所以它的信息存量特别大。信息交换的地址不能随意的删除或者更换，都是已经事先设计好的地址。对煤矿数控机床的设计有三个重要的模块，分别是主传动数控化、传动的数控化以及对伺服进给系统三方面的设计改造。
2、煤矿机械数控机床的设计
应综合考虑系统应用的场合，所需控制的对象以及对系统提出的基本要求这些因素之后，再选择使用合适的CPU。8088，8086，80386，8098，80286，8096等16位机的CPU是目前我国常用的CPU芯片。有时候也选用8位机的CPU，例如8080，8031，Z80等。应用于普通数控机床改造的一般是Z80CPU以及MCS一51单片机。选择它们主要是看重了配套芯片比较廉价，而且实用性和普及都是很强的，此外，对于它们的制造和维修也都是很方便的。这些特点使得它们完全符合改造需求。电气控制系统的目的就是为了满足被控对象工艺，有效的促进产品的质量和生产效率的进一步提升。在设计PLC控制系统的过程中，要按照下列原则进行。一、坚持完整性原则，也就是说，要确保可以满足工业生产过程和机械设备的需要。二、经济性原则，就是产品一经设计出可以做到简单实用。三、可靠性原则，就是PLC控制系统在设计完成后可以稳定可靠的运行。四、发展性原则，就是对现在已有的生产工艺进行全面的检查后给未来的发展留出一定的空间。通过机床的传动实现不同的工件在不同的速度下运行时的协调。传动的性能会对零件的质量和生产效率产生很大的影响，在设计中还要考虑其经济性，利用原来的电动机拖动机床的传动，达到机床的正常高效率运行。在加工的设计中，考虑到变换了切削转矩以及机床电压，会使得电机转速也发生变化，使得生产精度提高，其影响会直接反应在零件的表面生产。在主轴的设计中应加入变频调速系统，用来完成机械换挡。传动系统主要是将接受系统的指令传输给传送系统需要进行工作的部分。驱动系统会根据指令进行相应设定的工作，之后会进行机械的加工处理，从而生产出符合规定要求的零件。对于精度要求很高的参数设置需要依据传动要求进行相应的设定，同时，开环控制是对驱动系统进行改造的过程中不可缺少的环节。当现代机床与传统的进行比较时可以发现，现代机床具有更高的稳定性，而且自身发生故障的可能性越来越低，工作中出现的故障也大多是由于人为操作失误所引起。数控机床都是由机械和电气等多方面的程序构成，维修人员要从内到外仔细的检查，最大限度的排除因为随意的卸载造成的机床性能降低。此外，对于参数的设置也要能够起到将滚珠丝杠螺母副之间的轴向间隙减小甚至消除的作用，这样的操作可以更加有效地提高传动的刚度。在设计中，对数据库的整理也是很有必要的，它是远程数据库的基础，网络数据库是将数据和资源实现共享的核心技术，然后经过本地计算机的处理完成数据的存贮和查询。
3、煤矿数控机床伺服系统设计
数控机床的伺服系统有三种，即开环，半闭环和闭环三种。其中闭环的控制方案的优点很多也很突出，闭环的系统的机床精度很高，在补偿机械运动中的误差小，能减小甚至消除干扰与间隙等因素对精度的影响。但是闭环系统的机构较其他系统复杂，使用技术难度较大，对该系统的调试和维修困难，再有就是生产的造价高，在实际的生产过程中使用闭环的控制系统没有太大的必要性。ActiveX的其实就是一个开放的平台。其工作内容就是给程序的开发人员和用户，还有Web生产厂商提供在互联网创建程序集成过程中的方向。ActiveX服务器控件能把所有的能执行的代码还有程序融入到该服务器系统之中，并嵌入到Web中，让用户能通过网络就能得到想要的程序，不需要远程的客户端就能进行远程的执行。
4、总结
机床在检修前首先进行试机是非常重要的，同时也是修理人员检查机床最为重要的环节。在开始修理前首先要向修理人员询问整个修理流程，并要了解故障的表现；在对机床内部的各种元件都检修完成以后就可以针对具体的问题进行修理。如果操作人员不能对故障产生的过程进行说明，修理人员也要首先对机床进行调试。值得注意的是，仅是小部件出现故障，机床就会出现报警的提示，操作人员需要做好安全措施。在对机床实施了调试以后，就要充分观察，以此能够对机床的故障做出正确的判断，能够区分出故障的性质，并要将故障产生的原因和类型及时记录下来，以便修理时可以参考。
2按照检修的流程分析故障
在明确了故障产生的原因以后，就可以参考故障修理的流程图（见图1）进行分析和操作，下面的修理流程图能够为排除故障提供帮助和参考。在参考流程图进行修理时也要及时做好故障的检修记录。机床在购买回来以后，都有相应的维修指南，在维修指南上还配有电路图，这些参考指南能够为维修提供有效的帮助。在维修的手册上都标注了警报标识和警报术语。但是机床系统的报警设备一般都比较完备，因此修理人员可以在发生一次警报提示以后，根据警报信息进行修理。
3机床线路以及元件安装及设计
按照机床元件的控制和安装的要求和标准，对元件合理布局，并要保证布局的美观和完整，保证机床操作起来更加方便[2]。一般，机床线路的安装必须应用柔软的电线安装，并且在安装时要严格按照电工工艺操作，设备套线、电源按钮以及指示灯可以通过各个电力的接触点引出。机床设备上的其他接触点如果不能直接进行测量，则可以将其引到接线端子上检测。这样设计可以将机床上的每一个接触点都能够直接进行检测，省去了拆除元件的时间，并减少了电能的损耗。可以在安装底板上安装80个单向底盒，并将所有机床上的故障点连接到这些底盒里，在连接完成以后，做好记录。排查故障应用的导线可以应用夹子将导线的两端夹紧，不需使用螺丝刀处理导线，这样在检查故障时能够更加精准，并能有效节约能源。可以在测量时应用万用测量表进行检测，这样可以确保机床上的每一个接触点都能够被测量到。万用测量表可以测量设备上所有端点，并能使鳄鱼导线加紧的两个端点在排查故障时更加的便利。
4结束语
关键词：现代工业设计理念；产品设计；数控机床
一、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”。
二、现代工业设计理念的引入与应用
2.1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。
2.2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。
2.2.1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。
2.2.2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。
2.2.3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。
2.2.4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。
三、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.
1)本次设计中，机床采用一级变速，使主轴直接达到钻削速度。
2)选用深孔加工刀具加工，提高加工质量。
3)使用传送带输送工件，使加工时减少搬运工件的时间，并降低工人的劳动强度。
4)夹具采用一面两孔定位，螺旋及铰链综合夹紧机构手动夹紧。由于钻削力较小，不需要太大的夹紧力就能实现夹紧，因此采用手动夹紧也不会加大工人的劳动强度。
综上所述，本次设计的设计周期短，相对于一般钻床价格低，从而大大减少了在机床方面投入的资金。由于采用输送带传送工件，降低了工人的劳动强度，节省了加工时间，提高了生产效率。由此，齿轮泵生产的成本也降低了。
生产加工便捷化是一个需要不断的探索和改进课题，因此还有许多方面可以改进。
前言
随着现代机械工业的发展，机床的种类越来越繁多，机床的功能越来越多，为了适应当今机械生产中的特殊要求，专用机床的应用越来越广泛。之所以选择泵体盖钻孔专机设计作为我的设计题目，是因为我发现以前的钻床虽然功能不少，但是有很多不足之处，比如对工件大批量生产不能满足，而且生产效率不高，对一些有特殊要求的工件也不能进行批量生产。基于这个前提，我选择了钻削类的专机设计，主要是针对泵体盖6-φ2孔的钻削进行加工。通过本次设计，可以生产出一种钻床满足泵体盖6-φ2孔的钻削标准化批量生产，这种钻床既可以满足特殊的加工要求又节省了时间、减少了劳动力。本毕业设计的目的是设计出一种钻削类的专用机床，让它只对泵体盖6-φ2孔一类工件进行钻削加工。本机床结构简单、集中化程度高、针对性强、工作效率高、能够适应在生产批量大的生产中的要求。它既提高了生产效率，又简化了操作程序，而且减轻了工人的劳动强度。
机床、基础理论研究、检测等方面都有了较大的进展。目前，孔加工技术已较为成熟。
同时随着我国科学和技术的不断发展，机械产品不断更新换代，其品种型号越来越多，质量要求越来越高，更新换代周期也越来越短。因而多品种、中小批量生产已日益成为机械制造业的主要生产类型。
机床夹具是保证产品质量，提高劳动生产率等生产技术准备工作中的重要组成部分，其结构形式必须与其生产类型相适应[2]。
当然在钻床中夹具的设计也是至关重要的，由于夹具设计过程的随机因素较多，目前仍有许多企业沿用传统的设计方法来完成，即由经验丰富的工艺人员人工设计(或借助二维CAD设计)。很显然，这种设计方法在很大程度土受夹具设计者的经验和知识水平的限制，且设计周期长，设计效率低，劳动强度大，已不适应现代制造技术。因此，开发出实用的计算机辅助夹具设计系统是解决这一间题的重要方法和手段。计算机辅助设计可以分为概念设计、技术设计和详细设计三个阶段。概念设计是计算机辅助夹具设计中最关键的一个环节,它影响着后续的技术设计和详细设计,是决定夹具方案优劣的重要阶段。由于钻铣削加工切削用量及切削力较大，加工时易产生振动，因此设计钻铣床夹具时应注意：夹紧力要足够且反行程自锁；夹具的安装要准确可靠，即安装及加工时要正确使用定向键、对刀装置；夹具体要有足够的刚度和稳定性，结构要合理
在批量生产泵体盖时，多采用流水线式操作，即按工序分配给不同生产车间来生产。泵体盖孔加工专机及夹具设计，就是为加工泵体盖6-φ2孔这一工序而设计的专用机床及夹具。由于泵体盖6-φ2为均匀分布，因此需要综合应用孔的加工及机床夹具等方面的知识。
本次设计主要包括两大部分。
第一部分为泵体盖6-φ2孔钻削专机的设计，其中包括机床的基本尺寸的选择、电机的选择、传动系统的设计和钻头的选择。
首先，机床的基本尺寸主要参考常用机床的外形尺寸，并根据6-φ2孔加工的需要来确定。其次，泵体盖材料为铝合金。因此可根据铝合金的切削性能，及钻削铝合金时的切削用量和钻削速度来估算出钻削力、钻削扭矩和钻削功率来，并根据钻削功率选择电动机。然后，根据所选电机的同步转速和切削速度来确定传动比，并用齿轮传动系统来实现。由于本次设计的机床只为加工6-φ2孔而设计，因此不需变速，一级传动就能实现。最后，根据回油孔的特点，并考虑经济性来选择合适的多孔加工刀具。
第二部分为专用夹具的设计，其中包括定位方式的选择、定位误差的计算、夹紧方式的确定、夹紧力的确定及夹紧机构的的选择、导引装置的确定、夹具体的设计和夹具体在机床上的定位方式。
根据六点定位原理、泵体盖外形的特点及常用定位元件的种类，来确定夹具体的定位方式。由于零件在加工时，总会产生误差，因此应考虑工件的定位误差。进行定位误差的计算，以保证定位误差在零件加工误差允许的范围之内。若不合适，则应选择更合适的定位方式，以确保零件的加工精度。为了使零件在被加工时保持位置不变，应对零件在被加工时所需的加紧力进行估算。在此基础上，综合考虑零件的定位方式和加工方式，来设计适合的夹紧机构。为保证加工精度，选择合适的对刀导引装置，保证工件相对于刀具处于正确的位置。综合以上各方面的设计和各个装置的相对位置关系，可以设计出夹具体的结构。并且还要确定夹具体在机床上的定位方法和定位精度。这样就完成了夹具的设计。
由于此次设计是根据实际生产加工中的需要来进行设计的，因此还从经济性方面分析了此次设计的可行性。另外，分析了此次设计相对于一般生产加工情况的优点、此次设计的不足，和可能改进的方法。
1泵体盖6-φ2孔加工专机的设计
1.1钻床的总体设计
钻床可用于加工简单零件上的孔，也可用于加工外型复杂、没有对称回转轴线工件上的单个或一系列圆柱孔，如盖板、箱体、机架等零件上的各种用途的孔。钻床一般用于完成加工尺寸较小、精度要求不太高的孔。通常，钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动[3]。
钻床可分为台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、铣钻床、深孔钻床、平端面中心孔钻床和卧式钻床。
在本次设计中，待加工孔为多孔且均匀分布，因此在选择机床上有些困难。通常多孔钻床具有特殊设计的主轴，卧式布局。一般为工件旋转，用特制的钻头钻削孔，可完成孔工件钻、扩、铰、套料等加工。但由于多孔钻床的特殊性，其比较昂贵，对于非专业化深孔加工的厂家，成本过高，因此不能选用这种形式。所以，应由其他钻床改造成多孔钻床，这样可节省开支，并且易于中、小型企业接受。综合各种机床的结构特点和工作方式，决定选用卧式钻床的结构布置。卧式钻床的结构特点是主轴旋转中心固定，移动工件使加工点对准主轴中心。主轴箱安装在立柱上，主轴水平布置。立柱有圆柱、方柱，这里选择圆柱作为主轴。主轴可机动进给。
由于本次设计为钻孔专机，只用于加工多孔的工序，简单的传动系统就能满足，不需要变速，因此采用一级齿轮传动即可，这样可以直接达到钻削所需要的速度。
泵体盖材料为铝合金，根据其切削性能及各类多孔钻的尺寸参数，在相比较下选择合适的刀具。从而确定进给量来计算出切削参数，即加工时所需的钻削力、钻削率和钻削转矩。通过这些数据，可选择出适合的电动机作为动力源。同时，根据这些切削参数设计计算出传动系统的参数。
1.2钻床刀具的选择
在多孔加工中，使用钻头、内排屑深孔钻虽然具有很多优点，但由于需要专用的机床（或改装的普通车床）以及一套辅助设备，投资较大，多孔加工受到一定的条件限制。麻花钻具有投资少、见效快、无需特殊多孔加工装备等优点，是一般多孔加工中行之有效的加工方法。
在本次设计中，则采用直柄麻花钻来完成切削任务。其主要的尺寸参数可在表1-1中查询。
表1-1麻花钻主要的尺寸参数
Tab.1-1Twistdrillmainsizeparameter
d=125
=160
=200
=250
=315
h8=80
=100
=150
=200
=250
2.0××
2.5××
3.0××
3.5×××
4.0××××
4.5××××
注：×——表示有规格；——麻花钻全长；——麻花钻工作部分长度；
d——麻花钻的直径。
此次多孔加工的孔6-φ2孔，工作部分长度满足此长度即可，因此可选＝160的直柄麻花钻。麻花钻材料的选择，参见表1-2。
表1-2麻花钻的性能级别[4]
Tab.1-2Twistdrillperformancerank
项目普通型能级麻花钻高性能级麻花钻
材料工作部分用W6Mo5Gr4V2或同等性能的其他牌号普通高速钢（代号HHS）制造工作部分用W2Mo9Gr4VCo8或同等性能的其他牌号高性能高速钢（代号HHS－E）制造
硬度工作部分硬度780～900HV工作部分硬度820～950HV
制造
工艺一般为轧制或铣制一般为全磨制
应用
设备一般用于普通机床一般用于数控机床、自动线
其他高性能级的麻花钻比普通性能级麻花钻在表面粗糙度、切血人对工作部分轴向斜跳动、钻芯对称直径、沟槽分度误差、直柄直径公差、锥柄圆锥公差、钻芯对工作部分轴线的对称度、两刃带宽度差等方面都要求更高
根据本次加工情况及技术要求，选择普通型能级的麻花钻即可。
目录
前言••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4
1泵体盖6-φ2孔加工专机的设计•••••••••••••••••••6
1.1钻床的总体设计•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••6
1.2钻床刀具的选择•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••6
1.3钻床传动系统的设计••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7
1.3.1切削参数的确定••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7
1.3.2电动机的选择••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9
1.3.3齿轮传动设计及计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9
1.3.4轴的设计及强度校核•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••13
1.4本章小结•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••19
2专用夹具设计•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20
2.1工件的加工工艺性分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20
2.2定位元件的选择与设计•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20
2.2.1定位元件的选择•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20
2.2.2定位误差的分析•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20
2.2.3定位误差的计算•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••23
2.3泵体盖在夹具中的夹紧•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••25
2.3.1夹紧装置的组成•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••26
2.3.2夹紧力的确定•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••26
2.3.3夹紧机构的选择及设计•••••••••••••••••••••••••••••••••••••29
2.4导向元件的设计•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••31
2.4.1钻模板的类型与选择•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••32
2.4.2钻套的选择与设计•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••32
2.5夹具体的设计•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••37
2.6夹具在机床上的定位•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••38
2.7本章小结••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••40
3技术经济性分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••41
4结论••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••41
致谢•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••43
文献参考•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••44
