第1章绪论1.1课题研究现状,选题的目的和意义我国目前高档数控机床和成套成线设备的开发、生产能力，在品种、质量和数量上还不能适应市场需要。

拿汽车工业、航空航天工业来说，目前急需的高档数控机床设备有：高速加工中心、多轴联动加工中心、双主轴车削中心和车铣中心、精密磨床和复合磨床、精密电加工机床、精密大型龙头镗铣床和精密落地镗铣床、高效数控专机等，而这些设备国内企业还不能很好满足，产业化水平尚待提高。

随着我国制造业的发展，告诉简板机床的发展越来越成为机械制造行业中的中流砥柱，通用型高性能简板机，广泛适用于航空、汽车、农机、电机、电器、仪器仪表、医疗器械、家电、五金等行业。

通过对算选课题的全面研究及所给参数的分析确定告诉剪板机的整体方案，并进行主轴组件的设计计算和主轴箱的整体结构安排，最终完成高速剪板机的设计从而全面培养学生综合运用所学的基础理论，分析解决实际问题的能力；为以后更好的走向工作岗位打下坚实的基础。

我国机床产量居世界第四，但高档数控机床仍主要靠进口。

专家指出，要使我国机床水平得到整体提升，就要加大数控机床的研发力度。

近年来，我国数控机床一直保持两位数增长。

去年产值达260亿元，产。

但与发达国家相比，我国机床数控化率还不高，目前生产产值数控化率还不到30%；消费值数控化率还不到50%，而发达国家大多在70%左右。

拿金切机床来说，我国去年产量为23万台，其中数控机床只有2.4万台，仅为产量的1/10强。

高档次的数控机床及配套部件只能靠进口。

信息产业是我国增长最快的先导产业，必将为我国机床业发展提供有力支持。

以新材料、新能源、自动化等为特征的高新技术产业也将成为我国经济发展的新亮点，其发展需要大量高精、复合、智能、多轴控制、自动化高档机床。

国家许多重点项目引发的机床需求也颇为可观。

传统产业技术改造的步伐加快，制造装备水平和数控化程度的要求越来越高。

专家指出，以我国目前高档数控机床和成套成线设备的开发、生产能力，在品种、质量和数量上还不能适应市场需要。

拿汽车工业、航空航天工业来说，目前急需的高档数控机床设备有：高速加工中心、多轴联动加工中心、双主轴车削中心和车铣中心、精密磨床和复合磨床、精密电加工机床、精密- 1 -大型龙头镗铣床和精密落地镗铣床、高效数控专机等，而这些设备国内企业还不能很好满足，产业化水平尚待提高。

所以从整体上提高我国机床水平刻不容缓。

当前需要特别注意的是，必须快速提高数控机床产品的自主开发、制造能力。

为此，要建立有效的数控技术开发中心，加强对重点工艺的研究、试验，形成成套开发能力；同时，通过国际合作生产、合资经营，实现主流产品生产的高起点、成量、专业化。

提升机床质量，必须建立新型的机床企业发展模式。

业内人士认为，机床企业要“收缩阵线”，精化主业，掌握关键件、关键工序的核心技术。

一般的零件加工可以充分实施国际化采购。

同时，要加强企业发展战略联盟，为了更快得到最新技术，企业可直接与国内外科研院所“联姻”。

相对数控机床主机来说，我国功能部件生产企业的发展更显滞后。

但功能部件不仅决定着机床的整机性能，还占到整机成本的60%左右，其发展状况直接关系到机床的竞争力水平。

目前，我国的功能部件生产企业规模普遍较小，布局分散，有些还依附于主机厂或研究所。

理顺功能部件生产企业的体制，做大做强一批功能部件生产企业，已迫在眉睫。

在很大程度上取决于数控系统的性能和水平，而数控系统的发展及其技术基础离不开微电子技术和计算机技术。

随着计算机及其软硬件技术的飞速发展，数控系统的硬件平台趋于一致化，而控制系统软件的竞争日益加剧。

我国的数控系统经过“六五”期间的引进，“七五”期间的数控系统开发，“八五”期间的数控应用技术研究以及“九五”期间的主数控系统软件开发应用，已逐步形成了以航天数控、蓝天数控、华中数控和中华数控为主的数控系统产业。

1.2 国内外在该方向的研究现状及分析随着渗透和交叉融合，推动了先进冲压成形技术的形成和发展。

近十多年来，随着对发展先进制造技术的重要性获得前所未有的共识，冲压成型技术无论在深度和广度上都取得了前所未有的进展，其特征是与高新技术结合，在方法和体系上发生很大变化。

计算机技术、信息技术、现代测控技术。

在汽车、航空航天、电子和家用电器领域，需要大量的金属板壳零件，特别是随着电子业的发展，小型电子零件的需求日趋高涨，促进了高精度、高效率的高速剪板机的发展。

目前日本已成为高速剪板机技术的领军，在100KN压力、8mm冲程下，滑块速度可达4000次/min。

我国金丰、江苏扬锻、高将精机、江苏扬力、徐锻和西安通力等公司都有高速剪板机产品。

2004年已开发出了速度达1200次/min的SH-25开式高速精密剪板机。

其他还有VH形- 2 -式、JF75G闭式系列高速剪板机。

这些剪板机广泛应用于电子和微电子行业，全面提高了行业技术装备水平，替代了大量的进口机床。

近年来，我国数控机床的产量持续增长，数控化率也显著提高。

另一方面我国数控产品的技术水平和质量也不断提高。

目前我国一部分普及型数控机床的生产已经形成一定规模，产品技术性能指标较为成熟，价格合理，在国际市场上具有一定的竞争力。

我国数控机床行业所掌握的五轴联动数控技术较成熟，并已有成熟商品走向市场。

我国数控机床行业近年来大力推广应用CAD等信息技术，很多企业已开始和计划实施应用ERP、MRPⅡ和电子商务。

如，济南第二机床集团有限公司的CAD普及率达100%，是国家级“CAD示范企业”，企业的MRPⅡ系统应用也非常成功，现代化管理水平较高。

但是和发达国家相比，我国数控机床行业在信息化技术应用上仍然存在很多不足。

一、信息化技术基础薄弱，对国外技术依存度高。

我国数控机床行业总体的技术开发能力和技术基础薄弱，信息化技术应用程度不高。

行业现有的信息化技术来源主要依靠引进国外技术，对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。

具有高精、高速、高效、复合功能、多轴联动等特点的高性能数控机床基本上还得依赖进口。

二、产品成熟度较低，可行性不高。

国外数控系统平均无故障时间在10000小时以上，国内自主开发的数控系统仅3000-5000小时；整机平均无故障工作时间国外达800小时以上，国内最好只有300小时。

三、创新能力低，市场竞争力不强。

我国生产数控机床的企业虽达百余家，但大多数未能形成规模生产，信息化技术利用不足，创新能力低，制造成本高，产品市场竞争能力不强。

高速度、高精度化。

速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。

目前，我国生产的第六代数控机床系统均采用位数、频率更高的处理器，以提高系统的基本运算速度，使得高速运算、模块化及多轴成组控制系统成为可能。

发展可靠性最大化。

数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。

新一代的数控系统将采用更高集成度的电路芯片，利用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路，减少元器件的数量，从而提高可靠性。

同时通过自动运行诊断、在线诊断、离线诊断等多种诊断程序，实现对系统内硬件、软件和各种外部设备进行故障诊断和报警。

- 3 -第2章剪板机的结构设计与校核计算2.1 总体技术参数的确定本机器用于剪切厚度为0.8-6mm，最大宽度为2000mm，最大长度为800mm 的钢板。

被剪钢板（Q235）强度以2/N为准，如需剪切其他强度的板料时，450mm可相应的改变被剪板料的厚度。

2.2 总体结构的确定本设计的剪板机正面看呈龙门式，侧面看呈C字形，主要如图2.1.01 构，为了节省材料横梁和侧板等支撑结构均采用空心钢板焊接结构。

图2-1-1 总体结构图2.2.1 主要技术要求1.有足够的强度，能长期承受最高工作压力及短期动态试验压力而不会产生永久变形。

2.有足够的刚度，能承受油缸的作用力，不至于产生弯曲。

3.焊接结构的焊接处不应产生裂纹或有过大的变形。

2.2.2 侧板的校核计算侧板是缸体的固定部分它承受着主要动力，是本设计的主要受力部分，它的计算是否满足要求至关重要，涉及到精度、材料力学的性能。

为了节省- 4 -- 5 -材料本设计的结构多数采用空心焊板结构具体如图2-1-2图2-1-2侧板受力主要为来自剪切时的剪切力，其主要计算公式为μττ≤=A F 公式（2-2-1） 式中 τ一一工作时最大剪切应力F 一一工作时最大工作压力 500KNA 一一受的剪切面积 (2mm )μτ一一剪切极限应力， 取μτ=300MPaMPa mN A F 6.1603.05000002===τ μττ≤ 满足要求由于最危险的截面在喉口，所以在喉口处加厚一肋板结构如图所示图2-1-3 肋板的固定- 6 -2.2.3 横梁的设计计算横梁主要是用于支撑油缸的耳环、支撑油箱和电机和泵等液压系统元件和连接侧板的，起主要计算涉及到剪切计算和挠度的计算。

剪切的计算在前面已经计算过在此不祥述了。

这里主要进行挠度的计算。

其挠度主要由两部分合成计算公式如下21ωωω+= 公式（2-2-2） EIGl 4831-=ω 公式（2-2-3） EIal 384542-=ω 公式（2-2-4） 式中ω：总挠度之和1ω：横梁内的元件重力产生的挠度2ω：横梁自重产生的挠度q ：横梁重力产生的均布载荷E ：弹性模量，去 E =210GPaG ：横梁内的元件重力l ：横梁的长度I ：惯性矩，矩形的惯性矩为123hb I = 公式（2-2-5）式中h ：矩形的高b ：矩形的宽m EIGl 00013.04831==ω m EIql 00008.0384542=-=ω mm m 021.000021.021==+=ωωω挠度为0.021mm 对工作没有大的影响，满足挠度要求。

- 7 - 2.3 上刀架的设计计算上刀架是直接的受力体，所以对上刀架的要求很严格的，即要满足力学性能要求，还要满足受挠度的影响。

而且还和精度有很大的联系。

所以上刀架应满足下面的要求。

2.3.1 上刀架的主要技术要求1. 有足够的强度，能长期承受最高工作压力及短期动态试验压力而不会产生永久变形2. 有足够的挠度，能承受或缓解两个油缸的不均衡作用力，不至于产生弯曲甚至扭断上刀架。

3. 有足够的精度，上刀架是安装上刀片的装置，上刀的安装是确定精度的一个重要部件，所以上到因该有足够的精度才能满足要求。

2.3.2 上刀架的受力计算和校核上刀架的主要力源是来自液压缸和切削工件时带来的剪切力。

起计算公式为μττ≤=AF 公式（2-3-1） 式中τ一一工作时最大剪切应力F —— 工作时最大工作压力 500KNA —— 受的剪切面积 (2m )μτ一一剪切极限应力，取MPa 300=μτMPa AF 06.2==τ μττ≤力学强度满足要求。