机床隔振装置设计与实验【开题报告】.pdf

毕业设计开题报告

机械设计制造及自动化

机床隔振装置设计与实验

一、选题的背景、意义

随着社会的进步，制造业发生巨大变化，尤其是控制理论和计算机技术的发展给制造业带来

了新的变革。机床技术发展的前景和目标，是能够实现装备制造业的全盘自动化。智能机床的出

现，为未来装备制造业实现全盘生产自动化创造了条件。日本Mazak公司对智能机床的定义是：

机床能对自己进行监控。智能机床四大智能功能之一就是应用主动振动控制方法，通过自动抑制

振动，将机床振动减至最小，减少噪音，提高机床的加工精度、效率[20]。机床的加工精度直接关

乎产品的质量，尤其超精密机床的加工水平直接影响着精密仪器仪表、国防工业以及微细工程的

发展。因而研究超精密机床床身的精密减振技术，有效地隔离外在的、内在的各种振动干扰影响，

提高超精密机床的加工精度，这对我国国防工业和民用工业的发展，增强国家综合实力具有重要

意义。

我国的机床产量总体规模已居世界前列我们通过权威资料可以知道我国的机床产量情况：①

2005年金切机床产量45万台，为“十五”初的2.4倍；锻压机床产量63万吨，是“十五”初的

2.4倍。2005年机床工具全行业工业总产值1260亿元，是“十五”初期的2.5倍，平均年增长约

26%，其中金属加工机床产值达到了51亿美元，总体经济规模已超过意大利，跃居世界第三位。

其中，数控机床产值从“九五”末的4.9亿美元增加到“十五”末的21.8亿美元，年平均增长34.8%。

数控金切机床的产量从“九五”末的1.4万台增加到“十五”末的6.0万台，年均增长达到33.5%。

数控机床产量占全部金切机床的比重同时由7.3%增长到2005年的13.3%。同时，数控机床出口占

机床出口比重逐年上升，2005年达到28.2%，比2001年上升了13个百分点。今年1～5月，金

属加工机床出口4.2亿美元，同比增长54.1%，数控机床出口金额达1.34亿美元，同比增长75.8%[1]。

长期以来，我国机床工业的状况是机床拥有量大，构成比落后，低档多、中高档少，成套性

差机械化、自动化水平低．劳动生产率低下等[11]。虽然更换机床或者采用高技术隔振手段能够

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改善我国机械制造业的现状，但是在我国大部分生产企业是私营企业，无法用大量的资金来改善

生产条件，更换机床设备投入成本太大，所以在当前环境下并不是很可行。随着现代生产技术的

发展，机床行业面临着高精度、高速度、高效率和被切削材料多样化的要求，对零件的加工质量

的要求也越来越高，但是私营企业无法及时更换高端机床，使得他们的生产技术落后，产品无法

适应市场的要求，所以最后这些企业将无法生存。

在机械加工过程中，振动对零件的精度等技术指标影响最大振动危害极大。振动一直存在，

它不仅产生噪声,影响产品质量、刀具寿命,也使设备大修理无法按期交付使用量，当今制造业

在加工过程中，要达到的加工精度在微米、亚微米以上，因此对加工环境的要求极为严格[3]，其

中对于振动的要求便是非常重要的一项。振动从震源传递到地基，再从地基反馈到机床，最后全

部在零件的加工精度上表现出来。对于超精密机床的设计与制造，必须高度重视振动的影响，将

外在与内在的各种干扰尽可能消除或隔离掉，使机床振动幅度降低，减少传递到地基的振动，并

且减少地基反馈到机床的振动，否则很难得到高质量的加工表面。

振动还会影响机床的定位精度，定位精度值得是机床各坐标轴在数控装置下运动部件所能达

到的目标位置的准确程度，即指零件或道具等在程序指令控制下所能达到实际位置与标准位置（理

论位置、理想位置）之间的差距，它反映了机床在行程内任意定位点的定位稳定性。该指标将直

接影响到零件的加工精度，也是各个机床场作为技术参数给出明确的精度值。振动会在机床工作

时降低定位精度，从而使加工产品精度下降。

车床振动可公为自由振动、强迫振动和自系振动。在外来周期性力的持续作用下，振动系统

发生振动无法用改变机床零件的刚度等方法来降低受迫振动的危害。所以需要靠减振装置来降低

外界对机床的振动[15]。而被动控制装置结构简单，易于实现成本较低，投入较少的成本能够获得

较大的效益，适合目前我国的发展需要，所以研究被动减振装置在当前就显得非常重要。

因此，减少振动的产生，对控制产品的质量非常关键。尤其对于超精密数控机床使用金刚石

刀具进行超精密切削时，要求机床工作极其平稳，振动极小，否则很难保证获得较高的加工精度

和超光滑的表面质量。因此，减振就成为超精密加工中保障加工质量的关键技术之一[18]。精密和

超精密加工技术的发展，直接影响尖端技术和国防工业的发展。世界各国都极为重视，投入很大

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力量进行开发研究。