模块化技术在航空数控机床设计中的应用研究

《模块化技术在航空数控机床设计中的应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、模块化技术在航空数控机床设计中的应用研究ApplicationResearchonModularizationDesignofNCMachineToolinAviationIndustry北京航空制造工程研究所杨洁【摘要】介绍了机床产品的模块化设计方法，探讨了其在航空大型数控机床设计中的应用。关键词：航空数控机床模块化设计模块划分【ABSTRACTlThemodularizationdesignofma-chinetoolsisintroduced．andtheapplicationindesignofNCmach

2、ineToolinaviationindustryisdiscussed．Keywords：AviationindustryNCmachinetoolModularizationdesignModulardivision作为加工飞机零件的专用机床，航空大型数控机床的设计需要综合考虑结构、速度、扭矩、摆角、精度等多方面因素，设计和制造难度大，设计周期相对较长，造价相对较高。采用传统设计方法进行新产品的设计开发时，可借用的部件较少，有些部件即使采用已有的结构，但尺寸稍有改动就需要重新设计出图，导致设计周期的延长和成本的

3、增加。特别是随着市场竞争的加剧，航空数控机床产品开发周期的缩短和成本的降低显得越来越重要。这就要求在机床设计方面采用新的先进的设计理念和方法作为指导，机床模块化设计正是适应这一发展要求而提出的一种现代设计方法。1模块化设计1．1模块化设计的概念模块化设计是指在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能或规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的产品，以满足不同市场的需要。机床模块化设计就是将模块化技术应用于机床的设计开发中，在对用户需求进行综合分析的基础上，设计出一系列

4、具有不同用途和结构而功能相同的可互换的功能单元(包括组件、部件、装置或系统等，然后通过模块的不同组合装配成满足客户要求的机床。1．2机床模块的划分原则模块的合理划分是一项非常复杂而关键的工作。模块划分太细，会增加组合装配的工作量和难度；模块划分太粗，又可能导致产品不能涵盖所需的各种类型。因此，模块划分应遵循以下几条原则：76航空制造技术·2010年第22期(1)根据机床的结构类型和特性要求划分模块，力求典型化。(2)划分的模块在功能和结构上要具有一定的独立性和完整性，便于模块的重组和互换。(3)机床的基础大件是功能

5、独立的单元，应作为单独的模块，考虑到基础件是整台机床的支撑并直接影响机床的性能，要预先对不同结构、不同尺寸模块的刚度、强度和承载能力进行有限元分析，以确定其使用范围。(4)对结构复杂的部件可以进行分层细化，划分为一级模块、二级模块、三级模块等。一级模块就是组成产品的基本模块，二级模块是在一级模块的基础上进一步划分，依此类推；(5)根据模块对机床的结构、性能、制造周期、成本等方面的影响，可以将模块分为重要模块和次要模块，突出重点，有利于提高模块组合后的效果。(6)模块单元应具备可扩充性，在模块中留有一定接口，以便增设

6、新的模块，满足新技术的要求。1．3模块化设计的优点(1)缩短新产品的设计和制造周期。采用模块化设计进行新产品的开发，部分设计可直接选用已有模块，在此基础上更新少数模块或重新设计个别模块即可，大大节省了设计出图的时间。机床部件实现模块化后，工艺流程和工艺装备都可定型，制造周期必然会缩短。(2)有利于产品的更新换代。机床常用部件和基础部件实现模块化后，设计者可以将更多的精力投入到新结构、新技术的设计试验中，并将已试验的新技术应用于模块设计中，代替那些结构或技术上陈旧的模块，在其他模块不变的基础上，组成先进的产品。(3)

7、提高机床的稳定性和可靠性。模块化设计中，模块是功能和结构相对独立的单元，可以预先对模块进行试验研究，以确保其性能的稳定可靠。(4)降低成本。模块化设计一方面减少了设计工作量，降低了设计成本；一方面有利于采用先进工艺和先进技术，降低废品率，从而降低了制造成本。(5)便于维修。由于机床的大多数部件由模块组成，具有很高的互换性，因此便于维护和修理，必要时可更换模块。1．4机床模块化设计的研究现状基于模块化设计的这些优点，早在20世纪70年代末模块化技术就传入中国，国内不少机床厂家和研究机构开始进行模块化机床的研究，其间取

8、得不少成果，但主要集中于小型模块化机床。从研究现状看，机床设计正朝着模块化方向发展，但大型工业级数控机床由于其自身结构的复杂性和一些关键技术不成熟等原因，离真正意义上的模块化机床还相差甚远。对于应用于航空航天领域的大型数控机床而言，其规格大、结构复杂、形式多样、生产批量小的特点对模块化技术的应用提出更大的挑战。2模块化设计的可行性多年来，国内航空机床制造商在