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摘要 圆珠笔的书写功能主要是由圆珠笔笔头完成的，凰珠笔的书写质 量取决于笔头的加工质量。然而，由于传统笔头加工设备的落后，严 重制约了中国嚣珠笔产业的发展。近年来，随着国钤先迸设备的引进， 给我国传统的圆珠笔生产设备及制造方式带来了很大的冲击，也迫使 我们去研究这既传统丽又新颖的领域。 经过几十年的发展，我国制笔工业已具有相当的规模，形成了多 门类、多品种、较完善的生产体系，笔类产品出口创汇逐年增加，醴 成为一个名副其实的世界制笔生产和出口大国。但与国际先进水平相 比，我嗣在笔类的品种、质量以及制笔技术和装备上都存在着较大的 差距。本文概述了国内外制笔产业及制笔设备的现状及发展趋势，分 孝厅了国内外劁笔技术及装备的差距，指出了我国制笔设备所存在豹阀 题以及发展优势，提出了我国制笔业的发展方向。 随着笔类产品书写要求及书写质量的提高，使笔头的结构也越来 越复杂。为了提高制笔生产效率及零部件加工质量，国外首先研制出 了多工位自动铡笔机庶，我禽也弓l 进了这类设备，并着手进行仿制。 文中简述了多工位小动力头机床的发展以及在圆珠笔加工行业的应 耀，对比了几种多工位笔头加工机床的性麓特点。在此基础上提出了 本课题研究的多工位机床的技术指标为：切削加工精度等级为 i t 3 - i t 4 ；切削表面粗糙度r a = 0 。2 0 。4 9 m ；工位阉重复定位精度 最后，采用先进的最优化控制方法，并在2 4 工位小动头机 床中得到了应用和验证。 总之，本课题对多工位制笔机床小动力头系统的动力学问题进行 了较系统丽深入的研究，并褥到了实验验证。这一工作在制笔机械的 研究中尚属首次。课题的研究对于我国多工位机床的研发将具有很好 的参考价筐及指导意义。 4 承华大学褥学位论文多t 位小动力头系统豹稳定性研究及智能纯捡测 第二章翻笔机械发展及多工位小动力头机床 经过几十年的发展，我国制笔工业已具有楣当规模，形成了多门 类、多晶种、较为完整的生产体系，企业达l50 0 余家，从业职工十 万余人。据统计，2 0 0 3 年我国制笔行业向国内外提供的笔类产品的 赢接销售额达8 9 亿元之多，比2 0 0 2 年增长约2 8 0 ，其中国内市场 的销售额约为38 6 亿元，比2 0 0 2 年增长l9 5 ，产晶远销l4 0 多个 国家和地区。可见，我国已成为一个名剐其实的世界制笔业的生产和 扇口大国。然而，我国并不是世界制笔强国，与国际先进水平相比， 无论是在品种、质量，还是在制笔技术和装备上，都存在着较大的差 距。为了缩小差距，国内也引进了目前世界最先进的笔头加工设备， 同时进行消化吸收，制造适合围情的装备，2 4 工位圆珠笔笔头加工 设备就是目前世界上最先进的产品。 2 1 我国制笔业及制笔机械现状 2 i 。l 我匿制笔业的现状与发震 1 ) 基本情况 墨前，我藿铡笔工业正在基数量主导型逐步囊癀量、品种、出墨、 效益主导型转变。主要笔类品种有：自来水笔、圆珠笔、木杆铅笔、 活动铅笔、记号笔( 包括彩色水笔) 、滚珠笔、中性笔、工程仪表溺笔、 绘图笔、电脑笔、化妆笔等。其它相关产品有各种墨水、各种制笔专 耀原料、塑料、不锈钢、笔雳涵墨、铱粒、硬质合金球珠、各种专用 零部件、制笔设备和细铅笔芯等。2 0 0 3 年制笔行业主要产品产量及 擞蠢量、刨汇情况如下表2 1 【列。 由表2 1 可知，尽管我国笔类产品的出口量很大，但进口量也不 小，特别是一些高栏笔类，这说赞我国笔类产l l i | 与国外先进水平嵩存 在较大的差距。 5 东华大学博士学位论文 多工位小动力头系统的稳定性研究及智能化检测 表2 12 0 0 3 年我国制笔行业情况 产量出口量创汇进口量 品种 ( 亿支)( 亿支)( 亿美元)( 万支) 自来水笔 3 2 71 8 2o 171 13 9 圆珠笔 7 45 5 2 72 5 4 4 7 6 9 木、纸、 8 9 56 6 8 0 9 8l8 6 0 0 塑杆铅笔 活动铅笔 lo6 ，0 7o 3l 3 6 8 记号笔 5 5 3 6 4 l1 0 61 7 0 0 0 2 ) 我国制笔业的发展 近几十年来，我国制笔工业的变化主要表现在： ( 1 )生产规模快速发展：国有企业优化重组，民营企业迅速崛 起。 ( 2 )质量大幅提高：笔类产品的实用质量已接近国际先进水平， 产品合格率稳定在9 6 9 8 。 ( 3 )品种大为增加：从原来的“老三笔”( 自来水笔、圆珠笔、 铅笔) 发展到目前的自来水笔、圆珠笔、木杆铅笔、细芯活动铅笔、 各种记号笔、工程绘图笔、化妆笔等十一大门类。 ( 4 )出口稳步增长：平均每年为国家创汇1 亿多美元，出口产 品分布在14 0 多个国家和地区。 ( 5 )制笔原材料、零部件及制笔专用设备大有改善：初步建立 了完整配套的原材料零部件生产体系，国产自来水笔笔尖加工工艺装 备跻身世界一流水平，圆珠笔、滚珠笔生产也已引进了国际上最先进 的关键设备。 ( 6 )制笔理论研究有所进展：我国自编出版了自来水笔、圆珠 笔、铅笔、活动铅笔等教材用书，连续二十几年出版了国内外公开发 行的中国制笔杂志。 3 ) 与国外先进水平的差距和原因 6 东华大学博士学位论文多工位小动力头系统的稳定性研究及智能化检测 虽然我国的制笔行业取得了长足的进步，但与国际先进水平相 比，尚存在不小的差距，具体表现在以下几个方面： ( 1 ) 制笔产品设计、款式、造型、表面处理等方面有较大差距。 目前我国笔类产品设计能力较差，产品结构、外型、外包装大多仿造 国外产品，大部分企业的产品款式陈旧、包装落后，缺乏独创性与特 点，跟不上时代潮流，因此国际竞争能力较差。 ( 2 ) 技术装备更新缓慢。我国制笔企业大多采用土洋结合的设备， 这些设备技术落后，加工精度低，生产效率不高，迫切需要用高新技 术进行改造和更新。如圆珠笔生产设备，国际上已全部使用多工位一 次成型，模具生产采用c a m 加工中心开模一次成型。目前，我国除 自来水笔笔尖加工设备与国际先进设备相当外，其它大部分企业的装 备陈旧落后，这是提升我国制笔水平的一个瓶颈。 ( 3 ) 技术进步速度跟不上形势发展，新产品开发和产品更新换代 进度不快。目前我国采用的大部分新技术、新工艺主要靠外延引进， j ：而内涵发挥少，特别是对新门类制笔产品的设计原理和一系列制造工 艺技术( 包括软件) 掌握得还不够，新门类笔的配套专用油墨和墨水质 一 量尚未过关，无法大批量生产。 ( 4 ) 目前我国仅自来水笔、圆珠笔、铅笔、活动铅笔、彩色水笔 等五大类产品生产体系比较完整，而滚珠笔、中性笔、记号笔、绘图 笔、工程仪表笔、化妆笔以及具有特殊功能用笔类产品还处于开发和 仿制生产阶段，尚未形成完整的生产体系。 ( 5 ) 模具生产技术落后，设计不合理，材质差，精度低，寿命短。 ( 6 ) 笔类产品内在质量与国外高级笔类相比存在一定差距。如自 来水笔间歇书写、抗漏水性、笔尖润滑等质量指标；圆珠笔的出墨均 匀度、书写润滑性能以及冒油等质量指标；木杆铅笔的卷削性能、表 面油漆光洁光亮度、皮头去污力；活动铅笔卡头夹着力、细铅芯挠曲 强度以及手感等，与国际名牌笔存大较大差距。 ( 7 ) 技术力量薄弱，管理人才匮乏。我国中老年制笔专业人才大 多已退休或流失，中青年制笔技术人才十分缺乏，而且目前缺少培养 7 系华大学博士学位论文多工位小动力头系统的稳定性研究及智能仡检测 别笔技术的专 j 学校和机构，这严重影螭了我国制笔行韭豹发展，也 是制约我国制笔行业赶超国际水平，在今后剧烈竞争中能否取胜的关 键所在。 2 。l 。2 我国制笔装备的现状和发展 1 ) 基本情况 近三十年多来，我国割笔行业透过技术革新，以及各剩笔装备专 业厂的长期努力，已设计和研制了不少制笔新设备，如3o 克注塑机、 笔夹九道联冲孛羹、瑟珠笔芯夕道联合机、铜头车床、笔尖轧片机、笔 尖五至七道联冲机、笔尖自动点铱机、笔尖的点、验、磨联合机、卧 式冲床、钢套拽丝机、钢套抛光机、铅笔板切板机、搭板机、装橡皮 头机、“8 ”字书写机、间隙书写仪、减压测试仪、笔夹疲劳仪等，这 些装备数其先进、实用、适合本国国情的特点，在我国制笔工业生产 中发挥潜重要作用，为我国制笔工业的不断发展和提高提供了必要条 件1 2 l 。 改革开放以来，我国引进了国外的些先进加工工艺、装配设备、 表面装饰处理和测试仪器等。但设备更新速度较缓慢，与少数发达国 家相比，还存在着一定的差距。 2 ) 我国制笔装备存在的主要问题 目前我国制笔装备与国外相比主要存在以下问题： ( 1 ) 高精度、多工位自动加工机床仍是空白。如国外圆珠笔、水 性圆珠笔、滚珠笔笔头加工设备全系高精度、多工位自动加王机床， 这些设备我国已有引进，但急待消化吸收、创新开发，并推广应用。 ( 2 ) 制笔装备的自动化水平远远落后于国夕 。目前垦辨大量发展 的一次饿使用书写工具全部采用全自动装配机械生产，而国内大部分 产品还依赖于手工装配。 ( 3 ) 国外先进制笔厂的注塑设备大多采用一模多出、回料循环、 卧式注塑机。国内至今仍主要采用小型立式注塑机，卧式注塑机在行 业中的大厂中有所应用，而小厂使用不多。 8 东华大学褥士学位论文多王位，j 、动力头系统豹稳定性磷究殷智能化检测 ( 4 ) 模具制造技术水平与图铃相比差距很大。对大型多塑腔模具 以及精密复杂产品的模具尚无法开制，从而影响了产品质量的提高和 新产品鲶开发速度，影响了结构复杂、精度高的新型笔类开发，同时 还影响了制笔行业大型卧式注塑机的推广应用和引进装配生产线的 效率发挥。 ( 5 ) 笔具测试仪器尚不够完善，无法适应我国制笔行业发展的需 要。 ( 6 ) 部分引进设备在投产使用方面存在着速度慢、原材料和工夹 模具不配套等游题，有些孳| 进设备由予匿内零件精度差，标准纯程度 不高，因而影响了引进设备的正常使用和效率发挥。 2 2 国内外圆珠笔加工设备的比较 圆珠笔生产行业虽然是个小行业，但每年的产量已达3 0 亿支， 全世界7 0 的圆珠笔为中国制造。另方面，产品的层次却很难上一 个台阶，尽管近年来引进了较多的生产设备，提高了行业的整体水平， 但生产设备相对还是较落后，从事圆珠笔设备研究、制造的企业几乎 都不是专业设备制造厂家，而是圆珠笔产品生产企业根据本厂的需要 研制开发的。由于是小行业，专业设备生产厂家又不看好这一市场， 所以不愿涉足，由此造成了行业的生产设备落后状况。 2 2 1 圆珠笔设备行业的基础和比较优势 我圈圆珠笔行业的生产能力在世界上具有举足轻重的地位。目前 已建成门类比较齐全、具有较大规模的制造体系，无论是产值、利税， 还是企业数量、从业人数近年来都有了很快的发展。圆珠笔产量居世 界首位，圆珠笔专业设备的生产总量也仅次予美国、园本，居世界第 三位。我国圆珠笔生产企业8 0 以上的生产设备由国内自行提供，特 别是圆珠笔成型设备几乎全部由国内提供，部分重要设备的产量已跃 膳世界前列。从国内设备情况来看，主要有下列优势： ( 1 ) 价格优势：行业内的设备已经形成综合比较优势，特别是 9 东华大举博士学位论文多工位小动力头系统羽稳定性研究及智能化检测 设备价格具有竞争力。普通笔芯枧床、塑料成型设螽、部分零部件设 备等在质量、品种、性能和价格等方面可以和国外同类产品相抗衡。 国产塑料成型设备的价格普遍低于进口原装设备；零| 进技术实行国产 化后的主机市场价格大体相当于同型号进口设备的5 0 8 0 ：由囡 内富行设计、基本用嚣产零醚件的设备，萁徐格仅麓同型号进口设备 的1 4 左右。 ( 2 ) 行业优势：从行韭整体看，通过一段对澜黪积累黾掌握了 一批重大技术设备的核心技术和关键技术。经过技术改造、引进、消 纯吸收和自主开发，我国圆珠笔机械与霞际先进水平的差距大大缩 短，设备的总体技术水平有较大提高。多工位设备、加工中心等圆珠 笔设备已达到国外9 0 年代中末赣本平。 ( 3 ) 贸易优势：这个行业的对外开放程度比较高，外资和对外 贸易方面已屠全雷领先地位，近年来，随着产品出鼷贸易墅的增大， 设备的进出口量也在加大。一些基础设备的出口总量远远大于进口总 量，在雪际市场上占有较大的市场份额。 2 2 2 圆珠笔设备与黧际先进承平之闻的差距 ( 1 ) 生产集中度低，规模效益差。由于没有专业生产设备的厂 家，生产的觏模效应显示不出，所以长期以来没能组织大批量的集中 生产，而是低水平重复严重，企业组织结构散乱，经营规模小，未能 形成一批占有较大市场份额、具有国际竞争力的专业设备生产的大型 企业和企业集团，也未能形成大批专业化协作配套厂。现在我国圆 珠笔零部件自制率大多在7 0 以上，丽发达国家一般只有2 0 左右， 这些也严重影响了行业的发展 ( 2 ) 产品品种少，技术含量低，质量不稳定。匿前我潜圆珠笔 主要设备中达到当代世界先进水平的不到5 ，如多工位数控机床仅 占3 左右，而美国、瑞士已达6 4 。我国一些设备的质量标准总体 上低于发达国家，而且没有统一的国家标准或行业标准，高新技术产 品、设备基础产晶和成套供应能力不能满足市场需求，所以还主要依 1 0 东华大学褥士学经论文多王位，j 、动力头系统的稳定桎研究及智能纯检测 赖进口。 ( 3 ) 技术装备水平低，开发能力弱。我因圆珠笔设备制造技术 及装备水平与发达国家相比大体还有l5 2 0 年的差距，国乡 先进的制 造工艺及装备、设计手段和先进的管理思想，在我国只有少数企业刚 刚开始采用。我匿缺少拥有自主知识产权的产品技术，新开发产品的 技术大部分来自国外( 消化吸收) ，基本上没有掌握产品开发的主动 权。薪产品开发周期比先进国家长一倍以上，产品更新周期更长，市 场快速反应能力差。这也成为我国圆珠笔产品在市场竞争中不断失利 的首要原因。 ( 4 ) 仿制设备有一些，但远没有达到国外相同产品的标准。近 十年，虽然也麸匿外弓| 进了一些先进的生产设备，僵由于基础理论与 设计思想没有完全掌握，使得些仿制设备远没有达到理想的要求， 在精度、噪声、效率、适用性等方面相差较大。所以要想仿制好一些 先进设备必须从基础理论着手，深刻领会设备的内涵，从实际出发去 研究与制造。 ( 5 ) 市场营销与售后服务体系不健全。这是我国圆珠笔设备生 声行业豹最大不足之一。单件生产成本舞，批量生产又缺乏营销体系， 售后服务网点几乎没有，这与跨国公司售后服务网点遍及全球相差甚 远。另外，生产企业对豳际、圜内市场信息也不甚了解，严重阻碍了 行业的发展。 ( 6 ) 企业管理体制和经营机制转换不到位。大量雷有企泣还不 适应国内外市场竞争日趋激烈的新形势，长期形成的历史包袱也使它 们步履维艰，政府管理体制酶改革仍有待深化。 2 3 多工位小动力头机床的发展 随着圆珠笔书写要求越来越高，油墨种类也层出不穷，使褥笔头 结构也越来越复杂。为了提高生产效率及零部件加工质量，近年来各 国相继推出各式各样的多工位囱动机床，款悉大大减少了原来的加工 误差，提高了加工精度。2 4 工位笔头加工机械的推出，解决了这一 东华大学博士学位论文多工位小动力头系统的稳定性研究及智能化检测 问题，极大地提高了笔头的生产效率与生产质量，从而使圆珠笔类产 品的书写质量有了一个质的飞跃。我国引进了瑞士m u l t i s t a r 2 4 型机 床，并进行消化吸收，在理论与实际生产中都存在一定的障碍，主要 在于小动力旋转系统的理论问题以及加工生产中的稳定性问题。 2 3 1 基本状态 在激烈的市场竞争中，要求企业产品质量高、成本低、上市快、 服务好、环境清洁和产品创新换代及时，由此引出了多工位加工技术 的不断发展。自二十世纪八十年代开始，多工位加工技术基于金属( 非 金属) 传统切削、冲制加工技术、自动控制技术、信息技术和现代管 理技术，逐步发展成为综合性系统工程技术，现已广泛应用于生产工 艺流程型制造企业。随着产品单价的降低以及对产品的社会需求量的 增加，其生产条件多为品种单一、批量制造加工、产品更新速度加快， 这就要求人工成本相对较低、制造周期相对缩短、加工精度相对提高 的集约型生产形式，也使得多工位机床得到了进一步应用和发展。 二十世纪八十年代以来，我国相继从德国、美国、瑞士、日本等 国引进了较先进的数控多工位生产设备，使我国制造工业得到空前发 展。其中较典型的是来自德国和瑞士的生产设备，其技术水平处于国 际二十世纪九十年代中期水平。 由于种种原因，我国一些多工位机床的加工技术尚未得到优化、 集成和推广应用。国内企业大都从外国引进多工位机床及其加工技 术，因而存在一定的差距，特别是在扩展性应用上。主要为以下几方 个面： ( 1 ) 零件毛坯制造技术：由于国内基础工业相对落后，使得零 件毛坯材料的选择、成形工艺技术的优化等受到一定制约，直接影响 到后序机械制造工艺过程、生产节拍快慢和产品质量、成本，在这方 面国内少有科技人员下功夫去潜心系统研究。在跟踪国外的多工位快 速加工的生产流程中，国内很少有人从绿色制造和环保角度研讨零件 毛坯制造系统技术的变革与发展。 东华大学博士学位论文多工位小动力头系统的稳定性研究及智能化检测 ( 2 ) 高速刀具技术：差距主要表现在高性能刀具材料的研发( 含 表面涂层材料) 、刀具制造工艺技术、刀具安全技术、刀具使用技术、 刀具再利用等领域，目前我国很多刀具成形、磨削设备还依靠进口。 ( 3 ) 多工位机床技术：在国外多工位机床大量引进的带动下， 我国多工位机床技术有了长足进步，近年来国内自制专用多工位机床 也发展较快，差距仅在于机床关键功能部件的研发上，以及通用性方 面还落后于市场需求，多工位机床设计、制造网络、通讯网络技术的 应用还处于初级阶段。 ( 4 ) 生产技术、工艺数据库：国内制造企业( 尤其是国有企业) 普遍未重视建立自身企业( 行业) 生产技术、工艺系统数据库，其中 包含制造工艺流程及相关的技术、工艺数据库、金属( 非金属) 切削 数据库、专家机制知识库、企业内外有效资源数据库等。 综上所述，我国在多工位机床方面的研究还刚起步，具有很大的 发展潜力。 2 3 2 多工位设备在圆珠笔加工行业的应用 国内笔头加工设备的发展经过了一个很长的发展阶段，从上世纪 五十年代开始，主要设备为单轴自动车，一直使用到上世纪八十年代 中期，上海丰华圆珠笔厂援建的项目都是这些设备。从上世纪八十年 代末期开始，上海丰华圆珠笔厂引进瑞士a b b e y 公司的2 0 工位设 备。之后，国内迅速仿制投入使用，并出口到一些发展中国家，这是 国内制笔行业最早使用的多工位机床。当时这在国内是一个跨跃式进 步，使我国的笔类产量、制造成本、产品质量、产品品种等方面得到 了很大的进步与提高。 从上世纪九十年代中期开始，瑞士m i k r o n 公司推出了3 0 工位 的笔头加工设备，德国h u t f 公司推出了2 5 工位设备。m i k r o n 公 司3 0 工位设备实际上是在a b b e y 公司2 0 工位设备的基础上扩展而 成的，它将原先的直线式排列改为圆周形排列，同时增加了工位数。 经过一段时间的使用，发现这种机型的故障率较高，检测结果表明该 东华大学博士学位论文多工位小动力头系统的稳定性研究及智能化检测 机型在同步性方面还不够。h u t f 公司2 5 工位设备结构比较简单， 同步容易控制，维修方便，但缺点是精度不够高，效率相对较低 ( 8 0 12 0 只m i n ) ，且体积庞大。国内从l9 9 8 年开始进行研究与制造 这种机型。由于后期开发出来的中性笔、水性笔，其笔头的构造较为 复杂，使得在2 5 工位设备上加工仍不能满足要求。到九十年代末期， m i k r o n 公司开发出了2 4 工位设备，拥有4 8 个动力头，基本满足了 新型笔头加工的要求，目前该设备能满足所有类型圆珠笔笔头的加工 生产。该设备的切削精度可达i t 3 i t 4 级；切削表面粗糙度 r a 0 2 0 4 肛m ；工位间重复定位精度 0 0 0 4 ；2 4 个工位可同时上下加 工，最多达4 8 个工作站，从坯料到成品，次装夹，连续加工完毕， 避免多次装夹的积累误差；球座体与钢球的装配直接压出相贴面，保 证了配合精确。 目前，国内引进了多台m i k r o n 公司的2 4 工位设备。为了跟踪 国际先进制笔机械的水平，从2 0 0 1 年开始，国内立项研究与制造这 种机型。目前以丰华圆珠笔股份有限公司为首，上海轻工机械研究所、 七o 八研究所参与，共同研发类似的设备。在研制和进口设备的使 用过程中，也发现了很多问题，有的是先天不足，有的则是制造及控 制技术方面的问题。总体而言，笔头加工设备中的主要问题是动力头 系统的稳定性问题及智能化控制与检测问题，这也是要攻关的课题。 2 3 3m u l t i s t a r 2 4 型机床简介 九十年代末，瑞士m i k r o n 公司推出了具有2 4 个工位，可上下 同时切削加工的圆珠笔新装备一一m u l t i s t a 卜2 4 型机床( 如图2 1 所 示) 。这是一种高精度、高生产率、机电一体化程度高的先进专业设 备。它的问世有力地推动了世界滚珠笔和中性笔的大规模发展。这两 种产品的笔头，其书写用钢球与供墨用的尾孔之间必须保持良好的同 轴度和精确的轴向间距，因而对加工设备提出了更严格的要求。为此， 唯有上下方位在同一轴线上可同时加工的机床，才能满足这一特殊的 工艺条件。 1 4 磊毕太学博士学位论立多工位小动力头系统的稳定性研究及智慧化检测 图21m u l t i s t a r2 4 型机床 该设备有2 4 个工位，上下共4 8 个加工站。圆珠笔头或滚珠笔头 从不锈钢线材为原料的短坯装料开始，经过多道工序的外型切削，内 孔钻削、饺孔，并对书写出墨系统的内腔结构进行冲槽、装珠、压相 贴面、收口等系列精密加_ 工序，直到成品送出，一次装夹全部加 工完成。球座内孔的加工精度在0 0 0 2 m m 内，表面粗糙度r a - 02 04 生产率可达8 0 1 2 0 只m i n 。这是一条高效率、高精度、操作方便、 功能广泛的生产线，集机、电、气、计算机、控制等技术于二体。 为了确保生产线能够自动连续地止常运行，共设置了百余个故障 控制点，计算机从这些信息反馈中作出相应的故障处理输出。其中， 机床的自动保护故障点约i ，3 ，如电源不稳、电机过载、机械运动件 不到位或同步失调、分度错位、油位偏低、气压超标、电脑自诊断出 错等等。其余是用于控制生产工序的故障点，如索求料坯、工件夹紧、 测高度、测孔深、刀其断损、计数、成品送出等等。这此控制点大多 属顺序控制范围，也有少数是定量反馈控制点，例如，成品送出前要 检测钢球足否漏装或丢失，实施先鉴别、计量冉分档，并允许钢球连 续三次装配失败，必要时才作出停机等系统性处置。为了考虑布线和 检修方便，生产工序控制点都相滟在一起，只按控制对象的所在区域 分别集中在生产线的四个相应区域内。一旦出现故障，控制中心会辨 墓 ，一 fj蓬 涵墟船 l1lli 系华大学博士学位论文多工位小动力头系统的稳定性研究及智能他桧爨 诀窭故障募霹，并显示指鳃她域、时域。由于实行了撬电一体纯和人 机对话功能，操作人员不必花时间去找寻和判断故障，可以赢接进行 敲障排除，及早恢复生产。 2 4i 位生产线的用户程序软件长达4 0 0 0 步，配套各种子程序3 6 个。设定扫描周耀( w a t c hd o ga l m 嚣) 为2 0 m s ，按不圈工作状态， 每次扫描周期内调用予程序多达百余个，其中某些子程序颇有特色。 该设爸酶先进性主要在于王位数多，麓次装夹完藏献毛坯到成 晶的加上，同步性好、精度黼，这一切主要是该设备的稳定性较好。 男外，蠢予捡测点较多，桧测豁调较为复杂，健该设备也熊较好地处 理。 综合上述圜素，程消纯、吸收的过程中，结合因蠹的实际情况以 及过去的经验，在保落e 基本功能的情况f ，着重考虑系统的稳定性。 戮为以往国内缀多设备在稳定缝方面傲得不够，使得加工质量与生产 的连续性都受到较大的影响。同时在检测方谶采用了虚拟仪器技术， 使入静对话更期直观，也使设计生产更加方便、快速。 本课题研究的多王位笔头加工设备的主要技术指标如下： ( 1 ) 动力头旋转速度为4 0 0 0 4 5 0 0 r m i r a ( 2 ) 切削加工精度可达i t 3 i t 4 级； ( 3 ) 切潮表面糨糙度r a = 0 2 0 4 pm ； ( 4 ) 工健闻重复定位精度 0 0 0 4 ； ( 5 ) 2 4 个工位可同时上下加工，最多霹8 个工作站，觚坯体到 成品，次装夹连续加工完毕，避免多次装夹的积累误差； ( 6 ) 球座体与钢球的装配壹按压出相贴面，以保证球面配合精 确。 2 4 多王位