时间：2023-04-08 11:45:34
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机床作为制造业中普遍采用通用设备，其性能标志了一个国家的工业发展水平。随着电力电子和软件技术的飞速发展，使机床柔性化、精密化、自动化、智能化成为可能。尽管数控机床已经部分具备自动化和智能化的特征，使劳动强度大为下降，但是其仍是按照加工程序进行加工设备并不能完全取代人在零部件加工中的作用。人类社会的进步和科技的发展以及人类文化素质的普遍提高，在机床设计领域不单着重提高机床的加工精度、机床寿命以及自动化智能化等性能方面，同时给予机床造型设计足够的重视。一个成功的机床造型设计能兼顾美学与工程学，在满足功能需要的前提下协调人与环境的关系，在造型上能让人们感受到一种觉有科技性先进性的美感。造型设计中操作布、色彩、材料和工艺都应满足功能和便于实现，应考虑到机床实际所处于的环境以及机床器件对风路等的要求，尽可能给操作者提供一个舒适的环境，以提高操作者的工作效率。
二、现代机床造型设计与技术设计的关系
机床设计、美术设计与机床造型设计三者性质和着重点不同，但有着密切的关系。机床设计着重机床的性能，合理布置各部件位置，以满足用户对机床的性能要求为首要目的。美术设计着重于艺术性美感的体现，重要通过外形结构、色彩和材料等来体现。而机床造型设计需要应用艺术表现法则和美术设计技能，来为机床服务，将机床设计的部分与美术设计部分相结合，在保证机床性能的基础上合理的解决产品造型的有关技术问题。现代机床要求在机床结构设计时就要对造型设计有一定的考虑，因此技术设计与造型设计时同步配合进行的创造性工作，贯穿于机床设计制造的全过程。
三、现代机床造型设计的原则
经过对国内外机床造型的研究和分析，总结出一些造型设计的原则如下。
3.1全局设计机床是一个由若干个复杂的系统构成的集合体，为使造型设计的优势最大化，在设计之初就要对机床的机械结构、界面要求、零部件材质及布局、人机构成等设计部分做到全面的了解。并与机床设计阶段提出全局化的设计规划。以保证机床经过造型设计后具有独特品格和特征。
3.2功能第一机床的根本功能是对零部件进行加工，其最主要的性能指标为加工精度。造型设计中重要采用艺术的形式体现机床的科技感并且结合使用环境调节操作者的精神和心理有一定的调节作用，因此不能以造型需求而对机床的性能造成影响。
3.3工业工程工业工程作为精益生产的重要组成部分，关系到产品批量生产时的品质与成本。因此在造型设计时要考虑到工业工程性，应对部件进行工艺性的审查，所涉及的部件应具有易于加工和一致性的特点，同时要提高零部件的通用型和标准化程度。以适合批量生产的要求。
3.4以人为本机床造型设计不仅要对已操作性和思考习惯性还应心理、生理、工效和安全健康方面有所考虑。所使用的材料应具有环保性，机床视窗应采用安全玻璃等不易碎材质制成。
3.5精神功能人在零部件加工中起决定性作用，因此现代机床造型设计还需要特别重视产品对人的精神功能。研究显示人的心理和生理会对色彩产生相应的反应，通过认识和掌握色彩规律，利用机床造型设计中色彩的微妙变化来调节操作者的心理和生理状态有助于提供操作者的效率。
3.6简约原则现代机床造型设计要符合简约的原则，不应使用过多的装饰性部件以免产生不必要的成本。以实用、美观、经济的设计方案，达到增加产品的附加值的目的。
3.7绿色环保造型设计所应选用对环境友好，无毒无害的材料，兼顾节能降耗的要求。使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对环境的影响最小，资源效率最高。
四、结语
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
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
制造业作为我国的支柱产业，在整个国民经济中占有举足轻重的地位，它是我国比较优势产业，是劳动密集及智力密集型产业。而制造业的主体和基础是机床行业；2002年中国机床一跃成为世界最大的消费国和全球最大的机床进口国。同时加入WTO以后，全球经济贸易的一体化，这对我国制造业的要求不断提高，各种技术壁垒已经阻碍了我国机床行业走向国际化。如何刷新今天的被动局面，积极的应对挑战、抓住机遇、赢得发展的契机，成为机床行业普遍面临的问题。在国外，机床改造已有较长的历史，在美国已有50多年的历史。由于各国的政治、经济、科学技术的差异，机床的种类、性能、结构的繁杂多样，使机床的改造内涵更加丰富多彩，出现了机床的翻修、改进、改装、改造、再生、再造。机床改造在汽车、机床、内燃机、航空等行业广泛应用，并批量投入生产。
一般认为：机床改造就是：利用最新的控制装置和进给系统使旧机床获得新生再造是一种较高的设备改造形式，国外称这种工程技术是把老设备“重新回到图板，以进行再设计，再制造，再鉴定的工作过程。通过全面改造设备主体结构和控制系统，引入最新技术，使机床达到现代化设计的新机床的水平，以满足现代生产率、精度、环静和技术标准。鉴于机床改造工艺技术水平要求较高。一般工厂用户自行改造。往往难于达到技术性能和经济效益。
现代制造业的优化，除了信息化以外，还包括加工顺序的工艺优化、加工参数、切削刀具、热处理金属成型的优化设计制造，从而实现降低成本、高效益的运作，达到高标准、高规范的要求。
设计课题涉及到课题的分析、资料的查询、资料摘录，整理收集的资料。然后深入盐城市机床厂生产一线向使用者、设计者学习，从而了解所设计的产品的成本、生产效率、特殊用途、设计理念、以及产品的市场竞争力。具体的了解机床的外形、主轴箱的大致结构，并记录了如何有所改进，最后确定设计的方案。以及箱体的结构图，并进行相关零件的选型计算。此种机床的构造设计要求我们具备相当强的实践知识和经济意识因此考虑到：动力装置、电机的选用，优化的配置企业内部现有各种资源，真正做到资源最小化，提高产品精度，实现了经济效益最大化的要求，更好的服务于生产和经济建设。
本课题就是从培养我们的工程实践意识、经济意识，树立正确的生产观出发，并结合机床厂的多年实践总结，该课题的设计由本本人单独完成，设计任务由指导老师作了明确指配：由于我负责该立式组合机床的总体设计和组合钻床主轴箱设计，故本人的设计说明书包括立式组合机床的总体设计和组合钻床主轴箱设计，附件有生产率计算卡、图的详细说明。
1立式组合钻床总体设计概述
1.1零件加工工序图
加工工序图是根据选定的工艺方案，表示一台机床上或一条自动生产线上完成的工艺内容。包括加工部件的尺寸精度、技术要求、加工时的定位基准、夹紧部位以及被加工零件的材料、硬度和在机床上加工前毛坯的情况。
本工序的加工内容是钻口面Φ14孔，要求在立式钻床上加工，以底面两销孔（上箱体为顶面）为定位基准，夹紧点位于第三轴孔和对侧的第二、四轴孔上。
在一个箱体上,因为有两个孔是不对称的,为了提高生产效率,缩短辅助时间,减少设备,用一台组合机床来加工上、下箱体。在主轴箱上把所有轴孔都排成对称的,在加工时,把不应有的钻头取下就可以加工上下箱体,则该立式组合机床有16根主轴。
该加工孔的直径为Φ18mm,表面粗糙度,孔深分别为110mm、50mm、25mm。定位时以底面和两销孔为定位基准是合理的,这样定位精度高,易于保证各轴孔间的位置精度,故这种在立式组合钻床上采用“一面两销”的定位方法加工精度是较高的。
1.2零件加工示意图
加工示意图反映了机床的加工过程和加工方法,并决定了浮动夹头或接杆的尺寸、刀具的种类和数量,刀具的长度和加工尺寸、主轴、刀具与工件间的关系尺寸等。合理的选择切削用量、并决定动力头的工作循环时间也是调整机床和刀具的依据。
1.2.1钻头的选择
加工时选用麻花钻由《量具、刀具标准》P290-JB781-65查得:
①钻110mm深的孔,用锥柄长麻花钻
d=18mm,柄部形式:BL=320mmL0=215mm
锥柄尺寸莫氏圆锥2号,L2=90.5mmd1=17.2mm
②由P282-JB780-65查得
钻50mm深的孔和25深的孔,用锥柄麻花钻
d=18mm柄部形式BL=320mmL0=215mm
锥柄尺寸莫氏圆锥2号,L2=90.5mmd1=17.2mm
1.2.2导向选择:
①由［I］P223表3-4和3-3及［Ⅱ］P63选择选择导向长度L1=45mm的固定式导套。
②导套配合的选择查［I］表3-5可知:
d用Db新标准为G7
D用D/db,新标准为H7/g6
D1用D/ga,新标准为H7/n6
（导套）
1.2.3主轴的选择
切削扭矩为1424.86Kg.mm
由［I］表5-10查得
d=B=7.5=25.22mm
按标准系列取主轴轴径为30mm
由［I］表可查得
主轴外伸长度L=115-15=100mm
D/d1=50/36
按杆莫氏圆锥号2号
（主轴）
1.2.4接杆的选择
选用B型(A型为加强型接杆)11号接杆
（连接杆）
1.3动力部件的选择
1.3.1动力部件的功率选择
动力部件的功率选择是根据所选的切削用量计算出切削功率及进给功率之需要,并考虑提高切削用量的可能性(一般提高20％)选择相应的动力部件。
切削用量为
V=13米/分n=230转/分f=0.16毫米/转
刀具耐用度验算
T=(
=181971.027分=3032.85小时
一天按工作15小时计算,刀具耐用度为202.19天,则切削用量选择合理。
切削功率由计算得:N=14×0.3733=5.227(KW)
取η=0.8则
N动>=6.53(KW)
6.53+(6.53×30%)=8.49(KW)
故选用10KW的电动机。
1.3.2主轴箱最大轮廓尺寸的选择
根据工件外轮廓尺寸和结构需要,选用1000×630×340mm的标准主轴箱,由于结构的需要在1000方向上再加四个导杆座,导杆座内径为Φ100mm,这样用来支承导杆的外形尺寸成为1200mm,外廓尺寸就成为1200×630×340mm。
D=36mmD1=30mmB型D2=50mmL1=110mmL2=30mm
莫氏锥度号为2号,L1选择由具体情况而定
1.3.3主轴箱钻模板工件等相互之间位置及尺寸
导向长为45mm,钻模板厚为35mm,加工终了位置时钻模板与工件相距10mm,切出长度为12mm,导向套与主轴箱间间距为30mm,采用活动方式钻模板。（如下图）
1.3.4动力循环的选择
动力头的工作循环包括:快进、行进、工作进给和快退等动作。
本机床采用“工进—快退”的循环,这是由机床总联系尺寸图确定后又重新修改的结果。
1.4机床联系尺寸图
1.4.1机床装料高度的确定
考虑到通用部件尺寸的限制和操作方便,装料高度可在850～1060mm之间选取,具体到本设计中取装料高度1000mm。
1.4.2夹具轮廓尺寸的确定
装卸工件是在机床外面完成的,夹具在装卸工件时可拉进拉出。由于结构限制,夹具与滑台做成一个整体是特制滑台。参考63滑台制造而成,导轨部分局部尺寸不变,最大外轮廓尺寸为1200×950×500mm。
1.4.3中间底座尺寸的确定
中间底座支撑着夹具体,按需要取长为1700mm.宽和高取坐标准值分别为1000mm和560mm。
1.4.4主轴箱各尺寸的确定
前面已经确定了其外形轮廓尺寸,根据［I］确定后盖为90mm,前盖为70mm(考虑作油池用)主轴箱体为180mm。
1.4.5滑台的选择
滑台的选用应根据工件的外轮廓尺寸和进给抗力,工作循环来确定。
进给抗力:
ΕP=300.5×14=4207(Kg)
由一部组合机床通用机床部件设计组所编写的指导教材直接查得用HY63B型滑台。行程为630mm,最大进给抗力为6300Kg,快进行程速度为4.2米/分。
1.4.6动力箱的选择
由［Ⅱ］可查得,选用TD63AⅡ型动力箱,电机型号为JO2-61-6。功率为10KW,驱动轴转速为48.5rpm。
1.4.7其它配套部件的选择
由一部组合机床设计小组所编指导资料查得与HY63BⅡ型滑台配套的其它部件为:
立柱:型号CL63A
立柱底座:型号CD63
由以上资料即可作出机床总体设计的“三图一卡”具体见图纸和该说明书的附录部分。
附件清单
序号内容备注
1组合钻床联系尺寸图B9912027-ZZC-80TA0一张（手工图）
2组合钻床主轴箱装配图B9912027-ZZCZZX-80TA0一张
3减速器箱体加工工序图B9912027-JGGX-80TA1一张
4减速器箱体加工示意图B9912027-JGSY-80TA1一张
5齿轮B9912027-ZZCZZX-80T-01A3一张
6齿轮套B9912027-ZZCZZX-80T-02A3一张
7导套B9912027-ZZCZZX-80T-03A3一张
8电机齿轮B9912027-ZZCZZX-80T-04A3一张
9盖B9912027-ZZCZZX-80T-05A3一张
10键套B9912027-ZZCZZX-80T-06A3一张
11手柄轴B9912027-ZZCZZX-80T-07A3一张
12套筒B9912027-ZZCZZX-80T-08A3一张
13油杯B9912027-ZZCZZX-80T-09A3一张
14叶片油泵B9912027-ZZCZZX-80T-10A3一张
15传动轴B9912027-ZZCZZX-80T-11A3一张
16轴B9912027-ZZCZZX-80T-12A3一张
17轴承盖B9912027-ZZCZZX-80T-13A3一张
18轴承透盖B9912027-ZZCZZX-80T-14A3一张
19生产率计算卡一份
目录
0引言1
1立式组合钻床总体设计概述3
1.1零件加工工序图3
1.2零件加工示意图3
1.2.1钻头的选择3
1.2.2导向选择:4
1.2.3主轴的选择4
1.2.4接杆的选择5
1.3动力部件的选择5
1.3.1动力部件的功率选择5
1.3.2主轴箱最大轮廓尺寸的选择6
1.3.3主轴箱钻模板工件等相互之间位置及尺寸6
1.3.4动力循环的选择7
1.4机床联系尺寸图7
1.4.1机床装料高度的确定7
1.4.2夹具轮廓尺寸的确定7
1.4.3中间底座尺寸的确定7
1.4.4主轴箱各尺寸的确定7
1.4.5滑台的选择7
1.4.6动力箱的选择8
1.4.7其它配套部件的选择8
2组合钻床主轴箱的设计8
2.1绘制主轴箱设计原始依据图8
2.2主轴结构形式的选择及动力计算11
2.2.1主轴结构形式的选择11
2.2.2主轴直径和齿轮模数的初步确定12
2.2.3主轴箱动力计算12
2.3传动系统的设计与计算14
2.3.2主轴箱的和手柄设置17
2.3.3传动轴直径的确定:17
2.4主轴箱坐标系计算18
2.5主轴箱上变位齿轮系数的计算24
2.6绘制坐标检查图26
2.7主轴箱中轴的校核计算26
2.8齿轮强度的校核计算28
2.9其它31
2.9.1主轴箱中轴的支承轴承的类型选择31
2.9.2轴上零件的固定与防松31
2.9.3主轴箱体及其附件的选择设计32
2.9.4油的选择、密封件的选择32
2.9.5主轴箱的安装定位33
结束语34
致谢35
1.1工艺路线确定
工艺路线的制定是工艺规程的关键，是工艺规程的总体设计。工艺路线是否合理，会直接影响加工质量、生产率，也影响到人员、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用。此零件加工精度较高，为保证加工精度，加工分三个阶段进行：粗加工首先要完成主要余量的切削，半精加工完成次要表面的加工，并为精加工加工出精基准，精加工完成主要表面加工，达到图纸要求。为确保加工质量，提高生产效率，确定加工此零件的工艺路线为：粗车—热处理—半精车—铣削—磨削。
1.2工序尺寸及其公差确定
首先确定圆柱面的工序尺寸，圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。
1.3毛坯选择
零件属于轴类零件，尺寸变化不大，结构也不复杂，所以毛坯的类型采用棒料。
1.4基准确定
因为零件是轴类零件，所以选择中心孔定位，这既符合基准重合原则又符合基准统一原则，便于保证加工质量，提高生产效率。
1.5加工顺序确定
按照先面后孔的原则，所以加工时应先加工外圆，然后后加工键槽和四个平面。另外，因零件需要热处理调质，为了保证调质层深度，调质热处理安排在粗车之后半精车之前较合理。螺纹、退刀槽等次要表面，应在半精加工过程中完成，以保证质量和效率。
1.6新工艺效果
对于普通机床的适用而言，大多数工厂只会用于粗加工和半精加工，缺乏有效的工艺卡片使得普通机床并不能够体现出它的价值所在，而某些零件并不一定都适合或者必须适用数控机床来完成，对于很多生产条件较差的企业，普通机床加工轴类零件意味着更加有效的使机床的适用能够最大化，过本文粗车和半精车的装夹顺序可以保证，倘若按照传统加工装夹顺序，外圆尺寸精度和同轴度的要求对于普通机床而言非常难以控制，就会造成生产率大幅度降低并且容易出现废品。这正是本文合理加工工艺的关键所在。
2结论
电气控制原理图的设计
说明：本文的控制系统采用FANUC-0i-mate-MD系统[1]，以一泵双阀在机床冷却和冲屑中的应用为例进行说明。首先，明确控制逻辑。那么针对一泵双阀的控制模式，可以进行如下逻辑控制：即，通过PLC的输入点控制PLC输出点，PLC输出点控制泵的继电器和阀的继电器，通过泵的继电器控制泵的启停，通过阀的继电器控制阀的通断，通过泵的启停与阀的通断配合，实现功能切换。
PLC的编制
由于为了降低成本，机床厂家选择的泵一般泵都不具有溢流功能，所以泵和电磁阀的配合显得尤为重要，否则可能造成电机的损毁。如何才能保证合适的时序配合？首先，电机运转的时候电磁阀必须有一个打开，由于电机功率或者流量的限制，而且冷却和冲屑不能同时打开，所以这就要求不管是使用冷却功能还是冲屑功能，在泵启动之前，电磁阀应该先打开，在泵关闭之前，电磁阀不能先关闭，以保证泵的安全，及泵出水口与阀之间管路不承受大的压力而且在使用一个功能前必须保证另一个功能是关闭的，并且为了避免操作上的混乱，各自的功能的通断只能通过各自的按键或者M代码控制，不做交叉控制处理。
而冷却和冲屑功能的控制方式与传统控制方式保持不变，即就冷却通断都通过面板一个冷却按键和M代码，冲屑通断通过面板一个冲屑按键（也可以通过M代码控制，本文不做讨论）。那么根据电气控制原理图和流程图可以编制PLC程序[2]（R1.0为M08冷却开信号，R1.1为M09冷却关信号，X8.4为急停信号，其它X/Y参照原理图）。从以上程序分析可以看出，在阀(Y2.0/Y2.1)开通之后有个延时（TMRB1），然后接通泵(Y2.2)，在泵关闭之后，有个延时（TMRB2），然后关闭泵，而且TMRB1和TMRB2是可以调节的。由于各个厂家泵的性能和阀的性能不同，泵出水的速度和阀开闭的速度不同，所以TMRB1和TMRB2是需要根据具体泵和阀的性能进行试验校准的，进而实现了柔性调节，保证运行顺畅即可。但需要注意由于时序控制的限制TMR1和TMRB2的设定必须满足TMRB1>TMRB2，否则可能出现功能无法关闭的现象。那么通过以上程序控制我们就实现了一泵双阀的控制及柔性调节。
20世纪初期，除了在设计思想和设计方式上有了重大发展，人们的目光同样也聚集在新型材料的运用上。随着化学、物理等科学的迅速发展，人们开始研究材料的物理性和工艺性等多方面的问题。随着材料的不断发展和进步，人们开始不满足于当下的建筑，建筑物的功能逐渐多样化，因此，高分子有机材料、智能化材料和新型金属材料为室内空间功能的布置带来了根本性的变革。比如，纤维材料与混凝土的混合材料填补了单纯的混凝土材料具有的脆性等缺陷。随着新材料的种类越来越多，设计师对材料的把握和运用也越来越重要。设计师们运用现代高科技新型材料来表达出他们对具有独特智慧和情感的传统材料的延续，这体现在材料上的延续性不仅能体现出人们对自然环境和文化的尊重，同时，也是对人文的关怀。著名建筑设计师伦佐•皮亚诺系统、完整地研究了棚屋建造技术，并从其中得到了灵感，最终他运用钢结构将木肋连接起来，成功地实现了传统材料、现代材料与高科技的完美结合，由他设计的芝贝欧文化中心具有“两层皮”，体现了他对新型材料的完美运用。建筑的外表是模仿棚屋编织而成的木肋结构，根据当地的气候条件，为了抵抗南太平洋的信风并使其耐用，他选用了带有油性且易于弯曲的木材；建筑内部使用钢、玻璃与木材相结合形式，体现了皮亚诺一贯追求的透明性和通透性。弯曲的外表与竖直的内部之间形成了自动通风系统，使海风与室内气流相互流通。芝贝欧文化中心是传统材料与高科技技术完美结合的典范。
2材料选择的意义和重要性
材料，它就像绘画艺术家眼中五彩斑斓的色彩，是设计师实现设计的物质媒介和重要条件，是设计得以实现的强有力的保障。材料作为表达设计概念的基本要素，必然与设计之间存在着密不可分的关系。随着科技的发展和时代的进步，不断更新的材料为设计提供了更加灵活的表达途径，人们对设计也提出了更高的要求，不仅要求外观和形式美观、功能舒适，同时，更重视对传统文化的继承。正因为这些需求的出现，使现代设计师在材料的选用上更加多样化、科学化和人性化，他们利用不同形式和形态的创新性材料，不断深化和完善设计的想法和概念。随着科技创新型材料产业的持续发展，当代新兴的设计师对完全传统的设计方式不断提出挑战，他们将现代科技创新作为基础，结合现代技术，将塑料、玻璃、金属和合成纤维等令人意想不到的材料运用到设计中，突破了传统思维，他们的作品通常都充满活力，令人振奋不已，为传统的设计增添了很多新含意。随着现代设计形式和方式的不断变化，各类新型材料的广泛运用，新兴设计师的不断成长，从某种意义讲，设计的含义和概念被重新定义了。新的设计形式不仅仅是对新型高科技材料的运用，同时，也是对传统材料的非传统使用。在现代设计中，设计师对人与自然关系更加注重，通过设计给使用者带来更多自然感受，使人们体验设计、品味设计，最终使设计的表现形式丰富多彩。由此可见，现代科技创新对现代设计的进步和发展起着至关重要的作用。现代设计想要不断发展，就必须以开放的设计思维和方式，并结合新型科技材料。只有这样，才能使设计不断丰富、不断发展。在语言方面，一个人的词汇量的不足会限制其思考能力，同理，在设计中，局限性的思维也会限制好的设计诞生。如果设计师能以更包容的姿态、更加先进的思想对待身边的创造和发明，将功能性问题的解决与艺术形态完美结合，就能创造出优秀的设计，为人们创造出更好的生活环境。
3结束语
一般情况下，创新设计先后经过抽象思维、逻辑思维、全面分析和最后决策四个环节。抽象思维主要是是通过设计人员充分发挥创新思维和智慧，提出新颖的有可能实施的想法，是创新设计必备过程。有了抽象思维过后再将想法具体化，考察其逻辑性和可行性，结合有关的科学理论知识、原理进行进一步的新颖的、可行的、具体化的机械设计。而全面分析则包含了创新设计过程中所涉及的所有可能性，综合考虑技术的可行性、成本与性价比，最后设计出新的可以满足人们生活和生产需要的机器或者其他产品。
1.1我国机械创新设计过程
机械创新设计的目的在于改善机械本身的功能、性能或者以更低的经济成本制造满足生产生活需求的机械。目前，我国技术专家认可的机械创新设计过程一般可分为四个部分，一是根据具体需求确定机械设计的基本原理，二是机械结构的优化和改进，三是机械尺寸设计和参数优化，四是机械运动性能及动力参数优化。机械创新设计与普通的机械设计并没有实质性的差异，主要的区别在于机械创新性设计注重发挥人的主观能动性和创新能力的突破，在充分的调动人的积极性的同时创造出更加符合使用者需求的机械工具。
1.2我国机械创新设计的特点
机械创新设计主要包括四个特点：一是多学科知识交叉运用，互相融合，互相渗透；二是机械创新设计中，数字并非主要思考因素，而是应该充分结合过往经验和相关的理论知识，合理判断和提出可行的新的设计方案；三是机械创新设计不仅需要理论知识和经验，同时也十分注重灵感、想象力、创造力的作用，因此应该最大程度发挥四者的作用；四是凡是设计创造类等实践活动都需要不断重复、尝试，从中吸取经验，多级选择最佳方案。在机械创新设计过程中，只有完全领略和充分展现以上四个特点，才能做出优秀的创新设计。
2.我国机械创新设计思维
机械创新设计思维对于机械创新设计来说意义重大，只有通过不断的改革创新和开拓进取，勇于突破现有的固定模式和局限，采取新的方法、体制、设计才能使自身在飞速发展的时代中保持领先，走在时代的前沿。
2.1机械创新设计思维的涵义
创新设计思维就是指在原有的科学理论知识、原理以及过往的设计和经验中设想出新颖的、更能满足审美或者实用需求的设计方案。而对于机械设计人员来说，创新无疑是自身最核心的竞争力，通过提高产品的性能、降低产品的成本以及缩短生产时间来提高机械设计的性价比。在机械创新设计过程中，首先应该有创造性思维，在前人的基础上提出更加优化的观念，并将这些优化的观念付诸实践，从而创造出新的不一样的机械设计。创造性思维具有多维多向性的特点，强调联想、灵感和感觉，并不是依靠固定的逻辑思维推理出来的，而是激发于机械创新设计人员的大脑。
2.2机械创造性思维的三大特征
2.2.1自由性
机械创造性思维最大的特征在于自由，创新是自由的，思想是自由的。机械创新设计人员可以在结合有关客观科学理论的基础上完全自由凭借自己的想象、灵感、直觉设计出新的机械，而不必有太多的思想束缚。在当今变化赶不上计划的经济时代，思维的自由符合现代社会发展的需要。而在机械设计工作中，要不断地有新的进步的成果，就必须突破原有的事物，消除固定思维的束缚，自由地翱翔在创新设计的天空中，只有不断突破和创新才能设计出更令人满意的成果。
2.2.2多向性
每个人的思维方式都不一样，具有多向性的特点。而在机械创造性思维中，同样具有多向性的特点，设计人员可以从不同角度去观察和判断问题，并且设想出完全不同视角的方案。设计的美妙恰巧在于它的多样性和多向性，没有固定的设想方向，任意一个方向都可以是设计者们延伸的目标。多向性思维与创造力是相辅相成、密不可分的，一个机械产品的设计过程中一定有过多向性的设想，从中择优进行实践得出最后产品。因此，多向性思维是机械设计中十分重要的一点。
2.2.3独创性
独创性即设计出跟别人不一样的产品，提出不一样的理念，突破原有的固定模式，创造出新颖的进步的成果。独创性是机械创新设计的目标，创新的目的在于独创，拥有别人没有的想法和成果。因此，在机械创新设计过程中，要学会从新的切入点思考问题，掌握不同的设计方法，敢于向原有的观点提出新的看法，从而设计出具有独创性、新颖的机械产品，更好满足生活和生产的需求。
（一）阅读
从字面理解，“阅”是看，属于视觉范畴，“读”是声，属于听觉范畴，因而，“阅读”是一个视、听并用连觉的过程。从阅读的意义来看，阅读的目的在于获取信息，因此阅读关乎意义与理解。阅读的我们对于阅读的理解并非固定不变的，最初，我们认为阅读是一种解读信息符号的能力。它是借助信息符号激活我们记忆中一部分内容，然后再借用被激活的内容去理解所要传达的信息。但是对阅读理解并非仅此，更为广义的理解是，阅读作为一种极为普遍的能力，从任意编码系统中去获取对目标信息的相应理解，是一个解码与编码的过程，之后专指对连续文本书写符号的理解，如今阅读又增加了从电子信息符号获得编码信息的能力。人类的发展还在继续，毋庸置疑的是阅读的概念也将不断演变、扩充，因此它如同我们的其他能力，反映了人类自身的进步与发展。
（二）阅读设计
何谓阅读设计？简而言之，是针对读者而言的阅读方式设计，主要包括读者于都视线引导和阅读阅读行为引导。阅读设计是立足于读者的设计，是对读者的引导设计。设计者可以结合书籍中的文本内容创造多样化的阅读方式，给读者一个更为自由的阅读空间，更多的阅读选择，并非固定为一种模式。信息载体多元化发展的今天，网页、电子书、视频等多媒体媒介的信息传播模式影响并丰富着我们原本的阅读习惯，由此，现今存在的阅读类型有传统线性阅读、非线性的网页及电子书阅读、独特的有声阅读。
1.传统线性阅读：是一种慢与品的享受型阅读方式。对于传统单向的线性阅读而言，设计的重点在于视线规划的合理性。尽管各式新型阅读的出现，传统阅读方式并未消失并且根据读者的需求不断完善，由于传统阅读是单向的具有顺序性的，所以对于该类阅读的设计主要表现在对文字、文本、图像以及色彩的编辑设计上，这些构成书籍设计的基本要素之间贯穿着一条无形的视觉运动轨迹，通过读者简单的翻阅行为领略着书中信息与精神意义。
2.电子网络阅读：是一种搜索性的阅读方式。它与传统的线性的单向阅读不同，是一种非线性的超文本阅读方式，它的检索功能非常强大，该类型需要读者的点击，触摸屏幕等互动性较强的行为阅读。与传统线性阅读本质的区别在于人们阅读思维的转变，在信息大爆炸的今天，读者对信息获取的速度加快，并非品读与慢读的节奏，读者阅读的目的性较强，具有跳跃性、片段性，互动式阅读方式能阔宽读者的视野。长久以来我都在习惯着传统阅读，现今我们也将适应着电子网络媒介的阅读，当然，人类的创造力、技术的进步都不会使我们停留并受制于某一类型的阅读方式，新型的电子网络媒介，促使读者借助滑动鼠标、点击触屏，页面之间通过超链接的方式进行自由切换，由线性转换为非线性阅读方式。其中页面中也添加了丰富的动态设计要素，加强了读者阅读的互动感。
3.有声阅读：是一种听读方式。快节奏的生活模式下，人们可以随时随地拿起MP3,mp4,广播等有声媒介进行阅读。目前存在两种听读，一种是省去了对文字的阅读，只用耳朵听；另一种是视听结合的阅读。读者可以下载各类播放器听读小说、散文、杂文、时事、新闻等。有声阅读的方式提高了读者的阅读效率，方便快捷，而且，有声阅读种类多，以声音、动态视频的方式丰富了大众的阅读生活，深受欢迎。
4.其它阅读：我们知道阅读的本质意义是解读信息，由此，阅读的范畴不能仅限于用眼睛看，或者耳朵听。因此，目前除以上三种普遍存在的阅读方式外，还存在着其它小众、特殊的的阅读方式，如触觉、嗅觉、味觉阅读。盲人的阅读方式属于触感阅读，对此，他们有一整套完备的阅读编码体系，通过触摸这些符号解读信息；狗可以通过嗅觉感受世界；厨师通过味觉阅读食物背后的意义与生活。除此之外，我们还可以借助仪器工具阅读。这些小众、特殊的阅读方式也可以应用于书籍的阅读设计。
（三）阅读设计的作用
不论传统普视书籍、多媒体电子书还是概念书，对读者阅读的设计都是首要考虑的问题，它可以为读者创造良好的书籍阅读环境，也是检验书籍设计质量的重要标准。
1.创造良好的书籍阅读环境
把书籍视为一种生态系统，那么它将因阅读充满生机。阅读设计包括阅对读者阅读视线引导与阅读行为引导，优秀的阅读设计可以杜绝制造阅读的视觉障碍，增加阅读的互动性，为读者建立一个良好的阅读环境。把书籍看做一个建筑物，页面设置就是书籍的空间结构，书籍中的文字、图像、色彩、材料等设计要素就是建筑物中的基础设备，阅读设计就相当于总体的规划，如何分割空间、如何放置设备，最终为规划出一个合理的行走环境。
2.检验书籍设计质量的重要标准
书籍设计的本质是要体现两个个性，一是作者，二是读者，设计师在二者之间架起一座可以相互沟通的桥梁。设计者不能只顾自己的艺术创作与读者无关，应当找到一种合理的嫁接方式，方便读者阅读。作为设计者需要把握书籍内外阅读的整体性，文字图像及编排的可视、可读性，阅读视线的连续性，翻阅形式的趣味性，针对不同内容阅读形态的设计的个性创造性，因此阅读设计是书籍设计的审美标准。
二、阅读设计对书籍设计创新的启示
书籍设计的创新依旧是设计者努力的方向，阅读设计是从原点出发探索书籍设计的创新，它立足于读者，能以人为本。阅读设计是针对读者如何阅读存在，对于书籍而言，阅读设计表现为设计要素的合理放置，当今多元化的阅读方式给予设计者充分的创意启示，创造出具有系统性、趣味性、实验性的创新书籍。
（一）系统性
阅读具有连贯性，是一个整体化的概念。书籍中任何一个元素、内容或形式都可以被阅读，因此，阅读设计是将书籍设计视为一个整体化、系统化的过程，设计者需要的不单是对书籍的外在形式调整，还需要对书籍内部结构、元素进行全面思考，从外到内的形式、结构、元素、材料的选择，安放，设置都是以读者阅读而定，连贯统一的阅读规划会提升书籍设计的整体美感。就拿黄炳培《无处不在的红白蓝》的作品来说，内容讲述了二战后，大量涌入香港的移民因住宅紧缺，市民搭建木屋居住，用红白蓝帆布遮雨，直到，红白蓝编织袋成为一种老香港精神的象征。书籍从外包、封面都使用了与主题一致的红白蓝编织袋材料，这是对主题思想的强化，整体的阅读环境规划，给读者阅读以真实、近距离的感受。
（二）趣味性
近年来网络媒介电子书的出现，人们的阅读方式发生了翻天覆地的变化，互动趣味性的阅读方式深受读者喜爱。传统普视书籍设计缺乏针对读者阅读的互动性设计，相比多媒体阅读显得单调乏味，无法满足读者的阅读需求，因此，阅读的趣味性成为创新书籍设计的第二个启示。本期《多莫斯》杂志的内容与因特网有关，因此设计者与德国插画家共同构思，通过折叠页面得方式引导读者折叠出一套肖像，借用读者参与方法趣味性的表现着因特网的互动。概念书《心情日记》改变了大众熟悉的阅读方式，借用活字编排的多样化，打破了页面之间单一的链接方式，看似无序的书籍结构，通过读者的互动参与，形成一种可塑性、跳跃性的阅读方式。趣味性的阅读方式影响着书籍设计的创新思维。
（三）实验性
实验阅读也可理解为一种观念性的阅读，它强调阅读的互动性、实验性，更强调阅读的方式存在的意义是否与主题信息相符，是一种更具个性的阅读思维与阅读体验。是设计者提炼文本内容并体现在阅读中。书籍设计《书写的光线与光线的书写》（图4）借用打火机的形态，读者打开书的阅读设计为打火机的形态，与主题——光紧密结合。荷兰书籍设计者依玛•布设计的《FRITS》（图5），就是FRITS的一个人物传记，在设计上，每隔七年，切口上的蓝色就会变化一次，设计者用了很薄的纸，页面内侧所印的图稿就像正在对外侧内容的耳语，内侧是收集的200多个个人的书信记录，外侧则是个人的生活与职业生涯。这本书用很巧妙的方法记录了时间的变化。
三、结语
