CA6140車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改裝設(shè)計(jì)開題報(bào)告

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)湖南人文科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)檔案材料題目：CA6140車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改裝設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：李磊學(xué)號(hào)系部：機(jī)電工程系專業(yè)年級(jí)：機(jī)械2010級(jí)指導(dǎo)教師：聶時(shí)君湖南人文科技學(xué)院教務(wù)處制一、畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告書

（一）、選題的根據(jù)：1）本選題的理論、實(shí)際意義2）綜述國(guó)內(nèi)外有關(guān)本選題的研究動(dòng)態(tài)和自己的見解一：理論、實(shí)際意義我國(guó)目前機(jī)床總量380余萬(wàn)臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬(wàn)臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3％。近10年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬(wàn)臺(tái)，年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6％。我國(guó)機(jī)床役齡10年以上的占60%以上，10年以下的機(jī)床中，自動(dòng)/半自動(dòng)的機(jī)床不到20%（美國(guó)和日本自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床占60%以上）。可見我國(guó)的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)和制造大多數(shù)還是依靠傳統(tǒng)的普通機(jī)床。這種傳統(tǒng)機(jī)床加工出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量差、品種少、檔次成本高。隨著制造業(yè)的迅猛發(fā)展，企業(yè)要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中生存和發(fā)展，就需要以最低的價(jià)格，最好的質(zhì)量和最短的時(shí)間去生產(chǎn)滿足市場(chǎng)的產(chǎn)品。因此，提高企業(yè)加工制造裝備的數(shù)控化率則是主要途徑。但是，由于我國(guó)的大部分企業(yè)自身的資金問(wèn)題，要進(jìn)行大規(guī)模添置或更換新型的數(shù)控機(jī)床還比較困難。加之替換下來(lái)的機(jī)床閑置會(huì)造成資源的浪費(fèi)。所以，普通機(jī)床的數(shù)控化改造便成為企業(yè)提高其數(shù)控化率的有效途徑。二：國(guó)內(nèi)外對(duì)本選題的研究動(dòng)態(tài)及自己的見解機(jī)床作為機(jī)械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起，促使機(jī)床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導(dǎo)致了應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行柔性自動(dòng)化控制的新一代機(jī)床－數(shù)控機(jī)床的誕生和發(fā)展。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家投入巨資，對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過(guò)程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器。加工過(guò)程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過(guò)CAD/CAM及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒(méi)有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過(guò)程中CNC只是一個(gè)封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過(guò)程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長(zhǎng)、加工余量等加工參數(shù)，無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，更無(wú)法通過(guò)反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過(guò)程，因此，對(duì)數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢(shì)在必行。自我見解全功能的數(shù)控系統(tǒng)雖然功能豐富，但成本高，我國(guó)一般的中小型企業(yè)購(gòu)置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，希望對(duì)原有機(jī)床進(jìn)行改造，進(jìn)行數(shù)控化、自動(dòng)化改造，以提高生產(chǎn)效率。

目前各企業(yè)都有大量的普通機(jī)床，完全用數(shù)控機(jī)床替換根本不可能，而且替代下來(lái)的機(jī)床閑置起來(lái)又會(huì)造成浪費(fèi)，要解決這些問(wèn)題，應(yīng)走普通機(jī)床的數(shù)控改造之路。從美國(guó)、日本等國(guó)家工業(yè)化進(jìn)程看，機(jī)床的數(shù)控改造也必不可少，數(shù)控改造機(jī)床占有較大比例。如日本的大企業(yè)中有26%的機(jī)床經(jīng)過(guò)數(shù)控改造，中小企業(yè)則是74%，在美國(guó)有許多數(shù)控專業(yè)化公司，為世界各地提供機(jī)床數(shù)控改造服務(wù)。因此，普通機(jī)床的數(shù)控改造不但有存在的必要，而且大有可為，尤其對(duì)一些中小企業(yè)更是如此。（二）、研究?jī)?nèi)容：本選題主要內(nèi)容是針對(duì)CA6140普通車床的組成和工作原理，將其改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，要求該車床具有切削螺紋的功能，縱向和橫向具有直線和圓弧插補(bǔ)功能并且完成數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定，伺服進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)控系統(tǒng)硬件電路總體方案的確定。本研究的內(nèi)容具體如下1、我國(guó)及世界目前關(guān)于CA6140車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改裝設(shè)計(jì)的研究動(dòng)態(tài)2、CA6140車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改裝設(shè)計(jì)研究的前景3、CA6140車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改裝設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)方案4、繪制進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)裝配圖5、按照總體方案及機(jī)械機(jī)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路方案，并繪制控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。、研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析研究方法和技術(shù)路線：通過(guò)對(duì)CA6140普通車床的組成和原理分析然后根據(jù)以下技術(shù)路線：縱向和橫向滾珠絲杠的選型及校核?？v向和橫向步進(jìn)電機(jī)的選擇。

主軸交流伺服電機(jī)的選擇與校核。

其他元件的選擇。從而使CA6140普通車床達(dá)到經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改裝。實(shí)驗(yàn)方案：設(shè)計(jì)屬經(jīng)型控改，基原則是在足使用要求的前提下，對(duì)車床的改動(dòng)盡可能少?？傮w方案為（方案設(shè)計(jì)圖見圖1）:

選用Z80單板機(jī)作為控制微機(jī)的步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)，由于要加工直線、圓弧，所以采用連續(xù)控制方式。微機(jī)選用TP一80lA機(jī)芯。鍵盤輸入零件加工程序。設(shè)8位數(shù)碼管顯示工作狀態(tài)和加工中的有關(guān)參數(shù)，工作前用波段開關(guān)選擇編輯、手動(dòng)、自動(dòng)三檔。微機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由I/0接口輸出步進(jìn)脈沖。

縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造:由于用步進(jìn)電機(jī)作驅(qū)動(dòng)元件，所以要拆除原車床上的進(jìn)給箱、溜板箱、刀架光桿、操作桿等，用滾珠絲杠螺母副代替原梯形螺紋絲杠螺母副。

滾珠絲杠仍安裝在原梯形絲杠的位置上，兩端采用滾動(dòng)軸承固定，減速機(jī)端的固定仍采用原方式。由于滾珠絲杠的摩擦因數(shù)小于原絲杠，使縱向進(jìn)給整體剛度增加。齒輪箱固定在尾座端床身上。橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)保留手動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于微進(jìn)給及手動(dòng)操作，原來(lái)支承結(jié)構(gòu)亦保留，步進(jìn)電機(jī)及減速箱體安裝在車床后側(cè)。

為了便于安裝滾珠絲杠副，絲杠軸不是整體的，而是分移式的，用套筒剛性聯(lián)接。在拖板上，將原四方刀架改為四工位可編程自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。

溜板箱上安裝了縱、橫向快速進(jìn)給按鈕和急停按鈕，以適應(yīng)機(jī)床調(diào)整時(shí)的操作需要和意外情況時(shí)緊急停車。

縱橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)都采用一級(jí)齒輪減速，用錯(cuò)齒法消除間隙。

主軸系統(tǒng)保留原車床主軸部件，但在主軸上另外安裝主軸脈沖發(fā)生器，以便實(shí)現(xiàn)螺紋加工。根據(jù)最大動(dòng)負(fù)荷的值，并考慮原車床絲杠尺寸為T40x12，選取滾珠絲杠直徑為40mm，型號(hào)為CD40x6一3.5一E2，其額定動(dòng)載荷是19kN，強(qiáng)度足夠。

為滿足最小步距要求，電動(dòng)機(jī)選用三相二拍工作方式，通過(guò)轉(zhuǎn)矩與工作頻率的綜合考慮，選用lloBFoo3型直流步進(jìn)電機(jī)。

圖1.數(shù)控車床改造的方案的總體設(shè)計(jì)圖知識(shí)理論可行性：在完成整個(gè)改裝方案設(shè)計(jì)時(shí)，利用所學(xué)的自動(dòng)控制理論，經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐證明普通機(jī)床數(shù)控化改造具有一定經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和穩(wěn)定性。其改造涉及到機(jī)械、電氣、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域，理論深、實(shí)踐強(qiáng)。改造過(guò)程中，機(jī)械修理與電氣改造相結(jié)合，先易后難、先局部后全局。技術(shù)可行性：針對(duì)CA6140車床進(jìn)行了主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給伺服系統(tǒng)的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)自轉(zhuǎn)位刀架進(jìn)行了探索和設(shè)計(jì)。改造后的車床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度高，剛性好，并且具有程序化自動(dòng)加工功能

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。進(jìn)度安排和采取的主要措施第一階段：（2013.10.20-2013.12.5）根據(jù)任務(wù)書查閱有關(guān)資料，完成開題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述。第二階段：（2013.12.6-2013.1.20）了解電機(jī)各種故障，并分析原因，構(gòu)思、設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)并繪制電路圖達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第三階段：（2014.1.21-2014.4.1）進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和編寫程序達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第四階段：（2014.4.2-2014.5.5）寫好并修改好畢業(yè)設(shè)計(jì)稿，并交與老師修改。第五階段：（2014.5.6-2014.6.2）整理文檔與設(shè)計(jì)答辯。（五）、主要參考文獻(xiàn)[1]羅永順,曾偉民,甄任賀.[J].機(jī)床與液壓.2005(06).[2]金捷,萬(wàn)勝前.[J].機(jī)械研究與應(yīng)用.2005(02).[3]朱德榮,任德志.[J].機(jī)床電器.2004(01).[4]羅隆滿.[J].制造技術(shù)與機(jī)床.2003(11).[5]黃祖堯.[J].航空制造技術(shù).2003(04).[6]陳艷紅,韓洪濤.[J].機(jī)床與液壓.2002(05)[7]廖兆榮主編.數(shù)控機(jī)床電氣控制[M].高等教育出版社,2005.[8]周濤.[D].西安工業(yè)大學(xué)2011.[9]王國(guó)明.[D].山東輕工業(yè)學(xué)院2012. [10]漆蘭鋼.[D].西安理工大學(xué)2007.[11]

王文熙.機(jī)床數(shù)控調(diào)節(jié)技術(shù)[M].北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,1992.7

[12]

王潤(rùn)孝.機(jī)床數(shù)控原理與系統(tǒng)[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,1993.5（六）、畢業(yè)設(shè)計(jì)開題指導(dǎo)意見：（對(duì)選題的評(píng)價(jià)、研究方案的設(shè)計(jì)及開題指導(dǎo)意見）課題作者姓名所屬系、專業(yè)、年級(jí)機(jī)電系機(jī)械專業(yè)2010級(jí)開題時(shí)間預(yù)計(jì)字?jǐn)?shù)指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師（簽名）：年月日指導(dǎo)小組意見：負(fù)責(zé)人簽名：年月日二、畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)審表（一）指導(dǎo)教師評(píng)審用表評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)價(jià)內(nèi)容滿分指導(dǎo)教師評(píng)分選題質(zhì)量20%01選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)綜合訓(xùn)練基本要求502題目的難易度503題目工作量504題目與生產(chǎn)、科研、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度5能力水平80%05綜合運(yùn)用知識(shí)的能力（涉及學(xué)科范圍，內(nèi)容深廣度及問(wèn)題難易度）1006應(yīng)用文獻(xiàn)資料的能力507實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)）能力1008計(jì)算能力（數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力等）509外文應(yīng)用能力510計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力511對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）1012插圖（或圖紙）質(zhì)量513撰寫水平1014實(shí)用性與科學(xué)性515規(guī)范化程度（設(shè)計(jì)欄目合理、SI制的使用等）516創(chuàng)見性（只分“有”或“無(wú)”）5總評(píng)分：______________成績(jī)等級(jí)：__________指導(dǎo)教師評(píng)定意見：指導(dǎo)教師簽名：年月日注：1.評(píng)定成績(jī)分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個(gè)等級(jí)，實(shí)評(píng)總分90～100為優(yōu)秀，80～89為良好，70～79為中等，60～69為及格，60分以下為不及格；2.此表用于指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)的評(píng)定。（二）評(píng)閱教師評(píng)審用表評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)價(jià)內(nèi)容滿分評(píng)閱教師評(píng)分選題質(zhì)量20%01選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)綜合訓(xùn)練基本要求502題目的難易度503題目工作量504題目與生產(chǎn)、科研、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度5能力水平80%05綜合運(yùn)用知識(shí)的能力（涉及學(xué)科范圍，內(nèi)容深廣度及問(wèn)題難易度）1006應(yīng)用文獻(xiàn)資料的能力507實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)）能力1008計(jì)算能力（數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力等）509外文應(yīng)用能力510計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力511對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）1012插圖（或圖紙）質(zhì)量513撰寫水平1014實(shí)用性與科學(xué)性515規(guī)范化程度（設(shè)計(jì)欄目合理、SI制的使用等）516創(chuàng)見性（只分“有”或“無(wú)”）5總評(píng)分：______________成績(jī)等級(jí)：__________評(píng)閱教師評(píng)閱意見：