數(shù)控削胎機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

數(shù)控削胎機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄1TOC\o"1-3"\u引言 21.1橡膠機(jī)械的概述及前景 41.2數(shù)控機(jī)床改造綜述 51.2.1數(shù)控機(jī)床改造的必要性及優(yōu)點(diǎn) 52數(shù)控機(jī)床改造的設(shè)計(jì)步驟及方案 62.1改造設(shè)計(jì)的一般過程 62.2改造設(shè)計(jì)方案的確定 72.2.1總體設(shè)計(jì)方案的確定 73機(jī)械部分改造設(shè)計(jì)與計(jì)算 83.1縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 83.1.1縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 83.1.2縱向進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算 83.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 133.2.1橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 133.2.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算 134步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 164.1縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的確定 165數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 175.1數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成 175.2選擇中央處理單元CPU的類型 17結(jié)束語(yǔ)19參考文獻(xiàn)22致謝23

1引言1.1橡膠機(jī)械的概述及前景1.1.1橡膠機(jī)械的概述及發(fā)展輪胎機(jī)械這類機(jī)械包括輪胎成型機(jī)、輪胎鋼絲圈機(jī)械、輪胎定型硫化機(jī)、膠囊硫化機(jī)、墊帶硫化機(jī)、胎接頭機(jī)和胎硫化機(jī)，以及力車胎機(jī)械、輪胎翻修機(jī)械和再生膠生產(chǎn)機(jī)械。世界60％以上的橡膠用于制造輪胎,因此輪胎機(jī)械在橡膠機(jī)械中占有重要地位。輪胎翻修機(jī)械用來翻修磨損或損傷的輪胎。輪胎翻修機(jī)械的類型取決于翻修工藝。輪胎翻修工藝可分為傳統(tǒng)法、預(yù)硫化胎面法、壓力胎面法和纏繞胎面法等。①傳統(tǒng)法采用的機(jī)械主要有檢胎機(jī)、磨胎機(jī)、貼膠機(jī)和硫化機(jī)等。②預(yù)硫化胎面法是用粘合劑將預(yù)先硫化過的胎面粘貼到削磨好的舊輪胎胎體上，然后套上用橡膠做的包封套，放入硫化罐，在低溫低壓下進(jìn)行硫化。③壓力胎面法用的機(jī)械主要是將胎面直接擠貼在胎體上的壓力胎面擠出貼合機(jī)。④纏繞胎面法用的是以小膠條纏繞方式貼合在胎體上構(gòu)成胎面膠條的擠出纏貼機(jī)。中國(guó)橡機(jī)工業(yè)生產(chǎn)連年飆升，銷售扶搖直上，呈現(xiàn)井噴式發(fā)展之勢(shì)。中國(guó)橡機(jī)正在世界東方崛起，并開始確立大國(guó)地位。2004年，中國(guó)橡膠機(jī)械行業(yè)銷售收入突破60億元，實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，其中26家企業(yè)銷售收入達(dá)45.7億元，同比增長(zhǎng)57%；出口交貨值4.53億元，同比增長(zhǎng)171%；產(chǎn)品銷售率達(dá)到99.2%。2005年，中國(guó)橡膠機(jī)械行業(yè)的增長(zhǎng)速度較2003和2004年的“井噴”式行情明顯放慢，但利潤(rùn)持續(xù)增長(zhǎng)，出口創(chuàng)匯也有較大幅度增長(zhǎng)。2006年，中國(guó)橡膠機(jī)械29個(gè)主要單位實(shí)現(xiàn)橡膠機(jī)械產(chǎn)值52.6億元，比上年增長(zhǎng)16.1％；銷售收入52.48億元，比上年增長(zhǎng)14.8%。以此估算中國(guó)橡膠機(jī)械銷售收入達(dá)到72億元，比上年增長(zhǎng)10.8%。2007上半年，中國(guó)25家主要橡機(jī)企業(yè)實(shí)現(xiàn)銷售收入26.86億元，同比增長(zhǎng)17.4%，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)同比增長(zhǎng)53.7%，表明橡機(jī)行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)一步好轉(zhuǎn)。中國(guó)橡膠機(jī)械廠家必須建立自己的科技創(chuàng)新體系，加大產(chǎn)品開發(fā)的力度，開發(fā)出一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品。并樹立全球大市場(chǎng)的觀念，加速?gòu)摹皣?guó)型”工廠向“國(guó)際化”企業(yè)的轉(zhuǎn)換。同時(shí)企業(yè)還要樹立品牌意識(shí)，爭(zhēng)創(chuàng)中國(guó)的橡膠機(jī)械名牌，進(jìn)而爭(zhēng)創(chuàng)世界的橡膠機(jī)械名牌。1.2數(shù)控機(jī)床改造綜述1.2.1數(shù)控機(jī)床改造的必要性及優(yōu)點(diǎn)數(shù)控機(jī)床可以較好地解決形狀復(fù)雜、精密、小批及多變零件的加工問題。能夠穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，但是數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用也受到以下各條件的限制：(1)數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，一次性投資巨大，中小企業(yè)常是心有余而力不足。(2)目前，各企業(yè)都擁有大量的普通機(jī)床，完全用數(shù)控機(jī)床替換根本不可能，而且替代下的機(jī)床，閑置起來又會(huì)造成浪費(fèi)。(3)在國(guó)，訂購(gòu)新數(shù)控機(jī)床的交貨周期一般較長(zhǎng)，往往不能滿足生產(chǎn)急需。(4)通用數(shù)控機(jī)床對(duì)具體生產(chǎn)有多余功能。數(shù)控機(jī)床改造一般是指對(duì)普通機(jī)床某些部位做一定的改造，配上數(shù)控裝置，從而使機(jī)床具有數(shù)控加工能力。其改造的優(yōu)點(diǎn)有：(1)從提高資本效率出發(fā)，改造閑置設(shè)備，能發(fā)揮機(jī)床的原有功能和改造后的新增功能，提高機(jī)床的使用價(jià)值。(2)適應(yīng)多品種，小批量零件生產(chǎn)。(3)自動(dòng)化程度高，專業(yè)性強(qiáng)，加工精度高，生產(chǎn)效率高。(4)降低對(duì)工人技術(shù)水平的要求。(5)數(shù)控改造費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)性好。(6)數(shù)控改造的周期短，可滿足生產(chǎn)急需。

2數(shù)控機(jī)床改造的設(shè)計(jì)步驟及方案2.1改造設(shè)計(jì)的一般過程將普通機(jī)床改造為數(shù)控機(jī)床，是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，必須根據(jù)加工對(duì)象的要求和實(shí)際情況，確定切實(shí)可行的技術(shù)改造方案，搞好機(jī)床的改造設(shè)計(jì)。其改造設(shè)計(jì)的一般過程如下：(1)對(duì)加工對(duì)象進(jìn)行工藝分析，確定工藝方案。被加工工件既是機(jī)床改造的依據(jù)，又是機(jī)床改造后加工的對(duì)象。不同形狀，不同技術(shù)要求的工件，其加工方法就不同，對(duì)機(jī)床的要求也不相同。在工藝分析基礎(chǔ)上，繪制工序圖，初步選定切削用量、刀具運(yùn)動(dòng)路線，計(jì)算(或估算)生產(chǎn)率。然后計(jì)算切削力及切削功率，從而計(jì)算出進(jìn)給系統(tǒng)需要的功率和力矩等。(2)分析被改造機(jī)床，確定被改造機(jī)床類型。改造機(jī)床和設(shè)計(jì)機(jī)床是不同的，機(jī)床設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，對(duì)機(jī)床的整機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后將機(jī)床的各組成零、部件逐一地制造，最后裝成機(jī)床；而機(jī)床改造則是圍繞某臺(tái)機(jī)床進(jìn)行工作，不僅要考慮機(jī)床本身結(jié)構(gòu)的改造，還要考慮工藝系統(tǒng)中的刀具、夾具及其它輔具的改進(jìn)，以滿足生產(chǎn)的需要。在制定機(jī)床改造方案時(shí)，可先根據(jù)制定的工藝方案，初步選定被改造機(jī)床的類型，然后對(duì)被選定的機(jī)床進(jìn)行認(rèn)真分析，了解被改造機(jī)床的技術(shù)規(guī)格技術(shù)狀況，各部聯(lián)系尺寸等，分析機(jī)床強(qiáng)度和剛度，最后確定被改造機(jī)床的型號(hào)。擬定技術(shù)措施，制定改造方案。(3)設(shè)計(jì)或選用數(shù)控裝置。(4)在滿足加工零件要求的同時(shí)，盡量使設(shè)計(jì)的數(shù)控裝置功能強(qiáng)，穩(wěn)定可靠，通用性好，價(jià)格低，或選用國(guó)生產(chǎn)較好的專用數(shù)控裝置。(5)進(jìn)行機(jī)床改造的技術(shù)設(shè)計(jì)。(6)繪制機(jī)床改造的工作圖。(7)整機(jī)安裝調(diào)試。以上各步并非一成不變，而是要根據(jù)實(shí)際情況相互穿插，有時(shí)要反復(fù)進(jìn)行，直至達(dá)到改造要求為止。2.2改造設(shè)計(jì)方案的確定利用微機(jī)改造現(xiàn)有的普遍車床，主要應(yīng)該解決的問題是如何將機(jī)械傳動(dòng)的進(jìn)給和手工控制的刀架轉(zhuǎn)位，進(jìn)給改造成由計(jì)算機(jī)控制的刀架自動(dòng)轉(zhuǎn)位以及自動(dòng)進(jìn)給的自動(dòng)加工車床，即經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。以C6132普通車床為例進(jìn)行數(shù)控改造。2.2.1總體設(shè)計(jì)方案的確定由于是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，所以在考慮具體方案時(shí)，基本原則是在滿足使用要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能少，以降低成本。根據(jù)C6132車床有關(guān)資料以及數(shù)控車床的改造經(jīng)驗(yàn)，確定總體方案為：采用微機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由I／O接口輸出步進(jìn)脈沖，經(jīng)一級(jí)齒輪減速后，帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

3機(jī)械部分改造設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1.1縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的改造一般是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速驅(qū)動(dòng)絲杠，螺母固定在溜板箱上，帶動(dòng)刀架左右移動(dòng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的布置，可放在絲杠的任意一端。對(duì)車床改造來說，外觀不必象產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的那么高，而從改造方便實(shí)用方面來考慮。一般都把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)放在縱向絲杠的右端，如圖計(jì)算機(jī)I/O接口計(jì)算機(jī)I/O接口步進(jìn)電機(jī)滾珠絲杠X/Y工作臺(tái)圖3.1數(shù)控改造的總體方案示意圖3.1.2縱向進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算已知條件：工作臺(tái)重量：（根據(jù)圖紙粗略計(jì)算）時(shí)間常數(shù)：滾珠絲杠基本導(dǎo)程：行程：脈沖當(dāng)量：步距角：快速進(jìn)給速度：1）切削力計(jì)算由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，切削功率：（3-1）式中：為電動(dòng)機(jī)功率，查機(jī)床說明書，；為主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率；一般為0.6～0.7取=0.65；為進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為＝0.96。則：又因?yàn)?，所以有：式中：為切削線速度，主切削力由《金屬切削原理》可知：主切削力：（3-2）則可計(jì)算Fz，其值如表3-1所示。表3-1Fz計(jì)算結(jié)果2223330.20.30.40.20.30.4112515241891168722872837在一般外圓切削時(shí)：取2）滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算綜合導(dǎo)軌車床絲杠軸向力：（3-3）式中:取為0.16則有：①?gòu)?qiáng)度計(jì)算：壽命值：（3-4）（3-5）取工件直徑：D=80mm，查表得：Ti=15000h則：最大動(dòng)負(fù)載：（3-6）查表得：運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)硬度系數(shù)則：根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載的數(shù)值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)為：FC1B32×6—5—E2②剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠受工作負(fù)載引起的導(dǎo)程的變化量：式中:滾珠絲杠截面積：則：滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略不計(jì)。導(dǎo)程變形總誤差為：查表知，E精度絲杠允許的螺距誤差為15，故剛度足夠。3)齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關(guān)計(jì)算：①有關(guān)齒輪計(jì)算：傳動(dòng)比：（3-7）故取，②總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：（3-8）③所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算：快速空載起動(dòng)時(shí)所需力矩：（3-9）最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩：（3-10）快速進(jìn)給時(shí)所需力矩：（3-11）式中:為空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的加速度力矩；為折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦力矩；為由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電動(dòng)機(jī)軸上的附加摩擦力矩；為切削時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的加速度力矩；為折算到電動(dòng)機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，時(shí)，當(dāng)時(shí)，預(yù)加載荷則：所以快速空載起動(dòng)所需力矩：切削時(shí)所需力矩：快速進(jìn)給時(shí)所需力矩：由以上分析可知，所需最大力矩發(fā)生在快速起動(dòng)時(shí)，3.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.2.1橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，一般是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，使刀架橫向運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)安裝在大拖板上，用法蘭盤將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和機(jī)床大拖板連接起來，以保證其同軸度，提高傳動(dòng)精度。3.2.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算由于橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算與縱向類似，所用到的公式不再詳細(xì)說明，只討論計(jì)算結(jié)果。已知條件：工作臺(tái)重(根據(jù)圖紙粗略計(jì)算)時(shí)間常數(shù)T＝25m滾珠絲杠基本導(dǎo)程左旋行程脈沖當(dāng)量步距角快速進(jìn)給速度1)切削力計(jì)算橫向進(jìn)給量為縱向的1/2～1/3，取1/2；則切削力約為縱向的1/2：在切斷工件時(shí)：2)滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算：①?gòu)?qiáng)度計(jì)算：對(duì)于燕尾型導(dǎo)軌：（3-12）取則：壽命值：（3-13）最大動(dòng)負(fù)載：（3-14）根據(jù)最大動(dòng)負(fù)荷的值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)為：FC1B20×4—5—E2左，其額定動(dòng)負(fù)荷為5393N，公稱直徑為，所以強(qiáng)度足夠用。②剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠受工作負(fù)載引起的導(dǎo)程的變化量：滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略，所以，導(dǎo)程變形總誤差為：查表知E級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差(1m長(zhǎng))為，故剛度足夠。3）齒輪及轉(zhuǎn)矩有關(guān)計(jì)算：①有關(guān)齒輪計(jì)算：傳動(dòng)比：（3-15）故?。孩谵D(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算：工作臺(tái)質(zhì)量折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：（3-16）絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，可忽略不計(jì)，因此，總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是：（3-17）③所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算：所以空載快速啟動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩：（3-18）切削時(shí)所需力矩：（3-19）快速進(jìn)給時(shí)所需轉(zhuǎn)矩：從以上計(jì)算可知，最大轉(zhuǎn)矩發(fā)生在快速起動(dòng)時(shí)，

4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇4.1縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的確定：（4-1）為滿足最小步距要求，電動(dòng)機(jī)選用三相六拍工作方式，查表知：所以，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為：（4-2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最高工作頻率：（4-3）綜合考慮，查表選用110BF003型直流步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，能滿足使用要求。4.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的確定電動(dòng)機(jī)仍選用三相六拍工作方式，查表知：所以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最高工作頻率為了便于設(shè)計(jì)和采購(gòu)，仍選用110BF003型直流步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，能滿足使用要求。

5數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)5.1數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成任何一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其性能的好壞，直接影響整個(gè)系統(tǒng)的工作性能。。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路概括起來由以下四部分組成。(1)中央處理單元CPU。(2)總線。包括數(shù)據(jù)總線(DB)、地址總線(AB)和控制總線(CB)。(3)存貯器。包括只讀可編程存貯器和隨機(jī)讀寫存貯器。(4)I／O輸入／輸出接口電路及外圍設(shè)備。其中CPU是數(shù)控系統(tǒng)的核心，作用是進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理和控制各部分電路協(xié)調(diào)工作。存貯器用于存放系統(tǒng)軟件，應(yīng)用程序和運(yùn)行中所需要的各種數(shù)據(jù)。I／O接口是系統(tǒng)與外界進(jìn)行信息交換的橋梁。總線則是CPU與存貯器、接口以及其它轉(zhuǎn)換電路聯(lián)接的紐帶，是CPU與部分電路進(jìn)行信息交換和通訊的必由之路。5.2選擇中央處理單元CPU的類型在微機(jī)系統(tǒng)中，CPU的選擇應(yīng)考慮以下因素：(1)時(shí)鐘頻率和字長(zhǎng)，這個(gè)指標(biāo)將控制數(shù)據(jù)處理的速度。(2)可擴(kuò)展存儲(chǔ)器（包括ROM和RAM）容量。(3)指令系統(tǒng)功能，影響編程靈活性。(4)I/O口擴(kuò)展能力，即對(duì)外設(shè)控制的能力。圖5.2數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖(5)開發(fā)手段，包括支持開發(fā)的軟件和硬件電路。此外還要考慮到系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合、控制對(duì)象對(duì)各種參數(shù)的要求，以及經(jīng)濟(jì)價(jià)格比等經(jīng)濟(jì)性的要求。目前在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中，推薦采用MCS一51系列單片微機(jī)作為主控制器。

結(jié)束語(yǔ)本論文總結(jié)了橡膠機(jī)械的發(fā)展概況,概述了翻新輪胎生產(chǎn)情況，以此來闡述輪胎翻新設(shè)備制造的意義；展示了最新的輪胎翻新設(shè)備，給人以鮮明的形象；闡述了多種先進(jìn)的輪胎翻新的方法，以利于輪胎翻新工藝的制定。數(shù)控工作臺(tái)的總體方案的論證通過各種資料的收集定出了多種數(shù)控工作臺(tái)的設(shè)計(jì)方案以作比較選出最佳方案，并對(duì)各種方案進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)的說明以備后用。機(jī)械部分的計(jì)算對(duì)于機(jī)械部分的計(jì)算主要對(duì)數(shù)控工作臺(tái)的滾珠絲杠的計(jì)算及校核、工作臺(tái)尺寸的確定及重量的初步計(jì)算，并且明確的提出了工作臺(tái)的布局及詳細(xì)的闡述了其設(shè)計(jì)數(shù)控工作臺(tái)的目的及用途。數(shù)控工作臺(tái)的控制部分主要用步進(jìn)電機(jī)控制工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，因此需要對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行選用及各種參數(shù)的計(jì)算及校核；數(shù)控工作臺(tái)的控制還需要設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路，并且闡述了數(shù)控系統(tǒng)基本硬件的組成及中央處理器的選用，并且針對(duì)此次設(shè)計(jì)編寫了控制數(shù)控工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡的程序及簡(jiǎn)圖。

參考文獻(xiàn)[1]余國(guó)琮.化工機(jī)械工程手冊(cè)(上冊(cè)).機(jī)械工業(yè)出版，2003[2]余國(guó)琮.化工機(jī)械工程手冊(cè)(下