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湖南科技大學 15 屆畢業(yè)設計（論文）開題報告 題 目 CA6140普通車床的經(jīng)濟型數(shù)控改造回轉刀架及其控制的設計 作者姓名 劉桂華 學號 1109030109 所學專業(yè) 機械設計制造及其自動化 1、 研究的意義，同類研究工作國內外現(xiàn)狀、存在問題（列出主要參考文獻） 1、 研究的意義 我國目前機床總量380余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有11.34萬臺，即我國機床數(shù)控化率不到3％。近10年來，我國數(shù)控機床年產量約為0.6～0.8萬臺，年產值約為18億元。機床的年產量數(shù)控化率為6％。我國機床役齡10年以上的占60%以上，10年以下的機床中，自動/半自動的機床不到20%（美國和日本自動/半自動機床占60%以上）?？梢娢覈拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產和制造大多數(shù)還是依靠傳統(tǒng)的普通機床。這種傳統(tǒng)機床加工出來的產品質量差、品種少、檔次成本高。 隨著制造業(yè)的迅猛發(fā)展，企業(yè)要在激烈的市場競爭中生存和發(fā)展，就需要以最低的價格，最好的質量和最短的時間去生產滿足市場的產品。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，由于我國的大部分企業(yè)自身的資金問題，要進行大規(guī)模添置或更換新型的數(shù)控機床還比較困難。加之替換下來的機床閑置會造成資源的浪費。所以，普通機床的數(shù)控化改造便成為企業(yè)提高其數(shù)控化率的有效途徑。 2、 國內外對本選題的研究動態(tài)及自己的見解 機床作為機械制造業(yè)的重要基礎裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關注，由于計算機技術的興起，促使機床的控制信息出現(xiàn)了質的突破，導致了應用數(shù)字化技術進行柔性自動化控制的新一代機床－數(shù)控機床的誕生和發(fā)展。? 隨著計算機技術的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術進行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術正在發(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時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡等多學科技術，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡化基礎上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。? 長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構。在復雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。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構，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應日益復雜的制造過程，因此，對數(shù)控技術實行變革勢在必行。目前各企業(yè)都有大量的普通機床，完全用數(shù)控機床替換根本不可能，而且替代下來的機床閑置起來又會造成浪費，要解決這些問題，應走普通機床的數(shù)控改造之路。從美國、日本等國家工業(yè)化進程看，機床的數(shù)控改造也必不可少，數(shù)控改造機床占有較大比例。如日本的大企業(yè)中有26%的機床經(jīng)過數(shù)控改造，中小企業(yè)則是74%，在美國有許多數(shù)控專業(yè)化公司，為世界各地提供機床數(shù)控改造服務。因此，普通機床的數(shù)控改造不但有存在的必要，而且大有可為，尤其對一些中小企業(yè)更是如此。 2、研究目標、內容和擬解決的關鍵問題（根據(jù)任務要求進一步具體化） 本選題主要內容是針對CA6140普通車床的組成和工作原理，將其改造成經(jīng)濟型數(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功能并且完成數(shù)控系統(tǒng)運動方式的確定，伺服進給系統(tǒng)機械部分的設計計算，數(shù)控系統(tǒng)硬件電路總體方案的確定。 本研究的內容具體如下 1、我國及世界目前關于CA6140車床經(jīng)濟型數(shù)控改裝設計的研究動態(tài) 2、CA6140車床經(jīng)濟型數(shù)控改裝設計研究的前景 3、CA6140車床經(jīng)濟型數(shù)控改裝設計的主要設計方案 4、繪制進給伺服機構裝配圖 5、按照總體方案及機械機構的控制要求，確定硬件電路方案，并繪制控制系統(tǒng)的結構框圖。 3、 研究方法、技術路線、實驗方案及可行性分析 通過對CA6140普通車床的組成和原理分析然后根據(jù)以下技術路線： (1) 縱向和橫向滾珠絲杠的選型及校核。 (2) 縱向和橫向步進電機的選擇。? (3) 主軸交流伺服電機的選擇與校核。? (4) 其他元件的選擇。 4、 參考文獻 [1] 羅永順,曾偉民,甄任賀. 普通機床數(shù)控化改造設計中關鍵問題的研究[J]. 機床與液壓. 2005(06). [2] 金捷,萬勝前. 普通機床數(shù)控化改造設計[J]. 機械研究與應用. 2005(02). [3] 朱德榮,任德志. 數(shù)控改造的應用與發(fā)展[J]. 機床電器. 2004(01). [4] 羅隆滿. 普通機床數(shù)控化改造的剛度要求[J]. 制造技術與機床. 2003(11). [5] 黃祖堯. 精密高速滾珠絲杠副的最新發(fā)展及其應用[J]. 航空制造技術. 2003(04). [6] 陳艷紅,韓洪濤. CA6140型車床的數(shù)控改造與實踐[J]. 機床與液壓. 2002(05) [7] 廖兆榮主編. 數(shù)控機床電氣控制[M]. 高等教育出版社, 2005. [8] 周濤. 基于單片機的CA6140型機床的數(shù)控改造[D]. 西安工業(yè)大學 2011. [9] 王國明. CA6140型車床的數(shù)控化改造[D]. 山東輕工業(yè)學院 2012. [10] 漆蘭鋼. XK8170數(shù)控萬能工具銑床的電氣設計[D]. 西安理工大學 2007. [11]?王文熙.機床數(shù)控調節(jié)技術[M].北京:中國科學技術出版社,1992.7? [12]?王潤孝.機床數(shù)控原理與系統(tǒng)[M].西安:西北工業(yè)大學出版社,1993.5 5