普通機床數(shù)控化改造的設計

47頁 16000字數(shù)+論文說明書+任務書+8張CAD圖紙【詳情如下】

任務書.doc

傳動鏈示意圖.dwg

光電編碼盤電路圖.dwg

外文翻譯---機械設計理論.doc

子程序流程圖.dwg

改造方案圖.dwg

普通機床數(shù)控化改造總裝圖.dwg

普通機床數(shù)控化改造設計開題報告.doc

普通機床數(shù)控化改造設計說明書.doc

普通機床數(shù)控化改造進給裝配圖圖.dwg

電機調速圖.dwg

計算機控制圖.dwg

進給裝配圖圖.jpg

  目 錄

1 概論   

1.1數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史 2

1.2國內數(shù)控機床狀況分析 2

1.3數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 2

1.4機床數(shù)控化改造的必要性 3

2 普通車床數(shù)控改造的可行性論證

2.1 車床的數(shù)控改造 4

2.2可行性論證 7

3 設計方案

3.1總體設計方案的確定 8

3.2橫向進給伺服系統(tǒng)機械部分的計算與校核 10

3.2.1 選擇脈沖當量 11

3.2.2計算切削 11

3.2.3滾珠絲桿螺母副的計算與選型 12

3.2.4齒輪傳動比的計算 16 

3.2.5步進電機的計算,校核與選型 17

4 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計

4.1數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成 22

4.2單片機控制系統(tǒng)的設計 24

  4.2.1 硬件電路的組成 24

  4.2.2機械控制系統(tǒng)原理及電路設計總結 26

4.3數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng)軟件的設計 29

5 小結 48

參考文獻 48

摘  要

應用數(shù)控技術對普通車床進行自動化和精密化改造，改造技術主要為：在車床上附加數(shù)控裝置和執(zhí)行元件，選擇合適的機床伺服系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)等。結果表明：經(jīng)改造后的機床完全能實現(xiàn)加工外圓、錐度、螺紋、端面等的自動控制，提高了原機床的生產(chǎn)效率，降低了勞動強度。采用數(shù)控技術對企業(yè)原有機床進行改造，即發(fā)展經(jīng)濟型的數(shù)控機床是當前工礦企業(yè)機床技術改造的有效途徑。

關鍵詞；車床；數(shù)控改造；經(jīng)濟型

Abstract

After analyzing and studying the over all structure of ordinary  lathe, we use numerical control technology to re-equip ordinary  lathe for automation and precision. We attach the numerical control device and execution elements to the lathe and choose an appropriate machinery servo-system and computer system. The result shows that after the innovation,the machine can sufficiently execute automatic control on outside diameter,taper,screw,ends,etc..It improves the production rate of the machine and decreases the labor stress from the operator.Using numerical control technology to improve existing machinery for enterprises. ie: developing economically-typed numerial control control machinay is an effective way to the engineering innovation for factories ,works and mine.

Key Words；  lathe;  innovation of the numerical control;  economical

1  概 論

1.1 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史

　　1946年誕生了世界上第一臺電子計算機，這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質的飛躍，為人類進入信息社會奠定了基礎。6年后，即在1952年，計算機技術應用到了機床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機床。從此，傳統(tǒng)機床產(chǎn)生了質的變化。近半個世紀以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展。

1.2國內數(shù)控機床狀況分析

1.2.1國內數(shù)控機床現(xiàn)狀：近年來我國企業(yè)的數(shù)控機床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機床中，除少量機床以FMS模式集成使用外，大都處于單機運行狀態(tài)，并且相當部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。 2001年，我國機床工業(yè)產(chǎn)值已進入世界第5名，機床消費額在世界排名上升到第3位，達47.39億美元，僅次于美國的53.67億美元，消費額比上一年增長25%。但由于國產(chǎn)數(shù)控機床不能滿足市場的需求，使我國機床的進口額呈逐年上升態(tài)勢，2001年進口機床躍升至世界第2位，達24.06億美元，比上年增長27.3%。 近年來我國出口額增幅較大的數(shù)控機床有數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控特種加工機床、數(shù)控剪板機、數(shù)控成形折彎機、數(shù)控壓鑄機等，普通機床有鉆床、鋸床、插床、拉床、組合機床、液壓壓力機、木工機床等。出口的數(shù)控機床品種以中低檔為主。 

1.2.2 國內數(shù)控機床的特點 ：

 (1) 新產(chǎn)品開發(fā)有了很大突破，技術含量高的產(chǎn)品占據(jù)主導地位。 

    (2) 數(shù)控機床產(chǎn)量大幅度增長，數(shù)控化率顯著提高。 

    2001年國內數(shù)控金切機床產(chǎn)量已達1.8萬臺，比上年增長28.5%。金切機床行業(yè)產(chǎn)值數(shù)控化率 從2000年的17.4%提高到2001年的22.7%

    (3) 數(shù)控機床發(fā)展的關鍵配套產(chǎn)品有了突破。  

    1.3 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

1.3.1繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展：基于PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路。至少采用PC機作為它的前端機，來處理人機界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔數(shù)控的任務。PC機所具有的友好的人機界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠程通訊，遠程診斷和維修將更加普遍。

1.3.2向高速化和高精度化發(fā)展：這是適應機床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。

1.3.3向智能化方向發(fā)展：隨著人工智能在計算機領域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。

(1)應用自適應控制技術

　　數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調整系統(tǒng)的有關參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。

(2) 引入專家系統(tǒng)指導加工

　　將熟練工人和專家的經(jīng)驗，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。

(3) 引入故障診斷專家系統(tǒng)

(4) 智能化數(shù)字伺服驅動裝置

可以通過自動識別負載，而自動調整參數(shù)，使驅動系統(tǒng)獲得最佳的運行。

1.4機床數(shù)控化改造的必要性

1.4.1微觀看改造的必要性：從微觀上看，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。

 (1) 可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。

由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。

    (2) 可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實現(xiàn)了"柔性自動化"。

    (3) 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要"修配"。

    (4) 可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。

    (5) 擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。

    (6) 由以上五條派生的好處。

　　如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應等等。

    1.4.2宏觀看改造的必要性

 小結

通過幾個月的努力，本課題的學習終于到了最后。做畢業(yè)設計的過程學到了很多課本上沒有學到的知識，也通過本論文的準備，查資料把大學四年的知識整理了一番。以前好多遺忘的知識又回到了大腦。

本篇論文是關于普通機床的自動化改造，通過這次學習在機床改造中獲的了意想不到的快樂與成就感。會為以后的工作積累下豐富的經(jīng)驗。

但是本篇論文還有不禁如意的地方：

1）所研究的東西只是停留在理論方面，很多東西現(xiàn)在還不是很明白

2）在零件的設計計算過程中，還有些是不明白之處，設計的依據(jù)和其中的很多術語

3）對普通機床的改造還不是很徹底，只是對其中的一些主要部件進行了改造，如時間在寬裕一些，我想我可以做的更好。

但本次畢業(yè)論文，在指導教師的精心指導下，掌握了設備自動化改造的主要技術關鍵環(huán)節(jié)，對數(shù)控設備、數(shù)控技術有了更進一步的了解和掌握，了解了數(shù)控設備、數(shù)控技術的發(fā)展趨勢，指明了以后的發(fā)展方向，必將為以后的學習和工作起到很大的作用。

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