拉伸试验机数控改造设计开题报告.doc

毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目：拉伸试验机的数控改造姓名专业：班级：学号:指导教师：职称/学历年月日、课题论证1.1课题研究的目的与意义随着社会的进步，科学技术的高速发展，各类新材料层出不穷，原有材料的性能也有了质的飞跃。如何合理、安全、高效的应用材料，其力学性能的检验是一项非常重要的工作。在这一大环境的推动下，近年来材料拉伸试验机行业也有了长足的发展。各种新技术、新方案被大量的应用在试验机领域，因而试验机的性能有了非常大的提高，使用领域也较过去有了非常大的拓展。旧的老式的试验机已经不能满足对材料性能的检验需要。液压万能试验机是最常用的材料力学性能检测设备，是保证产品质量和工程质量的重要工具，被广泛的应用在机电、能源、交通等领域。90年代末期，国内的液压万能试验机大多延续着手动操作、镀盘指示的老式机型，这在国际上已经被淘汰，在国内也已不能满足新修订的试验方法标准GB228的要求，急需更新换代。液压万能试验机虽然在200KN以下小量程系列机型上，面临着电子万能试验机的挑战，但在中、大量程试验机领域仍然有着广阔的市场。现在中国企业服役的老式液压万能试验机多达数万台，多半是些老旧的试验机，这些机器已经不能够满足对材料性能的检验需要，已经阻碍到企业的发展。这些机器都面临着技术改造和提升的问题。这次我们研究数字控制万能试验机这个项目,主要的要求是设计一个力、变形、位移的高精度测量和伺服控制系统,来进行静态液压万能试验机所要求的拉伸、压缩、弯曲等各种试验。以至来满足市场对数控试验机的需求。材料力学试验机是进行材料的力学各项性能指标测试的试验仪器，它主要通过在试验中，对材料的力、变形、位移变化的测量，来计算力学试验项目。目前，估计国内已拥有数万台国产及进口的各类试验机，大多数为手工控制、操作，主要用于原材料检验、质量监督检验、质量控制及教学，担负着材料或产品的常规力学性能测试。我们研究这项课题的目的，就是对液压万能试验机进行伺服控制和测量。1.2文献综述（相关课题国内外研究的现状）（一）国内数控改造研究的现状；我国自改革开放以来，很多企业从国外引进技术、设备和生产线进行技术改造。据不完全统计，从19791988年10年间，全国引进技术改造项目就有18446项，大约165.8亿美元。这些项目中，大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用。但是有的引进项目由于种种原因，设备或生产线不能正常运转，甚至瘫痪，使企业的效益受到影响，严重的使企业陷入困境。一些设备、生产线从国外引进以后，有的消化吸收不好，备件不全，维护不当，结果运转不良；有的引进时只注意引进设备、仪器、生产线，忽视软件、工艺、管理等，造成项目不完整，设备潜力不能发挥；有的甚至不能启动运行，没有发挥应有的作用；有的生产线的产品销路很好，但是因为设备故障不能达产达标；有的因为能耗高、产品合格率低而造成亏损；有的已引进较长时间，需要进行技术更新。种种原因使有的设备不仅没有创造财富，反而消耗着财富。近几年来我国的一些试验机生产厂家相继引进了日本等发达国家的先进技术,研制了各种类型的电子万能试验机,但因价格较贵,投入使用的还不多见。一些不能使用或是陈旧的试验机对市场是个包袱，也是一批很大的存量资产，改造好了就是财富。只要找出主要的技术难点，解决关键技术问题，就可以最小的投资盘活最大的存量资产，争取到最大的经济效益和社会效益。这也是一个极大的改造市场。目前数控试验机改造发展的趋势继续向开放式、基于PC的第六代方向发展基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控改造生产厂家会走上这条道路。液压万能试验机采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、承担数控任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。向高速化和高精度化发展这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。向智能化方向发展随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控改造后的系统智能化程度将不断提高。应用自适应控制技术数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。引入专家系统指导加工将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。引入故障诊断专家系统智能化数字伺服驱动装置可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。数控化改造是目前国内的新兴产业，由于设备维修市场发育不够成熟，因此规模较大的改造企业尚未形成。市场上多半是一些小型改造企业，且大都集中在普通车床，铣床的改造上。而对于拉伸试验机的数控改造更是近乎为零。（二）国外数控改造研究的现状；在美国、日本和德国等发达国家，它们的数控改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。在这些国家里由于机床以及技术的不断进步，改造业也得到了长足的发展，这不可避免地也惠及到了老式试验机的改造，用数控技术改造液压试验机也成了市场必然要求，现已形成了试验机改造，机床改造和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生（Remanufacturing）业。从事再生业的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd（得宝）服务集团、US设备公司等。这些公司专门从事各式机床、车床、试验机的数控改造工作，在原有老式机床以及试验机的基础上添加微机伺副服控制系统，大大的提高了机床试验机的智能化，满足了企业的需求。美国得宝公司已在中国开办公司，数控改造的试验机已经在中国市场占有了一席之地。1.3采用的设计方案（基本理论）与技术路线为了降低成本，克服液压系统的缺点，更为了提高系统的操作自动化程度，将系统定为电气控制，且是机械传动。且结构简单，成本低，所以较合理。技术路线及机械原理如下：机械原理如图所示，由电机带动一级减速器，再经过一级传动带带动两根丝杠。此处选择减速器是为了减少设计量。用带传动是为了降低成本。保证两根丝杠同步，传送带选用齿形带。丝杠带动螺母，落幕固定在横梁上，从而使横梁一起运动。横梁又带动夹头。由于上下夹头间夹着材料试棒，所以一起运动而上夹头与工件下部不动，因此试棒就被拉断。在丝杠的顶端装有光电偏码器，通过测量丝杠的转动计算出工件的伸长量，从而使系统达到半闭环控制，上夹头端部装有拉力传感器，可直接测量作用在工件上的力。机械原理图1.4可能存在的问题在设计过程中机械部分可能存在的问题：机械性能稳定性可能受原机床结构限制，所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。丝杠可能会因为设计误差丝杠作时可能发生失稳和共振两种情况，并有可能会产生自锁现象，在设计是应该注意认真校核丝杠参数。1.5参考文献1李诚人.数控化改造.清华大学出版社，2006，（7）2马世宁.中国表面工程.机床数控化再制造.，2004，（04）：1822.3时小军.中国表面工程.老旧机床数控化再制造技术研究与应用，2006，（01）：59.4王万新.德州学院学报.机床改造中滚珠丝杠的选择研究，2006，（03）：38.5邓建一.刘宝生.机械科学与技术.计算机控制大吨位拉伸试验机提高精度的设计方法1995，(3)：10136李双义，韩熙明.自动化与仪表.材料拉伸试验机的微机控制系统J1995，(5)：50527陈国华，陈玲.实验室研究与探索，万能电子拉伸试验机简易改造极其应用，2006（10）：3739.8LuJR，ChenGHeta1PiezoresistiveMaterialsfromGraphiteNanosheetJJPolyethyleneComposites，2005(15)：I35813639ZhengQ，SongYH，eta1PiezoresistivepoppiesofHDPEgraphitecompositesJ.J.Mater.Sci.Lett.1999(18)：35372、答辩组论证结论（1）方案可行，技术路线清晰（2）方案可行，技术路线基本清晰（3）方案基本可行，技术路线