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CA6140车床经济型数控改造设计【2张CAD图纸+毕业答辩论文】

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编号:448995    类型:共享资源    大小:332.38KB    格式:RAR    上传时间:2015-07-05 上传人:好资料QQ****51605 IP属地:江苏
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ca6140 车床 经济型 数控 改造 设计 全套 cad 图纸 毕业 答辩 论文
资源描述:

摘     要


普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下,然后再对普通车床进行适当的机械改造,改造的内容主要包括:

(1) 床身的改造,为使改造后的机床有较好的精度保持性,除尽可能地减少电器和机械故障的同时,应充分考虑机床零部件的耐磨性,尤其是机床导轨。为此,本例中采用旧床身淬火并贴膜。

(2) 拖板的改造,拖板是数控系统直接控制的对象,所以对其改造尤显重要。这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠,提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。

(3) 变速箱体的改造,由于采用数控系统控制,所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计,从而再对箱体进行改造。

(4) 刀架的改造,采用数控刀架,这样可以用数控系统直接控制,而且刀架体积小,重复定位精度高,安全可靠。

通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件,这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。


关键字:普通车床  数控改造  步进电机  经济型数控系统  

目  录

1.前言……………………………………………………………………………………………1

2.设计总体要求及相关已知条件介绍……………………………………………2

2.1设计总体要求……………………………………………………………………………2

2.2相关已知条件……………………………………………………………………………2

3.切削力的计算与分析………………………………………………………………3

3.1切削力的分析与计算…………………………………………………………………………3

4.机床主电机功率计算…………………………………………………………………………4

4.1主轴的变速范围…………………………………………………………………4

4.2主轴的电机校核……………………………………………………………………………4

5.进给伺服系统传动方案的设计\对比分析………………………………………………4

5.1减速箱体的设计………………………………………………………………………………4

6.滚珠丝杠螺母副的设计\计算与选型………………………………………………5

6.1型号的选择………………………………………………………………………………5

6.2滚珠丝杠的计算……………………………………………………………………6

7.导轨的计算及选型…………………………………………………………7

8.步进电机的计算及选用…………………………………………………………8

8.1纵向步进电机的选择………………………………………………………………………8

8.2横向步进电机的选择………………………………………………………………………12

9.设计小结………………………………………………………………………………16

10.参考文献………………………………………………………………………………16

1.前言

1946年诞生了世界上第一台电子计算机,这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比,起了质的飞跃,为人类进入信息社会奠定了基础。6年后,即在1952年,计算机技术应用到了机床上,在美国诞生了第一台数控机床。

我国目前机床总量380余万台,而其中数控机床总数只有11.34万台,即我国机床数控化率不到3%。近10年来,我国数控机床年产量约为0.6~0.8万台,年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6%。我国机床役龄10年以上的占60%以上;10年以下的机床中,自动/半自动机床不到20%,FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数(美国和日本自动和半自动机床占60%以上)。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床,而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长,从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。


内容简介:
重庆大学网络教育学院毕业论文范本 1 重庆大学网络教育学院 学生毕业设计(论文)任务书(机电数控改造类) 批次、层次、专业 _0902、本科、机械设计制造及自动化 校外学习中心 山东淄博校外学习中心 学生姓名 _李婷婷 _ 学号 _W08107398 _ 一、 毕业设计(论文)题目 CA6140 车床经济型数控改造设计 二、毕业设计(论文)工作 时间: 自 2009 年 9 月 3 日起至 2009 年 10 月 30 日止 三、毕业设计(论文)内 容要求: ( 一 )、机电数控改造类毕业设计的主要内容 1、设计已知条件 (见附件中的参考题目) 2、具体要求 采用开环伺服进给系统,进 行纵向进给机构的改造,横向进给机构的改造 。具体要求: ( 1)计算切削力 ( 2)机床主电机功率计算 ( 3) 进给伺服系统 传动方案的设计 主要有三种方案:其一是由步进电机通过联轴器方式传递给滚珠丝杠;其二是由步进电机通过一对齿轮啮合方式传递给滚珠丝杠;其三是由步进电机通过同步齿形带的方式传递给滚珠丝杠。可对上述三种方式比较后选择其一。 ( 3)滚珠丝杠螺母副的设计、计算及选型 ( 4)导轨的计算及选型 ( 5)步进电机的计算及选用 (二 )毕业设计说明书及图纸要求 nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 2 要求撰写毕业设计说明书 1 份, A4 纸,总页数不少于 20 页, 说明书按封面、目录、绪论、正文、结论、参考文献的顺序书写。公式采用公式编辑器编辑。 要求绘制数控车床横向进给机构装配图 1 张, 2 号图纸;纵向进给机构装配图 1张, 2 号图纸。 四 、编写说明书 说明书 内容如下: ( 1)目录 ( 2)设计任务书。 ( 3)总论或前言 ( 4) 设计总体要求及相关已知条件介绍。 ( 5) 切削力的计算与分析 ( 6)机床主电机功率计算 ( 7) 进给伺服系统 传动方案的 设计、对比分析 ( 8)滚珠丝杠螺母副的设计、计算及选型 ( 9)导轨的计算及选型 ( 10)步进电机的计算及选用 ( 11) 设计小结。 ( 12) 参考文献。 五 、 毕业 设计参考资料 1 倪森寿 .机电一体化工程专业课程实践教程 M.合肥:合肥工业大学出版社,2007. 2 张建民 .机电一体化系统设计 M.北京:高等教育出版社, 2001. 3 尹志强 .机电一体化系统课程设计指导书 M.北京:机械工业出版社, 2007. 六 、格式要求 1、图纸要求 按机械制图国家标准绘制,装配图用 A2 图纸,标题栏及基本幅面 尺寸和图框格式按图 1、图 2 及表 1 所示。 nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 3 共 张 第 张比例重量阶段标记年、月、日签名更改文件号分 区处数标记标准工艺审核(年月日)(签名)标准化(签名) ( 年 月 日 )设计(图样代号)( 图 样 名 称 )(材料标记)重庆大学网 络 教 育 学 院图 1 标题栏格式 表 1 基本幅面尺寸 幅面代号 A0 A1 A2 A3 A4 尺寸 LB 1189841 841594 594420 420297 297210 c 10 5 a 25 e 20 10 标题栏标题栏cccacacl图 2 图框格式 2、计 算 书 计算书采用 A4 打印纸 60 页以上的论文采用双面打印, 60 页及其 60 页以下论文采用单面打印 上边距: 2.5cm 下边距: 2.5cm nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 4 左边距: 3.0cm 右边据: 2.5cm 行距: 1.5 倍 正文字体使用小四号字,宋体, 一级标题使用四号字体,黑体,加粗;二级标题使用小四号字体,黑体,加粗;三级标题使用小四号字体,宋体,加粗。 序号:毕业设计(论文)各章节序号采用阿拉伯数字编码,格式为: 1 1.1 1.1.1 (最多不超过 3 层) 页码:阿拉伯数字进行编号,位于每页页底中部。 3、公 式 用 word 中“公式编辑器”或“ MathType 5.0 Equation”软件完成,大小为 12pt(可以进行适当调整),位置居中 m a x 0 . 0 3 5 3 1 3 7 . 4 4 . 8 5xM k N m 221 0 . 6 3 . 6 1 3 7 . 4q l k N m nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 5 附录:机械设计制造 及自动化(机电数控改造类 方向) 专业 毕业设计各阶段完成内容明细表 平台阶段名称 平台提交时间 进 度 计 划 备注 图纸 Word 文档 毕业设计 第一阶段 1、设计目的及背景 2、 切削力的计算 3、 机床功率的分析与计算 4、 传动方案拟定与计算 5、 滚珠丝杠螺母副的选型与计算 6、开题报告; 毕业设计 第二阶段 纵向进给机构装配图绘制 1、 导轨的选型与计算; 2、 步进电机的选择与计算 毕业设计 第三阶段 绘制横向进给机构 装配图 1、 整理设计说明书; 2、 参考文献; 提交毕业设计终稿 nts 附件:毕业设计参考题目 题目 ( 1) 设计的题目: CA6140 车床经济型数控改造设计 ( 2) 设计目的 将 CA6140 普通车床改造成经济型数控车床,要求车床有切削螺纹功能,纵向和横向具有直线和圆弧插补功能。系统分辨率纵向: 0.01mm,横向 :0.005mm。 ( 3) 设计 参数: 1)最大加工直径 在床面上 400mm 在床鞍上 210mm 2)最大加工长度 1000mm 3)快进速度 纵向 2.4m/min 横向 1.2m/min 4)最大切削进给速度 纵向 0.5m/min 横向 0.25m/min 5)最小指令值 纵向 0.01mm/pulse 横向 0.005mm/pulse 6)进给传动链间隙补偿量 纵向 0.15mm 横向 0.075mm 7)电机功率 7.5kw nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 1 1.前言 1946 年诞生了世界上第一台电子计算机,这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比,起了质的飞跃,为人类进入信息社会奠定了基础。 6 年后,即在 1952 年,计算机技术应用到了机床上,在美国诞生了第一台数控机床。 我国目前机床总量 380 余万台,而其中数控机床总数只有 11.34 万台,即我国机床数控化率不到 3。近 10 年来,我国数控机床年产量约为 0.6 0.8 万台,年产值约为 18 亿元。机床的年产量数控化率为 6。我国机床役龄 10 年以上的占 60以上;10 年以下的机床中,自动 /半自动机床不到 20, FMC/FMS 等自动化生产线更屈指可数(美国和日本自动和半自动机床占 60以上)。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床,而且半数以上是役龄在 10 年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长,从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。 2 设计 总体 要求 及相关已知条件 2.1 设计总体要求 采用开环伺服进 给系统,进 行纵向进给机构的改造,横向进给机构的改造 。具体要求: ( 1)计算切削力 ( 2)机床主电机功率计算 ( 3)进给伺服系统传动方案的设计 主要有三种方案:其一是由步进电机通过联轴器方式传递给滚珠丝杠;其二是由步进电机通过一对齿轮啮合方式传递给滚珠丝杠;其三是由步进电机通过同步齿形带的方式传递给滚珠丝杠。可对上述三种方式比较后选择其一。 ( 3)滚珠丝杠螺母副的设计、计算及选型 ( 4)导轨的计算及选型 ( 5)步进电机的计算及选用 2.2 相关已知条件 将 CA6140 普通车床改造成经济型数控车床,要求 车床有切削螺纹功能,纵向和横向具有直线和圆弧插补功能。系统分辨率纵向: 0.01mm,横向 :0.005mm。 nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 2 设计 参数: 1)最大加工直径 在床面上 400mm 在床鞍上 210mm 2)最大加工长度 1000mm 3)快进速度 纵向 2.4m/min 横向 1.2m/min 4)最大切削进给速度 纵向 0.5m/min 横向 0.25m/min 5)最小指令值 纵向 0.01mm/pulse 横向 0.005mm/pulse 6)进给传 动链间隙补偿量 纵向 0.15mm 横向 0.075mm 7)电机功率 7.5kw 3 切削力分析与计算 3.1 车削抗力 分析与 计算 车削外圆时的切削抗力有 Fx、 Fy、 Fz,主切削力 Fz 与切削速度方向一致,垂直向下, 是计算车床主轴电机切削功率的主要依据。且深抗力 Fy 与纵向进给方向垂直,影响加工精度或已加工表面质量。进给抗力 Fx 与进给方向平行且相反指向,设计或校核进给系 统是要用它。 纵切外圆时,车床的主切削力 Fz 可以用下式计算: )(5360 NKVfaCFzzFzFzFz FzyXpFz ( 1 ) 由 知 : Fz:Fx:Fy=1:0.25:0.4 得 Fx=1340(N) Fy=2144(N) 因为车刀装夹在拖板上的刀架内,车刀受到的车削抗力将传递到进给拖板和导轨上,车削作业时作用在进给拖板上的载荷 Fl、 Fv和 Fc 与车刀所受到的车削抗力有对应关系,因此,作用在进给拖板上的载荷可以按下式求出: 拖板上的进给方向载荷 Fl=Fx=1340(N) 拖板上的垂直方向载荷 Fv=Fz=5360(N) nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 3 拖板上的横向载荷 Fc=Fy=2144(N) 因此,最大工作载荷 )( GFvfK F lFm ( 2) =1.15 1340+0.04 (5360+90 9.8) =1790.68(N) 对于三角形导轨 K=1.15, f =0.030.05,选 f =0.04(因为是贴塑导轨 ), G 是纵向、横向溜板箱和刀架的重量,选纵向、横向溜板箱的重量为 75kg,刀架重量为 15kg。 4 机床 主电机 功率计算 4.1 主轴的变速范围 主轴能实现的最高转速与最低转速之比称为变速范围 Rn, 即minmaxnnRn , 数控机床的工艺范围宽,切削速度与刀具,工件直径变化很大,所以主轴变速范围很宽。 则 2141800 jn=113r/min 这里 nj 为电动机的额定转速 该机床主轴要求的恒功率调速范围 Rn 为: 9.151131800m inm a x nnR n主轴电机的功率是: 7.5kw 初选主轴电机的型号 选主轴电机的型号为: SIMODRIVE 系列交流主轴驱动系统型号为1HP6167-4CB4,连续负载 PH/KW=14.5,间歇负载( 60%) /kw=17.5kw,短时负载( 20min) /kw=19.25kw,额定负载 n/r.min 1 =5000,最大转速 nmax/r/min=8000,额定转矩 277N.m,惯性矩 0.206/kg.m2 4.2 主轴电机的 校核 电动机恒功率调速范围: 165008000m inm a x nnR n所以所选电动机型号的调速范围满足主轴所要求的调速范围。 nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 4 5 传动方案拟定与计算 5.1 减速器箱体的设计 经济型数控车床的脉冲当量是一不可改变的值,为了实现多脉冲当量的任意选择,我在步进电机与滚珠丝杠间加一个减速机构,下面即是对减速机构的设计过程。 由任务书中可知纵向和横向的脉冲当量分别为: 纵向 0.01 0.008 0.005 横向 0.005 0.004 0.0025 为减少减速机构的体积 设定中心距 A=(z1+z2)m/2=67.5 其中 m=1.5 z1+z2=90(齿 ) 则以横向脉冲计算为例 i=z1/z2=45/45 时,则脉冲当量为 0.005mm i=z1/z2=40/50 时,则脉冲当量为 0.004mm i=z1/z2=30/60 时,则脉冲当量为 0.0025mm 6 滚珠丝杠螺母副的选择与计算 6.1 型号选择 1) 最大工作载荷计算 由于导向为贴塑导轨,则: k=1.4 f =0.05 , Fl为工作台进给方向载荷, Fl=2144N; Fv=5360N; Fc=1340N; G=60kg; t=15000h, 最大工作载荷: F m=kFl+ f (Fv+2Fc+G) =1.4 2144+0.05(5360+2 1340+9.8 75) =3452.6N 2)最大动负载的计算 v 横 =1400r/min 0.79mm/r = 1106 mm/min n 横丝 = v 横 1/2 / L。纵 =1106 1/2 / 5 =110.6r/min L=60nt/106 =1106 110.6 15000 /106 =99.54 C =3L fm Fm=99.54 1.5 3352.6=23283.8N 初选滚珠丝杠型号为 :CD506-3.5-E 其基本参数为 Dw =3.969mm , =211, L。 =6mm, dm=50mm,圈数 列数nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 5 3.5 1 6.2 滚珠丝杠的计算 1)传动效率 计算 = tg /tg (+)=tg211/tg(211+10)=93% 2)刚度验算 1 丝杠的拉压变形量 1=Fm L/EA = 3352.6 320/20.6 104 25 = 0.0026mm 2 滚珠与螺纹滚道间的接触变形量 23 20013.0 D w F yjZFm =0.00133 248.1383 6.3352969.36.3352= 0.0099mm 在这里 Fyj=3Fm=3 6.3352=1118N Z=dm/Dw=3.14 50/3.969=39.56 Z=39.56 3.5 1=138.48 丝杠的总变形量 =1+2=0.0026+0.0099=0.0125mm0.015mm 查表知 E 级精度丝杠允许的螺距误差为 0.015mm,故所选丝杠合格。 7 导轨的选型与计算 导轨除应具有卧式车床导向精度和工艺性外,还要有良好的耐摩擦、磨损特性,并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度,以减少导轨变形对加工精度的影响,要有合理的导轨防护和润滑。一般机床导轨材料多为 200 灰口铸铁 ,机床改造时可在原床鞍下滑面经机械加工后贴一层聚四氟乙烯软带,聚四氟乙烯软带与铸铁配合时,有良好的减磨性能,可有效地防止机床爬行。此外,床鞍与床身、中滑板与小滑板应接触均匀, 接触面不应少于 70,接触点数不应少于 10 点 cm2, 应严格按标准检查。运行时不许有爬行现象,这是保证加工精度和一致性的关键因素之一。 nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 6 8 步进电机的选择 与计算 8.1 纵向步进电机的选择 8.1.1 确定系统的脉冲当量 脉冲当量是指一个进给脉冲使机床执行部件产生的进给量,它是衡量数控机床加工精度的一个基本技术参数。因此,脉冲当量应根据 机床精度的要求来确定, CA6140的定位精度为 0.015mm,因此选用的脉冲当量为 0.01mm/脉冲 0.005mm/脉冲。 8.1.2 步距角的选择 根据步距角初步选步进电机型号,并从步进电机技术参数表中查到步距角 b ,三种不同脉冲分配方式对应有两种步距角。步距角 b 及减速比 i 与脉冲当量 p 和丝杠导程 L0 有关。初选电机型号时应合理选择 b及 i, 并满足: b (p i 360)/L0 由上式可知: b p i 360/L0=360 0.01 1/10=0.36 初选电机型号为 :90BYG5502 具体参数如表 1 所示 表 1 步进电机选型参数表 纵向电机 步距角 相数 驱动电压 电流 90BYG5502 0.36 5 50V 3A 静转矩 空载起动频率 空载运 行频率 转动惯量 重量 5N.m 2200 30000 40 kg.cm2 4.5kg 图 1 电机简图 8.1.3 矩频特性: nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 7 kaM=J =Jtn60max2 102 (N.cm) 由于: nmax=360maxp bv (r/min) 则: Mka=J 21060360 m a x2 pt bv (N.cm) 式中: J 为传动系统各部件惯量折算到电机轴上的总等效转动惯量( kg.cm 2 ); 为电机最大角加速度( rad/s 2 ); nmax 为与运动部件最大快进速度对应的电机最大转速( r/min); t 为运动部件从静止启动加速到最大快进速度所 需的时间( s) ;vmax 为运动部件最大快进速度( mm/min); p为脉冲当量( mm/脉冲); b为初选步进电机的步距角 ( )步 ,对于轴、轴承、齿轮、联轴器,丝杠等圆柱体的转动惯量计算公式为 J=82McD (kg.cm2 ),对于钢材,材料密度为 7.8 103 (kg.cm3 ),则上式转化为 J=0.78D4 L 10 3 (kg.cm 2 ),式中: Mc 为圆柱体质量( kg); D 为圆柱体直径( cm), JD 为电动机转子转动惯量,可由资料查出。 (1)丝杠的转动惯量 Js Js=Js/i2 , i为丝杠与电机轴之间的总传动比 由于 i=1 则 : Js=0.78D4 L 10 3 =0.78(6.3)4 170 10 3 =208.9( kg.cm2 ) (2)工作台质量折算 工作台是移动部件,其移动质量惯量折算到滚珠丝杠轴上的转动量 JG:JG=(20L) 2 M( kg.cm2 ),式中: L0 为丝杠导程( cm) ; M 为工作台质量( kg) ;由于 L0=1cm, M=90kg。 则 : JG=(20L) 2 M= 2)14.32 1( 90=2.28( kg.cm2 ) 1)一对齿轮传动 小齿轮装置在电机轴上转动惯量不用折算 ,为 J1.大齿轮转动惯量 J2 折算到电机轴上为22iJ =J2( 21zz )2 2)两对齿轮传动 传动总速比 i=i1 i2,二级分速比为 i1=z2/z1 和 i2=z4/z3.于是,齿轮 1 的转动惯量nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 8 为 J1,齿轮 2 和 3 装在中间轴上,其转动惯量要分别折算到电机轴上,分别为 J2(21zz)2和 J3(21zz)2 .齿轮 4 的转动惯量要进行二次折算或以总速比折算为: 24iJ =J4( 21zz )2 ( 43zz )2 因此,可以得到这样的结论:在电机轴上的传动部件转动惯量不必折算,在其他轴上 的传动部件转动惯量折算时除以该轴与电机轴之间的总传动比平方。 由于减速机构为一对齿轮传动,且第一级 i=1,则可分别求出各齿轮与轴的转动惯量如下: n=45,m=1.5 的转动惯量 J45,其分度圆直径 d=45 1.5=67.5mm S=27mm 则 :J45=0.78 6.754 10 3 =4.371 kg.cm2 n=40,m=1.5 的转动惯量 J40,其分度圆直径 d=40 1.5=60mm S=27mm 则 :J40=0.78 64 10 3 =2.73kg.cm2 n=30,m=1.5 的转动惯量 J30,其分度圆直径 d=30 1.5=45mm S=27mm 则 :J30=0.78 4.54 10 3 =0.964 kg.cm2 n=45,m=1.5 的转动惯量 J45,其分度圆直径 d=45 1.5=67.5mm S=30mm 则 :J45=0.78 6.754 10 3 =4.9538 kg.cm2 n=50,m=1.5 的转动惯量 J50,其分度圆直径 d=50 1.5=75mm S=30mm 则 :J50=0.78 7.54 10 3 =7.548 kg.cm2 n=60,m=1.5 的转动惯量 J60,其分度圆直径 d=60 1.5=90mm S=30mm 则 :J60=0.78 94 10 3 =15.66 kg.cm2 两输入输出轴的转动惯量为 : J 输入 =0.78 1.84 13 10 3 =0.106 kg.cm2 ; L=130mm J 输出 =0.78 2.54 13 10 3 =0.396 kg.cm2 ; L=130mm 查表得: JD=4 kg.cm2 综上可知: J =JD+Js+JG+J30+J40+J60+J50+2J45 =252.302 kg.cm2 又由于 V =1.46 1600=2236mm/min nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 9 则:kaM=252.30201.05.160360 36.0233614.32 10 2 =41.1N.cm (3)力矩的折算: 1)kfM空载摩擦力矩 kfM= i2 。LfG 式中: G 为运动部件的总重力( N); f为导轨摩擦系数; i为齿轮传动降速比;为传动系统总效率,一般取 =0.70.85; L。为滚珠丝杠的基本导程( cm)。 由于 G=90 10=900N, f=0.05, i=1, =0.85 则kfM=185.014.32 105.01090 =8.4N.cm 2) M0 附加摩擦力矩 M0= )1(i2 200 FyjL 式中: Fyj 为滚珠丝杠预加负载,即预紧力,一般取 1/3Fm;Fm 为进 给牵引力( N) , 。为滚珠丝杠未预紧时的传动效率,一般取 。 0.9 得 Fyj=1/3Fm=1/3 1728.8=576.3N 又 L0=10mm, =0.95 则 M0=195.014.32 13.576 =96.6 N.cm 则 kqM=kaM+kfM+M0=41.1+8.4+96.6=140 N.cm 由于kqMmqM=jmaxM则所选步进电机为五相十拍的 经表查得 : =0.951 则 kqM=1.67N.mjmaxM=0.95 5=4.75N.m 所以所选步进电机合乎要求 8.1.4 据步进电机的矩频特性计算加减速时间校核的快速性 T=)(3.57 )( TlTcpJlJr (fn-f0) 式中: T 为加减速时间, Jr 和 Jl 分别为转子,负载的转动惯量( kg.m2 ) 为电机得步距角( ), Tcp,Tl为电机最大平均转矩,负载转矩( N.m) nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 10 f。 ,fn 为起始加速时,加速终了时的频率( Hz) 由于 Jr=0.4 10 3 kg.m2 ; Jl=0.0252 kg.m2 ; =0.36; Tcp=5 N.m ; Tl=1.67 N.m f0=2200Hz; fn=30000Hz 则 T= )4.15(3.5736.0)102.25104.0( 33 (30000-2200)=1.2s1.5s 所以选此步进电机能满足要求。 矩频特性曲线 图 2 矩频特性曲线 8.2 横向步进电机的选择 8.2.1 步距角的确定 b p i 360/L0 L0=6mm, i=1, p=0.005。 b 0.3 初选电机型号为 :110BYG5602 表 2 电机型号 横向电机 步距角 相数 驱动电压 电流 110BYG5602 0.3 5 80V 3A 静转矩 空载起动频率 空载运行频率 转动惯量 重量 16 N.m 2500 35000 15kg.cm2 16kg nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 11 图 3 电机简图 8.2.2 距频特性 (1)力矩的折算 1)空载摩擦力矩 Mkf kfM=GfL0/2i; G=60 10=600N; f=0.05; L0=6mm; =0.8。 kfM=18.028.6 6.005.01060 =3.5(N.cm) 2)附加摩擦力矩 M0 M0= )1(2 0 20 iFyjL(N.cm) Fyj=1/3Fm=1/3 3433.6=1144.5N L0=6mm。 M0=195.028.6 6.05.1144 =115 N.cm (2)转动惯量的折算 1)滚珠丝杠的转动惯量 Js=0.78D4 L 10 3 D=4cm L=26cm Js=0.78D4 L 10 3 =0.78(4)4 26 10 3 =5.19 N.cm2 2)工作台转动惯量 JG= 22( )。LM; L0=0.6cm; M=60kg; nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 12 JG= 22( )。LM= 214.32 1 )( 60=0.54( kg.cm2 ) (3)多脉冲减速装置的转动惯量折算 Z=30 d=mz=1.5 30=45mm J=0.78 D L 10 =0.78 4.5 1.8 10 =0.58kg.cm2 Z=40 d=mz=1.5 40=60mm J=0.78 D L 10 =0.78 6 1.8 10 =1.82kg.cm2 Z=45 d=mz=1.5 45=67.5mm J=0.78 D L 10 =0.78 6.75 1.8 10 =2.92kg.cm2 Z=50 d=mz=1.5 50=75mm J=0.78 D L 10 =0.78 7.5 1.8 10 =4.44kg.cm2 Z=60 d=mz=1.5 60=90mm J=0.78 D L 10 =0.78 9 1.8 10 =9.2kg.cm2 又由于 J 输入 =0.106 kg.cm2 ; J 输出 =0.396 kg.cm2 ; JD=15.8 kg.cm2 则 J =Js+JG+JJ=58 kg.cm2 Mka= J ptbV 36060 max2 10 2 vmax=0.78 1600=1248mm/min t=1.5s; p=0.005; b=0.3 Mka=505.1005.036060 103.0124828.62 =7.257N.cm Mkq=Mka+Mkf+M0=7.527+3.5+115=125.7N.cm 又 MkqMjmax 步进电机为五相十拍 =0.95 Mjmax=16N.m Mkq=1.257N.m0.95 16=15.2N.m 所以此步进电机符合条件 (4)上升时间校核 t=)(3.57 )( TlTcpJlJr (fn-f0) Jr=1.58 10 3 kg.m2 ; Jl=5.8 10 3 kg.m2 ; =0.3 ; Tcp=16N.m。 Tl=1.257N.m; f0=2500Hz; fn=35000Hz nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 13 t=)2 5 7.116(3.573.0)108.51058.1( 33 (35000-2500)=0.086s1.5s 合乎要求 设计小结 这次课题设计总计费时一个多月,刚开始时不知从何下手,在老师的指导下到图书馆查阅相关资料。有关数控上的资料翻了数次,有参考了相关设计资料,终于知道了该怎么做。接下来 筛 选出一系列有价值的资料,与同组同学不断的讨论、向老师请教,终于完成了设计。 在做设计的过程中,不但复习了所学过的知识点,还学到了新的知识,同时将所学到的知识充分的运用起来 ,做到了学以致用,还学会了查资料,除此之外,我还懂得了团结合作的重要性,知道了集体的力量! 当然,在此过程中也有许多不足之处,例如:知识的不全面,所学的还没有全部掌握,思维的狭隘等,让我在毕业前上了生动形象的一课。 同时,做设计也是磨练决心与毅力的过程,面对复杂冗长的数据,打印长篇的论文,我也想过放弃,但想到它的意义我就又坚持了下来。做完了后,有一种豁然开朗的感觉,内心激动无比,经过了这次设计以后,我有信心,我也坚信只要努力、坚持,我们就能走好人生的每一步。 参考文献: 1 倪森寿 .机电一体化工程专业 课程实践教程 M.合肥:合肥工业大学出版社,2007. 2 张建民 .机电一体化系统设计 M.北京:高等教育出版社, 2001. 3 尹志强 .机电一体化系统课程设计指导书 M.北京:机械工业出版社, 2007. nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 重庆大学网络教育学院 毕业设计(论文 ) 题目 CA6140 车床经济型数控改造设计 学生所在校外学习中心 山东淄博校外学习中心 批次 层次 专业 0902、本科、 机械设计制造及自动化 学 号 W08107398 学 生 李婷婷 指 导 教 师 江 桂云 起 止 日 期 2009.09.03 至 2009.10.30 nts 重庆大学网络教育学院毕业论文范本 重庆大学网络教育学院 学生毕业设计(论文)开题报告 一、课题的目的及意义(含国内外的研究现状分析): ( 1)设计题目: CA6140车床经济型数控改造设计 ( 2)设计 意义 经济型数控机床是指价格低廉、操作使用方便,适合我国国情的装有简易数控系统的高效自动化机床。中小型企业为了发展生产,常希望对原有旧机床进行改造,实现数控化、自动化。经济型数控机床系统就是结合现实的的生产实际,结合我国国情,在满足系统基本功能的前提下,尽可能降低价格。价格便宜、性能价格比适中是其最主要的特点,特别适合在设备中占有较大比重的普通车 床改造,适合在生产第一线大面积推广。企业应用经济型数控型系统对设备进行改造后,将提高产品加工精度和批量生产的能力,同时又能保持 “ 万能加工 ” 和 “ 专用高效 ” 这两种属性,提高设备自身对产品更新换代的应变能力,增强企业的竞争能力。 二、课题任务、重点研究内容、实现途径、条件: ( 1) 课题任务 将 CA6140 普通车床改造成经济型数控车床,要求车床有切削螺纹功能,纵向和横向
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本文标题:CA6140车床经济型数控改造设计【2张CAD图纸+毕业答辩论文】
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