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普通车床CA6163的数控化改造设计与仿真【8张CAD图纸+毕业答辩论文】

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普通车床CA6163的数控化改造设计与仿真【全套CAD图纸+毕业答辩论文】.rar
普通车床CA6163的数控化改造设计与仿真
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A0-数控总图.dwg
A0-横向进给装配图.dwg
A0-电气原理图.dwg
A0-纵向进给装配图.dwg
A2-横向滚珠丝杠.dwg
A2-纵向滚珠丝杠.dwg
A2-纵向轴承座.dwg
A2-轴承套杯.dwg
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编号:450108    类型:共享资源    大小:766.53KB    格式:RAR    上传时间:2015-07-06 上传人:好资料QQ****51605 IP属地:江苏
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普通 车床 ca6163 数控 改造 设计 仿真 全套 cad 图纸 毕业 答辩 论文
资源描述:

摘要

随着计算机技术的飞速发展,发展现代计算机化数字控制(CNC)机床,是当前机械制造业进行技术改造,技术革新的必有之路,是未来工厂自动化的基础。因此,此次对普通机床进给系统的数控化改造设计更显得重要。

目前中国大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大多数是普通机床,机床数控化率远低于美国、日本等国家。如果大量添置全新的数控机床,不仅资金投入量大、成本高,而且又会造成原有设备的闲置浪费。把普通机床改造成数控机床则不失为一条提高数控化率的有效途径。

第一部分是数控机床的概述,第二部分是进给系统的总体设计方案,第三部分是伺服进给机械部分设计计算,第四部分是控制部分的单片机原理设计。

基于步进电机的机械改装减少了人的工作量,把手动转变成为电动。本次改造用了两个步进电机,分别控制机床的两个方向(纵向和横向)的进给,通过带轮带动滚珠丝杠的轴向运动。

基于单片机控制的电子部分设计提高了工作效率和测量的准确度、可信度。该仪器采用了8031单片机。

关键词:车床;数控;丝杠;步进电机;单片机


Abstract

As the development of the computer technology, producing the modern computer numerical control machine becomes the trend of the reformation in the manufacturing industry and the foundation of antomation factories in the future. Therefore, the project of automatizing the machine is important to the prospective study and work.

At present the Chinese majority manufacture professions and enterprise's production, the process unit overwhelming majority is the ordinary engine bed, the engine bed numerical control rate is lower than countries far and so on US, Japan. If acquires the brand-new numerically-controlled machine tool massively, not only the fund inputs are big, cost, will create the original equipment's idle waste. Transforms the numerically-controlled machine tool the ordinary engine bed is enhances the numerical control rate efficient path.

Introduction will be presented in Section 1. The overall designing scheme will be proposed in Section 2 .The calculating and data of mechanical part is in Section 3 and Section 4 is the part of control including the principle of SCM.

The reformation to machine based the stepping motor decreases the workload by turning the hand operation to electric control. Two motors controlling two directions respectively move the ball screws by strap wheels.

The design in electrical part based the SCM improves the product efficiency and the accuracy and stability in the aspect of measuring by using the 8031 SCM.


Key words: lathe; computer numerical control; ball screw; stepping motor; SCM


目录

摘要I

AbstractII

目录III

第1章  绪论1

1.1 数控机床的发展过程1

1.2 数控机床的发展趋势和研究方向1

1.2.1 高速度、高精度化1

1.2.2 多功能化2

1.2.3 智能化2

1.2.4 数控系统小型化2

1.2.5 数控编程自动化3

1.2.6 更高的可靠性3

1.3 数控机床的组成3

1.4 普通车床数控化改造的意义5

第2章  数控化改造总体技术方案的确定6

2.1 设计任务6

2.2 总体方案设计的内容6

2.2.1 伺服驱动6

2.2.2 滚珠丝杠螺母副6

2.2.3 数控装置7

第3章  伺服系统机械部分设计计算8

3.1 设计要求8

3.2 确定系统脉冲当量8

3.3 计算切削力8

3.4 滚珠丝杠螺母副的计算和选择10

3.4.1 纵向滚珠丝杠螺母副的计算和选型10

3.4.2 横向滚珠丝杠螺母副的计算和选型14

3.5 进给伺服系统传动计算18

3.5.1 纵向进给伺服系统传动计算18

3.5.2 横向进给伺服系统传动计算21

3.6 步进电机的计算和选型24

3.6.1 纵向步进电机的计算和选型24

3.6.2 横向步进电机的计算和选型28

第4章  控制系统硬件原理及其控制程序编制32

4.1 主控制器32

4.1.1 主控制器及其选择32

4.1.2 MCS-51系列单片机介绍32

4.2 MCS-51单片机的扩展34

4.2.1 程序存储器EPROM的选型34

4.2.2 数据存储器RAM的选型34

4.3 地址分配及接线方法34

4.3.1 地址的分配34

4.3.2 EPROM、RAM与8031的连接方式34

4.4 接口电路及辅助电路的设计35

4.4.1 接口电路的设计35

4.4.2 辅助电路的具体设计35

4.5 控制系统程序编译36

4.5.1 数控的插补方法36

4.5.2 直线插补工作原理37

4.5.3 圆弧插补工作原理38

参考文献40

致谢41

附件142

附件260




第1章  绪论

1.1 数控机床的发展过程

1946年诞生了世界上第一台电子计算机。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。从此,传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来,数控系统经历了两个阶段和六代的发展。

第一阶段:数控(NC)阶段(1952~1970年)。早期采用数字逻辑电路组合成一台机床,专用计算机作为数控系统,被称作硬件连接数控(HARAWIREDNC),简称为数控(NC)。随着元器件的发展,这个阶段经历了三代,即1952年的第一代——电子管时代;1959年的第二代——晶体管时代;1965年的第三代——小规模集成电路时代。

第二阶段:计算机数控(CNC)阶段(1970年~现在)。到1970年,通用小型计算机作为数控系统的核心部件,从此进入了计算机数控(CNC)阶段。到1971年,美国INTEL公司第一次将计算机的两个最核心的部件——运算器和控制器,采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上,称之为微处理器(MICROPROCESSOR),又可成为中央处理单元(简称CPU)。

到1974年,微处理器被应用于数控系统。到了1990年,PC的性能已发展到较高的水平,从8位、16位,发展到32位,可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于PC的阶段。总之,计算机数控的发展也经历了三代。即1970年的第四代——小型计算机;1974年的第五代——微处理器;1990年的第六代——基于PC。必须指出,数控系统发展到第五代以后,才从根本上解决了可靠性低、价格较为昂贵、应用很不方便(主要是编程困难)等极为关键的问题。因此,数控技术经过了近三十年的发展才走向普及应用。


内容简介:
毕业设计实习报告 学校: 青岛理工大学 专业: 机械设计制造及其自动化 班级: 05 级机械 1 班 姓名: 于文凯 学号: 200506032 指导教师: 李长河 nts实习报告 实践是检验一切事物的根本 。生产实习 使 我们走出课堂, 进入 一线,投身实践的重要一课!按照机械专业人才培养计划的安排,我们在今年 毕业前夕来到 华源莱动内燃机有限公司 进行参观实习。 华源莱动内燃机有限公司位于山东省莱阳市,是中国北方重要的中小功率柴油机生产基地。公司现有资产 4.8 亿元,占地面积 23 万多平方米。拥有员工 3300 多人,各类专业技术人员 240 多人,其中中高级专业技术员140 多人。建企 60 多年来,曾先后荣获 “ 国务院嘉奖令 ” 、 “ 全国小动力标兵 ” 、 “ 全国 五一 劳动奖状 ” 、 “ 全国先进基层党组织 ” 、 “ 全国思想政治工作优秀企业 ” 等百余项荣誉称号。 公司主要从事发动机及零部件的开发设计、生产、销售及相关进出口贸易。 目前的主导产品有:为中小型拖拉机、低速载货汽车配套的单缸系列 195、 1100、 1105、 1110、 1115、KM130、 KM138、 KM160、 KM173、 KM186 型柴油机,年产能力 40 万台;为低速载货汽车、微型汽 车、中型拖拉机、工程机械、收获机械配套的 L 系列LL380、 LL480、 KM385、 KM485、 4L22 自然吸气机型和 KM385BZL、 LL480BZ、4L22BZ、 4L22TDI 增压中冷机型等小缸径多缸柴油机,年产能力 15 万台;为轻型卡车、工程机械、收获机械配套的 D 系列 D495、 4D30Y、 4D30YB、 4D30A、KM496、 KM4100 自然吸气机型和 KM496BZL、 KM4100BZL 增压中冷机型等高速车用柴油机,年产能力 8 万台。此外,公司还对外承揽各种铸件、油泵、发电机、起动机等业务,从而逐步形成以发 动机为主业,各种零部件、收获机械、水泵机组、发电机组、船用机组等齐头并进的产业布局。 当一进厂房内,我们就很惊奇,宽大的厂房是我们以前没有见过的,而且里边又是排满生产设备和装备线。接下来的几天我们都是在这样的地方开始我们的学习,每天都在机器声中穿行。在讲解员的带领下,一边看着一件件零件和一台台机器被生产出来,一边听着老师的讲解,使我们慢慢地解除了对机械工艺加工的神秘感。而我们这次着重就机械工艺加工过程中的工件定位与夹紧 以及夹具 进行学习和研究。 机床、夹具、刀具和工件组成了一个工艺系统。工件加工面的相互位置 精度nts是由工艺系统间的正确位置关系来保证的。因此加工前,应首先确定工件在工艺系统中的正确位置,即是工件的定位。而夹紧是让工件在正确的位置上保持不动。 工件定位的目的是为了保证工件加工面与加工面的设计基准之间的位置公差 (如同轴度、平行度、垂直度等 )和距离尺寸精度。工件加工面的设计基准与机床的正确位置是工件加工面与加工面的设计基准之间位置公差的保证 ;工件加工面的设计基准与刀具的正确位置是工件加工面与加工面的设计基准之间距离尺寸精度的保证。所以工件定位时有以下两点要求:一是使工件加工面的设计基准与机床保持一正确的 位置 ;二是使工件加工面的设计基准与刀具保持一正确的位置。下面分别从这两方面进行说明: 1 .为了保证加工面与其设计基准间的位置公差 (同轴度、平行度、垂直度等 ),工件定位时应使加工表面的设计基准相对于机床占据一正确的位置。 2 .为了保证加工面与其设计基准间的距离尺寸精度,工件定位时,应使加工面的设计基准相对于刀具有一正确的位置。 表面间距离尺寸精度的获得通常有两种方法:试切法和调整法。 试切法是通过试切 测量加工尺寸 调整刀具位置 试切的反复过程来获得距离尺寸精度的。由于这种方 法是在加工过程中,通过多次试切才能获得距离尺寸精度,所以加工前工件相对于刀具的位置可不必确定。 调整法是一种加工前按规定的尺寸调整好刀具与工件相对位置及进给行程,从而保证在加工时自动获得所需距离尺寸精度的加工方法。这种加工方法在加工时不再试切。生产率高,其加工精度决定于机床、夹具的精度和调整误差,用于大批量生产。 工件定位的方法有三种: (一 )直接找正法定位 直接找正法定位是利用百分表、划针 或目测等方法在机床上直接找正工件加工面的设计基准使其获得正确位置的定位方法。这种方法的定位精度和找正的快慢取决于找正工人的水平,一般来说,此法比较费时,多用于单件小批生产或要求位置精度特别高的工件。 (二 )划线找正法定位 划线找正法定位是在机床上使用划针按毛坯或半成品上待加工处预先划出nts的线段找正工件,使其获得正确的位置的定位方法,此法受划线精度和找正精度的限制,定位精度不高。主要用于批量小,毛坯精度低及大型零件等不便于使用夹具进行加工的粗加工。 (三 )使用夹具定位 夹具定位即是直接利用夹具上 的定位元件使工件获得正确位置的定位方法。由于夹具的定位元件与机床和刀具的相对位置均已预先调整好,故工件定位时不必再逐个调整。此法定位迅速、可靠,定位精度较高,广泛用于成批生产和大量生产中。 工件定位之后就要考虑夹紧的问题,夹紧的目的是防止工件在切削力、重力、惯性力等的作用下发生位移或振动,以免破坏工件的定位。因此正确设计的夹紧机构应满足下列基本要求: 1 .夹紧应不破坏工件的正确定位 ; 2 .夹紧装置应有足够的刚性 ; 3 .夹紧时不应破坏工件表面,不应使工件产生超过允许范围的变形 ; 4 .能用较小的夹紧力获得所需的夹紧效果 ; 5 .工艺性好,在保证生产率的前提下结构应简单,便于制造、维修和操作。手动夹紧机构应具有自锁性能。 工件夹紧力三要素的确定根据上述的基本要求,正确确定夹紧力三要素 (方向、作用点、大小 )是一个不容忽视的问题。 1 .夹紧力方向的确定 (1) 夹紧力的方向不应破坏工件定位。 (2)夹紧力方向应指向主要定位表面。 2 .夹紧力作用点的确定 (1)夹紧力的作用点应落在支承范围内。 (2)夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。 (3)夹紧力的 作用点应靠近工件的加工部位。 这次实习中,涉及到的机器工件很多,而我则着重研究了机械中的发动机,以就下就简单地介绍发动机各部件及其加工工艺知识。 1、刚度差 nts 为防止变形,在加工过程中应当采取下列:选用有较高刚度的机床、刀具及夹具等,并用中心增强刚性,从而减少变形和振动 ;采用具有两边传动间传动的刚度高的机床来进行加工,可以减少扭转变弯曲变形和振动 ;在加工中尽量使切削力的作用互相 ;合理安排工位顺序以减少加工变形 ;增设校直工序。 2、形状复杂 应配备能迅速找正连颈的偏心夹具,且应衡块。 3、技术要 求高 其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定,通常有以下几项: (一 )尺寸精度 起支承作用的部件,通常对其尺寸精度要求较高 (IT5IT7)。装配传动件的尺寸精度一般要求较低 (IT6IT9)。 (二 )几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指传动轴、各类不同直径的孔等的圆度、圆柱度等,一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面,应在图纸上标注其允许偏差。 (三 )相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传 动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求,否则会影响传动件 (齿轮等 )的传动精度,并产生噪声。普通精度的轴,其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为 0.010.03mm,高精度轴 (如主轴 )通常为 0.0010.005mm。 (四 )表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为 Ra2.50.63 m,与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为 Ra0.630.16 m。 定位基准选择: 1、粗基准的选择 2、辅助粗基准的选择 3、精基准的选择
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