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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:
本科毕业设计(论文)开题报告 题 目: CA6163 普通车床经济型数控改造的 总体方案设计 院 (系): 应用科技 学院 专 业: 班 级: 学 号: 姓 名: 指导教师: 刘建伟 填表日期: 年 月 日 nts 1 毕业设计的 主要 内容 、重点和难点等 本课题是围绕将普通机床改造成经济型数控机床展开设计的,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。 利用微机改造现有的普遍车床,主要应该解决的问题是如何将机械传动的进给和手工控制的刀架转位,进给改造成由计算机控制的刀架 自动转位以及自动进给加工车床,即经济型数控车床。 设计(论文)主要内容: ( 1) CA6163 普通车床经济型数控改造的总体方案设计; ( 2)车床纵向进给系统的机械装配图绘制; ( 3)车床横向进给系统的机械装配图绘制; 本次设计的重点及难点:机械方面在于数控机床的主传动,由于车床为满足不同的加工要求,其对机床的极数要求较为严格,对于较高精度的加工要求,部件的受力变形和热变形对主轴加工精度产生较大的影响,对传动的方式进行一些调整。 数字控制技术方面,由于本人的单片机技术知识有限,而且要完成较多的端口部件的控制 ,设计任务较为繁重,因此花费了较多的时间和精力。 2 准备情况(查阅过的文献资料及调研情况、现有 设备 、 实验条件 等) CA6163 是一种加工效率高,操作性能好,社会拥有量大的普通车床。实践证明,把这种车床改造为数控车床,已经收到了良好的经济效果。 设计目标:对 CA6163 普通车床进行经济型数控改造设计,采用贴塑导轨,滚珠丝杠,步进电机,脉冲发生器等技术,将纵向和横向进给系统改装为用微机控制的能独立运动的进给伺服系统。 参考文献资料: 何德原 .机床故障与维修 .北京 :机械工业出版社 .1996:102-119; 陈婵娟 .数控车床设计 .北京:化学工业出版社 .2006; 李佳 .数控机床及应用 .北京 :清华大学出版社 .2001; 徐元昌 .数控技术 .北京 :中国轻工业出版社 .2004; 林亨,严京滨 .数控加工技术 .北京 :清华大学出版社 .2005 成大先 .机械设计手册第四版 .北京 :化学工业出版社 .2002; 李文双 ,苏法 .机械制造工程学 .黑龙江科学技术出版社 ,2004.6 现 有设备: 计算机一台及相关模具设计软件 ,游标卡尺一把。 nts 3、 总体安排和进度 计划 总体安排 : 由于是经济型数控改造,所 以在考虑具体方案时,基本原则是在满足使用要求的前提下,对机床的改动尽可能减少,以降低成本 .根据 C614 车床有关资料以及数控车床的改造经验,确定总体方案为 :采用微机对数据进行计算处理,由 I/O 接口输出步进脉冲。经一级齿轮减速后 ,带动滚珠丝杠转动,从而实现纵向、横向进给运动。 进度计划: 2008 月 XX 月 XX 日进行为期 X 周的生产实习; X 月 X 日至 X 月 XX日完成对设计题目的资料收集与查询; X月 XX 日至 X月 XX日完成对设计图纸的绘制;X 月 XX 日至 X 月 XX 日完成毕业设计说明书的编写; X 月 XX 日至 X 月 XX 日最后的审稿及说 明书和图纸的打印 指导教师意见 指导教师(签字): 年 月 日 开题小组 意见 nts 开 题小组 组长 (签字) : 年 月 日 学院(系、部) 意见 主管院长(系、部主任)签字: 年 月 日 开题报告
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