CA6140普通车床数控化改造设计-开题报告.doc

南华大学本科生毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目 CA6140普通车床数控化改造设计设计（论文）题目来源自选课题设计（论文）题目类型工程设计类起止时间2013.1.102013.5.30一、 设计（论文）依据及研究意义： （1）设计依据：本课题主要有两大部分改造设计。其一是数控化改造设计，设计依据为单片机原理，运用单片机原理获得电脉冲。步进电机原理，运用步进电机原理控制位移量。限位开关原理，用于机床的安全防护。电磁离合原理，用于控制主轴转速。其二是机械部分改造设计。设计依据为，对于零件的设计主要依照国家规定的机械零件设计准则。对于传动部分主要依据滚珠丝杆螺母副原理实现刀架的准确运动，其次还有齿轮变速原理等。（2）研究意义：对比国内外机械制造行业的发展趋势，目前机械制造正想着高精化、高效化、经济化的方向发展。我国机械制造水平在世界上还处于相对落后，但我国现在自改革开放以来正在迅速的发展，目前已处于鼎盛时期，关于机械制造行业的数控化也处在一个过渡时期。由于数控机床高加工精度、高生产率的特点，在制造业中的应用比例越来越大，有效地保证了产品质量和产量。购置新的数控机床是提高机床数控化效率的途径，对旧机床进行数控化改造也是提高机床数控化效率的重要途径。机床数控化改造可降低采购数控机床的成本，为企业节约资金。近几年，随着国内各种类型机床改造需求的扩大，机床改造已经逐渐形成了一个产业，其中绝大部分是对旧数控机床的数控化改造，也有一部分是对普通机床的数控化改造。普通机床的数控化改造不仅节约资金、降低成本，而且符合国家倡导的绿色制造。可见对机床的数控化改造和设计是我国目前一个必不可少的举措。二、 设计（论文）主要研究的内容、预期目标：（技术方案、路线） （1）主要研究内容对CA6140卧式车床进行数控化改造，实现微机对车床的数字化控制。利用微机对车床的纵向、横向进给系统进行数字控制，并达到纵向最小运动单位为0.01mm /脉冲，横向最小运动单位0.005mm /脉冲，主运动实现自动变速，刀架改造成自动控制的自动转位刀架，能自动切削螺纹,并具有直线插补和圆弧插补的功能。对于本课题主要研究以下几个部分:1. 数控部分的设计改造(数控装置的选用):a. 由于CA6140车床要加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用连续控制系统。b. 由于所改造的CA6140车床的目标加工精度要求不高，所以决定采用开环控制系统。c. 选用现成的数控装置作少量的适应化改动d. 数控系统的控制软件所包含的内容较多，本设计只涉及直线插补和圆弧插补的程序设计。2. 机械改造部分的设计:a. 主传动部分的改造设计:将原机床的主轴电动机换成变频调速交流电动机，无级调速部分由变频器控制。将原机床的主轴手动变速换成有电磁离合器控制的主轴变速机构。改造后使其主运动和进给运动分离，主轴电动机的作用只是带动主轴旋转。为保证切削螺纹的功能，需安装主轴脉冲发生器。b. 进给机构的改造:将原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠、光杠等全部拆除。纵向、横向进给以步进电动机作为驱动元件经一级齿轮减速后，由滚珠丝杠传动。c. 其它部件的改造, 刀架部分：拆除原手动刀架和小拖板，安装由微机控制的四工位电机驱动的自动转位刀架，该刀架具有重复定位精度高、刚性好、使用寿命长、工艺性好等优点。导轨及其他关键零件结构设计。d. 数控化改造后车床的调试与验收。 (2）预期目标a.阅读相关书籍熟悉普通车床和数控车床的结构和工作原理。（两周左右）b.初步确定机械部分改造的设计方案，及总体设计方案，画CAD图。（一个月左右）c.初步计算相关参数，初步选取数控装置和各电机等。（三周左右）d.综合机械设计和电器设计实现整体设计的合理实用性。（一周左右）d.反复修改方案不合理处，最终写说明书并验算是否符合要求。（一个月左右）三、 设计（论文）的研究重点及难点：本课题其主要研究的重点是普通车床机械部件的改造设计和数控部分的改造设计。机械部分的改造主要是主轴、进给机构、刀架和导轨的改造，并保证尽量在原来结构的基础上实现最简单实用的改造。数控部分的改造主要是数控装置的选用，选用时主要考虑经济实用性。其难点是主传动部分的改造设计和进给机构的改造设计。因为传动部分和进给部分是机床的核心，机床的精度主要由这些部分决定。而数控部分只需合理选用即可。四、 设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）：（1）研究方法： 本设计可供选择的研究方法有多种，比如类比法、实验法、分析计算法、经验法等。但根据我们目前所学的知识及所能利用的实验设备有限，所以选择类比法比较合理。类比法主要是参照前人的研究方法，结合自身的需要，去分析问题和解决问题，并在前人的成果上实现新的创造和成果。（2）研究步骤（进度安排）1)2013.1.101.25 搜集有关资料,完成开题报告 2)2013.1.26-2.28 完成毕业设计文献综述 3)2013.3.13.10 CA6140普通车床数控化改造方案的拟定与论证， 4)2012.3.11-4.1 主轴传动部分改造与设计 5)2013.4.2-5.2 车床进给伺服系统设计 6)2013.5.35.10 自动转位刀架选用、导轨及关键零件结构设计 7)2013.5.115.18 数控系统插补控制软件设计及CA6140普通车床数控改造后的调试与验收五、 进行设计（论文）所需条件：1) 熟悉CA6140普通车床及数控车床的结构、工作原理和车床加工过程。2) 搜集并阅读各种相关资料书籍。3) 手工绘图工具，CAD软件等。4) 相关机械设计手册和图册。5) 参考资料1 魏杰 数控机床结构 化学工业出版社 2009.032 罗永顺 机床数控化改造实例 机械工业出版社 2010.013 刘瑛 实用数控技术丛书数控技术英语(第2版) 化学工业出版社 2008.054 王志明 数控技术 上海大学出版社 2009.085 赵松年、计时鸣 机电一体化控制技术与系统 西安电子科技大学出版社 2009.066 王爱玲、武文革、 辛志杰 现代数控机床(第2版) 国防工业出版社 2009.07 7 韩鸿鸾、荣维芝 数控机床的结构与维修机械工业 2012.078 闻邦椿 机械设计手册(第5版)(第4卷) 机械工业出版社 2010.019 隋秀凛、高安邦 实用机床设计手册 机械工业出版社2010.0410 李斌、李曦 数控技术 华中科技大学出版社 2010.0411 宋天麟