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CK6150数控车床液压尾架设计【24张CAD图纸+毕业论文】

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CK6150数控车床液压尾架装配图.dwg

后盖12-03052.dwg

套03A-029.dwg

床尾主轴03B-012A.dwg

床尾体.dwg

床尾底座.dwg

手柄03A-013.2.dwg

手柄座03A-013.1.dwg

拉杆03A-027.dwg

拧入式管接头12-03053.dwg

活塞12-03051.dwg

活塞杆12-03047.dwg

液压缸03050.dwg

端盖12-03048.dwg

螺帽03A-03041.dwg

螺帽03A-033.dwg

螺杆03A-022A.dwg

螺母03G-024.dwg

螺钉03A-023.dwg

轧块03A-020.dwg

轧块03A-021.dwg

轴套03A-026.dwg

轴套03A-028.dwg

键03A-034.dwg

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关键词：: ck6150 数控车床液压尾架液压尾架 cad 图纸毕业论文 CK6150数控车床数控车床液压尾架

资源描述：

CK6150数控车床液压尾架设计

30页 10000字数+论文说明书+任务书+开题报告+外文翻译+24张CAD图纸【详情如下】

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CK6150数控车床液压尾架装配图.gif

床尾底座.gif

床尾体.gif

床尾主轴03B-012A.gif

端盖12-03048.gif

后盖12-03052.gif

活塞12-03051.gif

活塞杆12-03047.gif

拉杆03A-027.gif

螺钉03A-023.gif

螺杆03A-022A.gif

螺帽03A-033.gif

螺母03G-024.gif

拧入式管接头12-03053.gif

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手柄03A-013.2.gif

手柄座03A-013.1.gif

套03A-029.gif

液压缸03050.gif

轧块03A-020.gif

轧块03A-021.gif

轴套03A-026.gif

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套03A-029.dwg

床尾主轴03B-012A.dwg

床尾体.dwg

床尾底座.dwg

手柄03A-013.2.dwg

手柄座03A-013.1.dwg

拉杆03A-027.dwg

拧入式管接头12-03053.dwg

活塞12-03051.dwg

活塞杆12-03047.dwg

液压缸03050.dwg

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端盖12-03048.dwg

螺帽03A-03041.dwg

螺帽03A-033.dwg

螺杆03A-022A.dwg

螺母03G-024.dwg

螺钉03A-023.dwg

轧块03A-020.dwg

轧块03A-021.dwg

轴套03A-026.dwg

轴套03A-028.dwg

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1 绪论 1

1.1 数控机床的产生 1

1.2 数控机床的组成及分类 2

1.3 数控机床的发展趋势 4

1.4 国内研究状况 5

2 CK6150数控车床液压尾架 7

2.1 尾架的功用 7

2.2 尾架的结构 7

2.3 采用液压尾架的原因 8

3.1 设计任务 10

3.2 负载分析 10

3.3 液压缸参数的确定 10

3.4 液压缸参数的校核 12

4 数控车床液压尾架的液压泵站设计 14

4.1 拟定液压系统图 14

4.2 液压元、辅件的选择 17

5 液压系统的性能验算 20

5.1 验算回路中的压力损失 20

5.2 验算油液温升 21

6 PLC控制系统的设计 22

6.1 分析控制对象，确定控制要求 22

6.2 分析控制要求，确定I/O点数 22

6.3 绘制PLC的实际(I/O端子)接线图 22

6.4 设计PLC控制的梯形图 23

6.5 编写PLC控制程序 24

7 液压系统的维护和常见故障 25

结束语 27

致谢 28

参考文献 29

1 绪论

1.1 数控机床的产生

随着社会生产与科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁。这不仅对机床设备的生产提出了提高精度与效率的要求，也提出了增加通用性与灵活性的要求，特别是宇航、造船、武器生产部门，它们的零件具有精度高、形状复杂、批量较小、经常变动的特点，使用普通车床去加工这类零件，不仅劳动强度大、生产效率低，还难以保证精度，有些零件甚至无法加工。同时，随着市场竞争的日益加剧，企业生产也迫切需要进一步提高其生产效率，提高产品质量及降低生产成本。于是一种新型的生产设备——数控机床就应运而生了。

1．本毕业设计（论文）课题应达到的目的：

通过这次毕业设计使学生初步掌握机床设计和机械零件设计的一般方法，学会查阅技术文献。掌握技术文件编写的格式。

2．本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：

1、课题任务的内容：进行CK6150数控车床液压尾架设计。

2、课题任务的要求：该数控车床尾架利用液压原理以实现自动夹紧。尾架主轴行程大于50mm，夹紧力大于20公斤，尾架主轴中心高为250mm。

毕业设计（论文）任务书

3．对本毕业设计（论文）课题成果的要求〔包括毕业设计论文、图表、实物样品等〕：

一、图纸量要求：

总图纸量大于3张0#图

二、说明书要求

说明书条理清楚，说明正确，字数大于1.2万字

4．主要参考文献：

[1] 文怀兴. 数控机床设计实践指南[M]. 北京: 化学工业出版社,2008.

[2] 陈婵娟. 数控车床设计/现代数控机床结构及设计丛书[M]. 北京: 化学工业出版社,2006.

[3] 徐灏. 新编机械设计师手册[M]. 北京: 机械工业出版社,1995.

[4] 叶伟昌. 机械工程及自动化简明设计手册(上册) [M]. 北京: 机械工业出版社,2001.

[5] 叶伟昌. 机械工程及自动化简明设计手册(下册) [M]. 北京: 机械工业出版社,2001.

[6] 徐锦康. 机械设计[M]. 北京：高等教育出版社，2004.

[7] 成大先编. 机械设计手册[M]. 北京：化学工业出版社出版，2002.

[8] 徐锦康. 机械设计[M]. 北京：机械工业出版社，2001.

[9] 王伯平. 互换性与测量技术基础[M]. 北京：机械工业出版社，2001.

[10] 袁国定，朱洪海. 机械制造技术基础[M]. 南京：东南大学出版社，2000.

[11] 全国数控培训网络天津分中心．数控机床[M]．机械工业出版社，2002.

[12] 林宋. 现代数控机床[M]. 北京：化学工业出版社出版，2002.

[13] 张俊生．金属切削机床与数控机床[M]．北京：机械工业出版社，2005.

[14] 彭晓南．数控技术[M]．北京：机械工业出版社，2003.

[15] 余仲裕．数控机床维修[M]．机械工业出版社，2005.

数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，其过程大致如下：

1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。

1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。

1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。

1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。

60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。

1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。

20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。

参考文献

[1] 许贤良，王传礼.液压传动[M].北京：国防工业出版社，2006.

[2] 王文斌.机械设计手册（液压传动与控制）[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3] 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4] 狄瑞民，王学建.数控机床液压传动与气压传动[M].北京：国防工业出版社,2006.

[5] 王积伟, 章宏甲,黄谊. 液压与气压传动 [M].第二版,北京: 机械工业出版社，2005.

[6] 范永胜，王岷.电气控制与PLC应用 [M].第二版, 北京：中国电力出版社，2007.

[7] 黄新燕，曹春平.机床数控技术及编程[M]. 北京：北京理工大学出版社，2006.

[8] 宏胜，黄尚先.机床数控技术及应用[M]. 北京：高等教育出版社，2001.

[9] 付琪.组合机床用动力滑台液压系统性能分析[J].铜业工程, 2004, (4): 51～52．

[10] 陈云富，杨和梅.PLC在液压传动设计型实验教学中的应用[J].科学技与工程，2007，7(7)：1373～1374．

[11] 吴何畏，王卫兵. 钻孔组合机床液压传动和电气控制系统的设计[J]. 先进制造技术, 2007，1: 53～56.

[12] 文怀兴，夏田.数控机床系统设计[M].北京：化学工业出版社，2005.

[13] 陈少艾,王文义,熊志军.基于Z3040 摇臂钻床主轴变速系统的液压改造[J].液压与气动, 2006，12(1)：133～135.

[14] 苏启棠.液压传动设计中几个问题的合理选择[J].液压与气动, 2000，6: 19～20.

[15] 高安邦，智淑亚，徐建军.新编机床电气与PLC控制技术[M]. 北京: 机械工业出版社，2008.

内容简介：: 毕业设计 (论文 )开题报告学生姓名：学号：专业：机械工程及自动化设计 (论文 )题目：控车床液压尾架设计指导教师 : 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）； 4 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2009 年 3 月 15 日”或“ 2009 毕业设计（论文）开题报告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述：文献综述摘要本文主要介绍了两部分内容 :一是数控机床的概念，发展状况和发展趋势。包括数机床的结构特点和分类。二是液压原理，液压技术的运用与发展。并综合阐述了将液压技术与数控机床相结合，进行液压尾架设计研究的意义。关键词数控机床液压传动机床与液压制 1 数控机床的概念数控机床的定义若机床的操作命令以数值数据的形式描述，工作过程按照规定的程序自动地进行，则这种机床称为数控机床 1。数控机床就是数控系统与被控机床主体的结合体。数控机床的发展随着计算机科学技术的发展， 1952年，美国帕森斯公司 (麻省理工学院 (作，研制成功了世界上第一台以数字计算机为基础的数字控制 (称坐标直线插补铣床，从而使机械制造业进入了一个新阶段。我国从 1958年开始研制数控机床， 20世纪 60年代中期进入实用阶段。自 20世纪 80年代开始，引进日本、美国、德国等国外著名数控系统和伺服系统制造商的技术，使我国数控系统在性能、可靠性等方面得到了迅速发展。经过“六五”、“七五”、“八五”及“九五”科技攻关，我国已掌握了现代数控技术的核心内容。目前我国已有数控系统 (含主轴与进给驱动单元 )生产企业五十多家，数控机床生产企业白余家。近年来为了进一步提高劳动生产率、降低生产成本、缩短产品的研制和生产周期，加速产品更新换代，以适应社会对产品多样化的需求，组合机床、高精度智能化机床、加工中心不断涌现。组合机床加工中心可使加工制造业适应不断变化的需求，有效利用劳动力资源，并在全球范围的市场上更具竞争力 2。数控设备正在不断的采用最新技术成果，向着高速度化、高精度化、智能化、多功能化以及高可靠性的方向发展 3 。 2 数控机床的基本组成结构控制介质要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。数控机床加工程序的编制简称数控编程。数控编程就是根据被加工零件图纸要求的形状、尺寸、精度、材料及其他技术要求等，确定零件加工的工艺过程、工艺参数 (包括加工顺序、切削用量和位移数据等 )，然后根据编程手册规定的代码和程序格式编写零件加工程序单。输入装置输入装置的作用是将控制介质上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控加工程序也可通过键盘，用手工方式直接输入数控系统。数控加工程序还可由编程计算机用数控装置数控装置是数控机床的中枢 4 。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置它的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床的各部分工作，使其进行规定的有序运动和动作。驱动和检测装置驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床的移动部件，以加工出符合图样要求的零件。因此，它的伺服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来，经反馈系统输入到机床的数控装置中。数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱动装置按指令设定值运动。辅助控制装置辅助控制装置的主要作用是接受数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运算，再经过功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量运动。这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令，刀具的选择和交换指令，冷却、润滑装置的启停，工件和机床部件的松开、夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。机床本体数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。 3 数控机床的分类按加工工艺方法分类数控机床按加工工艺方法分类可分为：金属切削类数控机床、特种加工类数控机床和板材加工类数控机床 5 。按驱动装置的特点分类数控机床按驱动装置的特点分类可分为：开环控制数控机床、半闭环控制数控机床、闭环控制数控机床和混合控制数控机床。按控制运动的方式分类数控机车按控制运动的方式分类可分为：点位控制数控机床、点位直线控制数控机床和轮廓控制数控机床。 4 数控机床的机械机构组成基础件机床基础件 (或称机床大件 )通常是指床身、底座、立拄、横梁、滑座、工作台等。它们是整台机床的基础和框架。机床的其他部件固定在基础件上。主传动系统数控机床的主传动系统包括主轴电动机、传动系统和主轴部件。进给传动系统数控机床的进给传动系统主要包括滚珠丝杠螺母副和导轨副的传动。实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置例如：液压、气动、润滑、冷却等系统，排屑、防护等装置 6 ，刀架和自动换刀装置，自动托盘交换装置。特殊功能装置比如刀具破损监控、精度检测和监控装置。 5 液压系统液压传动工作原理液压系统以液压液为介质，液压传动就是利用液体压力能实现运动和动力的传动方式 7 。液压系统组成液压系统由五部分组成：动力装置、执行元件、控制调节元件、辅助元件、工作介质 8 。液压传动优缺点优点：在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更大的动力。在同等的功率下，液压装置体积小，质量轻，即其功率密度大，结构紧凑。液压装置工作比较平稳，易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置能在大范围内实现无级调速。易于实现过载保护。液压传动实现直线运动比用机械传动简单。缺点：在工作过程中常有较多的能量损失，长距离传动时更是如此。对油温变化敏感，不宜在很高或很低的温度下工作。液压元件制造精度高，造价高。出现故障时不易找出原因。液压传动的应用现代工业部门使用液压传动的出发点不尽相同，而机床上采用液压传动是取其能在工作过程中能实现无级变速，易于实现频繁的换向，易于实现自动化 9。 6 数控机床与液压传动现代数控机床除了数控系统外还需要配备液压等其他辅助装置，来实现整机的自动运行功能。数控机床所使用的液压装置应结构紧凑，工作可靠，易于控制和调节。液压传动装置使用工作压力高的液压油，因此机构出力大，机械结构紧凑，动作平稳可靠，易于调节，噪音较小。液压装置在数控机床中完成一些辅助功能：辅助自动换刀。保持机床运动部件的平稳。机床运动部件的制动和离合器的控制。机床的润滑与冷却。工作台的松开夹紧。夹具的自动松开、夹紧等 1310 。 7 数控机床液压尾架机床尾架是用来辅助加工零件的。设计出好的机床尾架对提高零件加工精度意义重大。加工时尾架夹紧工件需要很大的力，而且希望能自动、准确、平稳完成夹紧。故而依据上述液压传动的性能和特点，想到将液压技术与数控机床相结合设计液压尾架 15。 8 为了实现操作过程的自动化和运动的准确性，系统采用 9 结论此次研究控车床液压尾架设计就是采用液压装置的液压自动夹紧功能，利用液压原理来实现自动夹紧。在全面了解的基础上，结合运用自己所学的知识，以提高更好地完成控车床液压尾架的设计。我想通过对控车床液压尾架的设计，可以提升我综合运用机械专业知识的能力，提高我独立分析、独立解决问题的能力，以此来适应社会的需求，成为社会需要的人。参考文献 1 李宏胜 , 黄尚先 . 机床数控技术及应用 M. 北京 : 高等教育出版社 , 2001. 2 王积伟 , 章宏甲 , 黄谊 . 液压与气压传动 M 北京 : 机械工业出版社 , 2005. 3 刘守勇 . 机械制造工艺与机床夹具 M 北京 : 机械工业出版社 , 2006. 4 黄新燕，曹春平 . 机床数控技术及编程 M. 北京：北京理工大学出版社， 2006. 5 易红 . 数控技术 M. 北京 : 机械工业出版社 , 2005. 6 付琪 . 组合机床用动力滑台液压系统性能分析 J. 铜业工程 , 2004, (4): 51 52 7 吴何畏 , 王卫兵 . 钻孔组合机床液压传动和电气控制系统的设计 J. 先进制造技术 , 2007, 1: 53 56. 8 陈云富 , 杨和梅 . 液压传动设计型实验教学中的应用 J. 科学技与工程，2007, 7(7): 1373 1374 9 李增良 , 陈耿 , 李红莉 . 一种超高压模具型腔冷挤压液压机床的设计 J. 机床与液压 , 2006, 23 (1). 10 宋军 . 基于知识工程的机床设计方法研究 J. 工程技术 , 2005, (11): 274. 11 陈少艾 , 王文义 , 熊志军 . 基于臂钻床主轴变速系统的液压改造 J. 液压与气动 , 2006, 12(1): 133 135. 12 刘元江译 . 现代机床发展新趋势 J. 技术集市 , 1997, 9(3):38. 13 李秀敏 . 组合机床行业现状与发展思考 J. 航空制造技术 , 2003. 4(1): 41 43. 14 安虎平 , 赵俊友 . 铣复合机床设计方案的研究与探讨 J. 机械研究与应用 , 2005, 18(4): 63 64. 15 苏启棠 . 液压传动设计中几个问题的合理选择 J. 液压与气动 , 2000， 6: 19 20. 毕业设计（论文）开题报告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 1 本课题要研究的问题本课题主要研究的是控车床液压尾架设计，通过实习观察以及查阅相关资料后，对控车床液压尾架有了一定的了解，因此要完成此次设计主要解决以下几个方面的设计问题：（ 1）驱动力和载荷之间的分析与计算（ 2）尾架材料的选择（ 3）尾架机械结构的设计（ 4）液压回路的设计（ 5）液压元件的选择（ 6）制系统的设计 2 拟采用的研究手段通过观察研究，控车床液压尾架的设计主要包含以下几部分的设计：（ 1）尾架机械结构的选择与设计通过查阅相关资料，了解有关车床尾架的构造及特点，联系设计实际选用最合理的方案。具体设计将在设计说明书中说明。（ 2）液压传动结构的选择与设计通过查阅相关资料，了解液压传动的特点，通过比较总结，采用最合适的方案。具体的设计将在设计说明书中说明。（ 3）制系统的设计通过查阅相关资料，了解了统的特点，联系设计的实际需要 ,选择合适的控制方案。具体的设计将在设计说明书中说明。（ 4）运用机械绘图软件分别绘制出相关零件图和结构图。毕业设计（论文）开题报告指导教师意见： 1对“文献综述”的评语：通过对课题相关资料、文献的研究，对数控机床的发展、数控机床的基本组成结构、数控机床的分类、液压系统的组成、液压系统在数控车床中的应用有了一定的认识，为数控机床液压尾架的设计打下了基础。 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：通过对本课题的研究可以使学生的基础理论与专业知识、技术水平以及实际应用能力和文字、语言表达能力得到锻炼，是学生综合运用所学理论技能知识与生产实践相结合的重要阶段，是培养和提高学生综合应用能力的重要环节，让学生掌握机械设计的一般方法。通过本课题的研究使学生对数控机床尾架的设计有一个初步的认识，学会如何查找文献、如何进行方案的设计、校核、定稿等等。综合应用机械设计、工艺、公差、机械制图知识进行经济型的数控机床部件的设计。完成 3 张 0 号图纸，字的条理清楚的说明书。指导教师：所在专业审查意见：负责人：年月日本科毕业设计说明书（论文）第 I 页共 I 页目录 1 绪论 . 1 数控机床的产生 . 1 数控机床的组成及分类 . 2 数控机床的发展趋势 . 4 国内研究状况 . 5 2 . 7 尾架的功用 . 7 尾架的结构 . 7 采用液压尾架的原因 . 8 设计任务 . 10 负载分析 . 10 液压缸参数的确定 . 10 液压缸参数的校核 . 12 4 数控车床液压尾架的液压泵站设计 . 14 拟定液压系统图 . 14 液压元、辅件的选择 . 17 5 液压系统的性能验算 . 20 验算回路中的压力损失 . 20 验算油液温升 . 21 6 . 22 分析控制对象，确定控制要求 . 22 分析控制要求，确定 I/. 22 绘制 I/接线图 . 22 设计 . 23 编写 . 24 7 液压系统的维护和常见故障 . 25 结束语 . 27 致谢 . 28 参考文献 . 29 本科毕业设计说明书（论文）第 1 页共 29 页 1 绪论数控机床的产生随着社会生产与科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁。这不仅对机床设备的生产提出了提高精度与效率的要求，也提出了增加通用性与灵活性的要求，特别是宇航、造船、武器生产部门，它们的零件具有精度高、形状复杂、批量较小、经常变动的特点，使用普通车床去加工这类零件，不仅劳动强度大、生产效率低，还难以保证精度，有些零件甚至无法加工。同时，随着市场竞争的日益加剧，企业生产也迫切需要进一步提高其生产效率，提高产品质量及降低生产成本。于是一种新型的生产设备数控机床就应运而生了。数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，其过程大致如下： 1948 年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。 1949 年，该公司与美国麻省理工学院 (始共同研究，并于 1952 年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。 1959 年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心 ( 使数控装置进入了第二代。 1965 年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。 60 年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统 (简称又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统 (简称使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。 1974 年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置 (简称这是第五代数控系统。 20世纪 80 年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。 20世纪 90 年代后期，出现了能数控系统，即以为控制系统的硬件部分，在种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。本科毕业设计说明书（论文）第 2 页共 29 页数控机床的组成及分类数控机床的组成：如图一般来说，数控车床由机械部分、数字控制系统、液压和气压传动系统、冷却润滑及排屑装置组成。机械部分因各种机床的不同，主要包括机床的支撑件、工作台、滑坐、导轨、主轴部件、刀库和装刀机构等。数字控制系统包括数字计算机、伺服系统、检测系统、制部分等。计算机用来完成加工过程中各种数据的计算，利用这些数据由伺服系统完成各坐轴的运动位置；制部分用来控制电器开关器件，例如主电动机及其他控制电机的启动与停止、各类液压与气压的动作、换刀机构的动作、冷却液的供给、照明控制等。数控机床是有程序控制的，各种控制软件及零件的编程工作是数控机床加工的重要组成部分。图数控机床组成图数控机床的分类：数控机床的品种很多，根据其加工、控制原理、功能和组成，可以从以下几个不同的角度进行分类。 (1) 按加工工艺方法分类 (a) 金属切削类数控机床本科毕业设计说明书（论文）第 3 页共 29 页与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。 (b) 特种加工类数控机床除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。 (c) 板材加工类数控机床常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。 (2) 按控制运动轨迹分类 (a) 点位控制数控机床点位控制数控机床的特点是机床移动部件只能实现由一个位置到另一个位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独运动。 (b) 直线控制数控机床直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。 (c) 轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。 (3) 按伺服系统的特点分类 (a) 开环控制数控机床特点是控制系统不带反馈装置，通常使用步进电动机为伺服执行机构。结构简单、成本低，但精度不高，适于简易数控机床。 (b) 半闭环控制数控机床本科毕业设计说明书（论文）第 4 页共 29 页特点是在开环控制数控机床的传动丝杠上装有角位移检测装置，通过检测丝杠的转角，间接地检测机床移动部件的位移，然后反馈到数控装置中去。应用较普遍。 (c) 闭环控制数控机床特点是在机床移动部件上直接安装直线位移检测装置，将测量到的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。 (4) 按控制系统的功能水平分类可分为高、中、低档（经济型）三种。这种分类方法没有明确的分类一句，比较笼统，随时间而变化。数控机床的发展趋势为了满足市场和科学技术发展的需要，为了达到现代制造技术对数控技术提出的更高的要求，数控未来仍然继续向开放式、基于第六代方向、高速化和高精度化、智能化等方向发展。开放式为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性，设计生产开放式的数控系统，例如美国、欧共体及日本发展开放式数控的计划等。基于第六代方向基于具有的开放性、低成本、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。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。高速化、高效化机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。 90 年代以来，随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，大功率高速电主轴、高加 /减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统（含监控系统）和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机本科毕业设计说明书（论文）第 5 页共 29 页床高速化发展步伐。高速主轴单元（电主轴，转速 15000 r/100000r/高速且高加 /减速度的进给运动部件（快移速度 60 m/120m/削进给速度高达 60m/高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平。高精度化新材料及新零件的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展。随着高新技术的发展和对机电产品性能与质量要求的提高，机床用户对机床加工精度的要求也越来越高。为了满足用户的需要，近 10 多年来，普通级数控机床的加工精度已由 10m 提高到 5m ，精密级加工中心的加工精度则从 3 m 5m ，提高到 1 m 高可靠性数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是适度可靠，因为是商品，受性能价格比的约束。智能化随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面。 (1) 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。 (2) 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。 (3) 引入故障诊断专家系统 (4) 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。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。国内研究状况本科毕业设计说明书（论文）第 6 页共 29 页我国从 1985 年开始进行数控机床得研究工作。到 1989年底，我国数控机床的品种已超过 300种，其中数控车床占 40%，加工中心占 27%。目前，我国数控机床生产厂家共有 100 多家，其中能批量生产的企业有 42 家，平均年产量 40 50台，几家重点企业年产量可达 400 700台。我国数控系统分为 3种类型，即经济型、普及型和高级型。自“七五”以来，国家一直把数控系统的发展作为重中之重，现已开发出具有中国版权的数控系统，掌握了一些被封锁的关键技术。本科毕业设计说明书（论文）第 7 页共 29 页 2 控车床液压尾架尾架的功用车床尾架可以用来在加工长工件的时候，配合卡盘装夹工件，防止工件因太长而夹不住。车床尾架可沿床身小导轨作纵向移动，旋紧尾座中部的六角螺母，可将尾架紧固在床身任意位置上。尾架套筒可伸缩，由其尾端手轮操纵，并可通过尾架上方的手柄将套筒夹紧在任意位置上。尾架体与尾架底板之间可在横向作相对移动，以调整尾架顶针相对于主轴中心的位置。移动通过旋动尾架前后面两只内六角螺钉实现。在尾架套筒中安装相应的钻夹头，钻夹头中夹紧中心钻、钻头、铰刀就可以加工中心孔、钻孔、铰孔，在尾架套筒中安装活顶尖和三爪卡盘一起夹紧细长轴。尾架的结构车床尾架的结构如图主要由套筒、尾座体、底座、活塞、液压缸等几部分组成。改变液压缸体的空间大小，可调整套筒伸缩位移，使得尾座可沿床身导轨推移至所需位置，以适应不同长度工件的加工要求。本科毕业设计说明书（论文）第 8 页共 29 页图尾架结构图采用液压尾架的原因本设计采用液压原理实现尾架的自动夹紧，其原因如下：液压传动具有下列优点（ 1）传动平稳在液压传动装置中，由于油液的压缩量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸振能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，故不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向。（ 2）质量轻体积小液压传动与机械、电力等传动方式相比，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏。（ 3）承载能力大液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于压制机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机和万吨水压机等。（ 4）容易实现无级调速在液压传动中，调节液体的流量就可实现无级凋速，并且凋速范围很大，可达 2000： 1，很容易获得极低的速度。（ 5）易于实现过载保护液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动防止过本科毕业设计说明书（论文）第 9 页共 29 页载，避免发生事故。（ 6）液压元件能够自动润滑由于采用液压油作为工作介质，使液压传动装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。（ 7）容易实现复杂的动作采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如仿形车床的液压仿形刀架、数控铣床的液压工作台，可加工出不规则形状的零件。（ 8）简化机构采用液压传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零部件数目。（ 9）便于实现自动化液压系统中，液体的压力、流量和方向是非常容易控制的，再加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。目前，液压传动在组合机床和自动线上应用得很普遍。（ 10）便于实现“三化” 液压元件易于实现系列比、标准化和通用化。也易于设计和组织专业性大批量生产，从而可提高生产率、提高产品质量、降低成本。本科毕业设计说明书（论文）第 10 页共 29 页 3 数控车床液压尾架的机械设计部分设计任务设计控车床液压尾架。该数控车床尾架利用液压原理以实现自动夹紧。本设计采用 62 床尾架的运动，从而实现车床尾架的工进、后退、停止功能。其设计参数如下：尾架主轴行程大于 50 夹紧力大于 20公斤尾架主轴中心高为 250 负载分析本液压系统比较简单，不必做工况分析，只需要确定最大负载和最大速度点，根据经验设计。本设计取加紧力为 40公斤 ,则负载 40 92N (3取尾架（即活塞）运动速度 =s 液压缸参数的确定初选液压缸工作压力查表 1】并结合本液压系统设计实际，初选液压缸工作压力杆腔 ) 计算液压缸的主要尺寸正向行程（无杆腔进油）时 )2211 (3其中2处取2P 0， m 为机械效率（ m=通常取 m= 所以!1 即 124其中本科毕业设计说明书（论文）第 11 页共 29 页 9244 61 D (3根据表， 3活塞杆直径 1 得其中为速度比，)( 22212 ，推荐值为 2，查表 1】取 d(3根据表， 232321 063(44 则液压缸的有效面积 2322221 44 (3液压缸其他尺寸的确定活塞的宽度 B 按缸的工作压力和活塞的密封方式确定，一般为（ 1） D4 故取圆整为 B=38向套滑动面的长度 l ，当 D80（ 1） D4 故取圆整为 B=38压缸的长度般不大于（ 20 30） D4 L:液压缸行程，本设计取 110:最小导向长度，它的大小影响到液压缸的稳定性和初始扰度。要求 20( 他长度，比如密封件长度故取液压缸缸体的壁厚本科毕业设计说明书（论文）第 12 页共 29 页缸体厚度的取值由强度条件决定，取 =20压缸零件图如下图图液压缸零件图液压缸参数的校核活塞杆直径 d 强度校验活塞杆直径强度 1 按下式校验强度 4 (3式中位为 N 本科毕业设计说明书（论文）第 13 页共 29 页为材料许用应力，，b为材料抗拉强度，单位为 n 为安全系数，一般取 n=塞杆采用 45号钢，查表 2 ，其材料强度为b=60046 所以活塞杆直径强度满足要求。缸体壁厚强度校核由公式 D故按公式 2 m a xm a x 1 进行壁厚强度验算式中缸最高工作压力大 20% 30%，单位为为缸体材料的许用应力（， b 为材料抗拉强度，般取 n=5。本缸体采用灰铸铁，牌号表 2 得灰铸铁最小抗拉强度 b。所以 63 2 66 66m a xm a 故缸体壁厚 =20度要求。本科毕业设计说明书（论文）第 14 页共 29 页 4 数控车床液压尾架的液压泵站设计拟定液压系统图液压系统工作原理 5 （液压系统原理图如下图：活塞杆前进：进油：变量液压泵 2通过滤油器 1从油箱 7里面取油；通过单向阀 3经三位四通电磁液位换向阀 4调速阀 5进入液压缸 6左腔，推动活塞杆前进，顶紧工件。回油：液压缸 6右腔经三位四通电磁液位换向阀 4进入油箱 8。活塞杆后退：进油：变量液压泵 2通过滤油器 1从油箱 8里面取油；通过单向阀 3经三位四通电磁液位换向阀 4调速阀 5进入液压缸 6右腔，活塞杆后退，松开工件。回油：液压缸 6左腔经调速阀 5、三位四通电磁液位换向阀 4进入油箱 8。图液压系统原理图本科毕业设计说明书（论文）第 15 页共 29 页选择基本回路（确定系统方案） (1) 根据系统功能的要求，并结合液压系统工作原理和基本液压回路的特性，确定如下两套液压系统方案。方案一：液压系统回路如下图方案一的液压系统回路中只包含有减压回路。图方案一本科毕业设计说明书（论文）第 16 页共 29 页方案二：液压系统回路如图方案二的液压系统回路中包含有减压回路、节流调速回路和单向锁紧回路。图方案二 (2) 本液压系统方案的确定要求： (a) 进油节流调速回路的确定考虑到本次设计的液压系统功率小，工作负载为阻力负载，液压缸正、负行程需要一稳定的速度，故因该选用进油节流调速回路。由于系统选用节流调速方式，系统为开式循环系统。 (b) 减压回路的确定本液压尾架系统工作循环简单，只有进、退两个行程，尾架工作所需压力也低。但标准中各液压泵的标准工作压力均远大于尾架工作所需的压力，所以本液压系统内需加减压回路，以降低进油压力。 (c) 锁紧回路的确定（单向锁紧）为使执行元件（液压缸活塞）能在最大行程内的任意位置上停止不动或防止停止后窜动，液压系统内需采用锁紧回路。综上所述，本液压系统的基本回路应包含进油节流调速回路，减压回路，锁紧回本科毕业设计说明书（论文）第 17 页共 29 页路（单向锁紧）。所以比较后可知方案二符合系统设计要求。因此，采用方案二作为本课题的设计方案。组成系统图在所选定的基本回路的基础上，再考虑到在调整和运行中，为了便于测试出系统中有关部位的压力，应该设置压力表及其开关，便可组成一个完整的液压系统。如下图图系统图液压元、辅件的选择液压泵的选择 (1) 液压泵工作压力的确定 2 本科毕业设计说明书（论文）第 18 页共 29 页于本系统最高压力是尾架正行程时泵的输出压力。液压缸的工作压力是经减压阀减压后的压力，为 p 是泵到执行元件间总的管路损失。由系统图可见，从泵到液压缸之间串接有一个溢流阀，一个减压阀，一个节流阀，一个换向阀和一个液控单向阀，取 p =液压泵的工作压力为 2) 液压泵流量的确定 )(m 系统最大流量发生在尾架正行程时， L/m a 为得液压泵流量 L/选用量叶片泵，其流量为 L/电动机功率的确定取液压泵的总效率 8.0p，泵的总驱动功率为 33 6m a x (4根据计算功率查机械设计课程设计手册（第 3版）选用额定功率为其他元件、辅助元件的选择根据液压系统的工作压力和通过各元件、辅助元件的实际流量，所选择的元件、辅助元件的规格如下表管道尺寸由选定的标准元件接口尺寸确定确定油箱的有效容积按经验公式计算 V =（ 5 7） 42L 为了更好的散热取 V=160L 本科毕业设计说明书（论文）第 19 页共 29 页表液压元件序号元件名称通过阀的最大流量 Q(L/规格型号额定流量/(L/额定压力 / 叶片泵溢流阀 6 2 7 3 减压阀 6 3 节流阀 R 30 25 5 三位四通电磁换向阀 4 21 6 液控单向阀 Y 40 滤油器 6 200 50 压力表开关本科毕业设计说明书（论文）第 20 页共 29 页 5 液压系统的性能验算验算回路中的压力损失本系统比较简单，管路损失较大的是在尾架（液压缸）动作回路，故主要验算由泵到尾架这段管路的损失管道直径按选定元件的接口尺寸确定为 d=10油、回油管道长度都定为 l=24 ，油液的密度取 33 。 (1) 判断流动状态由雷诺数 (5可知，在油液粘度、管道内径成正比。管路中流量最大值 Q=6L/ 06433 2000(临界雷诺数 ) 所以各工况下的进油、回油路中的油液流动状态全为层流。 (2) 计算系统压力损失为计算方便，首先将计算沿程压力损失公式化简。为此，将适用于层流流动状态的沿程阻力系数 (5和油液在管道内的流量24 同时代入沿程压力损失计算公式，并将已知数据代入后，计算得 32 108109 1 7 332 (5在管道结构尚未确定的情况下，管道的局部压力损失p常按下式作经验计算即 6 w (5本科毕业设计说明书（论文）第 21 页共 29 页各阀的总压力损失故整个回路总压力损失为 M P w 由此得出泵的出口压力为 P=4+合考虑各工况的需要，确定系统的最高工作压力为 5这也就是溢流阀的调定压力。验算油液温升工进在整个工作循环过程中所占的时间比例大，所以系统发热和油液温升可按工进时的工况来计算。工进时液压缸的有效功率为 0 0 1083 9 2 3 (5液压泵的输入功率为 36 5液压系统的发热功率为油箱的散热面积为 23 233 2 0160( (5由表 8 查得油箱的散热系数 c)W /(2 K ,则油液温升为 33 t (5由表 8 知，此温升值没有超出允许范围，故该液压系统不必设置冷却器。本科毕业设计说明书（论文）第 22 页共 29 页 6 制系统的设计分析控制对象，确定控制要求本控制系统需要满足的控制要求如下液压泵驱动电动机单向运转液压缸活塞杆（即尾架）正行程点动控制液压缸活塞杆（即尾架）反行程点动控制液压泵驱动电动机不启动，活塞杆不能运动分析控制要求，确定 I/O 点数个，输出信号为 3个。考虑到将来的发展需要，留一定的余量，选用 62 。将输入、输出信号进行地址分配，见下表 I/输入信号输入端子号输出信号输出端子号驱动电机启动机接触器动电机停止电磁阀尾架正行程电磁阀尾架正行程绘制实际 (I/O 端子 )接线图根据上表 I/O 分配结果，绘制 )的实际接线图，如下图触器和电磁阀线圈用交流 220V 电源供电。本科毕业设计说明书（论文）第 23 页共 29 页图接线图设计制的梯形图根据上述两步绘制如下图图梯形图本科毕业设计说明书（论文）第 24 页共 29 页编写制程序 0 3 5 6 7 9 本科毕业设计说明书（论文）第 25 页共 29 页 7 液压系统的维护和常见故障液压油的故障据统计，液压装置的故障， 70%与液压油有关，而且这 70%中约 90%是由于杂质所造成的。液压油的检查内容主要有以下几点：液压油的清洁度、颜色、粘度和稠度；此外还有气味。液压油从高压侧流向低压侧而没有作机械功时，液压系统内就会产生热。液压油温度过高，会使很贵的密封件变质和油液氧化至失效，会引起腐蚀和形成沉积物，以至堵塞阻尼孔和加速阀的磨损，过高的温度将使阀、泵卡死，高温还会带来安全问题。借助对油箱内油温的检查，有时可以在严重的危害未发生前使系统故障得以消除。在大多数系统里，溢流阀是主要的发热源，减压阀通过的流量太大也是引起发热的另一个主要原因。由于效率低与能量损失有关，因此，检查工作温度就可知道是否存在效率低的问题，对液压系统而言，油液中污染物的控制是一个主要工作，污染物的来源主要有以下几个方面：随新油进入的。在装配过程中系统内部的。随周围空气进入的。液压元件内部磨损产生的。通过泄漏或损坏的密封进入的。在检修时带入的。污染物的清除与控制需要使用过滤器，液压系统可能装有很好的过滤器，安装位置也很合适，但如果不精心保养和及时维护，过滤器不能起到应有的作用，浪费了所花的费用。所以应做好下例工作：制定一个过滤器的维护日程表并严格执行。检查从系统中更换下来的滤芯，找出系统失效及潜在问题的预兆。不要把泄漏出来的任何油液倒回系统中。泵、阀的故障泵如果正确的安装使用，液压泵可连续使用多年而不需要维修。一但发现问题，应该及早找出原因并尽快排除。借助于液压图对系统进行故障诊断，工作就要简单的多。液压阀的制造精度高，只要合理装配并保持良好的工作状态，一般很少泄漏，并本科毕业设计说明书（论文）第 26 页共 29 页可精确地控制系统内的油液压力、方向和流量。油中的污染物是阀失效的主要原因，少量的纤维、脏物、氧化物或淤渣都会引起故障或阀的损坏。引起泵、阀的故障的主要有以下几方面原因。 (1) 外界条件：紧固螺栓的松动，由于紧固过度造成的变形与破损；负荷的剧烈变化；振动、冲击；组装、拆卸、修补做业和顺序的错误，工具的好坏，零件的破损、变形以及产生伤痕和丢失；配管扭曲造成的变形与破损，或配管错误等。 (2) 液压油条件：混入杂质、水、空气及劣化；粘度、温度是否合适；润滑性；吸入条件是否良好（防止气穴、过大的正压或负压）；异常的高压、压力波动。

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