【正文】 重慶大學(xué) 本科 /專(zhuān)科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） C616 數(shù)控步進(jìn)改造 學(xué) 生： ===xch=== 學(xué) 號(hào)： ===20xx=== 指導(dǎo)教師： ==gg== 助理指導(dǎo)教師： ==y== 專(zhuān) 業(yè)：機(jī)電一體化 重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 二 O 一 O 年 十二 月 重慶大學(xué)專(zhuān)科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 摘 要 本 設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì) C616 普通車(chē)床進(jìn)行數(shù)控改造。 本次設(shè)計(jì)涉及到了 C616 機(jī)床的縱向進(jìn)給系統(tǒng)、橫向進(jìn)給系統(tǒng)、步進(jìn) 電機(jī)、機(jī)床導(dǎo)軌、刀架以及改造后的使用問(wèn)題。 利用微 機(jī)對(duì) 縱 向和 橫 向 進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行 開(kāi) 環(huán)控制 。 縱向脈沖當(dāng)量為 0 .01/脈沖，橫向脈沖當(dāng)量為 脈沖，驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采 用滾珠絲杠副，刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。 由于是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，所以在考慮具體方案時(shí)，基本原則是在滿足使用要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能的減少，以降低成本。根據(jù) C616 車(chē)床有關(guān)資料以及數(shù)控車(chē)床的改造經(jīng)驗(yàn)，確定總體方案為采用微機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由I/O 接口輸出步進(jìn)脈沖，經(jīng)過(guò)一級(jí)齒輪降速后，帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 關(guān)鍵詞 ： C616，進(jìn)給系統(tǒng)，數(shù)控改造 重慶大學(xué)專(zhuān)科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 目 錄 摘要 ?????????????????????????? ????????? Ⅰ 1 緒 論 ?????????????????????? ???????????? 1 我國(guó)數(shù)控車(chē)床的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀及當(dāng)今世界數(shù)控車(chē)床的發(fā)展的趨勢(shì) ??? ?? 1 C616 數(shù)控步進(jìn)改造設(shè)計(jì)的目的及意義 ??????????? ????????? 2 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容和任務(wù) ????????? ???????? ?????????? 3 2 總體方案設(shè)計(jì) ????????????????????????????? 5 設(shè)計(jì)任務(wù) ????????????????????? ??????????? 5 總體方案確定 ???????????????????? ?????????? 5 3 機(jī)械部分設(shè)計(jì) ????????????????????????????? 7 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ????????????????? ?????????? 7 橫向進(jìn)給系統(tǒng) ?????????? ???????? ?????????? 7 縱向進(jìn)給系統(tǒng) ????????? ????????? ?????????? 7 傳動(dòng)計(jì)算 ???????? ?? ??????????? ?????????? 7 確定齒輪模數(shù)及有關(guān)尺寸 ??????? ???????? ???????? 8 切削力的計(jì)算 ???????????????????? ?????????? 8 ?????????????????? ???????? 10 機(jī)床絲杠進(jìn)給牽引力 ???? ????????????? ???????? 10 疲勞強(qiáng)度計(jì)算 ???????????????????? ???????? 10 橫向滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)的計(jì)算 ?? ? ?????????? ????? 12 縱向滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)的計(jì)算 ???? ?????????? ???? 13 傳動(dòng)效率計(jì)算 ?????? ??????????????? ??????? 13 剛度驗(yàn)算 ?????? ????????????????? ??????? 14 ??????????????????? ?????? 15 橫向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ????????? ???????????? ??????? 15 縱向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ????????? ??????? ????? ??????? 15 ???????????????????? ?????? 16 步進(jìn)電機(jī)力矩的計(jì)算 ????????? ??????????? ????? 16 步進(jìn)電機(jī)的選擇 ?????????? ???????????? ????? 18 ??????????????????????? ????? 21 4 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ?????????????????????????? 22 ?????????????????? ??? ???? 22 主控制器 CPU 的選擇 ????????? ????????? ??????? 22 ????????? ???????????????? 22 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ????????? ????????? ?????? 25 其它輔助電路設(shè)計(jì) ?????????? ?????????? ?????? 26 ??????????????????? ????? 27 重慶大學(xué)專(zhuān)科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 5 系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計(jì) ????????????????????????? 29 ????????????????????? ??????? 29 ????????????????????? ??????? 29 ??????????????????????? ??????? 30 結(jié)束語(yǔ) ????????????? ???????????? ????????? 33 致 謝 ????????????????????????? ?????????? 34 參 考 文 獻(xiàn) ???????????? ?????????? ????????? 35 重慶大學(xué)專(zhuān)科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 1 緒 論 我國(guó)數(shù)控車(chē)床的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀及當(dāng)今世界數(shù)控車(chē)床的發(fā)展的趨勢(shì)。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械制造耍求產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，對(duì)零件的加工質(zhì)量的要求也越來(lái)越高 。機(jī)床作為機(jī)械制造業(yè)的重一要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起，促使機(jī)床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，一導(dǎo)致了應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行柔性自動(dòng)化控制的新一代機(jī)床 —— 數(shù)控機(jī)床的誕生和發(fā)展。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為人類(lèi)提供了實(shí)現(xiàn)機(jī)械加一工藝過(guò)程自動(dòng)化的理想手段。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也得到迅 速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，同時(shí)使人們對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)床傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機(jī)床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚日，并開(kāi)創(chuàng)機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河。隨著社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化要求的增強(qiáng)，產(chǎn)品品種增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代加速。數(shù)控機(jī)床代替普通機(jī)床是一個(gè)必然的趨勢(shì)。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床將向著更高的速度、精度、一可靠性及完善性的功能發(fā)展。 目前，我國(guó)自主開(kāi)發(fā)研制的 機(jī)床 產(chǎn)品基本滿足了一些國(guó)家需要， 并且在 重型機(jī)床和超重型機(jī)床并多次創(chuàng)造出極限規(guī)格的世界之最。如我國(guó)已經(jīng)制造出加工 直徑 25m 的超重型數(shù)控立式銑車(chē) 床，鏜桿直徑 320mm 的落地式銑鏜床，加工寬度為10m 以上的數(shù)控龍門(mén)鏜銑床，回轉(zhuǎn)直徑在 5000mm 以上的數(shù)控重型臥式車(chē)床等一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，而且技術(shù)水平已經(jīng)接近世界先進(jìn)水平的重型機(jī)床系列品。 近兩年，我國(guó)重型數(shù)控機(jī)床發(fā)展最快，如重型數(shù)控龍門(mén)鏜銑床，重型落地鏜銑床，重型立、臥式車(chē)床等的年產(chǎn)量和市場(chǎng)消費(fèi)量已居世界第一。重型機(jī)床發(fā)展之快速是我國(guó)電力、船舶、石化和礦山等重型設(shè)備制造大量需求直接拉動(dòng)的反映。一批新產(chǎn)品如數(shù)控雙龍門(mén)鏜銑床、龍門(mén)車(chē)銑復(fù)合加工機(jī)床、動(dòng)梁可交換工作臺(tái)可換銑頭五面體龍門(mén)加工中心等研制成功；關(guān) 鍵技術(shù)，如靜壓導(dǎo)軌和靜壓軸承技術(shù)、同步控制和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)、五軸聯(lián)動(dòng)技術(shù)、大功率雙擺角銑頭和重型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的技術(shù)攻關(guān)相繼突破，標(biāo)志著我國(guó)重型機(jī)床發(fā)展達(dá)到新的高度。 盡管我國(guó)機(jī)床行業(yè)在最近幾年來(lái)有了長(zhǎng)足進(jìn)步，取得可喜的發(fā)展。但是絕大部分中、高檔重型數(shù)控機(jī)床還是依靠進(jìn)口，其中德國(guó)和意大利的產(chǎn)品較多，它們代表著世界先進(jìn)水平。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上的差別并不大，采用的新技術(shù)也相差無(wú)幾，但在先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用和制造工藝水平上與世界先進(jìn)國(guó)家還有一定差距。新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力和制造周期還滿足不了國(guó)內(nèi)用戶需要，零部件制造精度和整機(jī)精 度保持性、可靠性尚需很大提高，尤其是在與重型機(jī)床配套的數(shù)控系統(tǒng)、功能部件，如刀庫(kù)、機(jī)械手和兩坐標(biāo)銑頭等部件，還需要境外廠家配套滿足。 國(guó)內(nèi)廠家盡管技術(shù)略遜于國(guó)外先進(jìn)水平，但在制造能力和價(jià)格上有很大的優(yōu)勢(shì)，尤其是超重型機(jī)床已達(dá)到當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)水平。我們相信，我國(guó)機(jī)床制造隨著科技進(jìn)步與艱苦奮斗的努力，一定會(huì)逐步縮小與世界先進(jìn)水平的差距。 作為機(jī)械裝備母機(jī)，機(jī)床制造業(yè)發(fā)展來(lái)源于其下游產(chǎn)業(yè)推動(dòng)，機(jī)床行業(yè)下游產(chǎn)業(yè)主要有造船、工程機(jī)械、航空航天、汽車(chē)、鐵路、電力設(shè)備、風(fēng)電設(shè)備、動(dòng)力設(shè)備、制冷設(shè)備和石化設(shè)備等。 隨著我國(guó)航 空航天業(yè)發(fā)展，勢(shì)必帶動(dòng)促進(jìn)裝備制造業(yè)發(fā)展。由于航空航天工業(yè)產(chǎn)品零件具有耐高溫、高強(qiáng)度、難加工、合金材料與復(fù)合材料多、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件多、工藝要求高等特點(diǎn)，要求機(jī)床加工設(shè)備向大型（重型、超重型）、高速、精密、復(fù)合、智能化趨勢(shì)發(fā)展。 航空發(fā)動(dòng)機(jī)及其零部件加工需要大量高精度機(jī)床作支撐，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整體機(jī)匣、葉片加工需要多功能、高精度數(shù)控機(jī)床，如數(shù)控立車(chē)、數(shù)控精密鏜床五軸加工心等。為此，航空航天業(yè)對(duì)機(jī)床要求高，加之歐美、日本等國(guó)外強(qiáng)勢(shì)機(jī)床企業(yè)進(jìn)駐與當(dāng)前國(guó)際金融危機(jī)影響下不明朗的環(huán)境，應(yīng)進(jìn)一步加速推動(dòng)國(guó)內(nèi)機(jī)床調(diào)頭向高端發(fā) 展。 在能源領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)重型機(jī)械企業(yè)在為能源工業(yè)重大工程項(xiàng)目建設(shè)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，包括國(guó)家三大動(dòng)力制造基地及其他發(fā)電設(shè)備制造廠的重大關(guān)鍵設(shè)備都由國(guó)內(nèi)廠家提供。我國(guó)造船工業(yè)發(fā)展形勢(shì)依然嚴(yán)峻，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈。特別是接船難、交船難、融資難局面沒(méi)有改變，而產(chǎn)能龐大、開(kāi)工率不足及產(chǎn)品同質(zhì)性太強(qiáng)，我國(guó)造船工業(yè)仍面臨著結(jié)構(gòu)調(diào)整和嚴(yán)峻考驗(yàn)，國(guó)際上主要造船國(guó)家激烈競(jìng)爭(zhēng)，重慶大學(xué)專(zhuān)科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 因此，作為持續(xù)為船用柴油機(jī)、螺旋推進(jìn)器、船用機(jī)械儀表、海洋工程、船臺(tái)起重機(jī)等提供機(jī)械裝備機(jī)床行業(yè)，需要裝備的體積 “ 個(gè) ” 越來(lái)越大，精密、復(fù)合、智能化性能越來(lái)越高 。 汽車(chē)制造水平質(zhì)量取決于裝備水平，同時(shí)，汽車(chē)工業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力又取決于裝備先進(jìn)性制造成本。隨著技術(shù)發(fā)展，汽車(chē)零部件制造工藝水平提升，對(duì)機(jī)床要求還會(huì)進(jìn)一步提高。因此，需要機(jī)床具有復(fù)合性能，以提高工序集中為目標(biāo)，盡量減少裝夾次數(shù)，提高生產(chǎn)率和工作精度，并具有智能化，即計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用軟件在產(chǎn)品中的技術(shù)含量越來(lái)越高，如采用軟件補(bǔ)償技術(shù)提高精度，使機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程故障排除及維護(hù)成為可能。 綜上所述，國(guó)內(nèi)機(jī)床產(chǎn)品技術(shù)已趨成熟，與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平的差距正在逐步縮小，也將突破我國(guó)高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品生產(chǎn)瓶頸，打破 西方國(guó)家的壟斷和制約，滿足國(guó)防安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。國(guó)內(nèi)制造能力已進(jìn)入世界前列，而國(guó)外機(jī)床廠家的制造能力正在削弱。我們要以承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目為契機(jī)，努力開(kāi)發(fā)高檔數(shù)控機(jī)床，為國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床滿足市場(chǎng)需求做出更大貢獻(xiàn)。 C616 數(shù)控步進(jìn)改造設(shè)計(jì)的目的及意義 首先，對(duì) C616 數(shù)控步進(jìn)改造設(shè)計(jì)后能使其實(shí)現(xiàn)數(shù)控控制；讓 數(shù)控機(jī)床可以完成普通機(jī)床難以完成或根本不能加工的復(fù)雜零件的加工 ；提升機(jī)床的 加工精度 、 柔性 、 生產(chǎn)率 和操控， 實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，排除人為誤差， 使 零件的加工 一 致性好，質(zhì)量穩(wěn)定可靠 ；提升 機(jī)床自動(dòng)化程度， 降低 操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度 。其次通過(guò)對(duì) C616 普通車(chē)床進(jìn)行改造能夠正確運(yùn)用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)等課程的基本理論個(gè)有關(guān)知識(shí)，學(xué)會(huì)設(shè)備數(shù)控化改造方案的擬定、比較、分析及進(jìn)行必要的計(jì)算；掌握數(shù)控設(shè)備典型零件的計(jì)算方法和步驟以及正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法；掌握簡(jiǎn)單的數(shù)控系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計(jì)的基本方法；初步樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；提高自己應(yīng)用手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)以及編寫(xiě)文件等資料的能力。 C616 普通車(chē)床進(jìn)行數(shù)控步進(jìn)改造后， 機(jī)床的