【正文】 畢業(yè)設計（論文）任務書 系 部 機械工程系 指導教師 馬麗 職 稱 講師 學生姓名 陳家帆 專業(yè)班級 09GZ 機電 2 學 號 0925011205 設計題目 普通車床數(shù)控化改造設計 設 計 內 容 目 標 和 要 求 （設計內容目標和要求、設計進度等） 本課題改造設計經(jīng)濟型數(shù)控車床，應滿足實用和加工精度的要求。 1. 調研：了解各種數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)中二維工作臺的工作性能和加工要求情況，了解開環(huán)伺服傳動系統(tǒng)的組成和特點，提出應滿足的技術要求和條件，分析、比較各種可能的方案并提出初 步設計方案； 2. 研究和確定數(shù)控車床進給伺服系統(tǒng)的總體設計方案，要求有必要的分析和計算過程； 3. 結構設計，要求畫出總體結構圖、關鍵零部件圖并對關鍵零部件進行校核和驗算； 4. 控制系統(tǒng)設計，畫出控制系統(tǒng)原理圖； 5. 撰寫設計說明書（ 3040 頁左右）； 6. 基本技術要求： 結構尺寸：普通車床 CA6150 數(shù)控車床的設計參數(shù)： 規(guī) 格 加工 最大 直徑 加工 最大 長度 溜板及刀架重力 (N) 刀架快移速度(m/min) 最大進給速度 (m/min) 定位 精度 mm 主電 機功 率 kw 啟 動 加速 時間 ms 縱向 橫向 縱向 橫向 縱向 橫向 Ф500 500 1000 1100 700 177。 30 根據(jù)數(shù)控機床要求，由調研確定工作臺定位精度和重復定位精度、脈沖當量等參數(shù)； 7. 繪制主要零部件圖不少于 2 張，裝配圖 1 張； 8. 設計進度： 1)、 1— 5 周，主要進行畢業(yè)設計準備工作，熟悉題目，收集資料，進行畢業(yè)實習，明確研究目的和任務，構思總體方案； 2)、 6— 10 周，設計計算，繪圖； 3)、 11— 13 周，編寫畢業(yè)設計論文 ，準備畢業(yè)設計答辯。 指導教師簽名：馬麗 年 月 日 系 部審 核 畢業(yè)設計（論文）學生開題報告 課題名稱 普通車床數(shù)控化改造設計 課題類型 B實踐應用型 指導教師 馬麗 學生姓名 陳家帆 學 號 0925011205 專業(yè)班級 09GZ機電 2 本課題的研究現(xiàn)狀、研究目的及意義 當前，我國的數(shù)控機床發(fā)展很快，呈現(xiàn)出高速度，高可靠性，多軸控制，工藝復雜，集成化，智能化，網(wǎng)絡化和環(huán)保化?？墒桥c國外的數(shù)控技術相比有很大的差距。 一 我國的數(shù)控系 統(tǒng)以傳統(tǒng)的封閉式體系結構為主。在傳統(tǒng)的封閉式結構中， CNC 只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根加工中心據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過 CAD／ CAM 及自動編程系統(tǒng)進行編制。 CAD／ CAM 和CNC 普通銑床之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中 CNC 只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構。在復雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、背吃刀量、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調整，更無法通過反饋控制 環(huán)節(jié)隨機修正 CAD／ CAM 中的設定量，因而影響 CNC的工作效率和產品加工質量。 二 在高端市場基本被美國，日本和歐洲發(fā)達工業(yè)國家所壟斷，國內開發(fā)的五軸聯(lián)動數(shù)控機床，復合加工中心，高速加工中心等產品，雖然已經(jīng)投入使用，但多數(shù)產品與外商上有一定差距，而且技術水平和性能參數(shù)上與歐，美，日等地產品有較大差距。低端市場受到周邊日本，韓國和臺灣地區(qū)產品的沖擊較大，形成激烈的競爭。我們在信息技術改造傳統(tǒng)產業(yè)方面比發(fā)達國家約落后 20年。如我國機床擁有量中，數(shù)控機床的比重（數(shù)控化率）到 1995年只有 ％，而日本在 1994年已達 ％，因此每年都有大量機電產品進口。這也就從宏觀上說明了機床數(shù)控化改造的必要性。 微觀上看，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。 1 可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。 2 可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高 3～ 7 倍。 3加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修 配”。 4 可 實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。 5 擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。由以上五條派生的好處如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。此外，機床數(shù)控化還是推行 FMC（柔性制造單元）、 FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及 CIMS 計算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎。數(shù)控技術已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。 三 在產品占有率低，品中覆蓋率小等等 一系列的問題。 通過對普通數(shù)控機床的改造可以讓我們對數(shù)控機床的結構（特別是在機械結構），機床的參數(shù)性能有進一步的了解。以及讓我們對普通機床數(shù)控化的改造過程，改造過程中所遇到的問題，機床在各個方面所存在的不足之處有了更深的了。 通過該課題的研究，努力達到以下目的 ： 1. 加強數(shù)控機床結構和模塊化訓練； 2. 加強數(shù)控機床功能部件的選型與設計計算的訓練； 3. 加強數(shù)控機床的整機設計中應該把握的主要問題的訓練； 研究的意義： 機床的數(shù)控改造，主要是對原有機床的結構進行創(chuàng)造性的設計，最終使機床達到比較理想的狀態(tài)。機床數(shù)控化改造 有以下優(yōu)點： 節(jié)省資金。機床的數(shù)控改造同購置新機床相比一般可節(jié)省 60%左右的費用，大型及特殊設備尤為明顯。一般大型機床改造只需花新機床購置費的 1/3。即使將原機床的結構進行徹底改造升級也只需花費購買新機床 60%的費用，并可以利用現(xiàn)有地基。 性能穩(wěn)定可靠。因原機床各基礎件經(jīng)過長期時效，幾乎不會產生應力變形而影響精度。 提高生產效率。機床經(jīng)數(shù)控改造后即可實現(xiàn)加工 無憂論文網(wǎng)的自動化效率可比傳統(tǒng)機床提高 3至 5倍。對復雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費用而且可以縮短生產準備 周期。 在美國、日本和德國等發(fā)達國家，它們的機床改造作為新的經(jīng)濟增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機床以及技術的不斷進步，機床改造是個 永恒 的課題。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進入到以數(shù)控技術為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術改造機床和生產線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產線數(shù)控改造的新的行業(yè)。 課題類型：課題類型： A理論探究型 B實踐應用型 本課題的研究內容 本課題主要研究機械和數(shù)控兩方面； 一 機械部分： 1 進給系統(tǒng) 2 滾動導軌 3 齒輪驅動電機 4 滾珠絲杠 二 在數(shù)控方面： 1 數(shù)控系統(tǒng)結構的組成 數(shù)控系統(tǒng)一般由輸入／輸出裝置、數(shù)控裝置、驅動控制裝置、輔助控制裝置四部分組成．機床 本體為被控對象。 輸人裝置的作用是將信息載體上的數(shù)控加工程序輸入數(shù)控裝置。常用的輸入／輸出裝置為操作 鍵盤和 CRT顯示器。 數(shù)控裝置的主要功能是：接 收加工程序信息，進行各種數(shù)據(jù)計算和邏輯判斷處理，向驅動控制 裝置傳送各種指令信息。 驅動控制裝置位于數(shù)控裝置和機床之間，它接收來自數(shù)控系統(tǒng)的指令信息，經(jīng)功率放大后，嚴 格按照指令信息的要求驅動機床的運動部件，完成指令規(guī)定的動作。這包括進給軸伺服驅動裝置 和主軸驅動裝置。進給軸伺服驅動裝置由位置控制單元、速度控制單元和測量反饋單元等部分組 成，它按照數(shù)控裝置發(fā)出的位置控制命令和速度控制命令正確驅動機床受控部件。主軸驅動裝置 主要由速度控制單元控制。電動機可以是各種步進電動機、直流伺服電動機或交流伺服電動機 。 輔助控制裝置也位于數(shù)控裝置和機床之間，接收數(shù)控裝置發(fā)出的開關命令，完成輔助動作。機床主要完成機床主軸選速、起停和方向控制功能，換刀功能，工件裝夾功能，冷卻、液壓、氣動、潤滑系統(tǒng)控制功能和其他機床輔助功能。 已查閱的主要參考文獻 范超毅 數(shù)控技術課程設計 [M].湖北：華中科技大學出版社， 懂紅玉 數(shù)控技術 [M]. 高等教育出版社 趙大興 機電傳動與控制 [M].湖北： 華中科技大學出版社 趙大興 現(xiàn)代工程圖學 [M].湖北：湖北科學 技術出版社， 漆漢紅 PLC電氣控制技術 [M].北京：機械工業(yè)出版社 畢業(yè)設計（論文）學生申請答辯表 課 題 名 稱 普通車床數(shù)控化改造設計 指導教師 (職稱 ) 馬麗 申 請 理 由 畢業(yè)設計已完成 學生所在系部 機械工程系 專業(yè)班級 09GZ 機電 2 學號 0925011205 學生簽名： 日期： 畢業(yè)設計（論文）指導教師評審表 序號 評分項目（理工類） 滿分 評分 1 工作量 15 2 文獻閱讀與外文翻譯 10 3 技術水平與實際能力 25 4 研究成果基礎理論與專業(yè)知識 25 5 文字表達 10 6 學習態(tài)度與規(guī)范要求 15 總 分 100