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目錄 任務(wù)書 開題報(bào)告 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 指導(dǎo)人評(píng)語(yǔ) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 評(píng)閱人評(píng)語(yǔ) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 答辯委員會(huì)記錄 摘要 1 前言 2 第一章 概論 3 一 系統(tǒng)發(fā)展史 3 二 國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的狀況分析 3 三 數(shù)控系統(tǒng)能發(fā)展趨勢(shì) 4 四 數(shù)控機(jī)床的改造的必要性 5 五 數(shù)控化改造的空間 6 六 數(shù)控機(jī)床改造的效益分析 7 第二章 普通機(jī)床的數(shù)控化改造和可行性論證 9 第一節(jié) 車床的數(shù)控化改造 9 一 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及任務(wù) 9 第二節(jié) 可行性論證 10 第三章 總體方案的擬訂和論證 11 第一節(jié) 總體設(shè)計(jì)方案的擬訂 11 1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造 11 2 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 11 3 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架選擇設(shè)計(jì) 12 4 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造 12 第二節(jié) 可行性分析 15 第三節(jié) 總體方案的確定 16 第四章 主傳動(dòng)部分改造與設(shè)計(jì) 17 一 主傳動(dòng)部分方案擬訂和設(shè)計(jì)的內(nèi)容 18 二 主軸部分改造設(shè)計(jì)計(jì)算 19 第五章 伺服進(jìn)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 第一節(jié)伺服系統(tǒng)的組成原理和要求 27 一 伺服系統(tǒng)的組成原理 27 二 伺服系統(tǒng)的要求 27 第二節(jié) 伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)計(jì)算 29 一 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29 二 橫向進(jìn)給系統(tǒng)餓設(shè)計(jì)計(jì)算 40 第三節(jié) 步進(jìn)電機(jī)的選擇 47 一 CA6140 縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)確定 47 二 CA6140 橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)確定 48 第四節(jié) 伺服系統(tǒng)說(shuō)明 48 一 機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理 48 二 步進(jìn)電機(jī) 50 三 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源 50 四 滾珠絲杠 51 五 機(jī)床導(dǎo)軌 52 第六章 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架 53 一 數(shù)控車床刀架的基本要求 53 二 車床刀架結(jié)構(gòu) 53 三 工作原理 54 四 刀架的安裝 55 第七章 編碼盤安裝部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 56 一 光電編碼器工作原理 56 二 步進(jìn)電機(jī)頻率對(duì)編碼盤的限制 57 三 編碼盤的安裝 57 第八章 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中常用軟件模塊設(shè)計(jì) 59 第一節(jié) 插補(bǔ)原理及其程序設(shè)計(jì) 59 一 插補(bǔ)方法概述 59 二 逐點(diǎn)插補(bǔ)原理及其程序設(shè)計(jì) 60 三 插補(bǔ)控制軟件 69 第二節(jié) 接口電路設(shè)計(jì) 78 一 單片機(jī)和主機(jī) PC 機(jī) 的連接 78 二 8031 單片機(jī)接口的擴(kuò)展 80 三 鍵盤 顯示器接口芯片 8279 82 四 中斷優(yōu)先電路 85 五 光電隔離電路 86 第三節(jié) 伺服電路 87 一 系統(tǒng)的組成 87 二 接口電路 89 三 位置和速度接口 89 四 步進(jìn)電機(jī)控制程序設(shè)計(jì) 89 五 單片機(jī)控制的自動(dòng)換刀程序設(shè)計(jì) 96 六 典型零件的加工程序設(shè)計(jì) 97 參考文獻(xiàn) 前 言 大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束 大學(xué)學(xué)習(xí)生活中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)也是最重要一個(gè)環(huán)節(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 是對(duì)所學(xué)知識(shí)和技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn) 本人的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是對(duì)普通車床 CA6140 進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造 其內(nèi)容包括 總 體方案的確定和驗(yàn)證 機(jī)械改造部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選 擇或設(shè)計(jì) 編碼盤安裝部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主運(yùn)動(dòng)自動(dòng)變速原理等 對(duì)普通車床進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型 數(shù)控改造符合我國(guó)國(guó)情 即適合我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)水平 教育水平和生產(chǎn)水平 又是國(guó)內(nèi)許 多企業(yè)提高生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化水平和精密程度的主要途徑 在我國(guó)有著廣闊的市場(chǎng) 從另一 個(gè)角度來(lái)說(shuō) 該設(shè)計(jì)既有機(jī)床結(jié)構(gòu)方面內(nèi)容 又有機(jī)加工方面內(nèi)容 還有數(shù)控技術(shù)方面的 內(nèi)容 有利于將大學(xué)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用 雖然設(shè)計(jì)者未曾系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過(guò)機(jī)床設(shè)計(jì)的 課程 但通過(guò)該設(shè)計(jì)拓寬了知識(shí)面 增強(qiáng)了實(shí)踐能力 對(duì)普通機(jī)床和數(shù)控機(jī)床都有了進(jìn)一 步的了解 畢業(yè)設(shè)計(jì)作為我們?cè)诖髮W(xué)校園里的最后一堂課 最后一項(xiàng)測(cè)試 它既是一次鍛煉 也 是一次檢驗(yàn) 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中 我獲益匪淺 在此 我要衷心感謝梁潔萍老師對(duì)我的關(guān) 心和細(xì)致指導(dǎo) 由于畢業(yè)設(shè)計(jì)是我的第一次綜合性設(shè)計(jì) 無(wú)論是設(shè)計(jì)本人的紕漏還是經(jīng)驗(yàn)上的缺乏都 難免導(dǎo)致設(shè)計(jì)的一些失誤和不足 在此 懇請(qǐng)老師和同學(xué)們給以指正 設(shè)計(jì)者 楊永波 2004 年 4 月 摘 要 本設(shè)計(jì)說(shuō)明書包括 概論 總體設(shè)計(jì)方案的擬定和驗(yàn)證 主傳動(dòng)部分的改造設(shè)計(jì) 伺 服進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì) 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選擇設(shè)計(jì) 編碼盤安裝部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等幾個(gè)部 分 改造后的機(jī)車 主運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速 縱向 橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控控制 并要求達(dá) 到縱向最小運(yùn)動(dòng)單位為 0 01 脈沖 橫向最小運(yùn)動(dòng)單位 0 005 脈沖 刀架要是自動(dòng)控mm 制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架 要能自動(dòng)切削螺紋 關(guān)鍵字 數(shù)控改造 進(jìn)給系統(tǒng) 滾珠絲杠 自動(dòng)刀架 Abstract This introduction of the design included The draw up of the general outline the decision and verify of the total designal projection the reforms design to the parts of the lord spreads to move the reforms design to the system of serve enters the choice and design to the knife which turn automatically the constructions design of coding dish gearing part and so on while the Motorcycle been reformed the lord exercises realize to change speed automatically lengthways horizontal enter to proceed to system the number controls the control and request to attain lengthways minimum sport unit as 0 01 mm pulse horizontal minimum sport unit as 0 005 mm pulse knife must be the automatic control a knife which is turning automatically and it is able to slice the thread automatically Key word The number controls to reforms the system of enters roll the bead in silk automatic knife 第一章 概論 一 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史 1946 年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī) 這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力 勞動(dòng)的工具 它與人類在農(nóng)業(yè) 工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比 起了質(zhì)的飛躍 為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ) 6 年后 即在 1952 年 計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng) 用到了機(jī)床上 在美國(guó)誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床 從此 傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化 近半 個(gè)世紀(jì)以來(lái) 數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展 二 國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床狀況分析 一 國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀 近年來(lái)我國(guó)企業(yè)的數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升 在大中企業(yè)已有較多的使用 在中小 企業(yè)甚至個(gè)體企業(yè)中也普遍開始使用 在這些數(shù)控機(jī)床中 除少量機(jī)床以 FMS 模式集成 使用外 大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 并且相當(dāng)部分處于使用效率不高 管理方式落后的狀 態(tài) 2001 年 我國(guó)機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值已進(jìn)入世界第 5 名 機(jī)床消費(fèi)額在世界排名上升到第 3 位 達(dá) 47 39 億美元 僅次于美國(guó)的 53 67 億美元 消費(fèi)額比上一年增長(zhǎng) 25 但由于國(guó) 產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場(chǎng)的需求 使我國(guó)機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢(shì) 2001 年進(jìn)口機(jī) 床躍升至世界第 2 位 達(dá) 24 06 億美元 比上年增長(zhǎng) 27 3 近年來(lái)我國(guó)出口額增幅較大 的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床 數(shù)控磨床 數(shù)控特種加工機(jī)床 數(shù)控剪板機(jī) 數(shù)控成形折彎?rùn)C(jī) 數(shù)控壓鑄機(jī)等 普通機(jī)床有鉆床 鋸床 插床 拉床 組合機(jī)床 液壓壓力機(jī) 木工機(jī) 床等 出口的數(shù)控機(jī)床品種以中低檔為主 二 國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 1 新產(chǎn)品開發(fā)有了很大突破 技術(shù)含量高的產(chǎn)品占據(jù)主導(dǎo)地位 2 數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量大幅度增長(zhǎng) 數(shù)控化率顯著提高 2001 年國(guó)內(nèi)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量已達(dá) 1 8 萬(wàn)臺(tái) 比上年增長(zhǎng) 28 5 金切機(jī)床行業(yè)產(chǎn)值 數(shù)控化率 從 2000 年的 17 4 提高到 2001 年的 22 7 3 數(shù)控機(jī)床發(fā)展的關(guān)鍵配套產(chǎn)品有了突破 三 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 1 繼續(xù)向開放式 基于 PC 的第六代方向發(fā)展 基于 PC 所具有的開放性 低成本 高可靠性 軟硬件資源豐富等特點(diǎn) 更多的數(shù)控 系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條道路 至少采用 PC 機(jī)作為它的前端機(jī) 來(lái)處理人機(jī)界面 編程 聯(lián)網(wǎng)通信等問(wèn)題 由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù) PC 機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面 將普 及到所有的數(shù)控系統(tǒng) 遠(yuǎn)程通訊 遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍 2 向高速化和高精度化發(fā)展 這是適應(yīng)機(jī)床向高速和高精度方向發(fā)展的需要 3 向智能化方向發(fā)展 隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展 數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高 1 應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù) 數(shù)控系統(tǒng)能檢測(cè)過(guò)程中一些重要信息 并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù) 達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng) 運(yùn)行狀態(tài)的目的 2 引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工 將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn) 加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中 以工藝參數(shù)數(shù) 據(jù)庫(kù)為支撐 建立具有人工智能的專家系統(tǒng) 3 引入故障診斷專家系統(tǒng) 4 智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置 可以通過(guò)自動(dòng)識(shí)別負(fù)載 而自動(dòng)調(diào)整參數(shù) 使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行