湖工数控车床改造毕业设计(含开题报告).doc

毕 业 设 计（论 文）题 目 经济型数控车床设计 姓 名 学 号 所在学院 专业班级 指导教师 日 期 年 月 日 毕业设计（论文）任务书学 院指导教师职 称学生姓名专业班级学 号设计题目经济型数控车床设计设计内容目标和要求（设计内容目标和要求、设计进度等）设计内容： (1)普通车床的改造成经济型数控机床总体设计方案, (2)经济型数控机床进给伺服系统机械部分计算及校核， (3)脉冲当量的选择， (4)切削刀的计算， (5)滚珠丝扣螺母的设计计算及造型， (6)进给伺服系统的传动计算， (7)步进电动机的造型设计要求： (1)绘制相关机构原理图， (2)两张A0图纸, (3)计说明书一份 指导教师签名：年 月 日 毕业设计（论文）学生开题报告课题名称Φ320mm（工件最大回转直径）经济型数控车床改造设计课题来源课题类型1指导教师学生姓名学 号专业班级本课题的研究现状、研究及目的一、 研究现状从上世纪80年代起，机床制造业的发展虽有起伏，但对数控技术和数控机床一直给予较大的关注。

经过“九五”数控车床和加工中心（包括数控铣床）的产业化生产基地的形成，所生产的中档普及型数控机床的功能、性能和可靠性方面已具有较强的市场竞争力但在中、高档数控机床方面，与国外一些先进产品相比，仍存在较大差距，这是由于欧美日等先进工业国家于80年代先后完成了数控机床产业进程，其中一些著名机床公司致力于科技创新和新产品的研发，引导着数控机床技术发展，相比之下，我国大部分数近代机床产品在技术处于跟踪阶段二、 研究目的我国是生产和使用机床最多的国家之一，但现有机床大多数服役年龄较长，设备陈旧落后由于数控机床具有自动化程度高加工精度高，质量稳定，便于生产管理现代化等特点，数控机床的应用越老越普及，也是制造业现代化的必然趋势，如果全部淘汰旧机床而采用新的数控机床不仅所需资金太大，而且会造成原有设备的限制和浪费我国的再造技术起步较晚，迫切需要大力发展，即能充分利用原有的旧设备资源，减少浪费又能够以较小的代价获得性能先进的设备，满足现代化生产的要求三、 研究的意义由于运用普通机床加工出来的产品大多存在着质量差、品种少、档次低、成本大、供货期长等原因，所以普通机床的数控化改造具有相当的意义首先，提高了生产的效率。

原普通机床经数控化改造后就可以实现加工自动化，工作效率可比普通机床提高近五倍；其次，性能更稳定安全可靠因为经改造的数控机床的各基础件经过长期工作，几乎不会产生因力变形而影响精度；再次，可以为生产厂家节约资金普通机床的数控化改造和购买新的数控机床相比一班可以节省一半以上的费用，从大型的和特殊的设备上更能看出；最后，对于复杂的零件而言难度越高功效提高的越多且可不用或少用工装，不但节约费用还可以缩短生产的准备时间 数控机床题目（由指导老师指定其中之一，要求本小组各人的题目及参数不同）1. Φ320mm（工件最大回转直径）经济型数控车床设计2. Φ500mm（工件最大回转直径）经济型数控车床设计3. Φ630mm（工件最大回转直径）经济型数控车床设计4. 800x200 （工作台工作面积 长x宽mm）经济型数控铣床x-y工作台设计5. 1250x320（工作台工作面积 长x宽mm）经济型数控铣床x-y工作台设计6. 1600x400（工作台工作面积 长x宽mm）经济型数控铣床x-y工作台设计 2本课题的研究内容1、总体方案设计（1）纵、横方向系统运动方式和伺服系统确定（2）纵、横方向机械传动系统的确定。

2、进给伺服系统机械部分设计（1）纵、横方向进给传动系统的轴向负载计算（2）纵、横方向导轨的设计与选型，滚珠丝杠螺母副的选型与计算（3）纵、横方向进给传动系统的刚度计算进给传动系统的误差分析（4）纵、横方向驱动电动机的选型与计算（5）纵、横方向能给传动系统的动态特性分析，驱动电动机与滚珠丝杠的连接（6）设计绘制进给伺服系统纵、横方向的机械装配图本课题研究的进度安排1、开题报告2、进给传动负载计算3、传动系统设计选型4、传动系统计算5、传动系统设计选型6、系统计算7、绘制进给装配图8、设计说明书 9、答辩本课题实施方案1、根据各书本资料公式计算出该选用的各零部件，如步进电机、丝杠螺母等型号2、进给箱部分：全部折除，然后安装纵向的步进电动机.将计算好的齿轮减速箱与步进电机连和滚珠丝杠连接滚珠丝杠的另一端支承座安装在车尾座端原来装轴承做的部位开题报告(2) 3、溜板箱部分：全部拆除，在原处安装滚珠丝杠的螺母座，丝杠螺母固定在其上4、横溜板部分：将原来横溜板中的滚珠丝杠、螺母拆除，在该处安装横向进给滚珠丝杠螺母副，横向进给步进电动机与齿轮减速箱总成安装在横溜板后部并与滚珠丝杠相连5、刀架部分：拆除原刀架，在该处安装自动回转四方刀架总成。

已查阅的主要参考文献（1）《机床设计手册》编写组.机床设计手册（第三册）【M】.北京：机械工业出版社，1986.（2）范超毅、赵天婵、吴斌方主编. 数控技术课程设计【M】.武汉 ： 华中科技大学出版社2007.（3）坂本正文.步进电动机应用技术【M】.北京：科学出版社，2010.（4）李福生.实用数控机床技术手册【M】.北京：北京出版社，1993.（5）廉元国，张永洪.加工中心设计与应用【M】.北京：机械工业出版社，1995.（6）廖效果.数控技术【M】.武汉：湖北可学技术出版社，2000.（7）吴振彪.机电综合设计基础【M】.北京：中国人民大学出版社，2000.（8）郑堤，唐可洪.机电一体化设计基础【M】.北京：机械工业出版社，2002.（9）王爱玲.现代数控机床【M】.北京：国防工业出版社，2003.指导教师意见指导教师签名： 年 月 日目 录第一章 普通车床改造成经济型数控车床总体设计方案拟定第一节总体方案的设计内容一 系统运动方式的确定二 伺服系统的选择三 执行机构传动方式的确定 四 计算机的选择第二节总体方案设计的应用举例一 设计任务二 总体方案确定 三 机械传动方式第二章 经济型数控机床进给伺服系统机械部分设计第一节脉冲当量的选择第二节计算切削力第三节 滚珠丝杠螺母副的设计，计算及选型 第四节步进电机的计算及选型第三章微机控制系统的设计第一节 设计内容第二节 设计步骤第三节主控制器的选择第四节 存储器扩展电路设计第五节 步进电机驱动电路设计第四章 结束语参考文献第一章 普通车床改造成经济型数控车床总体设计方案拟定第一节 总体方案的设计内容机床数控系统通体方案的拟定应包括以下内容：系统的运动方式的确定，伺服系统的选择，执行机构的机构及传动方式的确定，计算机系统的选择等内容。

一、系统运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统，点倒直线系统和连续控制系统如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削，可选用点位控制方式，例如：数控钻床在工作台移动过程中钻头并不进行钻孔加工，因此数控系统可采用点位控制方式对点位控制的要求是快速定位，保证定位精度如果要求工作台或刀具沿各坐标轴的运动有确定的函数关系及连续控制系统，应具有控制刀具以给定速率沿加工路径运动的功能具备这种控制能力的数控机床可以加工各种外形轮廓复杂的零件所以李旭控制系统又称轮廓控制系统例如：数控铣床、数控车床等均属于此种运动方式在点位控制系统中不具有连续控制系统中所具有的轨迹计算装置，而连续控制系统中缺具有点位系统的功能二、伺服系统的选择伺服系统科飞为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统开环控制系统中没有反馈电路，不带检测装置，指令信号时单方向传送的，指令放出后，不在反馈回来，古称开环控制开环伺服系统主要有步进电机驱动开环伺服系统机构简单，成本低廉、容易掌握、调试和维修都比简简单方便闭环控制系统具有装在机床移动部件上的检测反馈元件用来检测实际位移量，能补偿系统的误差，因而伺服控制精度高闭环系统多采用直流伺服电机或交流伺服电机驱动。

闭环系统造价高、架构和调试复杂、多用于精度要求高的场合半闭环控制系统与闭环控制系统不同，不直接监测工作台的位移量，而是用检测元件测出驱动轴的转角，在间接推算出工作台实际的位移量，也有反馈回路，其性能介于开缓和闭环系统之间三、执行机构传动方式的确定为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，在设计机械传动时，通常提出低摩擦，低惯量、高刚度、无间隙、告谐振以及有诗意的阻尼比的要求在设计过程中应考虑以下几点：（1） 尽量采用低摩擦的传动和导向元件如采用滚珠丝杠螺母传动副（2） 尽量消除传动间隙例如采用消隙齿轮（3） 提高系统刚度缩短传动链可以提高系统的传动刚度、减小传动链误差可采用预紧的方法提高系统的刚度四、计算机的选择微机数控系统是由CPU、存储器扩展电路、I10接口电路伺服电机驱动电路、检测电路等几部分组成微机是数控系统的核心，其他装置均是在微机的指挥下进行工作的系统功能和系统中所用微机直接相关数控系统对微机的要求是多方面的，但主要是字长和速度目前，一些高档的CNC系统，已普遍使用32位微机，主机频率由5MHz提高到20-30 MHz，有的采用多CPU系统，进一步提高控制速度经济型CNC系统则普遍采用8位微机。

第二节 总体方案设计的应用举例一、设计任务将普通车床改造成用MCS-51系列单片机控制的经济型数控车床要求该车床有自动回转刀架，具有切削螺纹的功能在纵向和横向具有直线和圆弧插补功能系统分辨率设计参数如下：最大加工直径 288mm最大加工长度 630mm快进速度 纵向 2.16m/min横向 1.08m/min最大切削进给速度 纵向 0.72 m/min横向 0.36 m/min二、总体方案确定（1）系统的运动方式与伺服系统的选择由于改造后的经济型数控车床应具有定位，直线插补，顺圆和逆圆插补，暂停，循环加工，公英制螺纹加工等功能，故应选择连续控制系统有雨经济型数控机床加工精度要求高，为了降低成本，故采用步进电机开环控制系统。