毕业设计:CA6140型普通车床数控化改造设计(终稿).doc
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江苏信息职业技术学院毕业设计论文
目录
摘要-----------------------------------------------1
第一章绪论---------------------------------------------------2
1.1课题背景-----------------------------------------------------2
1.2数控技术在机械工业中的发展-------------------------2
1.3数控改造的必要性-----------------------------------3
1.4数控改造的优点--------------------------------------4
第二章机床改造的内容及意义-----------------------------------6
2.1研究意义-----------------------------------------------------6
2.2主要研究内容及技术路线---------------------------------------6
2.3机床的经济型数控化改造主要解决的问题-------------------------6
2.4数控改造的设计步骤----------------------------------6
第三章数控改造方案的确定-------------------------------------24
3.1总体方案的设计--------------------------------------24
3.2总体方案的论证--------------------------------------24
3.3总体方案的确定--------------------------------------24
3.4进给伺服系统机械部分的结构改造设计方案--------------24
3.5步进电机的计算和选型--------------------------------24
3.6数控系统的选择--------------------------------------24
谢辞
CA6140型普通车床数控化改造设计
摘要:
应用数控技术对CA6140普通车床进行自动化和精密化的改装,改装技术主要为:
在车床上附加数控装置和执行元件,选择合适的机床伺服系统和计算机系统等.结果表明:
经改造后的机床完全能实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制,提高了原机床的生产效率,降低了劳动强度.采用数控技术对企业原有机床进行改造,即发展经济型的数控机床是当前工矿企业机床技术改造的有效途径.
关键词 车床;数控技术;技术改造
第一章绪论
随着社会生产和科学技术的迅速发展,机械产品的性能和质量不断提高。
产品的更新换代也不断加快。
因此对机床不仅要求具有较高的精度和生产率,而且应能迅速地适应产品零件的变换,生产的需要促使了数控机床的产生。
数控机床是指机床的操作命令以数值数字的形式描述工作过程按规定的程序自动进行的机床。
随着微电子技术,特别是计算机技术的发展,数控机床迅速地发展起来。
尽管数控机床可以较好地解决形状复杂、精密、小批量多品种零件的加工问题,能够稳定加工质量和提高生产率。
但是目Ij{『我国在役机床总量约380万台,其中数控机床总数只有11万多台,数控机床占有率不足3%,而一些工业发达国家早已达到20%以上(¨。
我国是制造大国,但不是制造强国。
机械制造业水平与发达国家相比相对落后,设备陈旧,技术水平差距大,国际竞争力弱,影响了生产力的发展。
逐步提高数控机床的占有率已经成为我国制造技术发展的总趋势。
提高机床数控率有两个途径:
一是增加新的数控机床,价格昂贵,一次性投资大,目前各企业均有大量的普通机床,完全用数控机床替代是根本不可能的;二是对旧机床进行数控化改造。
我国是一个机床拥有量极大的国家,但大部分机床服役龄较长,采取对旧机床进行改造来提高设备的先进性和数控化率,是一个极其有效和实用的途径,是企业必走之路。
制造技术和自动化水平的高低己成为一个国家或地区经济发展水平的重要标志,而
其中最具代表性的就是数控机床。
我国现正处于从以劳动密集型产业为主向以技术密集型产业为主的发展阶段,对自动化设备的需求会越来越大、越来越积极。
利用现有普通车床,通过数控化改造,使其成为一台高效、多功能的数控车床,是一种盘活资金的有效途径,也是低成本实现自动化的行之有效的方法。
因为一方面我国普通车床保有量大,要将普通车床淘汰掉是不经济、也不现实的做法;另一方面,从我国目前生产状况来看,仍然以生产普通车床为主,普通车床的数控化改造将会长期存在,并会不断的发展。
1.3数控改造的必要性
(一)从微观上看,数控机床比传统机床有以下突出的优越性,而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。
1、可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。
由于计算机有高超的运算能力,可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量,因此可以复合成复杂的曲线或曲面。
2、可以实现加工的自动化,而且是柔性自动化,从而效率可比传统机床提高3~7倍。
由于计算机有记忆和存储能力,可以将输入的程序记住和存储下来,然后按程序规定的顺序自动去执行,从而实现自动化。
数控机床只要更换一个程序,就可实现另一工件加工的自动化,从而使单件和小批生产得以自动化,故被称为实现了"柔性自动化"。
3、加工零件的精度高,尺寸分散度小,使装配容易,不再需要"修配"。
4、可实现多工序的集中,减少零件在机床间的频繁搬运。
5、拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能,因而可实现长时间无人看管加工。
6、由以上五条派生的好处。
如:
降低了工人的劳动强度,节省了劳动力(一个人可以看管多台机床),减少了工装,缩短了新产品试制周期和生产周期,可对市场需求作出快速反应等等。
以上这些优越性是前人想象不到的,是一个极为重大的突破。
此外,机床数控化还是推行FMC(柔性制造单元)、FMS(柔性制造系统)以及CIMS(计算机集成制造系统)等企业信息化改造的基础。
数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术
以上这些优越性是前人想象不到的,是一个极为重大的突破。
此外,机床数控化还是推行FMC(柔性制造单元)、FMS(柔性制造系统)以及CIMS(计算机集成制造系统)等企业信息化改造的基础。
数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。
(二)从宏观上看,数控机床已成为我国市场需求的主流产品,需求量逐年激增。
我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步,特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。
但是,国产数控机床与先进国家的同类产品相比,还存在差距,还不能满足国家建设的需要。
我国是一个机床大国,有三百多万台普通机床。
但机床的素质差,性能落后,单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右,差距太大,急待改造。
旧机床的数控化改造,顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置,使其具有一定的自动化能力,以实现预定的加工工艺目标。
随着数控机床越来越多的普及应用,数控机床的技术经济效益为大家所理解。
在国内工厂的技术改造中,机床的微机数控化改造已成为重要方面。
许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床,并取得了良好的经济效益。
我国经济资源有限,国家大,机床需要量大,因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床,而我国的旧机床很多,用经济型数控系统改造普通机床,在投资少的情况下,使其既能满足加工的需要,又能提高机床的自动化程度,比较符合我国的国情。
1984年,我国开始生产经济型数控系统,并用于改造旧机床。
到目前为止,已有很多厂家生产经济型数控系统。
可以预料,今后,机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。
所以说,本毕业设计实例具有典型性和实用性。
1.4数控改造的优点
普通车床数控化改造一般是指对现有普通车床的某些部位做一定的改造,配上经济数控装置或标准型数控系统,从而是原机床具有数控加工能力。
其改造有如下的优点:
1、资本效率出发,改造闲置的普通机床,能发挥旧机床的原有能和改造后的新增功能,提高机床的使用价值。
2、适应多品种,小批量零件生产。
3、数控改造费用低,减少了投资额,经济性好.数控车床改造费用仅为新购一台数控车床费用的15%~20%,同购置新机床相比,一般可以节省75%~80%的费用,如果再结合机床大修理,几乎就是一台新的数控车床,甚至会更好,因为普通车床不会再变形。
4、机械性能稳定可靠,结构受限。
所利用的普通机床基础件是重而坚固的铸造构件,而不是焊接构件,改造后的机床性能高、质量好,可以做为新设备继续使用多年。
数控化改造后使原有的机械结构更为简单,原有得手扶进给机构全部消失。
这样一方面,可以提高精度,减少传动链对精度的影响;另一方面,可以减少机械故障率,提高运行的可靠性.但是受到原来机械结构的限制,不宜做突破性的改造。
5、操作者熟悉了解机床、便于操作维修,降低了操作者的技术要求,更易于提高管理水平.购买新机床时,不了解新机床是否满足起加工要求。
改造则不然,可以精确计算出机床的加工能力;另外,由于多年使用,操作者对机床的特性早已了解,在操作使用和维修方面培训时间短、见效快。
改造的积储一旦安装好,就可以全负荷运转。
操作者只需要对工件进行装夹和操作开关,而零件的加工全部则由数控系统控制完成,即使比较复杂的工件也能迅速完成,省去了对技术要求的烦恼。
6、可充分利用现有的条件,可以充分利用现有基地,不许要重新构筑地基。
7、可以采用最新的控制技术,可根据技术革新的发展速度,及时提提高生产设备自动化水平和效率,提高机床质量和档次,将旧机床改造成当今水平的机床。
自动化程度高、专业性强、加工精度高、生产效率高。
8、增强了功能,如圆弧加、锥度加工,这是传统加工方法难以完成的。
9、交货期短,可满足生产急需。
第二章机床改造的内容及意义
2.1研究意义
企业要在当前市场需求多变,竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品,以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。
而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求,数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术,最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。
当变更加工对象时只需要换零件加工程序,无需对机床作任何调整,因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。
普通车床经过多次大修后,其零部件相互连接尺寸变化较大,主要传动零件几经更换和调整,故障率仍然较高,采用传统的修理方案很难达到大修验收标准,而且费用较高。
因此合理选择数控系统是改造得以成功的主要环节。
数控机床在机械加工行业中的应用越来越广泛。
数控机床的发展,一方面是全功能、高性能;另一方面是简单实用的经济型数控机床,具有自动加工的基本功能,操作维修方便。
经济型数控系统通常用的是开环步进控制系统,功率步进电机为驱动元件,无检测反馈机构,系统的定位精度一般可达±0.01至0.02mm,已能满足CW6140车床改造后加工零件的精度要求。
2.2主要研究内容及技术路线
(1)纵向和横向滚珠丝杠的选型及校核。
(2)纵向和横向步进电机的选择。
(3)主轴交流伺服电机的选择与校核。
(4)其他元件的选择。
2.3机床的经济型数控化改造主要解决的问题
(1)恢复原功能,对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复
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