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1、天津大学成人高等教育本科毕业设计(论文)天 津 大 学 毕业设计（论文）任务书题目：CA6140普通车床横向进给机构的数控化改造完成期限：2010年8月23日至2010年12月24日学院_机械工程学院_ 指导教师_ _专业_机械工程及自动化_ 职 称_ _学生 系 主 任_接受任务日期_2010.8.23_ 批准日期 2010.8.23一、原始依据（资料） CA6140卧式车床的技术数据： 工件最大直径在床身上400mm在刀架上210mm最大加工长度750、1000、1500、2000mm加工螺纹范围公制螺纹 mm112 (20种)英制螺纹 t/m224 (20种)模数螺纹 mm0.253 (
2、11种)径节螺纹 t/m796 (24种)主轴最大通过直径48mm孔锥度莫氏6#正转转速级数24正转转速范围101400r/min反转转速级数12反转转速范围141580r/min进给量纵向级数64纵向范围0.0286.33mm/r横向级数64横向范围0.0143.16mm/r滑板行程横向320mm纵向650、900、1400、1900mm刀架最大行程140mm最大回转角90刀杠支承面至中心的距离26mm刀杠截面BH2525mm尾座顶尖套莫氏锥度5#横向最大移动量10mm外形尺寸 长宽高241810001267mm工作精度 圆度0.01mm圆柱度200:0.02平面度0.02/300mm表面粗
3、糙度Ra1.63.2m电动机功率主电动机7.5kw总功率7.84kw 横向进给机构改造的设计依据：最大加工直径 在床面上400mm在床鞍上210mm快进速度横向2.4m/min最大切削进给速度横向0.8m/min定位精度0.015mm起动加速时间30ms脉冲当量0.01mm/脉冲溜板及刀架重力横向600N代码制ISO脉冲分配方式逐点比较法输入方式绝对、增量控制坐标数2自动升降速性能有 主要参考资料：1 张新义主编，经济型数控机床系统设计，北京:机械工业出版社，19932 高钟毓主编，机电一体化系统设计，北京：机械工业出版社，2000，P1725、P92933 虞洪述主編，机械制图，西安：西安交
4、通大学出版社，1997，P2083234 赵松林、张奇鹏主编，机电一体化机械系统设计，北京：机械工业出版社，19965 楼建勇主编，数控机床与编程，天津：天津大学出版社，19986 戴曙主编，金属切削机床，北京：机械工业出版社，1999年7 杨可桢、程光蕴主编，机械设计基础，北京：高等教育出版社，19898 吴宗泽、罗圣国主编，机械设计课程设计手册，北京:高等教育出版社，19989 李洪主编，实用机床设计手册，辽宁：辽宁科学技术出版社，1999，P79186410 李斌主编，数控加工技术，北京：高等教育出版社，2001，P111 吴国华主编，金属切削机床，北京：机械工业出版社，1995年，P2
5、325、P24212 李秀珍、曲玉峰主编，机械设计基础，北京：机械工业出版社，1999，P11813 李金伴、马伟民主编，实用数控机床技术手册，北京：化学工业出版社，2007，P12915214 林其骏主编，数控技术与应用，北京：机械工业出版社，1995，P13、P5669、P14616015 曹巧媛主编，单片机原理及应用，北京：电子工业出版社，1997，P13015016 陆剑中、孙家宁主编，金属切削原理与刀具（第2版），北京：机械工业出版社，1997，P5217 郝忠军、雷晓玲主编，综合作业指导书，北京：机械部工程师进修大学电气学院出版社，1995，P538518 胡旭兰，CA6140车床
6、进给系统的数控改造，广州：机床与液压，2004，No.3，P16719 孙国浩、左玉营，CA6140普通车床的数控化改造，山东：山东机械，2005，No.3，P2220 赵中敏，旧机床数控化改造进给系统的设计及计算，北京：中国设备工程，2008，No9，P576121 朱晓春主编，先进制造技术，北京：机械工业出版社，2004，P722 毛必显，普通机床的数控改造（续），北京：设备管理与维修，1997，No5，P2123 赵中敏，机床数控改造探讨，北京：中国设备工程，2005，No10，P131424 王亚鹏，CA6140型普通车床的数控化改造，北京：科技创新导报，2009，No30，P6025
7、 李志彪，普通机床的数控改造初探，吉林省长春：考试周刊，2010，No19，P156二、设计内容和要求： 设计要求1、CA6140数控车床横向进给机构的装配图（A0图纸一张）2、横向进给机构的部分零件图（A4图纸一张）3、数控车床进给系统的控制电路图（A1图纸一张）4、设计说明书（1.9万余字）一份5、答辩ppt文件一个6、光盘一张 设计内容主要内容是CA6140型普通车床横向进给机构的数控化改造，包括绪论的编写，进行了国内外有关资料的搜集，确定了系统的脉冲当量，进行了滚珠丝杠螺母副的选型与参数计算，齿轮传动比计算，进给传动系统的刚度校核，驱动电机的选型计算，滚珠丝杠轴承的选型与校核，等效转动
8、惯量计算，电机力矩计算，计算了步进电机的空载起动频率和切削时的工作频率，步进电动机的选择，标准件的选择和控制电路的设计等。进行了横向进给机构和部分零件图的绘制，还进行了改造后控制电路的绘制。其中关键部分是横向进给机构改造的设计计算、步进电机的选型计算和控制电路的设计。设计（论文）进度计划表序号起止日期计划完成内容实际完成内容检查日期检查人签名12010.8.23-2010.9.5调研、收集资料、写开题报告完成22010.9.6-2010.9.26整理资料、拟订论文初稿完成32010.9.27-2010.10.17绘制横向进给系统装配图完成42010.10.18-2010.10.31绘制零件图完
9、成52010.11.1-2010.11.21绘制电路图完成62010.11.22-2010.12.12编辑并整理论文或说明书完成72010.12.13-2010.12.24修改并装订论文, 准备答辩完成指导教师批准日期 年 月 日 签名 摘 要我本次的毕业设计主要是针对CA6140型普通车床的横向进给机构进行经济型数控改造，在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械传动和控制电路的改造，改造的主要内容包括： 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替原来丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。选用滚珠丝杠时进
10、行了相关计算，根据计算出来的结果选用标准的滚珠丝杠，从而降低改造的成本。 变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对轴和减速齿轮重新设计并且进行了有关的计算，保证与步进电机的步进角相配，从而对箱体进行改造。 床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨。为此，本设计中采用旧床身淬火并贴塑的方案。 刀架的选择，选用标准的数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠，同时成本也比较低。 驱动元件的选择，根据改造的经济性要求选用步进电机作为驱动元件，同时进行相关参数的计算，这样改
11、造后的机床能基本满足加工要求和改造的经济性。 控制电路的选择，本次设计采用MCS-51系列单片机组成控制系统的电路，也是从改造的经济性要求上出发的。关键字： 横向进给机构 步进电机 滚珠丝杠 控制电路目 录第一章 绪论11.1课题背景11.1.1 数控的发展史11.1.2 数控化改造的现状21.2机床改造的内容及意义31.2.1研究意义31.2.2主要研究内容及技术路线31.3 机床的经济型数控化改造主要解决的问题5第二章 设计要求62.1总体方案设计要求62.2设计参数72.3 其它要求9第三章 进给伺服系统机械部分设计与计算103.1进给系统机械结构改造设计103.1.1 拖板部分103.
12、1.2 溜板箱部分103.2进给伺服系统机械部分的计算与选型113.2.1确定系统的脉冲当量113.2.2 车削抗力分析和滚珠丝杠副的特点113.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤123.3 齿轮传动比计算173.4 滚珠丝杠轴承的选型与校核183.4.1滚珠丝杠用轴承的选型183.4.2 滚珠丝杠用轴承的校核18第四章 步进电动机的计算与选型224.1步进电动机选用的基本原则224.2步进电动机的选择234.2.1 等效转动惯量计算234.2.2 电机力矩计算244.2.3 计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率264.3 步进电机的选取27第五章 减速器箱的设计285.1减速器箱体的设计285.1.1 传动轴的计算
