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1、 江苏城市职业学院毕业论文20台钻数控改造设计作 者：学 号： 班 级：10机械CAD/CAM指导教师： 江苏城市职业学院二一三年四月 全套三维图，加153893706摘要摘 要本文主要介绍了对普通手动式20台钻的数控改造和设计，通过加入数控进给系统、86步进电机、驱动器和控制器将手动的20台钻改造为数控自动钻床，并可通过数控系统实现自动控制。数控技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已成为当今制造业的发展方向。我国是世界上机床产量最多的国家，但在数控机床的产品竞争力仍然处于较低的水平。因为开发一台新的数控机床的周期比较长，不能及时针对用户
2、的需求提供满意的产品。为此我们应该在普通机床上考虑，不能一味的大量添置全新的数控机床，这样会造成资金投资量大，成本高，而且又会造成原有设备闲置浪费。把普通机床改造为数控机床不失为一条提高数控化率的有效途径。普通机床数控化改造，顾名思义就是在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。这种机床改造花费少，改造针对性强，时间短，改造后的机床大多能克服原机床缺点和存在的问题生产效率高，尤其适合中国机床拥有量大、生产规模小的具体国情。目前我国机床市场的需求结构已经发生了很大的变化，数控机床，特别是普及型数控机床将逐步成为市场需求的主体。国内的机床制造企业在努力开拓高档数
3、控机床市场的同时，一定要加速普及型数控机床产业化步伐。通过生产和进口数控机床并不能满足我国日益增长的制造业需求，而且淘汰大型企业原有的大量普通金属切削机床不但造成了很大的浪费，而且会因为缺乏资金购买大量的数控机床来填补淘汰普通金属切削机床后的机床空缺造成停产。所以，目前数控化改造是适应我国制造业迅猛发展、资金短缺、旧有机床所占比例大的国情所需。针对此次改造中，由于对机床的认识有限，在改造过程中一定有很多问题，技术还不够成熟，以后在实际工作中能多学习把这方面的知识进一步扩充。关键词：数控改造 十字滑台 步进电机 法兰设计 数控系统I目录目 录摘 要I目 录III第一章 绪论11.1概述：11.2
4、软件简介11.2.1UG软件11.2.2AutoCAD简介2第二章 数控机床的应用52.1数控机床的产生与发展52.1.1数控机床的产生52.1.2数控机床的发展趋势52.2机床进行数控化改造的必要性72.2.1微观看改造的必要性72.2.2宏观看改造的必要性82.3机床数控化改造的现状82.3.1国外改造业的兴起82.3.2我国机床改造业的现状8第三章 数控改造主要步骤和总设计方案113.1十字滑台的选用与安装123.1.1 Z4120钻床的基本参数123.1.2十字滑台的选用123.2机械传动部件的计算与选择143.2.1步进电机的选用143.2.2减速器的选择243.3法兰的设计与加工2
5、43.4步进电机、丝杠、联轴器和法兰的安装343.4.1步进电机与法兰的连接343.4.2步进电机与丝杠的连接343.4.3法兰与十字滑台的连接35第四章 数控系统374.1数控系统的概述374.1.1四轴控制器的介绍374.1.2驱动器以及驱动电源的介绍384.2数控系统的工作原理以及工作原理图394.2.1驱动器与四轴控制器的电路连接图如下394.2.2数控系统的整体工作图及工作电路实物图如下：404.3改造后的20台钻效果图41结 论43参考文献45III第一章 绪论第一章 绪论1.1概述：20台钻多为普通手动式的，本文主要对20台钻进行数控改造和设计，改造中主要用到一个十字滑台、三个步
6、进电机、两个法兰、一个减速器、一个数控系统、电路连接，将三个步进电机分别通过两个法兰一个减速器连接到X，Y，Z轴上，然后通过对控制器和驱动电源等的连接，使其能够进行数控化自动移动进给。改造过程中要用到一些工具和方法，例如钳子，螺丝螺母，扳子，电焊等。设计过程中采用的软件是UG软件和CAD软件。1.2软件简介1.2.1UG软件UG公司的产品主要有为机械制造企业提供包括从设计、分析到制造应用的Unigraphics软件、基于Windows的设计与制图产品Solid Edge、集团级产品数据管理系统品可视化技术ProductVision以及被业界广泛使用的高精度边界表示的实体建模核心Parasoli
7、d在内的全线产品。UG特点:（1）建模的灵活性复合建模：无需草图,需要时可进行全参数设计,无需定义和参数化新曲线可直接利用实体边缘。几何特征 ：具有凸垫、键槽、凸台、斜角、挖壳等特征、用户自定义特征 、引用模式 。光顺倒圆: 业界最好的倒圆技术 ，可自适应于切口、陡峭边缘及两非邻接面等几何构形，变半径倒圆的最小半径值可退化至极限零。装配建模通过施加约束与配合关系，采用拖放方式操作，使得零件装配就像搭积木一样方便，对装配、子装配、零件、装配特征、约束及辅助视图以记录树形式进行管理，可以完成装配件爆炸、剖切、干涉检查、运动仿真、最小间隙、物性计算、零件列表等。可提供自顶向下、自底向上两种产品结构定
8、义方式并可在上下文中设计编辑 ，高级的装配导航工具 ，可图示装配树结构，可方便快速的确定部件位置 ， 对装配件的简化表达，隐藏或关掉特定组件。局部着色 ，强大的零件间的相关性 ，配对条件，零件间的表达式（关系） ，协同化团队工作 ，可方便的替换产品中任一零部件，刷新部件以取得最新的工作版本，团队成员可并行设计产品中各子装配或零件。（2）直观的二维绘图对制图员来讲，简单并富于逻辑性 ，剖视图自动相关于模型和剖切线位置 ，正交视图的计算和定位可简便的由一次鼠标操作完成 ，自动隐藏线消除 ，自动尺寸排列不需要了解设计意图 ，自动工程图草图尺寸标注。（3）被业界证实的数控加工轴铣 ，车加工， 线切割，
9、 钣金件制造 ，刀轨仿真和验证 ，刀具库标准工艺数据库功能 。（4）领先的钣金件制造可在成型或展开的情况下设计或修改产品结构 ，折弯工序可仿真工艺成型过程 ，钣料展开几何自动与产品设计相关 ，可在一幅工程图中直接展示产品设计和钣料展开几何 。（5）集成的数字分析机构运动学分析 ，硬干涉检查和软干涉检查 ，运动仿真和分析 ，动画过程中的动态干涉检查。（6）照片真实效果渲染利用基于数字的设计审视，加快产品上市时间 ，快速成型。1.2.2AutoCAD简介AutoCAD是由美国Autodesk欧特克公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术而开发的绘图程序软件包，经过不断的完美，现已经成为国际上
10、广为流行的绘图工具。 AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。AutoCAD具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行，并支持分辨率由320200到20481024的各种图形显示设备40多种，以及数字仪和鼠标器30多种，绘图仪和打印机数十种，这就为AutoCAD的普及创造了条件。特点AutoCAD软件具有如下特点： (1)具有完善的图形绘制功能。(2)有强大的图形编辑功能。 (3)可以采用多种方式进行
11、二次开发或用户定制。 (4)可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。 (5)支持多种硬件设备。 (6)支持多种操作平台 (7)具有通用性、易用性，适用于各类用户此外，从AutoCAD2000开始，该系统又增添了许多强大的功能，如AutoCAD设计中心（ADC）、多文档设计环境（MDE）、Internet驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能，从而使AutoCAD系统更加完善.基本功能:平面绘图。能以多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、样条曲线等基本图形对象。绘图辅助工具。AutoCAD提供了正交、对象捕捉、极轴追踪、捕捉追踪等绘图辅助工具。正交功能使用户
12、可以很方便地绘制水平、竖直直线，对象捕捉可 帮助拾取几何对象上的特殊点，而追踪功能使画斜线及沿不同方向定位点变得更加容易。编辑图形。AutoCAD具有强大的编辑功能，可以移动、复制、旋转、阵列、拉伸、延长、修剪、缩放对象等。标注尺寸。可以创建多种类型尺寸，标注外观可以自行设定。书写文字。能轻易在图形的任何位置、沿任何方向书写文字，可设定文字字体、倾斜角度及宽度缩放比例等属性。图层管理功能。图形对象都位于某一图层上，可设定图层颜色、线型、线宽等特性。三维绘图。可创建3D实体及表面模型，能对实体本身进行编辑。网络功能。可将图形在网络上发布，或是通过网络访问AutoCAD资源。 37 第二章 数控机
13、床的应用第二章 数控机床的应用2.1数控机床的产生与发展2.1.1数控机床的产生 社会需求是推动生产力发展最有力的因素。二十世纪四十年代以来，由于航空航天技术的飞速发展，对于各种飞行器的加工提出了更高的要求，这些零件大多形状非常复杂，材料多为难加工的合金。用传统的机床和工艺方法进行加工，不能保证精度，也很难提高生产效率。为了解决零件复杂形状表面的加工问题，1952年，美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了世界上第一台数控机床。半个世纪以来，数控技术得到了迅猛的发展，加工精度和生产效率不断提高。数控机床的发展至今已经历了两个阶段和六个时代：（1）数控（NC）阶段（1952年1970年） 早期的计
14、算机运算速度低，不能适应机床实时控制的要求，人们只好用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，这就是硬件连接数控，简称数控（NC）。随着电子元器件的发展，这个阶段经历了三代，即1952年的第一代电子管数控机床，1959年的第二代晶体管数控机床，1965年的第三代集成电路数控机床。（2）计算机数控（CNC）阶段（1970年现在） 1970年，通用小型计算机已出现并投入成批生产，人们将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入计算机数控阶段。这个阶段也经历了三代，即1970年的第四代小型计算机数控机床，1974年的第五代微型计算机数控系统，1990年的第六代基于PC的数控机床。 随着微电子技术和计算机技术的不断发展，数控技术也随之不断更新，发展非常迅速，几乎每5年更新换代一次，其在制造领域的加工优势逐渐体现出来。2.1.2数控机床的发展趋势 数控机床的出现不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是
