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1、毕业设计任务书设计题目： 车床的经济型数控改造设计 系部： 专业： 学号： 学生： 指导教师（含职称）： 专业负责人： 1设计的主要任务及目标目前我国有许多的制造行业和企业的生产、加工装备还是传统的机床，用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响到企业的生存和发展。企业要在激烈的市场竞争中获得生存、得到发展,它必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本，制造出合乎市场需要的、性能合适的产品，而产品质量的优劣，制造周期的快慢，生产成本的高低，又往往受工厂现有加工设备的直接影响。数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业
2、中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度地提高生产效率。但从目前企业面临的情况看，因数控机床价格较贵，一次性投资较大使企业心有余而力不足。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，对普通机床数控化改造不失为一种较好的良策。CA6140是传统的普通车床，自动化程度不高，无法加工复杂型面，工作效率低，机床且使用年限已久，强电控制电路的很多元件都已呈现老化现象，故障率高。机床的导轨以及滑动丝杠、支承轴承等也有不同程度的磨损机床的导轨以及滑动丝杠、支承轴承等也有不同程度的磨损，
3、加工精度已远远达不到要求。 因此对CA6140普通车床进行数控化改造，可扩大机床的加工范围，充分发挥该机床的加工能力，提高机床的生产效率。此次毕业设计主要研究的是对CA6140车床的机械部分进行数控改造，以达到提高CA6140车床的加工质量，高效利用现有的资源，减少企业购买新数控设备的成本。2设计的基本要求和内容 CA6140普通车床的数控改造机械部分的改造主要涉及到车床的纵向进给机构的改造、横向进给机构改造和刀架的改造，本设计要求如下：(1)将普通车床改造成经济型数控车床(2)主要完成机械部分改造(3)绘制机械结构装配图 3主要参考文献1曾励主编.机电一体化系统设计M.北京：高等教育出版社，
4、2004 2余英良主编.机床数控改造设计与实例M.北京：机械工业出版社，1998 3林奕鸿等编著.机床数控技术及其应用M.北京：机械工业出版社, 1994 4张新义主编.经济型数控机床系统设计M.北京：机械工业出版社，19945机电一体化技术手册编委会编.机电一体化技术手册M.北京：机械工业出版社，19946郑堤，唐可洪主编.机电一体化设计基础M.北京：机械工业出版社，19977邹慧君等编著.机械系统概念设计M.北京：机械工业出版社，20034进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1查阅搜集相关资料撰写开题报告2010.03.292010.04.092论证并确定总体方案2010.04.1
5、02010.04.173完成对CA6140车床的机械部分改造设计2010.04.182010.05.154学习ATUOCAD并绘制装配图2010.05.162010.06.025撰写设计说明书准备毕业答辩2010.06.032010.06.10 车床的经济型数控改造设计摘要国内外制造业的发展经验表明，发展制造业，数控机床是基础。数控机床很好地解决了现代机械制造业结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅提高生产效率。然而企业若花大量的资金更换全新的数控机床，则花费过高，给企业造成的经济负担过大，同时报废大量的普通机床也是一个极大的浪费。因此对机床进行数控化改造不失
6、为一个良策。本设计是针对常见的CA6140车床进行数控化改造以达到经济型数控机床的要求。主传动系统部分保留原机床的主轴手动变速；进给传动系统的纵向与横向改造都是采用步进电机通过一级齿轮减速后驱动滚珠丝杠；原刀架拆除加装自动转位刀架（四工位）实现自动换刀；加装脉冲发生器以实现切削螺纹功能；数控系统选择MCS-51系列单片机组成的控制系统。关键词：CA6140车床；数控化改造；滚珠丝杠；步进电动机 Lathe transformation of the economic design of NCAbstractThe manufacturing industry experience both a
7、t home and abroad shows that the development of manufacturing industry of foundation is numerical control machine tools .CNC machine tool solves the problems of modern machinery manufacturing complex structure,recision and small batch and changeable parts processing. and CNC machine tool can stabili
8、ze the quality of their products and greatly improve the production efficiency.However,it is cost that companies spend a lot of money to get new CNC machine tools.it is the economic burden for enterprises and the machine is a common scrapped a great waste.Therefore, transformation of the NC machine
9、tools would be a good policy.This design is for the common reform CA6140 lathe for CNC machine tools to meet the requirements of NC machine.main transmission system retain the original manual transmission.the transmission system reform are based on the stepper motor through gears drive the ball scre
10、w.the cutter dismantle cutter with four automatic transfers to change location automatically.installation of the pulse generator to achieve the function of cutting thread.MCS - 51 single-chip control system is selected for Nc system.Key words: CA6140 lathe; NC transformation; ball screws; Stepping M
11、otor目录1 前言11.1 经济型数控改造的实际意义12 经济型数控改造总体方案的确定32.1 设计任务32.2 总体方案的论证与确定32.2.1 数控系统的选择32.2.2机械部分的数控化设计改造与选择43 主传动系统的设计改造64 主轴编码器75 机床滑动导轨的改造86 进给传动系统的数控化改造设计96.1 纵向进给传动系统的数控化改造设计106.1.1切削力的确定106.1.2滚珠丝杠螺母副的设计计算与选型106.1.3 齿轮减速器的设计176.1.4 步进电动机的计算与选择186.2 横向进给系统的数控改造设计216.2.1切削力的确定216.2.2滚珠丝杠副的设计计算和选型226.
12、2.3齿轮减速器的设计286.2.4步进电动机的计算与选择297 刀架的数控化改造338 结论34参考文献35致谢371 前言数控机床是以数字化的信息实现机床控制的典型机电一体化产品，它是将主运动的变速、起停，进给运动的方向、速度、位移大小，以及诸如刀具的选择、交换、工件的夹紧、松开和冷却的起、停等信息数字化，然后将这些数字信息送入数控系统或计算机，由数控系统或计算机发出各种指令控制机床伺服系统或其他的执行元件以完成加工任务。数控机床是多学科、新技术的合成体，是自动化程度很高的机床。数控机床与普通机床相比较有很多特点： 1.加工质量稳定，数控加工的切削量、进给速度、主轴转速、使用刀具等加工所需
13、条件、参数都可以根据工艺要求，预先编程予以规定，加工过程中避免了人为的干扰，大大提高了同一批产零件的一致性；2.适应性强，能加工形状复杂的零件；3.生产效率高；4.减轻劳动者的劳动强度，减少操作失误，降低废品、次品；5.提高生产管理水平；6.有利于产品生产的自动化。因此数控机床以其适应性强、加工质量稳定、效率高、精度高的特点产品生产中得到了广泛的应用。本次设计通过对CA6140普通车床的数控化改造，提高了原机床的加工精度和扩大了机床的适用范围，使生产效率得到了很大的提高。该论文主要介绍了普通卧式车床机械部分的数控改造化，阐述了CA6140车床横、纵向进给系统的数控化改造设计。1.1 经济型数控
14、改造的实际意义随着人民生活水平的不断提高，物质生活和精神生活不断丰富，经济发展日益加快，市场的变化就会愈来愈大，产品的品种愈来愈多，且产品更新换代的周期愈来愈短。这时，多品种单件小批生产的特点显得愈来愈突出。这就要求企业要很好适应多品种单件生产的特点，因此企业淘汰旧机床和装备数控机床是适应这种要求必经途径。企业获得数控机床有两种途径：一是对现有机床进行技术改造，把传统式的机床改造成数控机床；二是购置全新的数控机床。当前我国的企业大多数为中小型的民营企业，购置全新的数控机床关于投资资金的利润率、对企业流动资金的影响、企业资金的筹措能力、投资的风险及资本的回收、技术上的可行性这几个方面是企业不得不
15、考虑的问题。综合以上各个方面的因数，企业选择对现有旧机床进行数控化改造是一个最好的选择，其优点体现在以下方面：1.减少投资额、交货期短，具有显著的经济效益。通过对机床局部的改造，相较于购买全新的数控机床，一般能节省60%左右的资金，对于大型、特殊机床效果尤为明显。此外还具有针对性强、适应性广、投入少、见效快的特点，但有些情况特殊，如高速主轴、刀具自动交换装置、托盘自动交换装置的制作与安装往往会使改造成本提高2 3倍，与购置新机床相比，只能节省投资50%左右。2.企业熟悉设备，便于操作维修。购买全新的数控机床，企业劳动者不熟悉设备，需要经过专门培训才能熟练操作和维修机床，耗费时间。而通过对现有旧机床的数控化改造，是企业针对自身现有的机床提出的对机床性能、操作与维修的改进，企业技术人员与操作者参与了改造过程，熟悉改造后的机床性能和操作维修特点，因此在操作维修培训上花费时间短，见效快。机床一经改造安装好后，就能实现满负荷运转。
