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1、课程设计任务书（机电方向）时间：2011年11月 22日至2011 年12月 31 日共 6 周（13-18周）班级姓名学号题2CA6140型车床数控化改造（横向）一、设计参数：1. 行程：200mm2. 快速进给：1200mm/min3. 最大切削速度：250mm/min4. 留板及刀架质量：61.22kg5. 主电动功率：7.5kw6. 定位精度：0.04mm/全行程7. 重复定位精度：0.016mm/全行程8. 程序输入方式：增量值、绝对值通用9. 控制坐标数：210. 脉冲当量：0.005mm/脉冲二、具体任务：1. 总体方案确定；2. 机械部分设计及计算，要求数据具有科学性；3. 绘
2、制装配图及其零件图若干张；4. 控制部分包括硬件和软件设计；5. 编写设计说明书（不少于1万字）；6. 图纸、说明书必须交电子版和纸制文档。学 生： 日 期： 指导老师： CA6140车床数控改造改造设计说明书目录绪论： 1、机床数控化改造的意义42、机床数控化改造的市场43、机床数控化改造的主要形式44、机床改造的优缺点45、改造方案的确定46、改造方案的实施57、改造成果验收5设计要求：2.1总体方案设计要求62.2设计参数62.3.其它要求9进给伺服系统机械部分设计与计算：3.1进给系统机械结构改造设计103.2横向进给伺服系统机械部分的计算与选型103.2.1确定系统的脉冲当量113.
3、2.2滚珠丝杠螺母副的型号选择以及校核113.2.3齿轮传动部件的选择143.2.4转动惯量的计算15步进电动机的计算与选型：4.1步进电机惯量的确定164.2所需转动力矩的计算174.3精度194.4启动频率19控制系统的选择：5.1步进电机拖动的开环系统20控制系统的设计： 6.1控制系统框图206.2确定PLC输出以及输入点数206.3.控制脉冲产生方式的确定216.4 PLC程序的设计（梯形图以及指令）216.5 I/O分配表266.6环形分配器的选择276.7功率放大器的选用286.8各元件连接图297进给系统的装配308课设总结319参考文献311绪论1、机床数控化改造的意义一般说
4、来，数控机床比传统机床有以下突出的优越性。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。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37倍。3. 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要工人“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. 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。数控技术现已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。 2、机床数控
5、化改造的市场 由于机床下游行业固定资产投资连续几年快速增长，国内机电产品市场需求年均增长30，带动了机床市场需求30以上的增长。从2002年开始，我国就成为世界第一机床消费大国。2004年国产金属切削机床年产量达到38.94万台、数控机床产量5.19万台；2005年前三季度，我国金属切削机床和数控机床产量分别达到34.08万台和4.33万台。 我国的大多数制造行业和企业的生产、加工装备大多数是传统的机床，而且多数是役龄在10年以上的旧机床。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。所以必须大力提高机床
6、的数控化率。 由于近几年国内外数控系统的高速发展，使原来进口的高档数控系统已不再满足日新月异的产品需求，迫切需要更换最新的数控系统及软件。 我国自改革开放以来，很多企业从国外引进技术、设备和生产线进行技术改造。在这些项目中，大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用。但是有的引进项目由于种种原因，设备或生产线不能正常运转，甚至瘫痪，使企业的效益受到影响，严重的使企业陷入困境。一些设备、有的生产线的产品销路很好，但是因为设备故障不能达产达标；有的因为能耗高、产品合格率低而造成亏损；有的已引进较长时间，需要进行技术更新。种种原因使有的设备不仅没有创造财富，反而消耗着财富。 这些不能使用的设备、生产
7、线是个包袱，也是一批很大的存量资产，修好了就是财富。只要找出主要的技术难点，解决关键技术问题，就可以最小的投资盘活最大的存量资产，争取到最大的经济效益和社会效益。这也是一个极大的改造市场。 由于机床数控技术的不断进步，机床改造是个永恒的课题。我国的机床改造业，也已进入到以数控技术为主的新的行业。 3、机床数控化改造的主要形式有以下几点： 其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复； 其二是NC化，在普通机床上加数控系统，改造成NC机床、CNC机床； 其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CN
8、C系统以最新CNC进行更新； 其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。 4、机床改造的优缺点 减少投资额、交货期短，同购置新机床相比，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。 机械性能稳定可靠，结构受限。所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。 用户熟悉了解设备、便于操作维修，购买新设备时，不了
9、解新设备是否能满足其工艺要求。改造则不然，可以精确地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。改造的机床一安装好，就可以实现全负荷运转。 可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。 可以采用最新的控制技术 可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改成当今水平的机床。5、改造方案的确定 改造的可行性分析通过以后，就可以针对某台或某几台机床的现况确定改造方案，一般包括： 1. 机械修理与电气改造相结合 一般来说，需进行数控改造的机床，都需进行机械修理。要确定修理
10、的要求、范围、内容；也要确定因数控改造而需进行机械结构改造的要求、内容；还要确定数控改造与机械修理。机械性能的完好是数控改造成功的基础。 为配合数控改造而需进行的机械大修改造的测量、计算、设计、绘图、零件制作等应先期完成。同时对停机后需拆、改、加工的部分等应事先规划完毕，提出明确要求，与整个改造工作衔接得当。 2. 新旧系统接口的转换设计 根据每台设备改造范围不同，需事先设计接口部分转换，若全部改造的，应设计机电转换接口、操作面板控制与配置、互联部分接点、参数测量点、维修位置等，要求操作与维修方便、合理，线路走向通顺、中小连接点少，强弱电干扰最小，备有适当裕量等。局部改造的，还需要考虑新旧系统
11、的性能匹配、电压极性与大小变换、安装位置、数模转换等，必要时需自行制作转换接口。 合理的验收标准，也是技术准备工作的重要一环。改造工作涉及机械、液压、电气、控制、传感等，因为验收标准是对新系统的考核，制定时必须实事求是，过高或过低的标准都会对改造工作产生负面影响。标准一旦确定下来，不能轻易修改，因为它牵涉到整个改造工作的各个环节。 6、改造方案的实施 准备工作就绪后，即可进入改造的实施阶段。实施阶段内容按时间顺序分为： 1. 原机床的全面保养 机床经长期使用后，会不同程度地在机械、液压、润滑、清洁等方面存在缺陷，所以首先要进行全面保养。其次，应对机床作一次改前的几何精度、尺寸精度测量，记录在案。这样既可对改造工作起指导参考作用，又可在改造结
