C6150普通卧式车床主轴、尾架改造及控制系统设计开题报告

课题名称：C6150普通卧式车床主轴、尾架改造及控制系统设计毕业设计（论文）开题报告班 级：学 号: 姓 名：指导教师：一、开题综述1研究意义随着现代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C6150车床改造后加工零件的精度要求。与普通机床 相比，数控机床具有以下的优点：一是适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；二是加工精 度高；三是生产效率高；四是减轻劳动强度，改善劳动条件；五是经济效益好；六是有利于生产管 理的现代化。而在国内的机械加工设备的车床中普通车床占了很大比例。这已经越来越制约着当今工业的发 展。而数控机床由于价格昂贵，且需要较高技术的加工工人。所以对机床进行自动化改造很是必要。 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内容。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。2研究现状及已有成果1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工 具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人 类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第 一台数控机床。我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不 到3%。近10年来，我国数控机床年产量约为0.60.8万台，年产值约为18亿元。机床的年产量 数控化率为6%。我国机床役龄10年以上的占60%以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不 到20%，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60%以上）。可见 我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在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，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响 企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在 黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个永恒的课题。我国的机床改造业，也从 老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线 具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业己有较多的使用，在中小企业甚至个 体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机 运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。数控化改造在我国很有必要。二、研究内容1研究内容本课题主要是分析研究C1650普通卧式车床的结构、性能、工作原理，将C6150普通卧式车床 改造为经济型数控机床。2研究方向主要是对普通机床的主轴箱（进行改造）、（对）尾架的进行数控改造以及（各部分的）数控 系统的设计。3系统功能经过对C6150普通卧式车床的数控改造，使主轴箱的重量和运转噪声降低，主轴的启动速度加 快，主轴由原来的有级变速变为无级变速，能够实现运动的开停、变速、换向和制动，具有螺纹切 削、尾架套筒自动顶紧和放松功能，具有人机见面、键盘输入、数据显示、逻辑控制等功能，可 以进行直线和圆弧插补编程。三、实现方法及预期目标卧式车库F主轴箱：2 盘;3 刀架；4 耐顶尖：颅星座；&犀身;9床鞍；加一底壓；/一进给箱图1-1 C6150普通卧式车床简图以上是C6150普通卧式车床简图，机械部分1、5两部分数控改造和控制系统设计的初步方案 如下：1主轴改造的初步方案:（1）采用齿轮二级变速机构。如图12 a）所示是使用滑移齿轮要实现二级变速的主传动系统 图。这种改造能够满足各种切削运动的转矩输出，且具有大范围调节速度的能力，但是这种传动在齿轮啮合的过程中会产生很大的振动和噪声。（2 ）采用内装电动机轴与主轴用联轴器同轴连接，大大简化主轴箱体与主轴的结构，有效提 高主轴部件的刚度，但主轴输出转矩小，电动机发热对主轴热变性影响较大。主轴电机图12 b）内装电动机轴与主轴用联轴器同轴传动系统图（3）采用同步齿形带传动装置，如图12 c）所示，主轴采用交流变频器控制主轴电动机， 以实现无级变速。这种主传动系统能够满足转速与转矩的输出要求，可以避免齿轮传动时引起的振 动与噪声。另外在主轴的安装一个编码器，实现螺纹切削。去掉原来手动装置。图13车床尾架结构简图1-顶尖 2-套筒 3-尾座 4-活塞杆 5-端盖 6-左挡块（伸出）7-右挡块（退后）8-右行程开关9-左行程开关10-行程杆3.控制系统设计的初步方案：如图1-4所示，采用经济型数控系统，也就是采用开环数控系统，因为它具有结构简单，造价低，维修调试方便，运行维护费用低等优点。图14经济型数控控制系统结构图4.成果形式:1完成零件图3张以上；控制系统原理图。2.5000汉字英文资料翻译。3. 编写15000字设计说明书。四、对进度的具体安排第01周到第03周调研、收集资料，熟悉课题内容，完成开题报告第04周到第06周确定方案、包括数控系统选择，画出传动原理图、进行主运动的运动、 强度和动力计算。第07周到第11周绘制装配图和零件图，完成设计任务。第12周到第14周控制系统设计，完成论文撰写。第15周准备答辩。五、参考文献1张建民等编著 机电一体化系统设计，北京：高等教育出版2社012郑堤唐可洪主编，机电一体化系统设计基础，北京：机械工业出版社5。3. 赵松年等编，机电一体化机械系统设计，上海：同济大学出版96,4. 尹志强等编著，机电一体化系统设计课程设计指导书，北京：机械工业出0版社，5黄奇葵等，机械制造基础，武汉：华中理工大学出版社，6. 机床设计参考图册。7. 机床设计参照图册。8戴曙主编，金属切削机床，北京：机械工业出版社,9. 王永华编著，现代电气控制PLC技术，北京：北京航空航天大学出版社）10。10. 王爱玲主编，现代数控机床，北京：国防工业出版0社，11.王侃夫主编，机床数控技术基础，北 京：机械工业出版社2001。12.郝忠军、雷晓玲编，综合作业指导书，北京：机械工业出版社。指导教师意见:指导教师签字:监督教师意见:监督教师签字:领导小组审査意见:审査人签字:年 月曰