C616普通车床的数控化改造设计【10张CAD图纸+毕业论文+任务书】
45页 15000字数+论文说明书【详情如下】
C616普通车床的数控化改造装配图.dwg
C616普通车床的数控化改造设计论文.doc
上托板.dwg
下托板.dwg
任务书.doc
套杯.dwg
导座.dwg
径向滚动丝杠副.dwg
轴向滚动丝杠副.dwg
轴承挡圈.dwg
轴承端盖1.dwg
轴承端盖2.dwg
C616普通车床的数控化改造设计说明书
目 录
摘要..................................................... 1
Abstract.................................................2
第1章 绪 论......................................3
1.1 课题来源及研究目的和意义............................4
1.2 数控车床的现状及趋势................................4
1.3 数控车床进给机构的方案分析..........................5
1.3.1 机械结构分析....................................5
1.3.2 机械结构总体方案和布局..........................6
第2章机械结构的设计..................................10
2.1滚珠丝杠的设计......................................13
2.2滚珠丝杠副丝杠副传动法面截形，循环方式等的确定......14
2.3滚珠丝杠的预紧......................................15
2.4滚珠丝杠选取与校核..................................17
第3章滚动轴承的选取与计算............................20
3.1 轴向滚珠丝杠轴和径向滚珠丝杠轴受力分析.............20
3.2 计算轴承寿命.......................................22
3.3当量载荷............................................23
第4章步进电机的选取及设计计算.......................26
4.1转动惯量计算........................................26
4.2将负载质量换算成电机输出轴上的转动惯量..............27
4.3计算电机输出的总力矩................................27
4.4负载起动频率估算....................................27
第5章 联轴器的选取....................................28
第6章齿轮减速器的选取................................28
第七章进给系统精度校核................................33
7.1支承滚珠丝杠轴承的变形..............................33
7.2支承滚珠丝杠轴承的轴向变形..........................34
第八章 关于Solidworks设计............................35
8.1 草图绘制..........................................36
8.2基准特征，参考几何体的创建.........................37
8.3拉伸、旋转、扫描和放样特征建.......................38
8.4工程图的设计.......................................39
8.5装配设计...........................................40
第九章 三维设计总结...................................41
结 论..................................................41
参 考 文 献............................................42
致 谢..................................................43
摘 要
数控纵横向移动工作台机电系统设计是一个开环控制系统，其结构简单。实现方便而且能够保证一定的精度。降低成本，是微机控制技术的最简单的应用。它充分的利用了危机的软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大，精度和可靠性进一步得到提高。数控工作台机电系统设计是利用8031单片机，及2764, 6264存储器及8155芯片等硬件组成，在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能。
其基本思想是通过圆弧或者直线插补程序以实现对零件进行几何加工，每进行一段加工都要产生一定的脉冲以驱动电机正反转，同时通8155将相应的加工进刀信息送至刀架库中以实现以之相应的走刀，电机和刀具的相对运动所以实现了刀具对工件的加工。该控制系统采用软件中断控制系统结构及子程序结构简单，条件明确在经济型数控中应用较多。中断结构采用模块化结构设计因为这种结构便于修改和扩充，编制较为方便，便于向多处理方向发展。
数控纵横向移动工作台机电系统设计采用步进电机作为驱动装置。步进电机是一个将脉冲信号转移成角位移的机电式数模转换器装置。其工作原理是每给一个脉冲便在定子电路中产生一定的空间旋转磁场;由于步进电机通的是三相交流电所以输入的脉冲数目及时间间隔不同，转子的旋转快慢及旋转时间的长短也是不同的。由于旋转磁场对放入其中的通电导体既转子切割磁力线时具有力的作用，从实现了旋转磁场的转动迫使转子作相应的转动，所以转子才可以实现转子带动丝杠作相应的运动。本题目是步进电机，微型计算机，插补原理，汇编语言的综合应用。
当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。 工作台作为数控机床的重要组成部分，也是影响加工精度的重要组成环节。从一开始为了满足加工简单的零件而设计的直线运动的X—Y工作台，到现在为了实现多工位加工而制造的分度工作台和回转工作台等。为了满足现代制造业的发展，也为了环境的要求，一作台的驱动装置从原来的机械驱动变为液旅驱动，现在更多的采用了气动装置，更好的保护了环境，节约了资源。由于工作台是一台机床的关键配套部件，因此世界各国都有对其进行研究，我国在工作台的研究开发方面也取得了长足的进步。目前工作台的种类繁多，传统的工作台只能安装在某一指定机床上，伴随着科技的与时俱进，它们的功能也由传统单一性向现代的功能性方向发展，现在一些工作台，它不仅可以安装在钻床上，还可以安装在车床和镗床等机床上。并且目前部分工作台还可以作为机床的第四回转轴，大大提高了机床的性能。例如：可倾回转工作台，它可以实现用于数控机床和加工中心机床上，可利用原机床的两个控制坐标控制转台的回转和倾斜，也可直接利用本转台配套的数控装置与机床联接完成所需的工作循环。它可以完成任意角度的孔、槽、平面类机械加工，以及曲线、凸轮等的加工，并可达到较高的精度另外也可用于非数控钻、车镗类机床上，独立完成等分和不等分的角
度分度工作。国外工作台的功能与我国所生产的工作台功能基本相似，但是在其精度方面，
国外的一些公司所生产的工作台要略高于我国所生产的工作台。
因此我国与国外相比，还是有一定的差距，因此工作台的设计具有重要意义，我们要借助时代的步伐，与时俱进，开拓创新，使我国成为具有领先技术的综合性强国。
absraote
X-Y Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working X-Y environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.
This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading.X-Y The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.
s. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced. The productingcapacity was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer auger
This paper discusses the meat processing machinery - crusher working principle, main technical parameters, transmission system, the typical parts of the structure design and production capacity analysis.umatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working X-Y environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.
This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.
s. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced. The productingcapacity was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer auger
This paper discusses the meat processing machinery - crusher working principle, main technical parameters, transmission system, the typical parts of the structure design and production capacity analysis.
Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other foo
Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced X-Y meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other food, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structure design, can meet the family kitchen generally meat food consisting mainly of minced required.
Key word: pneumatic manipulator；cylinder；pneumatic loop；Four degrees of freedom.
第1章 绪 论
1.1 课题的来源及研究的目的和意义
本设计所设计的车床纵横向移动工作台采用了低摩擦的直线滚动导轨和精密的丝杠，它的工作原理是通过MCS-51单片机来控制步进电机，使X-Y工作台实现了数控控制。工作台的自动化能大大减轻劳动强度，提高劳动生产效率。本设计的数控纵横向移动工作台机电系统设计是一个开环控制系统，其结构简单，实现方便而且能保证一定的精度。通过微机控制技术的简单的应用，实现对机床的控制，使机床的加工范围扩大，精度和可靠性进一步提高。本设计所设计的X-Y工作台不仅可用于车床上进行数控车削加工，而且还能够用于钻床上数控钻削加工，所以其功能远高于传统的普通工作台是新一代机电一体化的典型产品。通过对X-Y工作台的设计，能够正确运用机床数控系统等课程的基本理论个有关知识学会设备数控化改造方案的拟定、比较、分析及进行必要的计算；通过对设备改造的机械部分设计，掌握数控设备典型零件的计算方法和步骤以及正确的结构设计方法；通过设备的数控系统硬件和软件设计，掌握简单的数控系统硬件及软件设计的基本方法；通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养自己分析问题和解决问题的能力；提高自己应用手册、标准以及编写文件等资料的能力。
在本设计中着重介绍了如何对X-Y工作台进行设计，对导轨、丝杠、电机、选用和数控控制电路的设计和其控制程序的编制等方面进行了深入的分析。
数控技术的发展历程 ：数控车床品种繁多，规格不一，可按通用车床的分类方法分为以下3类：
数控立式车床：数控立式车床主轴轴线垂直于水平面，这种车床占数控车床的大多数，应用范围也最广。目前三坐标数控立式车床占数控车床的大多数，一般可进行三轴联动加工。
卧式数控车床：卧式数控车床的主轴轴线平行于水平面。
为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控车床通常采用增加数控转台或万能数控转台的方式来实现四轴和五轴联动加工。这样既可以加工工件侧面的连续回转轮廓，又可以实现在一次装夹中通过转台改变零件的加工位置也就是通常所说的工位，进行多个位置或工作面的加工。
立卧两用转换车床：这类车床的主轴可以进行转换，可在同一台数控车床上进行立式加工和卧式加工，同时具备立、卧式车床的功能。 车床是用车刀进行切削加的机床,车床的加工情况如图1-1所示。在车床上，用不同车刀可以对平面、斜面、沟槽、台阶、T形槽、燕尾槽等表面进行加工，另外配上分度头或回转台还可以加工齿轮、螺旋面、花键轴、凸轮等各种成型表面。故车床的万能性强，应用范围很广。车床的主参数是工作台面宽度及长度。图1-1 车床上的典型工作车床的工艺特点如下：
(1)车床的主轴带动车刀作旋转主运动；
(2)车刀是多齿、多刃连续进行切削；
(3)多数车床由工作台带动工件作直线进给运动；
(4)车刀在切削时，每个刀齿的切削过程是断续的，同时参加切削的齿数是变化的，每个刀齿的切削厚度也是变化的，因此容易引起机床振动；
8.3拉伸、旋转、扫描和放样特征建模
灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌握扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合应用扫描、放样、弯曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。
8.4工程图设计
灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图，断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。
8.5装配设计
灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用SolidWorks智能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配体中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在装配模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。
第九章三维软件设计总结
通过此次设计，又一次提升了运用三维软件的水平，并吸收了不少经验，总结为一下几点。
有零件图纸作图与空想设计作图不同，零件尺寸已经给出，作图时先不考虑尺寸是否真的合适，根据尺寸作出零件的三维图，但到装配时必须要考虑尺寸是否合适，由于AutoCAD图纸效果不好，导致尺寸会有出错，甚至有出现欠定义尺寸，所以，此时必须通过配合后在衡量尺寸，再进行修改，直到满足配合要求。
工具集的确方便了作图，通过选择零件类型，输入数据，就能生成出标准零件，但有时需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此时要随机应变，运用其他零件代替并通过修改或添加零件使其满足要求。
作三维图时要灵活变通，解决问题的方法总比问题多，当一种方法不能正常作图时，试试另一种方法，这不但能完成零件制作，同时也可以培养出更好的作图思路，和打破规矩的新想法。
规则的零件，要学会使用一些能够节省时间的命令，如镜向，阵列等，“能省则省”。
关于装配，曾经带给我很大的阻碍，花了很多时间才弄清原因所在。在一可活动子装配体上，即使活动范围会产生干涉，也不能对其设定活动范围，如高级配合里的距离范围，和角度范围，即使在该活动范围并不影响父配体，也不可设定。因为一旦设定范围后，在父装配体上会将子装配体视为完全定义的模型，这样会对子装配体之间的配合产生矛盾，将不能完成装配。
看懂图是作图的首要任务，看图就是了解零件的工具，没有工具则无法制出 零件，所以画图不能急于下笔，想透了零件的结构，想透图中的虚实线，这才是高效作图的重中之重。
进行零件建模前，一般应进行深入的特征分析，搞清零件是由那几个特征组成，明确各个特征的形状，他们之间的相对位置和表面连接关系，然后按照特征的主次关系，按一定的顺序进行建模。一个复杂的零件，可能是许多个简单特征经过相互之间的叠加、切除或相交组成。所以零件建模时，特征的生成顺序十分重要，不同的建模过程虽然可以构造出同样的实体零件，但其造型过程及实体的构型结构却直接影响到实体模型的稳定性、可修改性、可理解性及实体模型的应用。
尤其在二维图纸上，我们能看到的只是零件的平面图，而内部特征则以虚线给予表示，另外还有零件的相贯线，这表示了各个特征相交时出现线段。在零件的草图绘制过程中，必须要选好第一个草绘平面，这很关键，这个平面决定了往后建模的所用到的命令，简单的说，一个圆柱可以作一个圆形然后拉伸，也可以作一个长方体旋转，虽然他们的结果都一样，但所用的草绘平面和命令就截然不同。如果我们要的是一条轴，那我们就应该选择第二种方法为好了。
由于此设计的零件都是比较规则的零件，所用到的命令大部分是拉伸命令和旋转命令，而且很多零件都是拥有对称关系，所以为了节省时间，提高效率，经常会用到镜向特征命令。
一张完整的工程图应具备以下4方面的内容。
一组视图：用一组视图（其中包括视图、剖视图、断面图、局部放大图）正确、完整、清晰地表达零件各部分的结构形状。
尺寸：确定零件各部分形状的大小和位置
技术要求：表明零件在制造和检验是应达到的一些要求，如表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、材料热处理方式和指标等。
标题栏：注明零件名称、材料、数量、图样比例以及图号等内容。
单击【新建文件】图标，系统显示新建SolidWorks文件对话框，双击该对话框中得装配体选项，即可进入装配体工作模式。
调入第一个零件模型并放置在装配体的原点处，即零件原点与装配体原点重合。
调入一个与第一个零件模型有装配关系的零件模型。分析两个零件之间的装配约束关系，然后选取相应的约束选项进行零件操作。
调入其他与已装配零件有装配关系的零件模型并进行装配。全部零件装配完毕后，将装配体模型存盘。
结 论
通过本次设计C616普通车床的数控化改造的设计，从中深刻掌握到了滚珠丝杆，滚珠螺母等等结构，并对该结构进行设计计算，并绘制出装配图和零件图。然后在通过二维软件AUTOCAD进行零件的二维建模和装配图的建模。
综上所述得到一下结论：
(1)本设计适应了数控车床X-Y工作台结构的设备，可以在任意高度下停止。
(2)滚珠丝杆与滚珠螺母的应用得到了认可；
(3)充分查找资料根据计算结果和设计的需要，选用合适的零部件，并对其进行校核；精度验算；
(4)机械系统中各个传动系统的设计，方案合理，能适应实际的情况。
参 考 文 献
[1] Zhang Guoxiong，Liu Shugui，Qiu Zurong，Yu Fusheng，NaYonglin，Leng Changlin.NON-CONTACT MEASUREMENT OF SCULPTURED SURFACE OF ROTATION［J］.CHINESE JOURNAL OF M ECHANICAL ENGIN EERING.Vo1，17，No．4，2004.
[2 ] GUO Yuan，WANG Yutian，HAO Bing .Non—touch Fiber—optic Reflective Displacement Sensor for Roller［J］ Wear.Semiconductor Photonics and echnology.Nov，2OO4.
[3 ] Tatsuo Inoue，Youichi，Watanabe，Kazuo，Okamura，Michiharu，Narazaki，Hayato Shichino，DongYing，JuHideo，Kanamori，Katsumi Ichitani［M］. A CooperativeActivityon QuenchingProcessSimulation—JapaneseIMS-VHTProjectontheBenchmarkAnalys.TRANSACTIONS OF MATERIALS AND HEAT TREATMENT PROCEEDINGS OF THE 14TH IFHTSE CONGRESS［J］.October,2004.
[4] MA Xiaojian，GAN Xuehui.Faults Analysis and Diagnosis of DRJ-460 Dish CentrifugalSeparator＇s Helical Gear.Intemational Journal of PIant Engineering and Management［J］.Vo1．9 No.4 December 2004.
[5]. 王中发. 机械设计［M］.北京理工大学出版社.1998.7..
[6] 机电一体化技术手册编委会.机电一体化技术手册（上册）［M］.机械工业出版社.1997， 7.
[7] 孔凌嘉，张春林.机械基础综合课程设计［M］.北京理工大学出版社.2004.6.
[8]徐文灿著. 数控车床X-Y工作台的结构设计系统设计. 北京：机械工业出版社，1995。
[9]曾孔庚.数控车床X-Y工作台的结构设计的发展趋势. 机器人技术与应用论坛。
[10]寿庆丰.一种多指多关节机器手爪. 机械设计1999年第3期，第3卷。
[11]高微,杨中平,赵荣飞等.数控车床X-Y工作台的结构设计臂结构优化设计. 机械设计与制造2006.1。
[12]孙兵,赵斌,施永辉.数控车床X-Y工作台的结构设计的研制. 中国期刊全文数据库。
[13]马光,申桂英.工业机器人的现状及发展趋势. 中国期刊全文数据库2002年。
[14]李如松.数控车床X-Y工作台的结构设计的应用现状与展望. 中国期刊全文数据库1994年第4期。
[15]李明.单臂回转式数控车床X-Y工作台的结构设计设计.制造技术与机床2005年第7期。
[16]李杜莉，武洪恩，刘志海.数控车床X-Y工作台的结构设计的运动学分析. 煤矿机械2007年2月[17]成大先主编.机械设计手册（第三版）.北京：化学工业出版社，1994。
[18]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space. IEEE Transactions on Robotics and Automation.Vo1.9.No.1.1993。
[19]Abhinandan Jain and Guillermo Roderguez. An Analysis of the Kinematicsnd Dynamics of Underactuated Manipulators.IEEE Transactions on Robotics and Automation. Vo1.9.No.4.1993。
[20] 张晋西.车床X-Y工作台的结构设计［J］.机械设计.2003年6期.
[21] 东北工学院《机械零件设计手册》编写组.机械零件设计手册（上）［M］.冶金工业出版社，1986.4.
致 谢
本课题是在xxx老师的精心指导和热情关怀下完成的，在此谨向导师表示最衷心的感谢和最诚挚的敬意。
本次毕业设计是在指导老师xx的细心指导下完成的。在我三个月的毕业设计中，正是他们以无私的关怀、忘我的研究精神和严谨的学术作风关心影响和教导了我，将令我终身受益。从课题的开始到最后，无处不凝聚着xxx老师的心血。xxx老师在学习和生活方面给予了我极大的关心和支持。同时老师严谨的、科学的学术作风，前瞻的科研眼光、敏锐的思维、渊博的知识、丰富的阅历、谦虚大度的胸怀、独特的为人处世原则,忘我工作的奉献精神是永远值得我学习的。在此谨向xxx老师表示衷心的感谢！
感谢应用技术学院的各位老师！在我四年多的求学生涯中，从学习和生活各方面给予我莫大的关怀和帮助。感谢我的大学同学,与他们共同度过这一段难忘的人生旅程，他们为我的大学生生活和毕业设计生活增添了无限色彩。
再有要感谢一起学习生活的同学们，与他们的一次次交流使我得以不断进步和提高。
我能够专心学习，顺利完成学业，与我的父母的培养、鼓励和支持是分不开的，在此向他们表示最诚挚的感谢！
感谢文中所引用文献的所有作者们！再次感谢所有关心、支持和帮助过我的老师、同学和朋友们！