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。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0.6〜0.8万台，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F—主轴箱；2—E盘;F—主轴箱；2—E盘;2—刀架：4—顶尖；颅一尾业；6—犀身;9—床鞍；加一底壓；山一进给箱图1-1C6150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1—2a）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。图1—2a)齿轮二级变速主传动系统图（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。图1—2b）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1—2c）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。图1—2c）同步齿形带传动装置系统图对以上三种方案的比较，决定选择第三个为初步方案。2.尾架改造的初步方案：如图1-3所示，采用液压系统来控制尾架的伸缩，达到紧固工件的效果。去掉原来手动装置。

图1—3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1—4经济型数控控制系统结构图成果形式: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00，1。2．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20社05，。3．赵松年等编，机电一体化机械系统设计，上海：同济大学出1版99社6。，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20版07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19社94，。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