CA6140車床的數(shù)控化改造開題報(bào)告文件

PAGE中北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告學(xué)生姓名：學(xué)號(hào):學(xué)院、系：專業(yè)：數(shù)控技術(shù)設(shè)計(jì)題目：一般CA6140車床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：2009年3月12日

開題報(bào)告填寫要求1．開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯委員會(huì)對(duì)同學(xué)答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下，由同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)老師簽署意見及所在系審查后生效；2．開題報(bào)告內(nèi)容必須用按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印,禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)準(zhǔn)時(shí)交給指導(dǎo)老師簽署意見；3．同學(xué)寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊(cè)）.文中應(yīng)用參考文獻(xiàn)處應(yīng)標(biāo)出文獻(xiàn)序號(hào)，文后“參考文獻(xiàn)"的書寫，應(yīng)依據(jù)國標(biāo)GB7714—87《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)章》的要求書寫,不能有任意性；4．同學(xué)的“學(xué)號(hào)"要寫全號(hào)(如0201140102）,不能只寫最后2位或1位數(shù)字；5。有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)依據(jù)國標(biāo)GB/T7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求,一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫.如“2004年3月15日"或“2004—03-15”；6。指導(dǎo)老師意見和所在系意見用黑墨水筆工整書寫，不得隨便涂改或潦草書寫。

畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，依據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：文獻(xiàn)綜述1、數(shù)控機(jī)床進(jìn)展簡史國外利用數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行掌握加工是從40年月開頭的。1952年美國麻省理工學(xué)院在一臺(tái)立式銑床上裝了一套試驗(yàn)性的數(shù)控系統(tǒng)，成功地實(shí)現(xiàn)同時(shí)掌握三軸的運(yùn)動(dòng)，它成了世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。此后，從60年月開頭，其他一些工業(yè)國家如德國、日本等間續(xù)地開發(fā)生產(chǎn)及使用數(shù)控機(jī)床。1974年微處理機(jī)直接用于數(shù)控機(jī)床，進(jìn)一步促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床的普及應(yīng)用和大力進(jìn)展。隨著數(shù)控機(jī)床的功能越來越完善，牢靠性和性能越來越高，它在制造業(yè)中逐漸擔(dān)當(dāng)了越來越重要的角色。我國數(shù)控機(jī)床的研制是從1958年開頭的，經(jīng)歷了幾十年的進(jìn)展,直至80年月后引進(jìn)了日本、美國、西班牙等國數(shù)控伺服及伺服系統(tǒng)技術(shù)后，我國的數(shù)控技術(shù)才有質(zhì)的飛躍,應(yīng)用面逐漸鋪開,數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)才逐步形成規(guī)模。2、數(shù)控化改造的意義及要求由于現(xiàn)代工業(yè)的飛速進(jìn)展，市場需求變的越來越多樣化，多品種、中小批量甚至單件生產(chǎn)占有相當(dāng)大的比重,一般機(jī)床已越來越不能滿意現(xiàn)代加工工藝及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的要求.如果設(shè)備全部更新替換，不僅資金投入太大,成本太高,而且原有設(shè)備的閑置又將造成極大的浪費(fèi)。如今科學(xué)技術(shù)進(jìn)展很快,格外是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展更快，應(yīng)用到數(shù)控系統(tǒng)上，它既能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度,又能提高加工精度,所以最經(jīng)濟(jì)的方法就是進(jìn)行一般機(jī)床的數(shù)控改造.這樣既可以提高加工生產(chǎn)率，改善加工工藝,還可以削減資金投入,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短訂購新的數(shù)控機(jī)床的交貨周期時(shí)間。實(shí)踐已經(jīng)證明一般車床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造具有重大的實(shí)際價(jià)值，為此,在舊有車床上進(jìn)行數(shù)控改造有著較好的市場前景。本課題來源于生產(chǎn)實(shí)踐。將CA6140型一般車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)CA6140車床原有功能，在機(jī)床的精度、性能等方面除保持原來狀況外還有所提高。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中滿意以下幾點(diǎn)要求：a．橫向（X向)進(jìn)給脈沖當(dāng)量為0。005mm/脈沖；b．進(jìn)給速度范圍：向3～1000mm/min（無級(jí)調(diào)速）快進(jìn)速度：X向1000～3000mm/min內(nèi)任意設(shè)定；c。原車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)予以保留，橫向進(jìn)給系統(tǒng)由微機(jī)實(shí)現(xiàn)開環(huán)掌握，兩軸聯(lián)動(dòng);d。刀架采納自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，具有切削螺紋的功能；e。改造便利，成本低。該設(shè)計(jì)的總體思路是采納以8031單片機(jī)為核心的數(shù)控裝置掌握加工過程。微機(jī)通過I/O接口發(fā)出驅(qū)動(dòng)脈沖,經(jīng)過光電隔離進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)掌握線路,驅(qū)動(dòng)掌握線路接受來自數(shù)控車床掌握系統(tǒng)的進(jìn)給脈沖信號(hào)，并將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為掌握步進(jìn)電機(jī)各定子繞組依次通電、斷電的信號(hào)，使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),從而使工作臺(tái)產(chǎn)生移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)縱向、橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng).由于步進(jìn)電機(jī)需要的驅(qū)動(dòng)電壓較高，電流較大，如果將I/O輸出信號(hào)直接與功率放大器相連，將會(huì)引起強(qiáng)電干擾,輕則影響單片機(jī)程序運(yùn)行，重則導(dǎo)致單片機(jī)接口電路的損壞，所以在接口電路與功率放大器之間加上隔離電路，實(shí)現(xiàn)電氣隔離。3、總體方案設(shè)計(jì)由于該設(shè)計(jì)是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造,在考慮簡略方案時(shí)，應(yīng)遵守的基本原則是在滿意使用要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能少，以降低成本.3.1機(jī)械部分改造橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造：拆掉原手動(dòng)刀架和小拖板，安裝上數(shù)控刀架；拆掉一般絲桿、光桿進(jìn)給箱和溜板箱，換上滾珠絲杠螺母副;保留原手動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于調(diào)整操作，原有的支撐結(jié)構(gòu)也保留，采納一級(jí)齒輪減速，步進(jìn)電機(jī)、齒輪箱體安裝在中拖板的后側(cè).3。2數(shù)控系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式分為點(diǎn)位掌握系統(tǒng)、點(diǎn)位直線掌握系統(tǒng)、連續(xù)（輪廓）掌握系統(tǒng)依據(jù)設(shè)計(jì)要求,CA6140車床要加工簡潔零件輪廓，其各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)有著確定的函數(shù)關(guān)系。依據(jù)設(shè)計(jì)要求,本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采納連續(xù)掌握系統(tǒng)。采納以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)掌握。由于開環(huán)掌握具有結(jié)構(gòu)簡潔、設(shè)計(jì)制造容易、掌握精度較好、容易調(diào)試、價(jià)格廉價(jià)、使用維修便利等優(yōu)點(diǎn).開環(huán)掌握多用于負(fù)載變化不大或要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)備中。采納簡易數(shù)控裝置，以步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)在微機(jī)掌握下的自動(dòng)加工.其工作原理是:依據(jù)加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫加工程序，通過數(shù)控裝置上的鍵盤輸入微機(jī)，微機(jī)在監(jiān)控程序的管理下工作，并通過專用掌握程序，把用戶加工程序轉(zhuǎn)化成肯定頻率和數(shù)量的脈沖信號(hào),經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后驅(qū)動(dòng)縱橫向二臺(tái)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過機(jī)械接口傳動(dòng)絲杠實(shí)現(xiàn)刀架縱、橫兩個(gè)方向的頻率.自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架由單片機(jī)發(fā)出換刀轉(zhuǎn)位指令，由自動(dòng)刀架驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)使刀架松開、抬起、旋轉(zhuǎn)后再自動(dòng)鎖緊而完成轉(zhuǎn)位換刀過程。該經(jīng)濟(jì)型微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采納步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件。微機(jī)通過I/O接口發(fā)出驅(qū)動(dòng)脈沖，經(jīng)過光電隔離進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)掌握線路，驅(qū)動(dòng)掌握線路接受來自數(shù)控車床掌握系統(tǒng)的進(jìn)給脈沖信號(hào)，并將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為掌握步進(jìn)電機(jī)各定子繞組依次通電、斷電的信號(hào)，使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)滾珠絲杠傳動(dòng),絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)使工作臺(tái)產(chǎn)生移動(dòng)。綜上所述，本設(shè)計(jì)改造的總體方案為：采納MCS—51單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由I/O接口輸出步進(jìn)脈沖，步進(jìn)電機(jī)經(jīng)一級(jí)齒輪減速后，帶動(dòng)滾動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。數(shù)控改造后的車床不僅提高了原車床的精度和自動(dòng)化程度，達(dá)到快速調(diào)整且仍能保持車床的通用性，而且提高了原車床的功能，利用數(shù)控方法精準(zhǔn)地加工任意面的旋轉(zhuǎn)體。參考文獻(xiàn)：[1］郝忠軍,綜合作業(yè)指導(dǎo)書，機(jī)械部工程師進(jìn)修高校電氣學(xué)院出版社．1995[2］張君安,機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，兵器工業(yè)出版社。1997．8[3]任為民，電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)，中央廣播電視高校出版社。[4]陳嬋娟，數(shù)控車床設(shè)計(jì)，化學(xué)工業(yè)出版社．2006［5］張建民,機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，高等學(xué)校機(jī)械工程及自動(dòng)化[6]伍宏，常用機(jī)械設(shè)備及電氣掌握，廣東科技出版社．2001［7]姜培剛，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社．2003［8］北京航空學(xué)院機(jī)械加工教研室，數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)。國防工業(yè)[9］戴曙，金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)．機(jī)械工業(yè)出版社．198l［10］趙永成，機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)中國鐵道出版社［11]馮辛安，機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社[12]王啟義，機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)冶金工業(yè)出版社［13］熊光華，數(shù)控機(jī)床機(jī)械工業(yè)出版社[14]張起蘇，數(shù)控原理及典型數(shù)控系統(tǒng)高等教育出版社[15]夏田，數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)化學(xué)工業(yè)出版社

畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告２．本課題要討論或解決的問題和擬采納的討論手段（途徑）：總體方案的論證對(duì)于一般機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造,在確定總體設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)考慮在滿意設(shè)計(jì)要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)應(yīng)盡可能少，以降低成本.(1）數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位掌握系統(tǒng)、點(diǎn)位直線掌握系統(tǒng)、連續(xù)掌握系統(tǒng)。由于要求CA6140車床加工簡潔輪廓零件，所以本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采納兩軸聯(lián)動(dòng)連續(xù)掌握系統(tǒng).(2）伺服進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)有開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。由于開環(huán)掌握具有結(jié)構(gòu)簡潔、設(shè)計(jì)制造容易、掌握精度較好、容易調(diào)試、價(jià)格廉價(jià)、使用維修便利等優(yōu)點(diǎn).所以,本設(shè)計(jì)決定采納開環(huán)掌握系統(tǒng)。（3)數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)任何一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能。有了硬件，軟件才能有效地運(yùn)行.在設(shè)計(jì)的數(shù)控裝置中,CPU的選擇是關(guān)鍵，選擇CPU應(yīng)考慮以下要素:1.時(shí)鐘頻率和字長與被控對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度和精度親密相關(guān);2?？蓴U(kuò)展存儲(chǔ)器的容量與數(shù)控功能的強(qiáng)弱相關(guān)；3.I/O口擴(kuò)展的能力與對(duì)外設(shè)掌握的能力相關(guān)。除此之外，還應(yīng)依據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用場合、掌握對(duì)象以及各種性能、參數(shù)要求等，綜合起來考慮以確定CPU。在我國,一般機(jī)床數(shù)控改造方面應(yīng)用較普遍的是Z80CPU和MCS-51系列單片機(jī)，主要是由于它們的配套芯片廉價(jià)，通用性強(qiáng)，制造和維修便利，完全能滿意經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的改造需要。本設(shè)計(jì)中是以MCS-51系列單片機(jī)，51系列相對(duì)48系列指令更豐富,相對(duì)96系列價(jià)格更廉價(jià),51系列中，是無ROM的8051,8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控機(jī)中應(yīng)用最多的是8031單片機(jī)。本設(shè)計(jì)以8031芯片為核心，增加存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、接口和面板操作開關(guān)組成的掌握系統(tǒng)。

畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告指導(dǎo)老師意見:指導(dǎo)老師：年月日所在系審查意見:系主任：年月日

附件：參考文獻(xiàn)格式學(xué)術(shù)期刊作者﹒論文題目﹒期刊名稱，出版年份,卷（期）：頁次如果作者的人數(shù)多于3人，則寫前三位作者的名字后面加“等”,作者之間以逗號(hào)隔開。例如：［1］李峰，胡征,景蘇等.納米粒子的掌握生長和自組裝討論進(jìn)展。無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2001,17（3）:315～324[2］J。Y。Li，X.L.Chen,H。Li.Fabricationofzincoxidenanorods。JournalofCrystalGrowth,2001，233：5~7學(xué)術(shù)會(huì)談?wù)撐募髡擤q論文題目﹒文集編者姓名﹒學(xué)術(shù)會(huì)議文集名稱，出版地：出版者，出版年份：頁次例如:［3]司宗國,謝去病，王群﹒重子湮沒快度關(guān)聯(lián)的討論﹒見趙維勤,高崇壽編﹒第五屆高能粒子產(chǎn)生和重離子碰撞理論研討會(huì)文集，北京:中國高等科學(xué)技術(shù)中心，1996：105圖書著者﹒書名﹒版本﹒出版地：出版者,出版年﹒頁次如果該書是第一版則可以略去版次.例如:［4］韓其智，孫洪洲﹒群論﹒北京：北京高校出版社，1987﹒101預(yù)印本作者﹒論文題目﹒預(yù)印本編號(hào)（出版年份）例如：［5］XiaofengGuoandJianweiQiu﹒Theleadingpowercorrectionstothestructurefunctions﹒hep—ph/9810548(1998)學(xué)位論文作者﹒論文題目﹒學(xué)士(或碩士、博士)學(xué)位論文。出版地：出版者，出版年份例如：［6］陳異。納米粒子形貌掌握討論.碩士學(xué)位論文。北京：中國科學(xué)院，2002電子文獻(xiàn)主要責(zé)任者.電子文獻(xiàn)題名﹒電子文獻(xiàn)的出處或可獲地址