ca6140车床数控化改造设计

济南大学毕业设计

1前言

1.1数控技术与数控机床

数控技术简称数控(Numerical Control——NC)，是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控（Computer Numerical Control ——CNC)[1]。

采用数控技术控制的机床，或者说装备了数控系统的机床即可被称为数控机床。它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术等技术的典型的机电一体化产品。它是现代制造技术的基础，不但可以很好地解决了形状结构复杂、高精度、小批量、多变形状零件的加工问题，而且还能稳定产品的加工质量和提高生产效率。与普通机床相比，数控机床具有自动换刀、自动变更切削参数的功能，还可以完成平面、回旋面、平面曲线的加工，且加工精度和生产效率都较高等优点，因而数控机床在出现的短期内就得到了广泛的应用。

1.2机床数控改造的历史背景

（1）国际背景：在美国、日本和德国等发达国家，他们的机床改造业作为新的经济增长行业，已经发展成熟。由于机床以及数控技术的不断发展进步，机床改造成了一个“永恒\的课题。

（2）国内背景：在中国，目前机床数控化改造的市场

济南大学毕业设计

1前言

1.1数控技术与数控机床

数控技术简称数控(Numerical Control——NC)，是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控（Computer Numerical Control ——CNC)[1]。

采用数控技术控制的机床，或者说装备了数控系统的机床即可被称为数控机床。它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术等技术的典型的机电一体化产品。它是现代制造技术的基础，不但可以很好地解决了形状结构复杂、高精度、小批量、多变形状零件的加工问题，而且还能稳定产品的加工质量和提高生产效率。与普通机床相比，数控机床具有自动换刀、自动变更切削参数的功能，还可以完成平面、回旋面、平面曲线的加工，且加工精度和生产效率都较高等优点，因而数控机床在出现的短期内就得到了广泛的应用。

1.2机床数控改造的历史背景

（1）国际背景：在美国、日本和德国等发达国家，他们的机床改造业作为新的经济增长行业，已经发展成熟。由于机床以及数控技术的不断发展进步，机床改造成了一个“永恒\的课题。

（2）国内背景：在中国，目前机床数控化改造的市场

摘 要

数控机床的优点：具有高度柔性，加工精度高，加工质量稳定、可靠，生产率高，改善劳动条件，利于生产管理现代化。

普通机床的缺点：普通机床靠齿轮和普通丝杠螺母传动。由于各运动副间存在间隙，加上手工操作不准确，因此重复精度较低。普通机床测量时需停车后手工测量，测量误差较大，而且效率低下。适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。它投资较数控低，但对工人的操作技能要求较高，因此工资水平高。

在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。

物竞天择，适者生存。一些不适应社会发展在机床必将被淘汰，所以实施机床的数控化改造是机械行业在必然趋势。通过搜集资料、实践研究等方法对机床就行改造即是用较少的成本去创造更高的价值。而这也将极大的推动中国机械行业的发展。

经过大量实践证明普通机床数控化改造具有一定经济性、实用性和稳定性。所以很多企业纷纷将现有机床改造成经济型数控机床，这种做法具有投资少、见效快的特点。事实证明：机床的数控化改造可以为企业带来可观的经济效益

摘 要

数控机床的优点：具有高度柔性，加工精度高，加工质量稳定、可靠，生产率高，改善劳动条件，利于生产管理现代化。

普通机床的缺点：普通机床靠齿轮和普通丝杠螺母传动。由于各运动副间存在间隙，加上手工操作不准确，因此重复精度较低。普通机床测量时需停车后手工测量，测量误差较大，而且效率低下。适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。它投资较数控低，但对工人的操作技能要求较高，因此工资水平高。

在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。

物竞天择，适者生存。一些不适应社会发展在机床必将被淘汰，所以实施机床的数控化改造是机械行业在必然趋势。通过搜集资料、实践研究等方法对机床就行改造即是用较少的成本去创造更高的价值。而这也将极大的推动中国机械行业的发展。

经过大量实践证明普通机床数控化改造具有一定经济性、实用性和稳定性。所以很多企业纷纷将现有机床改造成经济型数控机床，这种做法具有投资少、见效快的特点。事实证明：机床的数控化改造可以为企业带来可观的经济效益

毕 业 设 计

题 目：CA6140车床主传动变速箱的数控

改造设计

系 别：机电工程学院

班 级：

姓 名：

指导教师：

职 称：工 程 师

日 期：2007年5月16日

目 录

前言 (2) 摘要 (3) 设计任务及要求 (4) 一 车床主传动变速箱结构分析 (5)

二 数控车床头箱结构分析 (6)

2.1 主传动系统

2.2 进给传动系统

2.3 自动回转刀架

2.4 机床尾座

三 伺服系统及步进电动机的设计和计算 (7)

3.1伺服系统结构改造设计方案

3.2 进给伺服机构机械部分的设计计算

四 同步带传动设计 (14)

4.1 同步齿形带的选择和校核

4.2 主轴组件的设计

五 数控系统驱动的电路设计 (19)

5.1硬件电路的基本组成

5.2 控制系统的功能

六 润滑系统的改造 (22) 体会

输出轴加工工艺及夹具设计 摘 要：机械制造业的发展对世界经济起着非常重要的作用,而机械加工工艺的编制是机械制造技术的重要组成部分和关键工作。本文论述的是输出轴的加工工艺和夹具设计,着重于几个重要表面的加工,具有一定的尺寸、形状、位置要求,还有一些强度、表面粗糙度要求等,然而这些都会在文中得以体现。关键词：制造,输出轴,加工工艺,夹具

目 录

前言................................................................2

1.零件的工艺分析及生产类型的确定....................................2

1.1技术要求分析.................................................2 1.2零件的工艺分析...............................................2

2.选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图................................3

2.1选择毛坯.....................................................3 2.

CA6140普通车床数控化改造设计

摘 要

应用成熟的数控技术理论和成功经验，以低廉的成本对普通旧机床进行数控化改造，可以恢复甚至提高原机床的精度，适应工业高速跨越式发展的要求，为此机床数控化改造在国际国内作为新的经济增长行业获得了很大的发展。本文以CA6140机床为研究对象，对该机床进行了数控化改造，主要研究内容如下：

对数控伺服系统的工作原理进行分析研究，简单了解了数控化改造过程中数控系统的选型，分析研究了CA6140机床的数控化改造方案，重点介绍了本课题采用的GSK980TD系统。根据机械、动力学及电气设计原理，采用交流变频电机变频调速，对数控机床的主传动系统进行了设计和校核。根据进给系统的要求，对切削力和滚珠丝杠进行了计算，并选配了合适的齿轮和进给电机。对CA6140车床电气控制部分进行了PLC设计，绘制了主轴及伺服系统的梯形图，编制了PLC可编程控制器工作程序；给出整机电气线路改造方案。对改造后的机床精度进行了恢复，并给出伺服系统典型部件改造方案。数控化改造后的机床实际应用效果良好，取得了良好的加工质量和经济效益。

此次研究，为企业技术人员实现传统CA6140型车床数控化改造提供了行之有效的科学方法，对于企业其他传统设备的技术改造

制定CA6140车床后托架的加工工艺、设计

序言

机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次较深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它是我们3年的大学成绩考核的一个很好的方式，在三年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能够通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。

由于能力所限，设计尚有许多不走之处，恳请各位老师给于指教。

第一章 工 艺

一、 零件的分析

（一） 零件的作用

CA6140车床后托架在卧式机床上，当采用双向引导刀具时，且有较高的精度要求时.刀具和主轴之间采用浮动卡头连接，在动力头退回原位，刀具又已退离夹具刀套的情况下，必须采用托架来支撑刀杆，以防止刀杆产生下垂，保证在下一次工作循环中，刀具能顺利得重新进入刀套，托架的结构形式同活动钻模版相似，但其作用仅在于支撑刀杆而不作为刀具的导向，托架不起直接保证加工精度的作用，但他却直接保证机床能顺利正常的工作。

（二） 零件的工艺分析

CA6140车床托架可分为四个加工工序，他们

ca6140设计

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四, 零件的分析
一,零件的作用
题目所给的零件是 CA6140 车床后托架.后拖架是在加工超出床身长度的 细长杆零件时,用来支撑工件的机床附件,通常半自动机床使用较多,主要起支 撑作用和固定作用.
二,零件的工艺分析
CA6140 车床后拖共有三组加工表面,他们相互之间有一定的位置要求. 现分析如下: 1,加工φ40 孔 2,加工φ30.2 孔 3,加工φ25.5 孔 这三组加工圆孔之间有着一定的位置要求,主要是: (1)φ40 孔与底面的平行度公差为 100:0.07. (2)Φ30.2 孔与底面的平行度公差为 100:0.07,相对于φ40 孔的平行度公差为 100:0.08. (3)Φ25.5 孔与底面的平行度公差为 100:0.07,相对于φ40 孔的平行度公差为 100:0.08. (4)粗糙度要求都是 1.6m ,且都处于同一高度(35±0.07) . 由以上分析可知,有一个面和一个锪平面有尺寸精度要求,而且有一定的表面粗 糙度要求.对于这三组孔,可以设计一专用夹具,将三孔同时加工出来,因是大 批量生产

目 录

一、零件分析..............................2

1、零件的作用..............................2 2、零件的工艺分析概述......................2 3、零件的工艺分析..........................2

二、确定毛坯尺寸，设计毛坯图.........3

1、确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差........3 2、确定机械加工余量........................4 3、确定毛坯尺寸............................4 4、确定毛坯尺寸公差........................4 5、设计毛坯图..............................5

三、基准的选择.......................5

1、选择基准................................5 2、制定工艺路线............................5

四、工序设定.........................7

1、机床的选择...........