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數(shù)控機(jī)床開題報(bào)告

時(shí)間:2023-06-24 09:49:16 開題報(bào)告 我要投稿
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數(shù)控機(jī)床開題報(bào)告范文

  數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī) 的簡(jiǎn)稱,是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。以下是小編特地收集的數(shù)控機(jī)床開題報(bào)告相關(guān)內(nèi)容,以供有需要的人參考!

數(shù)控機(jī)床開題報(bào)告范文

  數(shù)控機(jī)床開題報(bào)告

  一、課題概述、背景及意義

  工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的軍、民機(jī)械工業(yè),在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是,采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)(包括軍、民機(jī)械工業(yè))進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過(guò)程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS外,還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS(管理信息系統(tǒng))、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù),包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對(duì)國(guó)外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造(稱之為信息化),最終使得他們的產(chǎn)品在國(guó)際軍品和民品的市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力大為增強(qiáng)。而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國(guó)家約落后20年。如我國(guó)機(jī)床擁有量中,數(shù)控機(jī)床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1.9%,而日本在1994年已達(dá)20.8%,因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說(shuō)明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。

  微觀上看,數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性,而且這些優(yōu)越性均來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。① 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力,可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量,因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 ②可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化,而且是柔性自動(dòng)化,從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3~7倍。③ 加工零件的精度高,尺寸分散度小,使裝配容易,不再需要“修配”。④ 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中,減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。⑤ 擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能,因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加工。由以上五條派生的好處如:降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省了勞動(dòng)力(一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床),減少了工裝,縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期,可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)等等。此外,機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC(柔性制造單元)、FMS(柔性制造系統(tǒng))以及CIMS計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。

  機(jī)床的數(shù)控改造,主要是對(duì)原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì),最終使機(jī)床達(dá)到比較理想的狀態(tài)。機(jī)床數(shù)控化改造有以下優(yōu)點(diǎn):①節(jié)省資金。機(jī)床的數(shù)控改造同購(gòu)置新機(jī)床相比一般可節(jié)省60%左右的費(fèi)用,大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)的1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級(jí)也只需花費(fèi)購(gòu)買新機(jī)床60%的費(fèi)用,并可以利用現(xiàn)有地基。②性能穩(wěn)定可靠。因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期時(shí)效,幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。③提高生產(chǎn)效率。機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3至5倍。對(duì)復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝,不僅節(jié)約了費(fèi)用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。

  在美國(guó)、日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家,它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè),生意盎然,正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步,機(jī)床改造是個(gè)"永恒"的課題。我國(guó)的機(jī)床改造業(yè),也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國(guó)、日本、德國(guó),用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場(chǎng),已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。

  目前機(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng)在我國(guó)還有很大的發(fā)展空間,現(xiàn)在我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3%。我國(guó)大量的普通機(jī)床應(yīng)用于生產(chǎn)第一線,用普通機(jī)床加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng),從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力,直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益,影響企業(yè)的生存和發(fā)展,數(shù)控機(jī)床則綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù),最適宜加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)只需要換零件加工程序,無(wú)需對(duì)機(jī)床作任何調(diào)整,因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求,所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展,一方面是全功能、高性能;另一方面是簡(jiǎn)單實(shí)用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,具有自動(dòng)加工的基本功能,操作維修方便。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)通常用的是開環(huán)步進(jìn)控制系統(tǒng),功率步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件,無(wú)檢測(cè)反饋機(jī)構(gòu),系統(tǒng)的定位精度一般可達(dá)±0.01,已能滿足加工零件的精度要求。這幾年,國(guó)家加大了對(duì)這類機(jī)床的改造力度,國(guó)防科工委更是推行了萬(wàn)臺(tái)機(jī)床數(shù)控化計(jì)劃,車床、銑床的數(shù)控化改造需求量很大。本課題以普通車床的數(shù)控改造為例,研究機(jī)床數(shù)控改造的方法,包括其結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計(jì),機(jī)床改造后性能與精度的分析以及控制精度的措施等,普通車床應(yīng)用微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造數(shù)控改造后,可以提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量,減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度;谏鲜龇治,本課題的研究具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。

  二、主要研究?jī)?nèi)容

  1.普通車床數(shù)控改造方案的確定,進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。

  2.對(duì)普通車床數(shù)控改造進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算,包括主軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)床縱、橫進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。

  3. 對(duì)改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。

  4. 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制原理模型,對(duì)影響伺服系統(tǒng)系統(tǒng)的因素進(jìn)行分析。

  5. 對(duì)影響伺服傳動(dòng)精度的因素齒輪傳動(dòng)精度、滾珠絲杠副傳動(dòng)精度等進(jìn)行深入研究,并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。

  6. 對(duì)影響伺服元件伺服精度的因素步進(jìn)電機(jī)步矩角精度等進(jìn)行深入研究,并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。

  三、擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題

  1. 普通車床數(shù)控改造進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算。

  2. 對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。

  3. 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制模型,分析系統(tǒng)的誤差來(lái)源及影響系統(tǒng)精度的因素。

  4. 設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路,提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的控制精度。

  四、擬解決方案及關(guān)鍵技術(shù)

  1. 普通車床數(shù)控改造進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算內(nèi)容包括:確定系統(tǒng)的負(fù)載,運(yùn)動(dòng)部件慣量計(jì)算,步進(jìn)電機(jī)的選擇,滾珠絲杠副的選擇和計(jì)算、滾珠絲杠副的剛度驗(yàn)算等。

  2. 對(duì)改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。

  3. 根據(jù)伺服進(jìn)給系統(tǒng)控制原理模型,分別對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)元件的伺服精度、伺服機(jī)械傳動(dòng)元件傳動(dòng)精度進(jìn)行分析,分析影響經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床定位精度主要因素。

  4. 在伺服進(jìn)給系統(tǒng)控制電路中加入步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),改善步矩角特性,提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的定位精度。

  五、創(chuàng)新點(diǎn)

  1. 運(yùn)用機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與方法進(jìn)行普通車床數(shù)控改造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)上達(dá)到有高的靜動(dòng)態(tài)剛度;運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小,傳動(dòng)無(wú)間隙;便于操作和維修。

  2. 從經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的控制原理模型分析影響整個(gè)系統(tǒng)精度的關(guān)鍵因素,分析影響機(jī)床機(jī)床定位精度的各項(xiàng)誤差來(lái)源,提出相應(yīng)的改進(jìn)方法并應(yīng)用于機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

  3. 運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù),設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的`步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路,減小步進(jìn)電機(jī)的步距角及機(jī)床的脈沖當(dāng)量,提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的加工精度,改善電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性,減小噪聲,增加控制的靈活性。

  六、課題預(yù)計(jì)目標(biāo)

  1.普通車床數(shù)控改造的方案的研究,進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。

  2. 對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型,并根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制原理模型,對(duì)影響系統(tǒng)精度的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析。

  3. 研究提高機(jī)械傳動(dòng)部件的傳動(dòng)精度與剛度的方法,對(duì)普通車床數(shù)控改造進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),改善伺服進(jìn)給系統(tǒng)的伺服特性。

  4. 設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路,提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的分辨率。

  七、課題研究進(jìn)展計(jì)劃

  預(yù)計(jì)本課題研究進(jìn)展主要分以下幾個(gè)階段:

  1. 2007年11月~2007年12月 查看文獻(xiàn)資料并撰寫開題報(bào)告

  2. 2007年12月~2008年03月 收集相關(guān)方面的資料,以普通車床數(shù)控改造為例進(jìn)行總體設(shè)計(jì)

  3. 2008年03月~2008年04月 學(xué)習(xí)機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等方面知識(shí)

  4. 2008年04月~2008年07月 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),繪制普通車床數(shù)控改造縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)裝配圖

  5. 2008年07月~2008年08月 學(xué)習(xí)機(jī)床控制精度等方面知識(shí)

  6. 2008年08月~2008年09月 對(duì)機(jī)床進(jìn)行精度分析

  7. 2008年09月~2008年10月 研究提高機(jī)床控制精度的措施

  8. 2008年11月~2008年12月 完成畢業(yè)論文

  9. 2008年12月 畢業(yè)答辯

  參 考 文 獻(xiàn)

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