數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計【含說明書+PDF圖紙】
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畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表
題目名稱：數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計
學(xué)生姓名
班級
學(xué)號
一、已完成的任務(wù)
1、機(jī)床的總體方案初步設(shè)計；
2、機(jī)床總體方案的修改、整理；
3、已繪制出零件的加工工序、示意圖；
4、已繪制出機(jī)床的聯(lián)系尺寸圖；
5、熟悉了機(jī)床刀架自動控制的相關(guān)資料；
二、存在問題
1、單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的基本原理還未熟悉掌握；
2、在學(xué)習(xí)Proteus軟件時，發(fā)現(xiàn)元件庫中沒有所需要的個別元件；
三、擬采取的研究方法和可行性分析
1、搜集資料，掌握單片機(jī)控制刀架自動換刀的原理；
2、學(xué)習(xí)用Proteus制作元件或用存在的元件代替所需元件的功能；
四、指導(dǎo)教師對學(xué)生勞動紀(jì)律、設(shè)計（論文）進(jìn)展等方面的評語
指導(dǎo)教師簽名：
姓 名
系部：機(jī)械工程系 專業(yè)： 班級：
題 目
數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計
設(shè)
計
任
務(wù)
設(shè)計一臺四工位的立式自動回轉(zhuǎn)刀架，適用于C616或C6132經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。推薦刀架所用電動機(jī)的額定功率為90W，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min，換刀時要求刀架轉(zhuǎn)動的速度為30r/min。
對設(shè)計的回轉(zhuǎn)刀架的工作原理、結(jié)構(gòu)、特點等進(jìn)行分析和掌握。
完成回轉(zhuǎn)刀架的整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計和論證，對回轉(zhuǎn)刀架的主要傳動件進(jìn)行設(shè)計；完成回轉(zhuǎn)刀架電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，包括控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計；撰寫2萬字的畢業(yè)設(shè)計論文。
時
間
進(jìn)
度
第六到十周組合機(jī)床總體方案設(shè)計。
第十一到十四周結(jié)合零件加工要求設(shè)計組合機(jī)床刀架自動控制系統(tǒng)圖。
第十五周論文整理、裝訂和參加答辯。
原
始 參
資 考
料 文
和 獻(xiàn)
主
要
[1] 陳炳光，陳昆，模具數(shù)控加工及編程技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011
[2] 唐利平，數(shù)控車削加工技術(shù)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011
[3] 朱勇，數(shù)控機(jī)床編程與加工，北京：中國人事出版社，2011
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
指導(dǎo)教師簽字： 院長（系主任）簽字：
外文資料翻譯
Control Machine, On The Necessity Of The Reform
1 at the necessity of reform micro
Micro, nc machine tools are prominent than traditional superiority, and these advantages are from the numerical control system contains the power of computers.
The traditional machining process of complex curves and surfaces, etc.
Because computers are excellent operation ability, can be instantaneous accurately calculate the instantaneous should coordinate each exercise, so can exercise into complex compound curve or surface.
Can realize the automatic processing, and is flexible, thus to improve efficiency than traditional machine 3-7 times.
Because computers are memory and storage capacity, can input program, then remember and storage procedures according to the order to perform automatic, so as to realize automation. If you replace a CNC program, can realize the automation of another workpiece machining, thereby piece and small batch production automation, so called "flexible".
Machining parts of high precision, small size, which makes easy dispersion, no longer need to "repair match means".
Can achieve more processes, reduce the concentration of frequent in handling.
With automatic alarm, automatic control, automatic compensation of self-discipline function, thus realizing unattended processing for a long time.
The benefits derived from above five. Such as: reduce the labor intensity, save labor (a person can watch more tool machine), reduce the tooling, shorten the cycle of new product trial production cycle, and to make rapid reaction to market demand, etc.
These advantages is unimaginable, is a very significant breakthrough. In addition, the numerical control machine tools or pushing FMC (flexible manufacturing unit), FMS (FMS) and CIMS (computer integrated manufacturing system) enterprise informationization reform. CNC manufacturing automation technology has become the core technology and basic techniques.
2 macro see the necessity of reform
Macro, industrialized countries, people of mechanical industry, in the 1970s and early 1980s has started large-scale application of numerical control machine. Its essence is to use information technology, the traditional industry (including the army, and machinery industry). Except in the manufacturing process using nc machine tools, FMC, FMS, still include in product development and implementation of CAD, CAM, CAE, virtual manufacturing and production management in the implementation of the management information system (MIS), CIMS etc. In the production of products and the increase in information technology, including the content of artificial intelligence. Because of using information technology to foreign armies, people machinery industry in-depth reform (called information), eventually making their products in the international military and civilian goods market competitiveness greatly strengthened. And we in information technology to transform traditional industries in developed countries behind than about 20 years. If our machine, CNC ownership of the proportion of numerical control (rate) to 1995 only 1.9% in 1994, while Japan has reached by 20.8%, so every year there are lots of the import of mechanical and electronic products. This is from on macroscopic illustrates the necessity of nc reform.
Second, how to reform nc
1 the rise of industry transformation, and abroad
In the United States, Japan and Germany and other developed countries, their machine reconstruction, as a new economic growth industries, is in the golden age. Due to the machine as well as technology advances, machine reconstruction is a "eternal". Our machine reconstruction from old, also with numerical control technology industry into the new industry. In the United States, Japan, Germany, using CNC machine and production technical renovation has broad market, has formed a line of nc machine tools and new industry transformation. In the United States, machine tool called transformation industry. Remanufacturing (regeneration) The famous company engaged in renewable industry: Bertsche engineering Co., ayton machine Co., Devlieg - Bullavd (depot) services group, US equipment company, etc. American companies in China to open. In Japan, machine tools modification (called transformation industry Retrofitting). Engaged in the modification of the famous company has possession: Wei engineering group, three machinery company, p.dubois chiyoda machine company worker, wild zanretsuken engineering company, waterside field engineering company, morikawa engineering company, etc.
普通車床的數(shù)控化改造
機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的必要性。
首先從微觀看改造的必要性：
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)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機(jī)的威力。
可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。
由于計算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時準(zhǔn)確地計算出每個坐標(biāo)軸瞬時應(yīng)該運(yùn)動的運(yùn)動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。
可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。
由于計算機(jī)有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實現(xiàn)了“柔性自動化”。
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”。
可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。
擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。
由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機(jī)床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。
以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。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)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。
其次宏觀看改造的必要性：
宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、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)對國外軍、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)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強(qiáng)。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后20年。如我國機(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。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。
如何進(jìn)行機(jī)床數(shù)控化改造
國外改造業(yè)的興起
在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個"永恒"的課題。我國的機(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、日本、德國，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生（Remanufacturing）業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機(jī)床公司、Devlieg-Bullavd（得寶）服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝（Retrofitting）業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。?
目錄
一、實習(xí)目的及意義 2
二、實習(xí)任務(wù) 2
三、實習(xí)時間 2
四、實習(xí)地點 2
五、實習(xí)企業(yè)概況 2
六、實習(xí)內(nèi)容 3
（一）實習(xí)的具體內(nèi)容 3
（二）實習(xí)中資料的收集與總結(jié) 3
七、實習(xí)感想 5
1
一、實習(xí)目的及意義
1、貫徹理論聯(lián)系實際原則的好辦法。學(xué)生以實際工作者的身份，直接參與生產(chǎn)過程，既可運(yùn)用已有的知識技能，完成一定的生產(chǎn)任務(wù)，又可學(xué)習(xí)實際生產(chǎn)技術(shù)知識或管理知識，掌握生產(chǎn)技能，或培養(yǎng)管理能力，并且通過實習(xí)鞏固、豐富與提高理論知識。
2、對學(xué)生進(jìn)行思想政治和道德品質(zhì)教育的有效途徑。在生產(chǎn)實習(xí)中，可以具體生動地對學(xué)生進(jìn)行勞動觀點、愛護(hù)公共財物、組織性紀(jì)律性、職業(yè)道德等教育。
3、檢驗教學(xué)質(zhì)量的重要手段。通過生產(chǎn)實習(xí)，可以對學(xué)生專業(yè)知識、技能的實際水平，為社會主義建設(shè)服務(wù)的專業(yè)思想，社會主義勞動紀(jì)律與職業(yè)道德。
二、實習(xí)任務(wù)
根據(jù)所選擇的畢業(yè)論文（設(shè)計）題目及所選擇的實習(xí)單位確定具體的實習(xí)任務(wù)。基本內(nèi)容包括，了解實習(xí)單位的基本情況，業(yè)務(wù)流程，企業(yè)存在的問題，電子商務(wù)應(yīng)用的基本情況等。
三、實習(xí)時間
2013年3月13日
四、實習(xí)地點
鄭州第一紡織有限公司
河南龍瑞新能源汽車有限公司
五、實習(xí)企業(yè)概況
鄭州第一紡織成立于2006年（前身為河南嵩岳集團(tuán)鄭州一棉有限公司）。公司位于河南省新鄭市龍湖鎮(zhèn)雙湖東道2號。是一家集棉紡/針紡織品的設(shè)計/制造/銷售等為一體的大型紡織企業(yè)。公司選用國內(nèi)最先進(jìn)的紡織設(shè)備：德國特呂次勒清梳聯(lián)、瑞士立達(dá)精梳成套設(shè)備、德國賜來福自動絡(luò)筒機(jī)、全套烏斯特試驗儀器、德國羅森克細(xì)紗輔機(jī)等。配以國內(nèi)外最先進(jìn)的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，能實現(xiàn)全方位的設(shè)備在線監(jiān)測、實時監(jiān)控和信息共享，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和設(shè)備的效用最大化。
河南龍瑞新能源汽車有限公司成立于2010年7月，是由胡連精密股份有限公司（臺灣）和河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院共同籌建的一家專業(yè)生產(chǎn)純電動汽車的股份制企業(yè)。
公司一期生產(chǎn)基地位于河南省新鄭市龍湖鎮(zhèn)，總投資為20000萬元，建成涵蓋沖壓、焊接、涂裝、總裝四大工藝的整車生產(chǎn)線和零部件配套項目，建筑面積達(dá)到30，000平方米，一期設(shè)計年產(chǎn)能3萬臺純電動汽車。
公司目前擁有員工近200人，具有完善的法人治理機(jī)構(gòu)，擁有國內(nèi)在汽車、快速制造領(lǐng)域最頂尖的技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊，擁有多項獨立的專利技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)。公司依托快速制造國家工程研究中心，以中國工程院郭孔輝院士、盧秉恒院士為代表的科研隊伍，協(xié)同一批國內(nèi)制造業(yè)、汽車行業(yè)的權(quán)威直接參與公司核心技術(shù)研究，致力于研發(fā)和生產(chǎn)體現(xiàn)“前沿科技、低碳生活”的微型電動汽車及其核心智能驅(qū)動控制系統(tǒng)。公司目標(biāo)是通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新，為客戶提供智能、環(huán)保、高品質(zhì)、個性化的新能源汽車產(chǎn)品。
龍瑞純電動汽車產(chǎn)品自2011年7月上市銷售以來，憑借優(yōu)越的性能和精良的品質(zhì)，廣受消費者的歡迎，目前公司具有自主研發(fā)的純電動汽車兩款：LEV6三廂系列和I-炫兩廂系列，并計劃在近兩年內(nèi)再推出3-4款新車型，滿足不同消費階層的需求。
龍瑞公司堅持“品質(zhì)、高效、嚴(yán)謹(jǐn)、創(chuàng)新”的企業(yè)理念，秉承臺灣企業(yè)嚴(yán)格的管理模式，爭取三年內(nèi)成為河南新能源汽車的代名詞，五年內(nèi)發(fā)展成為國內(nèi)有影響力的新能源汽車民族品牌，成為受人尊敬的具有社會責(zé)任感的優(yōu)秀企業(yè)及行業(yè)管理典范。
六、實習(xí)內(nèi)容
（一）實習(xí)的具體內(nèi)容
了解各種紡織儀器名稱，作用；細(xì)紗，絡(luò)筒設(shè)備的基本認(rèn)識和維修保養(yǎng)概念以及紡織工藝流程。以及在紡織工廠中如何確保工廠安全問題，保證人身及財產(chǎn)的安全是重中之重。
了解新能源未來的發(fā)展前景和國家對新能源的大力推廣，及新能源在汽車工業(yè)的發(fā)展迅速發(fā)展。
（二）實習(xí)中資料的收集與總結(jié)
在鄭州第一紡織有限公司實習(xí)我了解到織造工序織造是紡織廠的重要工序?？椩斓娜蝿?wù)是將經(jīng)過準(zhǔn)備工序加工處理的經(jīng)紗與緯紗通過織布機(jī)根據(jù)織物規(guī)格要求，按照一定的工藝設(shè)計交織成織物?？椩旃ば虻漠a(chǎn)量、質(zhì)量和消耗直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，必須高度重視。
1．提高產(chǎn)品質(zhì)量?？椢镔|(zhì)量主要包括棉布的物理性能和外觀疵點兩大方面?？椢锏奈锢硇阅埽纾嚎椢锏慕?jīng)緯向強(qiáng)力、耐磨牢度、透氣度等，直接影響到服用性和穿著牢度，應(yīng)根據(jù)織物的不同用途而確定。并要在生產(chǎn)的全過程進(jìn)行控制，達(dá)到指標(biāo)要求?？椢锏耐庥^疵點如：折痕、稀弄、百腳、跳花、破洞等，不僅影響織物外觀，對服用性能和穿著牢度也有著直接影響。應(yīng)在操作過程中嚴(yán)格執(zhí)行工作法，在日常管理中經(jīng)常分析疵點產(chǎn)生的因素，有針對性的提出改進(jìn)措施，不斷改善成品質(zhì)量，提高下機(jī)一等品率。
2．提高生產(chǎn)效率織機(jī)的生產(chǎn)效率是用來衡量生產(chǎn)水平的考核指標(biāo)之一?？棛C(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中由于斷經(jīng)、斷緯、機(jī)械故障、處理壞布、上軸等原因而造成停臺，影響布機(jī)的產(chǎn)量和棉布質(zhì)量。因此，必須采取有效措施降低斷頭，減少機(jī)械故障，及時處理停臺，縮短停臺時間，努力提高織機(jī)的生產(chǎn)效率。
3. 織機(jī)在織造過程中主要物質(zhì)消耗是機(jī)物料、紗線和動力。消耗量的大小與原材料質(zhì)量設(shè)備狀態(tài)、技術(shù)操作水平、生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)條件有關(guān)。降低物質(zhì)消耗是提高經(jīng)濟(jì)效益的重要內(nèi)容，必須高度重視。
在參觀河南龍瑞新能源汽車有限公司時我認(rèn)識到新能源將得到國管局的大力推廣。
“十二五”時期全國公共機(jī)構(gòu)的節(jié)能目標(biāo)是以2010年能源資源消耗為基數(shù)，到2015年人均能耗下降15%，單位建筑面積能耗下降12%。
據(jù)了解，全國公共機(jī)構(gòu)食堂每年消耗天然氣和人工煤氣約20億立方米，而節(jié)能型灶具的使用比率不到10%。
“十二五”期間，國管局將推進(jìn)燃?xì)庠罹吒脑旃こ?，預(yù)計在公共機(jī)構(gòu)推廣應(yīng)用節(jié)能型灶具24萬臺，使節(jié)能型灶具使用率達(dá)到80%以上，年節(jié)約天然氣和煤氣約3億立方米，折合36萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
此外，國管局將推動新能源和可再生能源推廣工程。在節(jié)能與新能源公務(wù)用車推廣工程中，公共機(jī)構(gòu)將逐步提高新購公務(wù)用車中節(jié)能與新能源汽車的比例，到“十二五”期末達(dá)到50%以上。
并且認(rèn)識到小型高效電動汽車是中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史機(jī)遇小型電動汽車市場需求大。百姓買得起,政府貼得起(基本不用貼)。小型電動汽車售價為5萬～6萬元(有的甚至不到3萬元)。小型純電動車的運(yùn)行成本為同級別燃油車的1/3甚至更低(包括電池折舊),技術(shù)上完全可以支撐持續(xù)的發(fā)展。在小型電動汽車研發(fā)方面,我國已有較好的技術(shù)積累,有強(qiáng)大的國際競爭力。低速未必是低技術(shù)、低品質(zhì)。只要夠用,續(xù)駛里程短的還更節(jié)能、更環(huán)保,推廣高品質(zhì)的小型電動車,以大量替代燃油轎車才是實現(xiàn)低能耗、低污染交通的主要途徑。
七、實習(xí)感想
這段時間，我在鄭州第一紡織有限公司和河南龍瑞新能源汽車有限公司的畢業(yè)實習(xí)，使我增長了知識和見聞，也讓我增長了很多實踐知識，很有收獲，也很有感觸。在幾天的活動中，我至少強(qiáng)化了一個觀點——發(fā)展經(jīng)濟(jì)要有長遠(yuǎn)的目光，要有知識，也要有技術(shù)。這次的實習(xí)，我也增強(qiáng)了一個信念——要努力學(xué)習(xí)知識和技能，全面提高個人的綜合素質(zhì)，為將來發(fā)展中國經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)自己的力量?；厥走^去，展望未來，從思想上來說，我從一個年少無知的學(xué)生到一個為社會服務(wù)的人，思想覺悟有了很大的提高，作為一個剛剛步入社會的年輕人來說，什么都不懂，沒有任何實踐經(jīng)驗，不過在各位熱心領(lǐng)導(dǎo)和同事的幫助下，我很快的融入到了這個新環(huán)境，這對我今后的工作是非常有益的，除此之外我還學(xué)會了如何更好地與別人溝通；在這短短的十幾天里，我學(xué)到了很多在學(xué)校學(xué)不到的東西，也認(rèn)識到了自己很多的不足，感覺受益匪淺。
我堅信通過這一段時間的實習(xí)，從中獲得的實踐經(jīng)驗使我終身受益，并會在我畢業(yè)后的實際工作中不斷地得到印證，我會持續(xù)地理解和體會實習(xí)中所學(xué)到的知識，期望在未來的工作中把學(xué)到的理論知識和實踐經(jīng)驗不斷的應(yīng)用到實際工作中來，充分展示我的個人價值和人生價值，為實現(xiàn)自我的理想和光明的前程而努力。
教師評語
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畢業(yè)論文（設(shè)計）
開題報告
論文題目：數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計
畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告
一、結(jié)合畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書的要求，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫1500字左右的課題綜述：
1、 選題的目的意義
數(shù)控機(jī)床是多品種小批量生產(chǎn)的高效自動化的技術(shù)群體, 它是把多工序加工、切刀具磨損和測量等各種功能集為一體的自動化機(jī)床。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展, 數(shù)控機(jī)床已是衡量一個國家機(jī)械制造工業(yè)水平的重要標(biāo)志。其中數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床的重要部件之一， 刀架用于夾持切削用的刀具，因此其結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的切削性能和切削效率。它在一定程度上標(biāo)志著數(shù)控車床的技術(shù)水平，并且與加工精度和生產(chǎn)效率密切相關(guān)。因此，國內(nèi)外都在不斷地提高數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架的重復(fù)定位精度和換刀速度，以適應(yīng)高質(zhì)量、高效率生產(chǎn)的要求。目前具有世界先進(jìn)水平的數(shù)控車床，其換刀速度已達(dá)到1s 以內(nèi)，重復(fù)定位精度可保證小于0.002mm。
隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動方向發(fā)展。德國Sauter（肖特）公司的產(chǎn)品的性能指標(biāo)較高，代表數(shù)控車床用轉(zhuǎn)塔刀架的發(fā)展前景，具體表現(xiàn)在：
（1）刀架轉(zhuǎn)位時間最短，且轉(zhuǎn)位準(zhǔn)確。數(shù)控刀架作為數(shù)控機(jī)床必需的功能部件，直接影響機(jī)床的性能和可靠性，是機(jī)床的故障高發(fā)點。這就要求設(shè)計的刀架具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大的特點。它采用蝸桿傳動，上下齒盤嚙合，螺桿夾緊的工作原理。
（2）刀架定位精度高、動作迅速、穩(wěn)定可靠。因為數(shù)控機(jī)床的切削加工精度在很大程度上取決于刀尖位置。由于在加工過程中刀尖位置不進(jìn)行人工調(diào)整，因此，轉(zhuǎn)塔刀架在結(jié)構(gòu)上必須有足夠的強(qiáng)度和剛性，以及合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證轉(zhuǎn)塔刀架在每一次轉(zhuǎn)位之后，都具有盡可能高的重復(fù)定位精度。 Sauter公司產(chǎn)品正是滿足了這一要求, 才使其能夠承受粗加工時的切削抗力同時滿足各種精密加工的要求。
(3）可多刀夾持，雙向轉(zhuǎn)位和任意刀位就近選刀。
(4）應(yīng)用范圍廣，維修方便等特點。
2、國內(nèi)外研究綜述
目前國內(nèi)數(shù)控刀架以電動為主，分為立式和臥式兩種，主要用于簡易數(shù)控車床。臥式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋轉(zhuǎn)，就近選刀，用于全功能數(shù)控車床。另外臥式刀架還有液動刀架和伺服驅(qū)動刀架。電動回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床重要的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理地選配電動回轉(zhuǎn)刀架，并正確實施控制，能夠有效的提高勞動生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，消除人為誤差，提高加工精度等等。另外，加工工藝適應(yīng)性和連續(xù)穩(wěn)定的工作能力也明顯提高，尤其是在加工幾何形狀較復(fù)雜的零件時，除了控制系統(tǒng)能提供相應(yīng)的控制指令外，很重要的一點是數(shù)控車床配備了易于控制的電動回轉(zhuǎn)刀架，以便一次裝夾所需的各種刀具，靈活、方便地完成各種幾何形狀的加工。
國內(nèi)部分刀架回轉(zhuǎn)原理為電機(jī)經(jīng)彈簧理合器帶動蝸桿，再由蝸輪帶動蝸桿旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)都苻D(zhuǎn)體時，由霍爾元件不斷檢測刀架轉(zhuǎn)體是否到位，到位后霍爾元件發(fā)出信號，然后反轉(zhuǎn)鎖緊。主要采用有銷盤、內(nèi)齒盤，外齒盤組成的三端齒定位機(jī)構(gòu)實現(xiàn)準(zhǔn)確定位。其控制部分主要選用MCS-51系列單片機(jī)以及ATMEL公司的AT89等同類產(chǎn)品進(jìn)行控制。
煙臺機(jī)床附件廠是目前我國生產(chǎn)刀架水平最高的廠家，特別是可以生產(chǎn)帶刀頭的刀架。該廠家全套引進(jìn)意大利的生產(chǎn)線，產(chǎn)品屬于高檔型。
國外數(shù)控機(jī)床附件產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用比較早，經(jīng)驗豐富，再由于技術(shù)進(jìn)步，新材料，新結(jié)構(gòu)的不斷出現(xiàn)與應(yīng)用，使得其產(chǎn)品的可靠性比較高。
國外主要分為日本和歐美兩大流派。其產(chǎn)品的特點是夾緊力大，采用專用電機(jī)，體積小，轉(zhuǎn)矩大，可靠性高，耐磨，可靠性較高。比如，日本日研公司部分回轉(zhuǎn)刀架的核心部件蝸桿副，蝸輪采用氮化鋼，齒部表面采用氮化處理，硬度高；蝸桿為硬質(zhì)合金蝸桿；整個蝸桿副為硬齒面接觸，耐磨。既實現(xiàn)了高速又保證了高可靠性。還有德國的肖特（SAUTER）、意大利的杜普洛馬蒂克（DUPLOMATIC）和巴魯法迪（BARUFFALDI）等，他們都有自己的系列、規(guī)格和專利。像肖特（SAUTER）的刀架，采用行星傳動機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，傳動方向均為同一方向，沒有像蝸桿副的降速機(jī)構(gòu)的交叉軸設(shè)計，易于一體化布置。采用牙嵌式齒行離合器的升起和加緊，空行程轉(zhuǎn)角、小效率高，且自鎖功能可靠。其控制部分大都與機(jī)床一起采用CNC控制，目前國際比較好的系統(tǒng)有西門子，法拉克，三菱等。
畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告
二、本設(shè)計（論文）研究的內(nèi)容及擬采用的研究方案和技術(shù)路線：
1. 本設(shè)計（論文）的研究內(nèi)容或解決的技術(shù)問題：
（1） 研究臥式數(shù)控車床刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)問題
①讀數(shù)控自動回轉(zhuǎn)刀架相關(guān)的論文和書籍，系統(tǒng)地了解數(shù)控自動回轉(zhuǎn)刀架相關(guān)知識和原理。
②減速傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計中，查閱資料了解蝸桿及蝸輪副的優(yōu)缺點及使用場所，選擇最合適的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
（2）研究臥式數(shù)控車床刀架的驅(qū)動系統(tǒng)問題
①掌握單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的基本原理和常用解決方面。
②掌握Auto CAD等軟件平臺的應(yīng)用和操作。
2. 本課題擬采用的研究解決方案和技術(shù)路線
①通過對數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及電氣控制進(jìn)行研究，探索數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架的組成和工作原理。
②通過所學(xué)專業(yè)知識，通過查閱相關(guān)資料和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，查閱工具書和參考書，合理的選擇設(shè)計計算公式，正確計算，并輔以圖紙完成數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架機(jī)械部分。
③電氣控制部分的設(shè)計，通過單片機(jī)編制數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架的控制部分。
3. 本設(shè)計（論文）計劃進(jìn)度：
第六周組合機(jī)床總體方案初步設(shè)計。
第七周修改、整理組合機(jī)床總體方案。
第八周繪制零件加工工序、示意圖。
第九周繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖。
第十周熟悉機(jī)床刀架自動控制相關(guān)資料。
第十一周結(jié)合零件加工要求初步設(shè)計組合機(jī)床刀架自動控制系統(tǒng)圖。
第十二周設(shè)計電氣控制系統(tǒng)圖。
第十三周編寫設(shè)計說明書提交初稿。
第十四周修改圖紙和說明書并打印。
第十五周論文整理、裝訂和參加答辯。
4. 參考文獻(xiàn)：
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[9] 顧德仁.CAD/CAM與數(shù)控機(jī)床加工實訓(xùn)教程.北京：中國人事出版社，2011
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[16] 江劍鋒.CAD/CAM與數(shù)控機(jī)床加工.北京:中國人事出版社，2011
[17] 高彬.數(shù)控加工工藝.北京:清華大學(xué)出版社，2011
畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告
指導(dǎo)教師意見：
指導(dǎo)教師：
專業(yè)教研室(專家組)審核意見：
負(fù)責(zé)人：
系主任審批意見：
負(fù)責(zé)人：
摘 要
自動回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，它有效地提高了勞動生產(chǎn)率，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，消除人工誤差提高加工精度和加工精度的一致性等。但是傳統(tǒng)的普通車床換刀的速度慢、精度不高，生產(chǎn)效率低，不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。所以為了提高生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量以及改善勞動條件必須對自動回轉(zhuǎn)刀架進(jìn)行改進(jìn)。
本文對數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)電系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析，研究數(shù)控車床刀架的組成和工作原理，對普通機(jī)床的換刀裝置進(jìn)行改進(jìn)，使該裝置具有自動松開、轉(zhuǎn)位、精密定位等功能。此次主要完成自動回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)械部分和電氣部分的設(shè)計。機(jī)械部分為對其組成的各個機(jī)械部件進(jìn)行計算與選用，電氣部分為編制刀架自動轉(zhuǎn)位控制軟件。設(shè)計的數(shù)控?fù)Q刀裝置功能更強(qiáng)，換刀裝置通過刀具快速自動定位，可以提高數(shù)控車床的效率，縮短加工時間；同時其可靠性更穩(wěn)定，結(jié)抅簡單。
關(guān)鍵詞: 自動回轉(zhuǎn)刀架，換刀裝置，機(jī)電系統(tǒng)，電氣控制
Design of automatic turret mechanical and electrical system of CNC lathes
Abstract
The automatic turret is an important part of CNC lathe. It improved labor productivity and shorten the production time, eliminate human error, the improvement of the machining accuracy and consistency of precision. Though conventional ordinary lathe tool change slowly, low accuracy, low productivity. It cannot adapt to the needs of modern production. Therefore, we must be improved the automatic turret in order to increase productivity, improve product quality and improve working.
This rotary tool holder for CNC lathe electrical and mechanical systems related content study, study the composition and working principle of CNC lathes turret and improve the tool changerthe of general machine tools, so that the device has an automatic release, transfer, precision positioning and other functions. This time we should completion of the design of automatic turret’s the mechanical parts and electrical parts. Mechanical part is composed of various mechanical calculation and selection of parts, electrical parts is preparation of the turret automatically transfer of the control software, automatic indexing turret. Design of more powerful CNC tool changer, tool changer quickly through the automatic positioning tool can improve the efficiency of CNC lathes and shorten the processing time; while its reliability is more stable, the structure is simpler.
Keywords: Automatic turret Tool changer Electro-Mechanical Systems Electrical control
目 錄
1緒 論 1
1.1自動回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計背景 1
1.2自動回轉(zhuǎn)刀架的市場分析 2
1.3設(shè)計自動回轉(zhuǎn)刀架的意義 2
2自動回轉(zhuǎn)刀架總體設(shè)計 3
2.1總體方案的確定 3
2.2減速機(jī)傳動機(jī)構(gòu)的確定 4
2.3刀體鎖緊與精定位機(jī)構(gòu)的確定 5
2.4抬起機(jī)構(gòu)的確定 5
3自動回轉(zhuǎn)刀架機(jī)械部分設(shè)計 6
3.1自動回轉(zhuǎn)刀架的工作原理 6
3.2蝸輪及蝸桿的設(shè)計及校核 8
3.2.1蝸桿的選型 9
3.2.2蝸桿副的材料 10
3.2.3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計 10
3.3蝸輪及蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸 12
3.4螺桿的主要參數(shù)與幾何尺寸 14
3.4.1螺桿的設(shè)計計算 14
3.5蝸桿軸的設(shè)計 15
3.5.1蝸桿軸的材料選擇，確定許用應(yīng)力 15
3.5.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸的最小直徑 15
3.5.3確定各軸段的直徑和長度 16
3.5.4蝸桿軸的校核 17
3.6蝸桿軸的軸承選用 21
4自動回轉(zhuǎn)刀架電氣部分設(shè)計 22
4.1硬件電路設(shè)計 22
4.2控制軟件設(shè)計 25
4.2.180C31單片機(jī)及其引腳說明 26
4.2.2 靜態(tài)存儲器6264的特性 28
4.2.3 2764只讀存儲器的特性 28
4.2.4 可編程并行I/O接口芯片8255的特性 29
5結(jié) 論 33
6致 謝 34
7 參考文獻(xiàn) 35
附錄：轉(zhuǎn)配圖A0圖紙一張、零件圖A1、A2各五張（上刀體圖、下刀體圖上圓盤圖、下圓盤圖 、刀架電氣圖、蝸輪、蝸桿圖、螺桿圖、空心軸圖、發(fā)信盤圖）
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