机械设备改装课程毕业论文.docx
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机械设备改装课程毕业论文
机械设备改装课程毕业论文
摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------------I
ABSTRACT--------------------------------------------------------------------------------------------------II
前言-----------------------------------------------------------------------------------------------------------Ⅴ
一、概述---------------------------------------------------------------------1
1.1普通车床数控改造--------------------------------------------------1
1.2普通机床数控化改造经济性评价--------------------------------------------------------2
1.3数控机床伺服系统的选择------------------------------------------------------------------6
二、车床改造方案的确定------------------------------------------------------7
2.1普通车床的构成----------------------------------------------------------------------------8
2.2步进电机的控制选择、安装、与控制-----------------------------------------------9
2.3普通车床传动系统的改造---------------------------------------------------------------------10
2.4车床改造机械部分具体零件的设计11
2.5驱动电路的确定----------------------------------------------------------------------------3
2.6I/O接口的确定-----------------------------------------------------------------------------13
三、改造车床主轴及控制系统--------------------------------------------------15
3.1改造主轴电机-------------------------------------------------------------------------------15
3.2改进刀架--------------------------------------------------------------------------------------15
四步进电机驱动电路的设计----------------------------------------------------------------------------17
4.1功率放大器的设计-------------------------------------------------------------------------18
4.2环形分配器的设计-------------------------------------------------------------------------21
五步进电机控制系统的设计-----------------------------------------------------------------------------25
5.1步进电机的控制方案--------------------------------------------------------------------25
5.2步进电机的恒速控制--------------------------------------------------------------------------26
5.3步进电机的变速控制-------------------------------------------------------------------28
七结束语---------------------------------------------------------------------------------------------------32
八致谢------------------------------------------------------------------------------------------------------33
参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------------34
一、概述
1.1普通车床数控改造
数控车床是现代机械制造业中不可缺少的加工设备，在机械制造业中发挥着重要的作用，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量小、零件多变的加工问题，且产品加工质量稳定，生产效率较高。
企业要在激烈的市场竞争中获得生存、求得发展，就必须在最短的时间以优异的质量、低廉的成本，制造出合乎市场需要的、性能合适的产品，而产品质量的优劣，制造周期的快慢，生产成本的高低，又往往受工厂现有加工设备的直接影响。
目前，采用先进的数控机床，已成为我国制造技术发展的总趋势。
购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径，但是成本太高，很多工厂在短时间都无法有那么多的资金，这严重阻碍企业的设备更新和设备改造的步伐；同时目前大多数企业还有数量众多，而且还具有较长使用寿命的普通机床，由于普通机床加工精度相对较低、不能批量生产，生产的自动化程度不高，生产自适应性差，但考虑投资成本，产业的连续性和转型周期，又不能马上淘汰。
而改造现有旧机床、配备与之相适应的数控系统，把普通机床改装成数控机床，是当前许多企业对现有设备改造换代的首选办法，也是提高机床数控化率的一条有效途径，不失为一条投资少、提升产品加工精度及质量，提高生产效率的捷径，使企业提升竞争力，在我国成为世界制造业中心及制造强国的进程中，占有一席之地。
对于本课题，既可以达到完成毕业设计的目的，又可以达到研制新成果，开阔科研门路的目的。
普通车床自动控制系统研制，是利用传统普通车床，结合计算机、电子科技知识，变动手为自动，由粗加工变精加工，实现“变废为宝”的最终目的，成品的主要用处为：
既可以作为成品机型加工小批量精度高的零配件，又可以作为直观、实效的机电演示设备，结合理论教学最直接的实现由单一机械产品，经电子化改造变为以机电为动力最终实现精密机械加工的数控机床。
1.2普通机床数控化改造经济性评价
目前新经济型数控车床约8．5万/台，以普通新车床CA6140为例，售价3．8万／台，使用寿命8-10年，而已使用了6-8年的旧车床CA6140，估价0.5万／台，通过改造还可使用4-6年。
普通车床CA6140每台数控化改造所需价格大约3万，数控加工的生产率可提高20．30％。
因此需要对普通车床的数控化改造进行经济性评价。
设备现代化改造是指应用现代技术成就和先进经验，适应生产的需要，改变现有设备的结构（包括更换新部件、新装置、新附件等），改善现有设备的技术性能，使之全部或局部达到新设备的性能。
设备现代化改造是广义设备更新的一种方式，因此，研究现代化改造的经济性与设备更新的其他方式相比较。
一般情况下，与现代化改造并存的可行方案有：
继续使用旧设备、旧设备大修理、原型设备更换和更换新设备。
决策的任务就是要在各种可行方案中选择设备使用总成本最小的方案。
针对各种方案的设备使用总成本，进行经济分析[1]，选用下列公式计算：
=
=
=
=
式中：
——旧设备到j年的使用总成本；
——原型新设备到j年的使用总成本：
——高效率新设备到j年的使用总成本：
——现代化改装后设备到j年的使用总成本；
——大修理后设备到j年的使用总成本：
——旧设备继续使用时的劳动生产率系数；
——原型新设备的劳动生产率系数；
——高效率新设备的劳动生产率系数；
——现代化改装后的劳动生产率系数；
——大修理后的劳动生产率系数；
——原型新设备的价值;
——高效率新设备的价值；
——旧设备现代化改装的价值：
——设备大修理费用：
——旧设备在j年的使用费用；
——原型新设备在j年的使用费用；
——高效率新设备在j年的使用费用；
——现代化改装后在j年的使用费用；
一——大修理后在j年的使用费用：
——原型新设备使用j年后的残值；
——高效率设备使用J年后的残值；
——第j年的现值系数，i为贴现利率；j为设备使用年限，（j=l，2，3，．．n）。
比较各种方案的设备使用总成本，取总成本最小的方案。
各种方案投资成本
及生产率以及各年使用成本列于表1．1所示：
序号
可行方案
基本
投资
劳动生产
力系数
各年使用费用·
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
旧车床继
续使用
=0.7
0.25
0.5
0.75
1
1.25
1.5
1.75
2
2.25
2
更换为全
新普通车床
=3.5
=1
0.03
0.07
0.11
0.15
0.19
0.23
0.27
0.31
0.35
3
更换为全
新数控机床
=6.5
=1.6
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
4
改装为数
控机床
=3.2
=1.2
0.1
0.18
0.26
0.34
0.42
0.5
0.58
0.66
0.74
5
旧机床大
修理
=1.8
=0.9
0.1
0.19
0.28
0.37
0.46
0.55
0.64
0.73
0.82
表1．1各种更新方案的投资和各年使用费用（万元）
新设备残值==O．5万元，旧设备残值==0，利率i=8％
将上表所列数据代入各计算公式得出各种方案逐年使用成本见表1-2：
年份
方案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.33
0.94
1.79
2.84
4.06
5.41
6.87
8.41
10.02
3.59
3.59
3.68
3.79
3.91
4.06
4.22
4.38
4.56
4.07
4.10
4.13
4.16
4.20
4.25
4.30
4.36
4.41
2.74
2.87
3.04
3.25
3.49
3.75
4.04
4.33
4.64
2.10
2.28
2.53
2.83
3.18
3.57
3.98
4.42
4.87
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