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!C6143型普通车床数控化改造及液压尾座设计111 毕业设计说明书 设计题目:C6143 型普通车床数控化改造及液压尾座设计 学 生 班 级 学 号 指导教师 胡世军 继 续 教 育 学 院 二零一二年九月 毕业设计任务书 设计题目:C6143 型普通车床数控化改造及液压尾座设计 学 生 班 级 学 号 指导教师 胡世军 继 续 教 育 学 院 二零一二年九月 兰 州 理 工 大 学 毕 业 设 计 任 务 书 学 生 ` 指导教师 胡世军 班 级 职 称 副教授 一. 毕业设计题目 CM6132 型卧式车床数控化改...

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毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 说明书 房屋状态说明书下载罗氏说明书下载焊机说明书下载罗氏说明书下载GGD说明书下载 设计题目:C6143 型普通车床数控化改造及液压尾座设计 学 生 班 级 学 号 指导教师 胡世军 继 续 教 育 学 院 二零一二年九月 毕业设计任务书 设计题目:C6143 型普通车床数控化改造及液压尾座设计 学 生 班 级 学 号 指导教师 胡世军 继 续 教 育 学 院 二零一二年九月 兰 州 理 工 大 学 毕 业 设 计 任 务 书 学 生 ` 指导教师 胡世军 班 级 职 称 副教授 一. 毕业设计题目 CM6132 型卧式车床数控化改造总体设计及横向进给设计 CM6132 型卧式车床数控化改造总体设计及纵向进给设计 CM6132 型卧式车床数控化改造总体设计及液压尾座设计 CM6132 型卧式车床数控化改造总体设计及四方回转刀架设计 CM6132 型卧式车床数控化改造总体设计及六角回转刀架设计 C6142 型卧式车床数控化改造总体设计及液压尾座设计 C6142 型卧式车床数控化改造总体设计及四方回转刀架设计 C6142 型卧式车床数控化改造总体设计及六角回转刀架设计 C6142 型卧式车床数控化改造总体设计及纵向进给设计 C6142 型卧式车床数控化改造总体设计及横向进给设计 C6142 型卧式车床数控化改造总体设计及液压尾座设计 C6142 型卧式车床数控化改造总体设计及四方回转刀架设计 C6142 型卧式车床数控化改造总体设计及六角回转刀架设计 C6142 型卧式车床数控化改造总体设计及纵向进给设计 C6142 型卧式车床数控化改造总体设计及横向进给设计 C6143型卧式车床数控化改造总体设计及液压尾座设计 C6143 型卧式车床数控化改造总体设计及四方回转刀架设计 C6143 型卧式车床数控化改造总体设计及六角回转刀架设计 C6143 型卧式车床数控化改造总体设计及纵向进给设计 C6143 型卧式车床数控化改造总体设计及横向进给设计 C6150 型卧式车床数控化改造总体设计及液压尾座设计 C6150 型卧式车床数控化改造总体设计及四方回转刀架设计 C6150 型卧式车床数控化改造总体设计及六角回转刀架设计 C6150 型卧式车床数控化改造总体设计及纵向进给设计 C6150 型卧式车床数控化改造总体设计及横向进给设计 CW6163 型卧式车床数控化改造总体设计及液压尾座设计 CW6163 型卧式车床数控化改造总体设计及四方回转刀架设计 CW6163 型卧式车床数控化改造总体设计及六角回转刀架设计 CW6163 型卧式车床数控化改造总体设计及纵向进给设计 CW6163 型卧式车床数控化改造总体设计及横向进给设计 二、主要设计参数及技术指标 1、 X轴(横向)、Z轴(纵向)改为微机控制,采用步进电机或直流伺服电机 驱动,滚珠丝杠传动。其中X轴(横向)脉冲当量:0.005mm/脉冲,Z轴(纵 向)脉冲当量:0.010mm/脉冲。 2、 实现功能:车削外圆、端面、圆弧、圆锥及螺纹加工 3、 操作要求:起动、点动、单步运行、自动循环、暂停、停止 4、 采用回转刀架及液压尾座 5、 其余参数见原机床 三、毕业设计内容及工作量 (一) 设计计算说明书 一份0.8—1.0万字 (二)、 图纸部分 1、普通车床数控化改造总体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 图 A0一张 2、机床尺寸联系图 A0一张 3、主要部件装配图(主轴箱等) A0一张 4、数控机床硬件电路图 A0一张(选做) 四. 毕业设计的基本要求: 能按时独立完成毕业设计规定的全部内容,方案选择正确,论据充 分,对设计中的主要问题分析深入,解决合理,有独立见解,能很好运 用所学理论和提供的资料解决设计中的问题,能独立查阅和正确引用中 外文参考资料,说明书文字通顺、清楚、选用数据论证合理、计算准确, 图面整洁。 五、 进程安排 序号 主 要 任 务 时间 备注 1 查阅文献、调研、收集资料、实习 0.5 周 2 总体方案图 1.0 周 3 机床尺寸联系图 2.5 周 4 主要部件装配图 2.5 周 5 编写设计计算说明书 1.0 周 6 准备答辩 0.5 周 六.主要参考文献 《数控机床设计》 陈婵娟主编 化学工业出版社 《经济型数控机床系统设计》张新义主编 机械工业出版社 《新编机床数控技术》 任玉田主编 北京理工大学出版社 《机床设计图册》 上海纺织工学院等主编 上海科学技术出版社 《机械设计手册》 成大先主编 化学工业出版社 七、设计书的装订及格式 装订必须采用横向翻页方式。内容顺序为:封面,任务书,目录,中 文摘要,中文关键词,引言,正文,结论(计算结果),参考文献,致谢。 摘摘摘摘 要要要要 本课题的目的在于设计出与数控卧式车床 C6143相匹配的液压尾座系统。本课题将 以卧式车床 C6143的液压尾座为研究对象,设计出符合数控卧式车床 C6143的液压尾 座。 为了完成本课题的设计,在设计之前的准备工作必须做好,首先是搜集和分析资 料,包括国内外数控机床的发展现状及趋势;液压技术和液压传动系统的基本资料;同 等机床液压尾座的图纸和资料等。其次是初步确定液压尾座的总体布局,包括配置形式、 液压系统的布置及选择液压能源及相应的配套元件等。最后主要是关于尾座的设计。 C6143数控机床液压尾座设计的主要内容是尾座体、套筒、顶尖、尾座孔系、尾座 导轨,挠度、转角、液压缸内径及压板处螺栓直径、锁紧力的计算及校核。其中选择莫 氏 4号锥度的尾座顶尖,是利用莫氏锥度自身的结构特性来卡紧尾座顶尖的,它解决了 顶尖在工作时会出现松动或转动现象。在套筒中设计了滑键槽和顶尖顶出孔,解决了顶 尖在工作时会随套筒转动从而影响工件的加工精度;还在套筒中设计了顶卸的装置,便 于顶尖的拆卸。 关键词:C6143车床,数控改造,滚珠丝杠,步进电动机,尾座 目目目目 录录录录 第 1章 概述...............................................................................................................................1 1.1 数控机床的产生..........................................................................................................1 1.2 数控机床的发展..........................................................................................................1 1.3 我国数控机床的发展概况..........................................................................................2 1.4 数控机床的发展趋势..................................................................................................2 1.5 数控机床改造的意义..................................................................................................3 1.6 车床数控化改造的可行性..........................................................................................3 1.6.1 车床数控化改造的必要性...............................................................................4 1.6.2 车床数控化改造的优点...................................................................................4 1.7 车床数控化改造前景..................................................................................................5 第 2章 总体方案的确定...........................................................................................................6 2.1总体方案设计...............................................................................................................6 2.2 C6143车床的设计参数............................................................................................6 2.2 总体方案的确定..........................................................................................................7 第 3章 机械系统的改造设计方案...........................................................................................9 3.1主轴系统的改造方案...................................................................................................9 3.2安装电动卡盘...............................................................................................................9 3.3换装自动回转刀架.......................................................................................................9 3.4螺纹编码器的安装方案...............................................................................................9 3.5进给系统的改造与设计方案.....................................................................................10 3.6 尾座改造与设计方案................................................................................................10 第 4章 液压尾座总体设计.....................................................................................................11 4.1 设计方案确定............................................................................................................11 4.2设计方案论证.............................................................................................................11 第 5章 尾座各部件的设计要求.............................................................................................13 5.1尾座体的设计.............................................................................................................13 5.2尾座主轴的设计.........................................................................................................14 5.3尾座顶尖的设计.........................................................................................................14 5.4螺塞缸的设计.............................................................................................................15 5.5尾座导轨的设计.........................................................................................................15 5.6 尾座孔系设计............................................................................................................16 5.6.1主轴孔的设计..................................................................................................16 5.6.2孔和键的设计..................................................................................................16 5.6.3配合..................................................................................................................17 5.6.4密封及偏心轴的设计......................................................................................18 第 6章 液压尾座的总体设计.................................................................................................19 6.1液压尾座的设计要求.................................................................................................19 6.2设计基本参数.............................................................................................................19 6.3机械结构.....................................................................................................................19 6.4液压油缸的选定.........................................................................................................20 6.5压紧螺栓的校核.........................................................................................................21 6.6计算液压油缸顶紧力.................................................................................................21 6.7 顶尖的设计................................................................................................................21 6.8 尾座芯轴的设计........................................................................................................22 6.9尾座体的设计.............................................................................................................22 6.10电器系统操作...........................................................................................................22 总 结.........................................................................................................................................23 参考文献...................................................................................................................................24 致 谢.......................................................................................................................................25 C6143 型普通车床数控化改造及液压尾座设计 1 第 1章 概述 随着社会生产和科学技术的迅速发展,机械产品日趋精密复杂,且需频繁改型,普 通机床已不能适应这些要求,数控机床应运而生。这种新型机床具有适应性强、加工精 度高、加工质量稳定和生产效率高等优点。它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服 驱动、精密测量和新型机械结构等多方面的技术成果,是今后机床控制的发展方向。 1.1 数控机床的产生 数控机床最早是从美国开始研制的。1948年,美国帕森斯公司在研制加工直升机桨 叶轮廓用检查样板的加工机床任务时,提出了研制数控机床的初始设想。1949年,帕森 斯公司与麻省理工学院伺服机构实验室合作,开始从事数控机床的研制工作。并于 1952 年试制成功世界上第一台数控机床实验性样机。这是一台采用脉冲乘法器原理的直线插 补三坐标连续控制铣床。经过三年改进和自动编程研究,于 1955年进入实用阶段。一 直到 20世纪 50年代末,由于价格和技术原因,品种多为连续控制系统。到了 60年代, 由于晶体管的应用,数控系统提高了可靠性且价格开始下降,一些民用工业开始发展数 控机床,其中多数是钻床、冲床等点位控制的机床。数控技术不仅在机床上得到实际应 用,而且逐步推广到焊接机、火焰切割机等,使数控技术不断的扩展应用范围。 1.2 数控机床的发展 自 1952年,美国研制成功第一台数控机床以来,随着电子技术、计算机技术、自 动控制和精密测量等相关技术的发展,数控机床也在迅速地发展和不断地更新换代,先 后经历了五个发展阶段。 第一代数控:1952-1959年采用电子管元件构成的专用数控装置。 第二代数控:从 1959年开始采用晶体管电路的 NC 系统。 第三代数控:从 1965年开始采用小、中规模集成电路的 NC 系统。 第四代数控:从 1970 年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系 统。 第五代数控:从 1974年开始采用微型电子计算机控制的系统。 目前,第五代微机数控系统基本上取代了以往的普通数控系统,形成了现代数控系 C6143 型普通车床数控化改造及液压尾座设计 2 统。它采用微型处理器及大规模或超大规模集成电路,具有很强的程序存储能力和控制 功能。这些控制功能是由一系列控制程序来实现的。这些数控系统的通用性很强,几乎 只需改变软件,就可以适应不同类型机床的控制要求,具有很大的柔性。随着集成电路 规模的日益扩大,光缆通信技术应用于数控装置中,使其体积日益缩小,价格逐年下降, 可靠性显著提高,功能也更加完善。 近年来,微电子和计算机技术的日益成熟,它的成果正在不断渗透到机械制造的各 个领域中,先后出现了计算机直接数控系统,柔性制造系统和计算机集成制造系统。所 有这些高级的自动化生产系统均是以数控机床为基础,它们代表着数控机床今后的发展 趋势。 1.3 我国数控机床的发展概况 我国从 1958年由北京机床研究所和清华大学等首先研制数控机床,并试制成功第 一台电子管数控机床。从 1965年开始,研制晶体管数控系统,直到 60年代末和 70年 代初,研制的劈锥数控铣床、非圆锥插齿机等获得成功。与此同时,还开展了数控加工 平面零件自动编程的研究。1972-1979年是数控机床的生产和使用阶段。例如:清华大 学研制成功集成电路数控系统;数控技术在车、铣、镗、磨、齿轮加工、电加工等领域 开始研究与应用;数控加工中心机床研制成功;数控升降台铣床和数控齿轮加工机床开 始小批生产供应市场。从 80年代初开始,随着我国开放政策的实施,先后从日本、美 国、德国等国家引进先进的数控技术。上海机床研究所引进美国 GE 公司的 MTC-1数 控系统等。在引进、消化、吸收国外先进技术基础上,北京机床研究所又开发出 BSO3 经济型数控系统和 BSO4 全功能数控系统,航空航天部 706所研制出MNC864数控系统 等。进而推动了我国数控技术的发展,使我国数控机床在品种上、性能上以及水平上均 有了新的飞跃。我国的数控机床已跨入一个新的发展阶段。 1.4 数控机床的发展趋势 从数控机床技术水平看,高精度、高速度、高柔性、多功能和高自动化是数控机床 的重要发展趋势。对单台主机不仅要求提高其柔性和自动化程度,还要求具有进入更高 层次的柔性制造系统和计算机集成制造系统的适应能力。 在数控系统方面,目前世界上几个著名的数控装置生产厂家,诸如日本的 FANCU, 德国的 SIEMENS和美国的 A-B 公司,产品都向系列化、模块化、高性能和成套性方向 C6143 型普通车床数控化改造及液压尾座设计 3 发展。它们的数控系统都采用了 16位和 32位微机处理机、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 总线及软件模块和硬件 模块结构,内存容量扩大到1MB以上,机床分辨率可达0.1微米,高速进给可达100m/min, 控制轴数可达 16个,并采用先进的电装工艺。 在驱动系统方面,交流驱动系统发展迅速。交流传动已由模拟式向数字式方向发展, 以运算放大器等模拟器件为主的控制器正在被以微处理器为主的数字集成元件所取代, 从而克服了零点漂移、温度漂移等弱点。 1.5 数控机床改造的意义 数控机床改造在国外已发展成一个新兴的工业部门,早在 60年代已经开始迅速发 展,其发展的原因是多方面的,主要有技术、经济、市场和生产上的原因。我国是拥有 300多万台机床的国家。而这些机床又大多是多年累积生产的通用机床,不论资金和我 国机床制造厂的能力都是办不到的。因此,尽快将我国现有一部分普通机床实现自动化 和精密化改装,是我国现有设备技术改造迫切要求解决的课题。用数控技术改造机床, 正是适应了这一要求。它是建立在微电子现代技术与传统技术相结合的基础上。在机床 改造中引入微机的应用,不但技术上具有先进性,同时,在应用上比其它传统的自动化 改装方案,有较大的通用性与可调性。而且所投入的改造费用低,一套经济型数控装置 的价格仅为全功能数控装置的 1/3 至 1/5,用户承担的起。从若干单位成功应用的实例 可以证明,投入使用后,确实成倍地提高了生产效率,减少了废品率,取得了显著的技 术经济效益。因此,我国提出从大力推广经济型数控这一中间技术的基础上,再逐步推 广全功能数控这条道路,适合我国的经济水平、教育水平和生产水平,已成为我国设备 技术改造主要方向之一。同时,它还可以作为全功能数控机床应用的准备阶段,为今后 使用全功能数控机床,培养人才,积累维护、使用经验,而且也是实现我国传统的机械 制造技术朝机电一体化的方向过渡的主要内容之一。 1.6 车床数控化改造的可行性 随着社会生产和科学技术的迅速发展,机械产品的质量和性能不断提高,产品的更 新换代也不断加快,因此对机床不仅要求具有较高的精度和生产率,而且应能迅速地更 换产品的零件。生产需要促使了数控机床的产生,随着电子技术,特别是计算机技术的 发展,数控机床也迅速地发展起来。 从第一台数控机床问世至今,世界上主要工业化国家的数控机床进入了批量生产。 C6143 型普通车床数控化改造及液压尾座设计 4 机床的数控化程度在不断地提高。 我国从开放搞活以来,加快了数控机床技术的引进,促进了我国机床数控技术的普 及和发展。各大企业不断地购进数控机床,扩大生产和替换陈旧设备,数控机床在企业 中也不是凤毛麟角,而是不断地提高普及率。在这种情况下,普通机床的数控改造是重 要的。 如以下几个方面的说明: 1.6.1 车床数控化改造的必要性 数控机床可以较好地解决形状复杂、精密、小批量和多变零件的加工问题,能够稳定 加工质量和提高生产效率,但是应用数控机床还受到其他条件的限制。 (1)数控机床价格昂贵,一次性投资大,对中小型企业是心有余而力不足。 (2)目前各企业都有大量的普通机床,完全用数控机床替换根本 可能,而且替换下来的普通机床闲置下来又会造成浪费。 (3)在国内订购新数控机床的交货周期一般较长,往往不可能满足生产的需要。 (4)通用数控机床对具体生产有多余功能。 要较好地解决上述问题,应走普通机床的数控化改造之路,从美国、日本等工业化 国家的经验看,机床地数控化改造必不可少,数控机床占有很大比例。因此,普通机床 的数控化改造不但有存在的必要,而且大有可为,尤其对一些中小型企业更是如此。 1.6.2 车床数控化改造的优点 (1)易对现有的机床实现自动化,而且专业性强,没有多余功能。 (2)减少辅助加工时间,提高机床的生产效率。 (3)降低对工人技术等级的要求。 (4)数控改造费用低,可充分利用原有机床设备。 (5)数控改造周期短,可满足生产急需。 所有这些目的都是围绕一点,即提高机床的性能价格比,用较少的价格得到较高的 机床性能。 因此数控改造具有以下几点: (1)易于对现有机床实现自动化、而且专业性强,没有多余的功能。 (2)减少辅助加工时间,提高机床的生产效率。 C6143 型普通车床数控化改造及液压尾座设计 5 (3)降低对工人技术等级的要求。 (4)数控改造费用低,可充分利用原有机床设备。 (5)数控改造的周期短,可满足生产急需。 1.7 车床数控化改造前景 数控机床业的发展,机械产品的性能和质量不断提高,产品的更新换代也不断加快, 因此对机床位不仅要求具有较高的精度和生产率,而且应该能迅速的适应零件的变换。 生产的需要促进数控机床的产生,随着电子技术,特别是计算机技术的发展,数控机床 迅速地发展起来。 从第一代数控机床问世以来,世界上主要工业化国家得数控机床已经进入批量生 产。机床的数控化率在不断的提高到 1998年,日本生产机床的数控率达到 70%。我国 从改革开放以来,加快了数控机床技术的引进,促使我国机床数控技术的普及和发展。 各大企业不断购进数控机床扩大再生产和替换陈旧设备,数控机床在企业中再不是凤毛 麟角,而是不断提高普及率。广泛的运用到个工业领域。数控机床作为机电一体化的典 型产品,在机械制造业中发挥着重要作用,其可以很好的解决现代制造业中的复杂、精 密、小批、多变零件的加工问题,能稳定加工质量,提高劳动生产率。但其价格昂贵, 一次性投入大,往往使企业心有余而力不足,我国作为机床大国,数控化的道路漫长, 走改革之路为上策。我们对 C6143进行了数控改造,效果良好。 C6143 型普通车床数控化改造及液压尾座设计 6 第 2章 总体方案的确定 总体方案应考虑车床数控系统的运动方式、进给伺服系统的类型、数控系统 CPU的 选择,以及进给传动方式和执行机构的选择等。 普通车床数控化改造后应具有单坐标定位,两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹插 补的功能。因此,数控系统应设计成连续控制型。 普通车床经数控化改造后属于经济型数控机床,在保证一定加工精度的前提下,应 结构简化,降低成本。因此,进给伺服系统采用步进电动机的开环控制系统。 2.1总体方案设计 设计任务:改造后的车床能够完成机床主轴的启动,停止和变速,纵向和横向进给 运动的行程和变速,刀具的变速和冷却,都可以自动控制。并具有螺纹和锥螺纹等自动 循环机能。在该机床中采用液压尾座快换刀架和机床外对刀装置。该机床适用于加工形 状复杂,中小批量的零件。对一般车削加工任意锥面、球面、螺纹端面、回转面等加工 工序,能控制主轴的开停变速及一些辅助功能,使加工实现自动化。 自动回转刀架的设计是普通机床改造机械方面的关键。由微型控制的自动转位具重 复定位精度高、工作刚性好、性能可靠、使用寿命长以及工艺性能好等特点。 将原先的普通尾座改造成液压尾座。 2.2 C6143车床的设计参数 根据型普通原始数据及数控改造设计要求,确定主要如下: 最大加工直径: 车床身上: 430mm 车床鞍上: 220mm 最大加工长度: 1500mm 快进速度: 纵向 2.4m/min 横向 1.2m/min 最大切削进给速度: C6143 型普通车床数控化改造及液压尾座设计 7 纵向 0.6m/min 横向 0.3m/min 脉冲当量: 纵向 0.01mm/step 横向 0.005mm/step 脉冲分配方式: 逐点比较法 控制坐标数: 2 机床定位精度: ±0.015 溜板及刀架重力: 纵向: 800N 横向: 600N 自动生降速性能:有 起动加速时间: 30ms 主电机功率: 7.5Kw 2.2 总体方案的确定 C6143车床改造总体设计方案的内容包括:系统运动方式的确定,伺服系统的选择, 执行机构及传动方式的确定、数控系统的选择等内容,应仔细考虑各种高性能、自动化 等要求,也要考虑被改造机床的具备条件,是技术的先进性与经济性的合理性交好的统 一。 对于横向进给机构,保留原手动于调刀,原支承结构也保留。和纵向进给一样步 进电机与纵向滚珠丝杠间任何需一级齿轮减速,丝杠螺母与横向施板任用一螺母座连 接。施板后部开轴承孔以便滚珠丝杠的连通与支承,后接减速箱与步进电机。 纵、横向进给机构减速齿轮采用双片齿轮,靠错位消除啮合间隙。丝杠外加防尘罩, 溜板箱上安装急停按钮,以适应意外情况的急停。 硬件方面控制系统的硬件配置是,基本系统包括单片机 AT89C51、锁存器、EPROM 和RAM存储器。并行接口8255用作连接开关量的输入输出和对伺服电机进行控制。8279 为键盘显示器接口。 软件方面,软包装件设计采用模块化结构,以便于系统功能的扩展。分为三块:手 C6143 型普通车床数控化改造及液压尾座设计 8 动操作、加工、编辑。 图 2-1 机床的操作模式图 根据设计任务,系统采用轮廓控制形式,控制系统硬件由微机控制部分、键盘及显 示器、I/O 接口及光电隔离器、步进电机、功率放大器等组成。在其纵横向均采用步进 电机 减速齿轮 滚珠丝杠螺母副 溜板的传动方式,刀架更换为四 刀位回转刀架,将原先的普通尾座改造成液压尾座。改造后的机床传动系统图如图所示: 图 2-2 改造后车床传动系统图 C6143 型普通车床数控化改造及液压尾座设计 9 第 3章 机械系统的改造设计方案 3.1主轴系统的改造方案 对普通机床进行数控化改造时,一般可保留原有的主传动机构和变速操纵机构,这 样可以减少机械改造的工作量。主轴的正转、反转和停止可由数控系统来控制。 若要提高车床的自动化程度,需要在加工中自动变换转速,可用 2~4速的多速电动 机代替原有的单速主电动机;当多速电动机仍不能满足要求时,可用交流变频器来控制 主轴电动机,以实现无级变速(工厂使用情况表明,使用变频器时,若工作频率低于 Hz70 ,原来的电动机可以不更换,但所选变频器的功率应比电动机大)。 改造 C6143车床时,若采用有级变速,可选用浙江超力有限公司生产的 YD 系列 kW5.7 变级多速三相异步电动机,实现 4~2 档变速;若采用无级变速,应加装交流变 频器,推荐型号为:F100-G0075T3B,适配 kW5.7 电动机,生产厂家为烟台惠丰电子有限 公司。 3.2安装电动卡盘 为了提高加工效率,工件的夹紧与松开采用电动卡盘,选用呼和浩特附件总厂生产 的 KD11250型电动三爪自定心卡盘。卡盘的夹紧与松开由数控系。 3.3换装自动回转刀架 为了提高加工精度,实现一次装夹完成多道工序,将车床原有的手动刀架换成自动 回转刀架,选用常州市宏达机床数控设备有限公司生产的 LD4B-CK6140型四工位立式 电动刀架。实现自动换刀需要配置相应的电路,由数控系统完成。 3.4螺纹编码器的安装方案 螺纹编码器又称主轴脉冲发生器或圆光栅。数控车床加工螺纹时,需要配置主轴脉 冲发生器,作为车床主轴信号的反馈元件,它与车床主轴同步。 改造后的车床能够加工的最大螺纹导程是 mm24 , Z 向的进给脉冲当量是 脉冲/01.0 mm , 所 以 螺 纹 编 码 器 每 转 一 转 输 出 的 脉 冲 数 应 不 少 于 脉冲脉冲) 2400/01.0/(24 =mmmm 。考虑到编码器的输出有相位差 °90 的 A、B 相信号, C6143 型普通车床数控化改造及液压尾座设计 10 可用 A、B 异或后获得 2400 个脉冲(一转内),这样编码器的线数可降到1200线(A、 B 信号)。另外,为了重复车削同一螺旋槽时不乱扣,编码器还需要输出每转一个的零 位脉冲 Z。 基于上述要求,选择螺纹编码器的型号为:ZLF-1200Z-05VO-15-CT。电源电压 +5V,每转输出1200个 A/B 脉冲与 1个 Z脉冲,信号为电压输出,轴头直径 mm15 , 生产厂家为长春光机数显技术有限公司。 螺纹编码器通常有两种安装形式:同轴安装和异轴安装。同轴安装是指将编码器直 接安装在主轴后端,与主轴同轴,这种方式结构简单,但它堵住了主轴的通孔。异轴安 装是指将编码器安装在床头箱的的后端,一般尽量装在与主轴同步旋转的输出轴,如果 找不到同步轴,可将编码器通过一对传动比为 1:1 的同步齿形带与主轴连接起来。需要 注意的是,编码器的轴头与安装轴之间必须采用无间隙柔性连接,且车床组、主轴的最 高转速不允许超过编码器的最高许用转速。 3.5进给系统的改造与设计方案 拆除挂轮架所有齿轮,在此主轴的同步轴,安装螺纹编码器。 拆除进给箱总成,在此位置安装纵向进给步进电动机与同步带减速箱总成。 拆除溜板箱总成与快走刀的齿轮齿条,在纵溜板的下面安装纵向滚珠丝杠的的螺母 座与螺母座托架。 拆除四方刀架与上溜板总成,在横溜板上方安装四工位立式刀架。 拆除横溜板下的滑动丝杆螺母副,将滑动丝杆靠刻度盘一段(长 mm216 ,见图一) 锯断保留,拆掉刻度盘上的手柄,保留刻度盘附近的两个推力轴承,换上滚珠丝杠副。 将横向进给步进电动机通过法兰安装到横溜板后部的纵溜板上,并与滚珠丝杠的轴 头相联。 拆去三杆(丝杆、光杆与操纵杆),更换丝杆的右支承。 3.6 尾座改造与设计方案 将原先的普通尾座改造成液压尾座。 21 1A- 2A =6358-1962.5=4395 >3580 符合压力条件 根据普通尾座行程,选取行程为 360㎜的油缸按照缸径 90Φ 。活塞杆 50Φ 。行程 360 。选取液压油缸其型号为;Y-HG 1-E90/50 ×360L F 5-HL 1OT 1 (3-6) 这种液压油缸其性能如下; 1. 压力: E 级大于 6.3小于 16 mp a 2. 密封: E 级泵用了结构简单,耐密封性能好的 YX 行聚氨密封圈 3. 防尘: 本液压和泵用聚氨密封脂或丁晴橡胶无骨架防尘圈 4. 适用介质:液压油 5. 适用温度:-40C~+120C 6. 结构: 采用前法兰连接 6.5压紧螺栓的校核 根据轴向力 P=216lg. 效验尾座垫铁压紧螺钉的摩擦力 因为摩擦力 1p F f= • (3-7) 其中 F-压紧力 f -摩擦系数 查表知 每个 M30 螺栓压紧力为 1 F =101000N=10100kg (3-8) 则 两螺栓; 12 2F F= = ×10100=20100kg 查表得; 0.15f = (3-9) 摩擦力 1 20200P = ×0.15 (3-10) =3030kg 1 P >716 满足要求 6.6计算液压油缸顶紧力 计算油缸顶紧力,校核垫铁螺栓摩擦力。. 油缸顶紧力: P顶= P系× A (3-11) 其中 A—油缸活塞与活塞杆面积差 22 P顶=P×( 1 2A A− )=0.2×4395=879kg (3-12) 6.7 顶尖的设计 液压尾座的顶尖设计按照零件互换性原理,大致与普通尾座顶尖相似。其顶尖头 部设计为 60°(按 A型中心孔设计)锥柄采用英氏 5号锥度,这样便于零件布件互换, 尾部采用有舌尾的锥体,便于顶尖的加紧与装卸。顶尖材料选用 9sicr,热处理 HRC58, 这样提高了顶尖的强度和弹性。 6.8 尾座芯轴的设计 尾座芯轴与液压油缸是通过液压油缸的前端 M42×2 螺丝连接。因此尾座芯轴的后 端螺母内部尺寸为 M42×2。所以,螺母外径设计为直径Φ 65,长度为 60,这样方便与 液压轴缸的连接,螺母与尾座芯轴连接采用过渡配分,并且在后端面增加 2个 M10×16 的内六角锥端紧定螺钉和中间加一个 A8×18 的内螺丝圆锥销,其目的增加牢固性和同 轴,因为液压油缸的内孔定位直径Φ 65,由螺母设定.因此,外径设计为直径Φ 100。与 尾座体配合采用间缝配合。由于选取液压油缸的行程为 360.所以,液压芯轴的长度应大 与 360,并且还要有一定的导向性,其长度尺寸设计为 610,其中在液压芯轴上设计对 称的 2个键槽,其目的为了导向和防止转动长度为 385(大于 360.有一定的调节性)在 其中有 2个卸力孔,方便顶针,钻套等装卸,有 2个孔,其目的的顶紧顶针。钻套等。 在液压油缸的头部设计有密封环,主要是为了密封和防尘作用。内部也采用莫氏 5号锥 度,其粗糙度为 0.8,要求与顶尖配合紧密,内部Φ60通孔,其减轻重量的作用,液压 芯轴材料选用 45,热处理 HRC45,增加其强度。耐磨性和弹性。 6.9尾座体的设计 尾座体的设计采用普通尾座外姓及联系尺寸,底部与垫铁连接初与普通尾座相同。 不同之处在尾座体尾部设计与液压芯轴配合采用间歇配合材料选用 HT150。 6.10电器系统操作 为了便于操作液压油缸的进给,在尾座芯轴上装有拉杆。导向块。支架上装有接近 开关,其中第一个第三个的接近开关为限位开关,第两个接近开关为快进开关。当尾座 手动操作时,首先将黑色两位旋钮板到手动位置,欲使尾座手动快速前进,按下前进绿 23 色按钮,尾座快速前进,当接近工进接近开关尾座开始工进。松开按钮尾座后退停止; 当尾座自动操作时,首先将黑色的两位旋钮拌到自动位置,按自动进行按钮之前,在手 动操作下,使尾座退到原位,方可自动操作,按下自动进给按钮。尾座开始快速前进, 接近工进接近开关,尾座开始工进,接近前进目标接近开关尾座开始快速后退,直到接 近原位接近开关尾座停止,自动运行一个循环停止。 总 结 毕业设计是对我们大学知识的总结和应用,通过这次毕业设计不仅巩固、深化了 所学的基础理论和专业知识,注重对基本概念、原理的应用,还近一步培养和训练了分 析问题、解决问题的能力。本论文主要是对 C6143 液压尾座进行设计,尾座在机床上主 要是用来支承工件和安装刀具的。因此也是机床的重要组成部件。通过对 C6143 液压尾 座的总体设计,初步确定了尾座体各主要部件、部位的尺寸、形状及位置精度,同时还 对一些较薄弱部位进行了讨论和重点设计,确保尾座整体在强度、刚度,考虑到在实际 的加工过程中各部位的加工经济性等问题,综合各方面的因素来确定各尺寸数字和各公 差值,使尾座具有良好的使用性能和功用。由于以前的基础知识掌握得不牢固,在这次 设计中确实是遇到了很多的问题,尽管对尾座有关主要部分进行了分析、设计,但仍存 在不足之处,比如在对尾座各部位与机床其它部件的配合精度设计时,没有充分考虑实 际工作中诸多因素的影响,因此在以后的设计中还需要进一步对其进行研究和改进,提 高尾座的整体性能。但在这过程中,我也学到了很多东西。特别是把以前学过的知识又 温习了一下,而且把很多门课程都串联在一起,形成一个大的框架,这样确实是有一种 豁然开朗、焕然一新的感觉。 通过这最后的毕业设计,不但把以前学过的知识进行了融会贯通,而且还看到了自 身的许多不足之处。同时老师在我们设计中也给我们提出了很高的要求,他要求我们每 一个零部件都要按照标准去查手册。另外,我们也学会了互相帮助,互相学习,合作的 团体精神,严格要求自己,形成严谨治学的学习态度,这将会带到我们以后的工作中去。 24 参考文献 [1] 冯开平.左宗义.画法几何与机械制图[M].广州:华南理工出版社,2001.9 [2] 濮良贵.纪名刚.机械设计第八版[M].北京:高等教育出版社,2006.12 [3] 赵大兴.工程制图[M]. 北京:高等教育出版社,2004.7 [4] 联合编写组.机械设计手册(中册)[M].北京:化学工业出版社,1998.2 [5] 顾熙棠.金瑞琪.刘瑾.金属切削机床[M].上海:上海科学技术出版社,1993.5 [6] 机械设计手册编委会. 机械设计手册新版[M]. 北京:机械工业出版社, 2004.8 [7] 余仲裕. 数控机床维修[M]. 北京:机械工业出版社,2001.2 [8] 许福玲.陈尧明.液压与气压传动第二版[M].北京:机械工业出版社,2006.1 [9] 唐保宁.机械设计与制造简明手册[M]. 同济大学出版社,1998.2 [10] 戴曙. 金属切削机床[M]. 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3.4螺纹编码器的安装方案 3.5进给系统的改造与设计方案 3.6尾座改造与设计方案 第4章液压尾座总体设计 4.1设计方案确定 4.2设计方案论证 第5章尾座各部件的设计要求 5.1尾座体的设计 5.2尾座主轴的设计 5.3尾座顶尖的设计 5.4螺塞缸的设计 5.5尾座导轨的设计 5.6尾座孔系设计 5.6.1主轴孔的
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