CA6140車床FANUC數(shù)控改造電氣部分研究設(shè)計（系統(tǒng)選型及強電設(shè)計）開題報告.doc

畢業(yè)設(shè)計開題報告C6140車床FANUC數(shù)控改造電氣部分研究設(shè)計（系統(tǒng)選型及強電設(shè)計）系別：機械工程系班級：機檢0301學生姓名：王麗麗指導教師：蔣麗2007年12月12日畢業(yè)設(shè)計開題報告課題題目C6140車床FANUC數(shù)控改造電氣部分研究設(shè)計（系統(tǒng)選型及強電設(shè)計）課題性質(zhì)工程設(shè)計課題來源社會實踐成果形式設(shè)計說明書同組同學無開題報告內(nèi)容見附頁指導教師意見（課題難度是否適中、工作量是否飽滿、進度安排是否合理、工作條件是否具備等）指導教師簽名：月日專家組及系里意見（選題是否適宜、各項內(nèi)容是否達到畢業(yè)設(shè)計（論文）大綱要求、整改意見等）專家組成員簽字：教學主任（簽章）：月日附頁：一、課題研究的背景對普通車床進行改造，使其恢復(fù)原有的加工能力，提升其性能和技術(shù)水平，更好的適應(yīng)新工藝、新技術(shù)的使用，進而探索出一條普通車床改造的新路，具有重要意義。二、課題研究的意義工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機床，本質(zhì)是采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)(包括軍、民機械工業(yè))進行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機床、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、民機械工業(yè)進行深入改造（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竟爭力大為增強。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年，每年都有大量機電產(chǎn)品進口。數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應(yīng)該運動的運動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面?？梢詫崿F(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3-7倍。由于計算機有記憶和存儲能力，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，減少零件在機床間的頻繁搬運。擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可以實現(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度，節(jié)省了勞動力(一個人可以看管多臺機床)，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。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)己經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。三、國內(nèi)外市場現(xiàn)狀制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，社會財富的60%-80%來自于制造業(yè)。加入世貿(mào)組織后，中國制造業(yè)正由跨國公司的加工組裝基地向世界制造業(yè)基地轉(zhuǎn)變。而中國經(jīng)濟要實現(xiàn)長期可持續(xù)高速發(fā)展，實現(xiàn)成為“世界制造中心”的愿望，中國制造業(yè)(國防、軍工、裝備制造、汽車等行業(yè))就必須進行大規(guī)模技術(shù)改造；其中對裝備的更新是最為重要的環(huán)節(jié)。中國目前機床總量380余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有11.34萬臺，即我國機床數(shù)控化率不到3%。近10年來，中國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為0.6-0.8萬臺，年產(chǎn)值約為18億元。機床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6%。中國機床役齡10年以上的占60%以上；10年以下的機床中，自動/半自動機床不到20%,FMC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)(美國和日本自動和半自動機床占60%以上)?？梢姶蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機床。用這種裝各加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。機床的數(shù)控化可通過兩條途徑完成，一是購買新裝備替代舊的，二是對舊裝備進行數(shù)控化改造；根據(jù)中國國情，采取“兩條腿走路”是穩(wěn)妥、經(jīng)濟的選擇。使用數(shù)控系統(tǒng)對機床進行改造，數(shù)字化電氣控制系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計問題成為關(guān)系改造成敗的關(guān)鍵，直接影響機床的工作特性。在美國、日本和德國等發(fā)達國家，它們的機床改造作為新的經(jīng)濟增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機床以及技術(shù)的不斷進步，機床改造是個“永恒”的課題。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進入到以數(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)改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機床數(shù)控改造和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國，機床改造業(yè)稱為機床再生(Remanufacturing)業(yè)4。從事再生業(yè)的著名公司有:BertscheI程公司、ayton機床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務(wù)集團、US設(shè)備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本，機床改造業(yè)稱為機床改裝(Retrofitting)業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有:大限工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。三、設(shè)計思路1、數(shù)控系統(tǒng)的選擇數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的中樞，是其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。目前，市場上數(shù)控系統(tǒng)的類型較多，選擇時要保證能購得最適合的系統(tǒng)，就必須要充分考慮改造中各方面的因素。首先，要考慮機床的功能要求。根據(jù)機床的功能要求選擇數(shù)控系統(tǒng)，以使數(shù)控系統(tǒng)所具有的功能與準備改造的機床所能達到的功能相匹配。既要避免因面追求數(shù)控系統(tǒng)的高性能指標，而選擇了功能遠遠多于改造機床功能的系統(tǒng)，造成功能過剩、資金浪費，且在一定程度上還可能潛伏下由于數(shù)控系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加而帶來故障率升高的隱患。又要保證所選數(shù)控系統(tǒng)能滿足機床全部功能要求，不要出現(xiàn)一些因必須的系統(tǒng)功能短缺，影響其它功能的使用。其次，要考慮數(shù)控系統(tǒng)的制造廠商。老牌著名跨國公司主要有德國的西門子、日本的發(fā)那科和三菱、法國的NVM等，國內(nèi)公司主要有華中數(shù)控、中國珠峰、北京航天等。目前，進口系統(tǒng)的性能尚優(yōu)于國產(chǎn)系統(tǒng)，但價格也較高，因此適用于大型高精度機床。國產(chǎn)系統(tǒng)功能較簡單，性能較穩(wěn)定，價格便宜，對一般車床、銑床已能可靠使用，且近幾年國產(chǎn)系統(tǒng)也有長足進步，與世界先進技術(shù)的差距越來越小。第三，要考慮數(shù)控系統(tǒng)與其它配件的匹配。如果數(shù)控系統(tǒng)、電機及驅(qū)動器的品種、牌號太雜，在連接各部件時，就可能會出現(xiàn)輸入與輸出信號的不匹配及在傳送中信號產(chǎn)生滯后等現(xiàn)象。因此，選擇時要優(yōu)先考慮能提供進給伺服系統(tǒng)和主軸驅(qū)動的廠家的數(shù)控系統(tǒng)。2、伺服系統(tǒng)的選擇伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分，它既是數(shù)控系統(tǒng)CNC系統(tǒng)與刀具、主軸問的信息傳遞環(huán)節(jié)，又是能量放大與傳遞的環(huán)節(jié)。它的性能在很大程度上決定了數(shù)控機床的性能。例如，數(shù)控機床的最高移動速度、跟蹤精度、定位精度等重要指標均取決于伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。伺服系統(tǒng)按控制方式分為開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)三類。在普通機床的數(shù)控化改造中，一般選用