1、毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 基于 PLC 技术的普通车床数控化系统改造设计 一、综述本课题国内研究动态，说明选题的依据和意义 随着计算机技术的高速发展 ,传统的制造业开始了根本性变革 ,国外各工业发达国家投入巨资 ,对现代制造技术进行研究开发 ,提出了全新的制造模式。在现代制造系统中 ,数控技术是关键技术 ,它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体 ,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点 ,对制造业实现柔性自动化、集成化、 智能化起着举足轻重的作用。目前 ,数控技术正在发生根本性变革 ,由 专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。
2、在集成化基础上 ,数控系统实现了超薄型、超小型化 ;在智能化基础上 ,综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术 ,数控系统实现了高速、高精、高效控制 ,加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数 ,实现了在线诊断和智能化故障处理 ;在网络化基础上 ,CAD/ CAM 与数控系统集成为一体 ,机床联网 ,实现了中央集中控制的群控加工。 长期以来 ,我国的数控系统为传统的封闭式体系结构 ,CNC 只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数 形式事先设定 ,加工程序在实际加工前用手工方式或通过 CAD/ CAM 及自动编程系统进行编制。 CAD/ CAM 和 CNC
3、之间没有反馈控制环节 ,整个制造过程中 CNC 只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下 ,加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数 ,无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整 ,更无法通过反馈控制环节随机修正 CAD/ CAM 中的设定量 ,因而影响 CNC 的工作效率和产品加工质量。由此可见 ,传统 CNC 系统的这种固定程序 控制模式和封闭式体系结构 ,限制了 CNC 向多变量智能化控制发展 ,已不适应日益复杂的制造过程 。 当前市场竞争异常激烈，企业要想生存与发展，就必须迅速地优化研制开发出新产品，以最低价
4、格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通机床已不适应多品种、小批量现代化生产需求，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量，高精度、形状复杂、生产周期短的产品。且变更加工对象时只需要更新产品加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。 数控机床与普通 机床相比有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。 (1)可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量， 因此可以复合成复杂的曲线或曲面。 (2)可以实
5、现加工的自动化、柔性化，从而效率比传统机床提高 3 7倍。 (3)加工零件的精度高，尺寸分散度小，装配容易，不再需要“修配”。 (4)可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。 数控机床在机械加工行业中的应用越来越广泛。数控机床的发展，一方面是 全功能高性能数控机床；另一方面是简单实用的经济型数控机床，具有自动加工的基本功能，操作维修方便。经济型数控系统通常采用机械、交调、变频的开环控制系统，驱动元件多为步进电机，无检测反馈机构，系统的定位精度般可达 O 01至 0 02mm。普通车床经过多年使用与大修后，其零部件相互连接配合尺寸变化较大，主要零部件几经调整和更换，故障率较高，采用传统的
6、修理方案很难达到人修验收标准，而且费用不低。因此数控机床的改造目的是要求机床稳定可靠，以尽可能低的故障运转，合理选择数控系统是改造得以成功的主要环节，既可提高工艺水平和 产品质量，又可以降低操作者的劳动强度。 普通机床经过数控改造后，可以大大地提高重复定位和进给精度，从而提高机床的加工精度；还可以拓宽普通机床的加工范围，延长机床的使用寿命；普通机床的数控化改造可在很大程度上盘活企业的固定资产、提高劳动效率，用较少的资金，将普通机床改造升级为数控机床，可带来可观的经济效益。 当今市场上数控系统的种类较多，选择前首先要对将要进行改造的数控机床自身功能有一个较充分的认识，可以根据价格、技术、服务等方
7、面选择数控操作系统 。在控制机械生产的过程中应运用 PLC数字运算操作电子系统的可编 程逻辑控制器。 PLC是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计。由于最初研制这种装置的目的是为了解决生产设备的逻辑及开关控制，故称其为可编程逻辑控制器。 PLC己成为数控机床不可缺少的控制装置。操作系统和 PLC协调配合，共同完成对数控机床的控制。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题 ： (1) 普通机床总体改造和设计 （ 2） 对普通机床进给系统的改造和设计 （ 3）对普通机床其他结构的改装 (4) 对车床电气控制系统设计 三、研究步骤、方法及措施： 1.查阅资料，了解车床数
8、控化的意义和 改造原则，熟悉对普通车床改造方法，为设计做准备 2.拟定总体设计方案及步骤 3.改造的基本过程分为两个部分：机械系统设计和电气系统设计 4.进行具体的设计及优化性设计 5.测试及完善设计 6.整理论文 四、参考文献 1 鄢细林 普通机床数控化改造专用设备选型和发展趋势 现代制造技术与装备 ， 2009 2 陈焕东延时抽芯机构的注射模设计 J机械研究与应用， 2008(2) 3 黎宴林电池盒注射模具设计 J机械工程师 2008(1) 4 宋玉桓塑料注射模具设计手册 M北京：航空工 业出版社， 1996 5 穆增峰 ， 普通机床的数控改造 机械研究与应用 ， 2010 6 李峻勤等
9、.数控机床及其使用与维修 .北京：国防工业出版社， 1999 7 周济 .数控加工技术 .北京：国防工业出版社， 2000 8吴振彪机电综合设计指导 M北京：中国人民大学出版社 2000 9机械设计手册联合编写组机械设计手册 M上册（第二分册）北京：化学工业出版社 1987 10 朱晓春 .数控机床的组成和分类 .数控技术 .2001 11纪名刚机械设计 M北京高等教育出版社 2006 12 苟琪 .可编程控制器在 CNC机床中的应用 .机械工业自动化 .1998 13 彭浩轲 .CA6140车床数控改造中机械装置设计 .机床与液压 .2000 14 李文 .普通车床的数控改造 .机械工程师 .2004 15杨有君数字控制技术与数控机床 M北京：机械工业出版社 1999 16 陈彩蓉，胡飞，东蔚 .PLC在车床数控化改造中的应用 .微计算机信息 (测控自 动化 ).2005 17Kuo-Kai,Hsin-Jang Shieh,Sheng Fu.Model Reference Adaptive Speed Control for Induction Motor Drive Using Neural Networks,IEEE Trans.Ind.Electron.1998,45.
