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ca6140课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解CA6140车床的基本结构、功能及操作流程。
2. 学生能够掌握CA6140车床的编程方法，包括直线、圆弧、螺纹等加工指令。
3. 学生能够了解CA6140车床的维护保养知识，确保设备正常运行。
技能目标：1. 学生能够独立操作CA6140车床，完成简单的零件加工。
2. 学生能够运用编程知识，对零件进行合理的加工路径规划。
3. 学生能够分析并解决CA6140车床在操作过程中出现的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生严谨、细致的工作态度，提高他们在实际操作中的安全意识。
2. 增强学生的团队合作意识，培养他们在实际生产中沟通协作的能力。
3. 激发学生对机械加工的兴趣，引导他们关注我国制造业的发展。
课程性质分析：本课程为专业技能实践课程，以CA6140车床为载体，结合理论知识，培养学生的实际操作能力和解决问题能力。
学生特点分析：学生为中职二年级学生，具有一定的机械加工理论基础，动手能力强，但安全意识相对薄弱。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实际操作，提高学生的综合技能。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的实现。
通过课程学习，使学生能够达到上述具体的学习成果。
二、教学内容1. CA6140车床基本结构及功能：介绍车床的主要部件，包括床身、床头箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座等，并分析各部分的作用。
2. CA6140车床操作流程：讲解车床的开机、关机、调试、装夹工件、选择刀具、设定加工参数等操作步骤。
3. 编程方法：学习CA6140车床的编程指令，包括直线、圆弧、螺纹等加工路径的编程方法，并通过实例进行讲解。
4. 零件加工：教授学生如何根据图纸要求，运用编程知识，对零件进行加工路径规划，并完成实际加工操作。
5. 故障分析与维护保养：介绍CA6140车床在使用过程中可能出现的故障及其原因，教授学生如何进行故障分析和设备维护保养。
《机械加工工艺规程及工装设计》课程设计说明书设计题目：CA6140法兰盘零件的机械加工工艺规程及XXx工序的专用机床夹具设计第一章 零件分析 1.1 零件的用途题目所给的零件是CA6140卧式车床上的法兰盘，它为盘类零件，用于卧式车床上。
车床的变速箱固定在主轴箱上，靠法兰盘定心。
法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。
主要作用是标明刻度，实现纵向进给。
1.2 零件的工艺结构分析法兰盘是一回转体零件,有一组加工表面，共有八处加工表面，其间有一定的位置要求：1 以0.120.34100φ+-为基准面为加工表面，这一组加工表面包括00.01745φ+-，00.01745φ+-的右端面； 2以00.01745φ+-端面为基准，先用16φ的钻头钻孔，然后再用铰刀铰孔，由于孔与00.01745φ+-有跳动的要求，所以要以00.01745φ+-的端面为基准；3 以00.01745φ+-的端面为基准，车00.645φ+-，0.120.34100φ+-，90φ外圆，并倒1.545⨯︒，145⨯︒； 4 要以孔0.04520φ++为基准，精车所有外圆面，使其达到要求。
由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一个表面，这组加工表面是以Φ20045.00+mm 为中心,其余加工面都与它有位置关系,可以先加工它的一个端面,再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工其它加工表面。
1.3 零件的技术要求分析① 铸件应消除内应力；② 未注明铸造圆角为R2-R3；③ 铸件表面不得有粘砂，多肉，裂纹等缺陷； ④ 未注明倒角为1×45°； ⑤ 质量为1.4㎏； ⑥ 材料为HT200该法兰盘结构较复杂，形状普通，属一般的盘盖类零件。
主要加工表面有法兰盘左、右端面，外圆面，要求其端面跳动度相对中心轴线满足0.03mm ，其次就是φ20孔及另外φ4-6孔的加工表面虽然在圆周上，该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度一般，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的精加工才可以达到加工要求。
一、设计题目：设计一台加工直径最大范围是320mm的普通车床的主传动系统。
主要参数：1、转速范围:N=40-1800 (r/min)2、转速级数:Z=123、电机功率：P=4KW被加工零件的材料：钢、铸铁刀具材料：高速钢、硬质合金二、设计目的：1、培养综合运用和巩固扩大已学过的知识，以提高理论联系实际的设计与计算能力。
2、培养收集、阅读、分析和运用资料的能力，以提高能够独立工作的综合素质能力。
3、使初步掌握机床设计的步骤与方法，以提高结构设计和编制技术文件的能力。
4、使熟练掌握计算机辅助设计、主轴组件优化设计和主轴刚度的校核计算等，以提高运用现代设计方法的能力。
5、此设计过程是毕业设计教学环节实施的技术准备。
三、设计内容与基本要求：（一）设计内容：Ⅰ.运动设计（1）传动方案设计（集中传动，分离式传动），（2）转速调速范围max minnRn n； （3）公比：大公比，小公比以及混合公比；（4）确定结构网和结构式：①传动副：前多后少，前密后疏。
②超速级解决方案：a.增加变速组，b.采用分枝传动和背轮机构；（5）绘制转速图：①降速：前缓后急。
②升速：前急后缓； （6）三角带设计:确定变速组齿轮齿数； （7）绘出传动系统图； Ⅱ.动力设计（1）传动件的计算转速n i ：各轴，各齿轮 （2）传动轴轴径 （3）齿轮模数（4）主轴设计：轴径（前径，后径），内孔直径，前端前伸量a(粗选：100-120)，支撑形式，计算合理支撑跨距L Ⅲ.结构设计Ⅳ.校核一个齿轮（最小的），校核主轴（弯矩，扭矩） （二）基本要求：1、根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。
2、正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。
3、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。
说明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整。
4、绘制图纸，主轴箱展开图1张。
四、设计参数：五、运动参数设计（1）传动方案设计（选择集中传动方案）（2）转速调速范围1800max 4540minn Rn n=== （3）选用混合公比 1.41ϕ=（4）确定结构网和结构式：12322=⨯⨯ （5）确定变速组齿轮齿数1．先计算第一扩大组的齿轮的齿数第一扩大组的降速比分别为：11u =，211.41u = 30.5u =故齿数最小的齿轮在降速比为112u =之中，查表取1min 24z z ==，72z s =，则'148z =，则222301z u z s u ==+，'242z = 333361z u z s u ==+，336z = 2．基本组的降速比分别是：10.5u =，2 1.43u =故齿数最小的齿轮在降速比为10.5u =之中，计算有128z =，84z s =，则'156z =，222491z u z s u ==+，'235z = 3．第二扩大组的降速比分别是10.25u =，22u =故齿数最少的齿轮在10.25u =之中，查表有121z =，105z s =，'184z =，270z =则'235z =. （6）传动系统图如下：（7）绘制转速图： 如下图所示六、动力参数设计(1)传动件的计算转速①.主轴的计算转速：是低速第一个三分之一变速范围的最高一级转速，即nj=80r/min。
一、设计题目：设计一台加工直径最大范围是320mm的普通车床的主传动系统。
主要参数：1、转速范围:N=N＝31.5——1400rpm2、转速级数:Z=123、电机功率：P=4KW被加工零件的材料：钢、铸铁刀具材料：高速钢、硬质合金二、设计目的：1、培养综合运用和巩固扩大已学过的知识，以提高理论联系实际的设计与计算能力。
2、培养收集、阅读、分析和运用资料的能力，以提高能够独立工作的综合素质能力。
3、使初步掌握机床设计的步骤与方法，以提高结构设计和编制技术文件的能力。
4、使熟练掌握计算机辅助设计、主轴组件优化设计和主轴刚度的校核计算等，以提高运用现代设计方法的能力。
5、此设计过程是毕业设计教学环节实施的技术准备。
三、设计内容与基本要求：（一）设计内容：Ⅰ.运动设计（1）传动方案设计（集中传动，分离式传动），（2）转速调速范围max minnRn n； （3）公比：大公比，小公比以及混合公比；（4）确定结构网和结构式：①传动副：前多后少，前密后疏。
②超速级解决方案：a.增加变速组，b.采用分枝传动和背轮机构；（5）绘制转速图：①降速：前缓后急。
②升速：前急后缓； （6）三角带设计:确定变速组齿轮齿数； （7）绘出传动系统图； Ⅱ.动力设计（1）传动件的计算转速n i ：各轴，各齿轮 （2）传动轴轴径 （3）齿轮模数（4）主轴设计：轴径（前径，后径），内孔直径，前端前伸量a(粗选：100-120)，支撑形式，计算合理支撑跨距L Ⅲ.结构设计Ⅳ.校核一个齿轮（最小的），校核主轴（弯矩，扭矩） （二）基本要求：1、根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。
2、正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。
3、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。
说明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整。
4、绘制图纸，主轴箱展开图1张。
四、设计参数：五、运动参数设计（1）传动方案设计（选择集中传动方案） （2）转速调速范围Rn=1400/31.5=44.44。
ca6140(二）课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握CA6140车床的基本操作和维护方法，培养学生具备一定的机械加工能力和安全生产意识。
具体分解为以下三个方面的目标：1.知识目标：使学生了解CA6140车床的结构、原理和功能，掌握其基本操作方法，培养学生具备车削、铣削、钻孔等机械加工技能。
2.技能目标：通过实践活动，使学生能够熟练操作CA6140车床，独立完成一般的机械加工任务，培养学生具备解决实际问题的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生热爱劳动、敬业爱岗的职业精神，增强学生团队协作意识和安全意识，使学生在实践中培养良好的职业道德。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.CA6140车床的结构与原理：介绍车床的主要组成部分、工作原理及其功能。
2.CA6140车床的操作方法：讲解车床的基本操作步骤，如开机、关机、装夹工件、选择刀具等。
3.机械加工技能训练：包括车削、铣削、钻孔等基本加工技能的学习和实践。
4.安全生产与维护：讲解车床的安全操作规程，以及日常维护和故障排除方法。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用以下几种教学方法：1.讲授法：通过讲解车床的结构、原理和操作方法，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生针对实际加工问题进行讨论，培养学生的解决问题的能力。
3.案例分析法：通过分析典型加工案例，使学生了解车床在实际生产中的应用。
4.实验法：安排学生进行车床操作实践，提高学生的动手能力。
四、教学资源为了保证本课程的顺利进行，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：确保车床等实验设备完好，为学生提供充足的实践机会。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多种方式，全面、客观地评价学生的学习成果。
目录一、零件的分析 (2)（一）零件的结构分析 (2)（二）零件的技术要求分析 (2)（三）确定毛坯生产类型 (3)二、零件工艺路线设计 (4)（一）定位基准的选择 (4)（二）工艺路线的分析与选定 (4)三、机械加工余量及工序尺寸确定 (6)四、确定切削用量及基本工时 (7)五、夹具设计 (15)（一）工件的定位分析 (16)（二）工件的夹紧分析 (17)（三）夹具的操作说明 (17)六、心得体会 (18)参考文献 (19)一、零件的分析（一）零件的结构分析⒈零件的性能、功用及工作条件零件CA6140（831006）是车床的拨叉，工作于车床变速机构中，主要起换挡作用，使主轴回转运动按工作者要求就行工作，获得所需的速度和扭矩的作用。
该零件在工作过程中受变载荷和冲击载荷的作用，故零件应具有良好的抵抗变载荷及冲击载荷的能力。
⒉零件的形状及结构分析由零件图分析可知，该零件主要由上半圆断面及其孔Ф4.0055、小头孔φ25023.00+、φ40外圆斜面、16×40槽以及侧面和加强筋组成。
（二）零件的技术要求分析⒈尺寸精度分析查《机械精度设计与检验基础》表3.2得该零件各主要加工表面对应的尺寸标准公差等级如下表：⒉位置精度分析大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm 查《机械精度设计与检验基础》表4.10得对应的公差等级为11级，槽端面对小圆柱中心线的垂直度公差为0.08mm,查《机械精度设计与检验基础》表4.10得对应的公差等级为11级。
⒊粗糙度分析该零件各加工表面最高粗糙度要求为1.6mm。
需对￠25的孔半精镗，以满足1.6的粗糙度要求；对￠55半圆孔半精镗，以满足3.2的粗糙度要求；大半圆孔两端面半精铣，以满足3.2的粗糙度要求；底面半精铣，以满足3.2的粗糙度要求；槽两侧面半精铣，以满足3.2的粗糙度要求。
其他加工表面粗加工即可达到精度要求。
（三）确定毛坯生产类型已知此拨叉零件的生产类型为大批量生产，所给零件材料为HT200，灰铸铁铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，零件结构简单，故选择铸件毛坯，且大量生产，为提高生产效率，最终选用金属型铸造。
ca6140课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能掌握CA6140车床的基本结构、功能及操作流程，理解机床的传动原理。
2. 学生能了解并描述CA6140车床的加工工艺，掌握机床加工过程中涉及的技术参数。
3. 学生能掌握机床的安全操作规程，了解机床的维护与保养方法。
技能目标：1. 学生能独立操作CA6140车床，完成指定零件的加工。
2. 学生能根据加工要求，选择合适的刀具和加工参数，优化加工过程。
3. 学生能运用所学知识，解决实际加工过程中出现的问题，提高加工效率。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习，培养对机械加工的兴趣，提高对制造行业的认识。
2. 学生在学习过程中，注重团队协作，培养良好的沟通与协作能力。
3. 学生能认识到机床操作的安全重要性，养成良好的职业素养。
本课程针对中职或技校年级的学生，结合CA6140车床的实际情况，注重理论联系实际，培养学生具备实际操作能力。
课程性质为实践性较强的专业课，教学要求学生在掌握机床基本知识的基础上，提高操作技能，同时注重安全意识与职业素养的培养。
通过本课程的学习，期望学生能够达到上述具体的学习成果，为将来的职业生涯打下坚实基础。
二、教学内容1. CA6140车床基本结构及功能：介绍车床的主要部件，如床身、床头、尾座、进给箱、主轴箱等，并分析各部件的作用。
2. 机床传动原理：讲解机床的传动系统，包括主传动和进给传动，使学生理解机床的工作原理。
3. 加工工艺及参数选择：学习车削加工的基本工艺，如外圆、内孔、螺纹等加工方法，以及加工过程中刀具、切削参数的选用。
4. 安全操作规程：强调车床操作的安全注意事项，学习机床的安全防护装置，掌握事故的预防及处理方法。
5. 机床维护与保养：介绍机床的日常维护、保养方法，提高学生对机床使用寿命及加工质量的意识。
6. 实际操作技能训练：组织学生进行CA6140车床的实际操作，从简单到复杂，逐步完成各类零件的加工。
教学内容按照以下进度安排：第一周：CA6140车床基本结构及功能学习；第二周：机床传动原理学习；第三周：加工工艺及参数选择学习；第四周：安全操作规程学习；第五周：机床维护与保养学习；第六周：实际操作技能训练。
目录1.概述 (2)1.1机床课程设计的目的 (2)1.2机床的规格系列和用处 (2)1.3 操作性能要求 (2)2.参数的拟定 (2)2.1 公比选择 (2)2.2 求出转速系列 (2)2.3 主电机选择 (3)3.传动设计 (3)3.1 主传动方案拟定 (3)3.2 传动结构式、结构网的选择 (3)3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 (3)3.2.2 传动式的拟定 (4)3.2.3 结构式、结构网的拟定 (4)3.2.4 转速图的拟定 (5)4. 传动件的估算 (5)4.1 V型带传动 (5)4.1.1 确定计算功率 (5)4.1.2 选择三角胶带的型号 (6)4.1.3 确定带轮直径 (6)4.1.4 计算V带速度V (6)4.1.5 初定中心距A0 (6)4.1.6 计算V带的长度 (6)4.1.7 计算实际中心距A (6)4.1.8 确定定小带轮的包角a (7)4.1.9 确定V型带的根数Z (7)4.1.10 计算单根V带的初拉力的最小值（F0）min (7)4.1.11 作用在支撑轴上的径向力 (7)4.2 传动轴的估算 (7)传动轴直径的估算 (8)4.2.2齿轮模数的计算 (9)4.2.3 齿宽的确定 (10)4.2.4 确定各轴的间距 (11)4.2.5 带轮结构设计 (11)5. 动力设计 (12)5.1主轴刚度验算 (12)5.2 齿轮校验 (13)6.主轴空间位置图 (16)7.主轴箱位置展开图 (17)8.结构设计及说明 (17)9.总结 (23)10.参考文献 (24)1.概述1.1机床课程设计的目的机床课程设计，是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。
其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。
一、前言随着科学技术的迅猛发展，数控机床已是衡量一个国家机械制造水平的重要标志。
目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3％。
用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。
采用经济型数控系统对普通机床数控改造，尤其适合我国机床拥有量大、生产规模小的具体国情。
《电气时代》、《机械工人》、《电气应用》等多家杂志为满足广大企业技术改造发展生产的需要，多次联合举办学习班，为企业提供权威、经济、可行、实用的技术指导，改造费用为新购置费用的四分之一到三分之一。
普通机床的数控改造有两方面的意义：1、微观看改造的意义从微观上看，数控机床比传统机床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。
由于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）可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。
由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。
数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了“柔性自动化”。
（3）加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，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。
（5）拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。
（6）由以上五条派生的好处。
如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。
CA6140车床拨叉831007课程设计说明书2.1、零件的作用拨叉是CA6140车床变速机构中的重要零件，主要作用是换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩。
拨叉上方的φ22孔与操纵机构相连，下方的φ55mm半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。
通过上方的力拨动下方的齿轮变速。
该零件由两件零件铸为一体，加工时分开。
2.2、零件的工艺分析拨叉的材料为HT200灰铸铁，虽然生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削。
因此，需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下：1）需要加工的表面：a.小孔的上端面、大孔的上下端面；b.小头孔φ22mm以及与此孔相通的φ8mm的锥孔、M8螺纹孔；c.大头半圆孔φ55mm；2）位置要求：小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.05mm、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm。
根据上述技术要求，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。
再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，因此采用常规的加工工艺均可保证。
2.3、工艺规程设计2.3.1、确定毛坯的制造形式考虑到拨叉零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，因此选择铸件毛坯。
选用铸件尺寸公差等级CT9级，已知零件的质量是1.0Kg/个，初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。
2.3.2、基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
正确合理的基面选择可以保证加工质量，提高生产效率。
粗基准的选择以拨叉底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准，可以达到限制五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就可以达到完全定位。
2.3.3 制定工艺路线在制定工艺路线时，需要考虑零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求，以保证生产出合格的零件。
机电一体化系统设计课程设计说明书设计题目：CA6140型车床纵向进给系统数控改装前言我国目前机床总量为380万余台，而其中数控机床总数只有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。
我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。
用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国内市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。
所以必须提高机床的数控化率。
在过去的几十年，虽然金属切削的基本原理变化不大，但随着社会生产力的发展，要求制造业向自动化和精密化方向发展，而刀具材料和电子技术的进步，特别是微电子技术、电子计算机的技术进步，运用到控制系统中，既能帮助机床的自动化，又能提高加工精度。
这些都要求对旧机床进行改造。
另外，在经济方面，用机床的数控改造比更新设备节约50%的资金。
再加上市场的原因，由于目前机床市场供给无法满足大量的机床设备的更新需要，因此更显示出机床数控改造的必要性。
对于我国的实际情况，大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的，只有对现有的机床进行数控改造。
数控改造相对于购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面。
其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。
数控机床只要更换一个程序，就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。
改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。
改造可以精确计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。
另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构筑地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。
数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术上具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。
由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，已成为我国设备技术改造中主要方向之一，也为我国传统机械制造技术朝机电一体化技术方向过渡的主要内容之一。
CA6140普通车床微机数控改造设计任务书一、设计任务将CA6140普通车床改造成用MCS-51系列单片机控制的经济型的数控车床，要求该车床纵向有直线和圆弧插补功能。
系统分辨率为：0.01mm/puls。
二、给定参数最大加工直径：400mm(在床面上)最大加工长度：1000mm丝杠纵向长度：1300~1500mm原车床丝杠纵向直径：22mm纵向导轨类型：综合性导轨主轴转速范围：正转（24级）10~1400rpm反转（12级）14~1580rpm溜板及刀架纵向重力：800N刀架纵向快移速度：2.4m/min最大纵向切削进给速度：0.6m/min主电机功率：735kW/1450rpm启动加速时间：30ms机床定位精度：±0.015mm三、设计要求1．改装后数控车床应具有性能：数控代码制：ISO脉冲分配方式：逐点比较法输入方式：增量值、绝对值通用同时控制坐标轴数：2坐标轴（纵向Z，横向X）纵向脉冲当量值：0.01mm/puls刀具补偿量：0~99.99mm进给传动链纵向间隙补偿量：0.15mm自动升降速性能：有2．改装后数控车床的工艺范围：具有快速定位，直线插补，顺、逆圆插补，暂停，循环加工。
3．对微机数控系统的要求：微机控制系统要有可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强，具有很高的性能价格比等特点。
控制系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用数码管显示加工数据及机床状态等信息。
四、设计工作量1．一张纵向进给机构的结构改装图（A1）；2．一张驱动电路原理图（A3）3．一份设计说明书包括以下内容：1）前言（数控改装的意义、用途及目的等）；2）设计的主要思路：系统总体方案的确定、机械系统方案设计、控制系统方案设计；3）机械部分改装设计计算：（1）滚珠丝杠螺母副的确定；（2）传动齿轮的传动比和齿数的确定；（3）步进电机的选择。
4）控制系统硬件电路设计计算和参数选择；5）步进电机接口及驱动电路设计；6）总结及结束语第一章系统总体方案的分析与拟订一、系统总体改造方案的确定目前，在机械加工工业中，绝大多数是旧式机车，如果改用微机控制，实现机电一体化的改造，会使机床适应小批量、复杂零件的加工，不但提高加工精度和生产率，而且成本低、周期短，适合我国国情。
利用微机实现机车的机电一体化改造的方法有两种：一种是以微机为中心设计控制部分；另一种是采用标准的步进电机数字控制系统作为主要控制装置。
后者选用国内标准化的微机数控系统，比较简单。
这种标准的微机数控系统通过采用单片机、驱动电源、步进电机及专用的控制程序组成开环控制系统。
起结果简单、价格低廉。
对机床的控制过程大多是由单片机按照输入脉冲的加工程序进行插补运算，产生进给，由软件或硬件实现脉冲分配，输入一系列脉冲，经功率放大、驱动刀架、纵横轴运动的步进电机，实现刀具按规定的轮廓轨迹运动。
微机进行插补运算的速度较快，可以让单片机每完成一次插补、进给，就执行一次延时程序，由延时程序控制进给速度。
二、机械传动系统的改造方案的确定在熟悉原机床的操作过程及传动系统后，根据设计要求确定系统的机械传动系统改造方案。
包括电机型号的选择，减速比的确定，齿轮模数及齿数的确定，原有丝杠导轨是否要重新更换，改换成滚珠丝杠螺母副是丝杠螺母副的型号及安装形式如何确定，导轨的设计方法等。
对CA6140车床的纵向（Z向）进给运动进行数控改造，此时可将开喝螺母合上，离合器M脱开，使主运动与进给运动脱开，此时，将脱落螺杆等横向自动5进给机构调至空挡（脱开）位置。
若原刀架为自动转位刀架，则可以由微机控制自动换刀具，否则仍由手动转动刀架。
如需加工螺纹，则要在主轴外端或其他适合位置安装一个脉冲发生器来检测主轴转位，用它发出的脉冲来保证主轴旋转运动与纵向进给运动的相互关系。
这种改造方案成本较低。
但是，为了保证加工精度，还需根据实际情况进行检修，才能保证控制精度。
原有机床运动部件（包括导轨、丝杠副等）安装质量的好坏，直接影响阻力和阻力矩的大小，应尽量减少阻力（力矩），以提高步进电机驱动力矩的效率。
对丝杠及轴要提高其直线度，导轨压板及螺母的预紧力都要调得合适。
为减少导轨副的摩擦阻力可改换成滚动导轨副或采用贴塑导轨。
根据阻力（力矩），切削用量的大小及机床型号的不同，应通过计算，选用与之相匹配的步进电机。
对加工精度要求较高的机床，其进给丝杠应换成滚珠丝杠副。
三、微机控制系统方案的确定1、机控制系统的总体组成数控部分采用MCS-51系列的单片机控制，其典型代表有8031、8051、8075等，其中8031的价格低，功能强，比较适合于一般机床的数控改造，但由于其无内存，必须外接存储器及I/O扩展芯片才可以成为一个较简单的微机控制系统。
存储芯片的选择依据系统控制程序的大小及CPU的字长，I/O扩展芯片和I/O通道的个数来确定。
2、软硬件任务合理分配主要是控制步进电机的脉冲发生与脉冲分配；数码显示的字符发生；键盘扫描管理。
三者都可以用专用硬件芯片或软件编程实现。
用硬件实现，编程简单，但增加硬件成本及故障源。
用软件实现，节省芯片，降低成本，但增加编程难度。
在决定用何种方法实现时，应统筹兼顾，根据自我经验和能力来确定。
第二章机车进给伺服系统机械部分设计计算查表可知，150BF002的空载运行力矩切M >M dme ，满足要求。
若其不能满足起M >Mdm k的要求，可采取降压起动来实现空载起动。
第三章、控制系统硬件电路设 计计算和参数选择一、 单片机的选择根据总体方案的确定，微机已采用MCS-51系列单片机，51系列相对48系列单片机指令更丰富，相对96系列价格更便宜，51系列有三种型号：8031是无ROM 的8051；8751是用EPROM 代替ROM 的8051。
目前，数控机中应用最多的是8031单片机。
本设计采用8031。
二、 扩展存贮器设计①地址锁存由8031的P0口分别作地址总线低8位和数据总线，故需采用74LS373作为地址线低8位的锁存器。
②扩展ROM8031无内部ROM，须扩展外部ROM，由车床数控系统包含系统控制程序和加工程序，采用16K*8的27128蕊片，可与单片机所选的12MHZ时钟相匹配。
ROM的地址范围为0000H~3FFFH，并且采用译码器，使地址范围为无重叠区。
③扩展RAM8031片内仅有RAM128字节需扩展，采用8K*8的6264蕊片，其地址范围为6000~7FFFH，也采用译码器，使其无重叠区的地址范围。
三、I/O扩展8031只有P1口可作为普通I/O口用，所以需扩展，需要计算一下总共需多少I/O口线，设计中，键盘需32个键，采用矩阵式键盘。
需13个I/O口；显示器采用8个LED，需9个I/O口；一个三相步进电机，采用硬件脉冲分配器，需5个I/O口，两个坐标轴的超程式报警及故障显示及紧急停均采用8031的I/O口，不作内扩展口计算，为使系统出现故障时，仍可使用原驱动系统进行加工或由微机控制自动转换刀架或用手动转动刀架，需用6个I/O口；为控制工作台X轴、Z轴的速度和位移，使其具有暂停功能，起动键可继续执行及单步控制功能，需采用一个8155蕊片和一片8255蕊片肯定可以满足要求。
四、伺服驱动电路五、超程保护电路六、紧急停电电路：可采用两点控制环节为便于操作人员的操作也应经过隔音电路。
七、键盘与显示电路：采用一片8155八、由地址范围计算74LS138译码器接口电路a．蕊片27128地址范0000H~3FFFH，共有14根地址线。
定70Y ~Y 中的选择。
由地址范围可知ABC 为000，所以选择0Y 脚，即当00000,06.27.2时为==P P H ，FFFH 31=P ,0=P ,0=P 5.26.27.2时为。
b.蕊片6264地址范围4000H~5FFFH 需13个引出脚。
本应该寻址范围为4000H~7FFFH 但由于只连接了13个引脚所以只能地址范围为4000H~5FFFH 的8K 的地址范围。
A B0。
01。
04.25.26.27.2P P -----P P P P0 1 0 0 ………0 0 0 1 0 1 ………1 1 查表4-2 74LS138功能表可知 AB 内0 1时，选1Y 脚 c ．8155的地址范围 C B A0 1 0 选 2Y 选定 81558155采用2Y ，所以8155地址范围为8000H~BFFFH ，但实际了只用三个即：PA 口的地址为8001H ，PB 口的地址为8002H ，PC 口的地址为8003H ， d.8255地址范围: C B A0 1 1 选 3Y 选定 82558255地址范围为C000H~FFFFH,但是只用了三个地址即：PA 口的地址为C000H ，PB 口的地址为C001H ，PC 口的地址为C002H ， C003H 为控制字寄存器所以在74LS138 C B A0 0 0 0Y 27128 0 0 1 1Y 6264 0 1 0 2Y 8155 01 1 3Y 8255九、驱动电路设计1、 驱动回路的时间常数采用三相拍方式的控制脉冲。
