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廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院
數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)
一、數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的
數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)是機(jī)電專(zhuān)業(yè)教學(xué)活動(dòng)的一個(gè)重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生所學(xué)《數(shù)控機(jī)床》課程和其它有關(guān)課程知識(shí)和技能的一次綜合性練習(xí)，旨在使之鞏固、充實(shí)、系統(tǒng)化，并得到進(jìn)一步擴(kuò)展。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的機(jī)會(huì)。通過(guò)對(duì)數(shù)控銑床典型部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件編程的具體問(wèn)題的解決，使學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)原理、設(shè)計(jì)方法以及用編程方法處理實(shí)際問(wèn)題的一般步驟和具體技巧得到訓(xùn)練，提高運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
二、數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求
每個(gè)學(xué)生應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，獨(dú)立完成所選題目，對(duì)于做機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的學(xué)生，要求用計(jì)算機(jī)繪圖方式繪制有關(guān)的總裝圖(A0或A1圖紙一張)和適量零件圖。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)5000字以上。要求裝配圖充分表明整機(jī)或部件的工作原理及結(jié)構(gòu)，裝配關(guān)系明確，圖面整潔,布局合理，線條粗細(xì)均勻，圓弧連接光滑，尺寸標(biāo)注規(guī)范，文字注釋必須使用工整字體書(shū)寫(xiě)，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)選擇編程題目的學(xué)生，要求用編寫(xiě)計(jì)算機(jī)軟件的方法解決數(shù)控過(guò)程為的一個(gè)問(wèn)題。可以任選用本人熟悉的一種編程語(yǔ)言，要求清楚地分析問(wèn)題、提出算法、列出流程圖，最后用程序驗(yàn)證，并且提交程序說(shuō)明書(shū)，。
三、課程設(shè)計(jì)的步驟
課程設(shè)計(jì)的步驟大致包括: 調(diào)查研究，收集資料，查閱文獻(xiàn)；論證及確定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，編寫(xiě)程序和編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
四、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)
課程設(shè)計(jì)過(guò)程中參考和閱讀各種文獻(xiàn)資料是重要的。因此設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中要求有一定篇幅的文獻(xiàn)綜述。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)是圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的理論根據(jù)，是記錄軟件設(shè)計(jì)思想和方法的重要工作，又是設(shè)計(jì)計(jì)算的整理和總結(jié)。因此是審核設(shè)計(jì)是否合理的技術(shù)文件之一。
設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求計(jì)算正確，論述清楚、文字簡(jiǎn)潔通順、語(yǔ)言流暢、無(wú)錯(cuò)別字、書(shū)寫(xiě)工整，要求獨(dú)立完成。對(duì)計(jì)算內(nèi)容只須寫(xiě)出計(jì)算公式，再代入各文字符號(hào)相應(yīng)的數(shù)值 (運(yùn)算和簡(jiǎn)化過(guò)程不必寫(xiě)出)，寫(xiě)出計(jì)算結(jié)果，并表明單位，寫(xiě)出簡(jiǎn)短的結(jié)論。
說(shuō)明書(shū)中應(yīng)包括與文字和計(jì)算有關(guān)的必要簡(jiǎn)圖，作到圖文并茂。插圖及各種曲線圖表、框圖等均不得用徙手畫(huà)，必須按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或工程要求繪制，各種符號(hào)、名稱(chēng)和計(jì)量單位均須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
說(shuō)明書(shū)中所引用的重要公式、數(shù)據(jù)或論點(diǎn)，應(yīng)注明來(lái)源，或在右上角注出參考文獻(xiàn)的編號(hào)。 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)用藍(lán)黑或黑色鋼筆書(shū)寫(xiě)，或用計(jì)算機(jī)打印，格式要求按下列次序:
1、數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)題目；
2、目錄 (標(biāo)題、頁(yè)次)；
3、內(nèi)容提要(200字，必須用中英文各一份)；
4、引言；
5、正文；
6、參考文獻(xiàn)；
7、附錄；
正文內(nèi)容大致如下:
1、數(shù)控系統(tǒng)總體方案的分析、原理闡述和框圖；
2、機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程說(shuō)明；
3、結(jié)構(gòu)和零件參數(shù)的選擇和計(jì)算；
4、使用、運(yùn)行、保養(yǎng)、裝配維護(hù)的必要的技術(shù)說(shuō)明等；
5、軟件設(shè)計(jì)方案、算法、程序流程圖。原程序列在附錄中。
6、設(shè)計(jì)小結(jié) (對(duì)數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)的體會(huì)，設(shè)計(jì)方案優(yōu)缺點(diǎn)及改進(jìn)意見(jiàn)等)
五、數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)題目
[1]、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)是承載工件并能實(shí)現(xiàn)XY兩軸聯(lián)動(dòng)的工作面。在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作臺(tái)完成平面運(yùn)動(dòng)，精確高效地完成平面內(nèi)各種復(fù)雜曲線的凸輪、樣板、模具等零件的自動(dòng)加工。
(1) 基本參數(shù)：
A工作臺(tái)面積 480mm×240mm
B工作臺(tái)行程 X向 450mm，Y向280mm
C工作臺(tái)最大進(jìn)給速度 1.2m/mm
D定位精度 0.04mm
E重復(fù)定位精度 0.04mm
F最大承載重量 50Kg
G啟動(dòng)加速時(shí)間 25ms
(2) 要求完成的主要內(nèi)容：
A 數(shù)控系統(tǒng)的總體方案擬定
B 進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
1)確定脈沖當(dāng)量；
2)滾珠絲桿螺母副的計(jì)算和選型
3)導(dǎo)軌的計(jì)算和選型
4)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)計(jì)算
5)步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型
6)完成X-Y軸工作臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械裝配圖
(3) 設(shè)計(jì)的順序可參考的路線：負(fù)載力的計(jì)算、最高運(yùn)行頻率的確定、選擇步進(jìn)電機(jī)、選擇滾珠絲桿副，確定齒輪減速比、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。
[2]、數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真
對(duì)于給定的一段NC代碼，用VB或其他高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)程序解釋、插補(bǔ)，在PC機(jī)上仿真數(shù)控裝置，進(jìn)行圖形描繪、坐標(biāo)值顯示、步進(jìn)電機(jī)控制模擬顯示及信號(hào)輸出、冷卻液和主軸開(kāi)關(guān)量控制模擬顯示及信號(hào)輸出。具體要求如下：
(1) NC代碼中包含的代碼類(lèi)型有：
G90 G54 G00 G01 G02 G03 M03 M05 M08 M09 M30
例：下面給出一個(gè)具體的圖形示意圖，NC代碼及其加工軌跡圖：
圖1 工件平面圖
%
O0000
N106G0G90G54X10.Y20.M03M08
N108Z50.
N110Z10.
N112G1Z-1.
N114Y15.0
N118G2X15.Y13.09J7.5
N120X20.Y15.I-5.0J5.59
N122G1Y20.0
N126X10.
N128G0Z50.
N130M5M09
N136M30
%
(2)、要求根據(jù)NC代碼屏幕模擬加工過(guò)程，圖形顯示位置，坐標(biāo)值顯示，輔助功能狀態(tài)顯示（冷卻液和主軸開(kāi)關(guān)量控制模擬顯示）。
(3)、PC機(jī)模擬加工過(guò)程中，要求有實(shí)時(shí)的驅(qū)動(dòng)三軸步進(jìn)電機(jī)的控制信號(hào)、控制冷卻液和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的開(kāi)關(guān)量輸出控制信號(hào)。假設(shè)信號(hào)從計(jì)算機(jī)并行打印口的數(shù)據(jù)信號(hào)線輸出，端口地址為0x378。并行口數(shù)據(jù)線分配如下（低電平有效）：
圖2 加工仿真示意圖
七、參考文獻(xiàn)
1《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三分冊(cè)
2 數(shù)字控制機(jī)床 廖效果 主編 華中理工大學(xué)出版社
3 數(shù)控技術(shù) 廖效果 主編 湖北科學(xué)技術(shù)出版社
4 數(shù)字控制機(jī)床 劉又午 編 機(jī)械工業(yè)出版社
5 機(jī)床電氣控制 龔浦泉 主編 重慶大學(xué)出版社