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廣東工業(yè)大學機電工程學院
數(shù)控機床課程設(shè)計指導(dǎo)書
一、數(shù)控機床課程設(shè)計的目的
數(shù)控機床課程設(shè)計是機電專業(yè)教學活動的一個重要的實踐性環(huán)節(jié)，是對學生所學《數(shù)控機床》課程和其它有關(guān)課程知識和技能的一次綜合性練習，旨在使之鞏固、充實、系統(tǒng)化，并得到進一步擴展。課程設(shè)計是培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、解決生產(chǎn)實際問題的機會。通過對數(shù)控銑床典型部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和零件編程的具體問題的解決，使學生對數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)原理、設(shè)計方法以及用編程方法處理實際問題的一般步驟和具體技巧得到訓(xùn)練，提高運用所學專業(yè)知識分析問題和解決問題的能力。
二、數(shù)控機床課程設(shè)計的內(nèi)容與要求
每個學生應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)，獨立完成所選題目，對于做機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的學生，要求用計算機繪圖方式繪制有關(guān)的總裝圖(A0或A1圖紙一張)和適量零件圖。設(shè)計說明書5000字以上。要求裝配圖充分表明整機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，線條粗細均勻，圓弧連接光滑，尺寸標注規(guī)范，文字注釋必須使用工整字體書寫，符合國家標準。
對選擇編程題目的學生，要求用編寫計算機軟件的方法解決數(shù)控過程為的一個問題?？梢匀芜x用本人熟悉的一種編程語言，要求清楚地分析問題、提出算法、列出流程圖，最后用程序驗證，并且提交程序說明書，。
三、課程設(shè)計的步驟
課程設(shè)計的步驟大致包括: 調(diào)查研究，收集資料，查閱文獻；論證及確定設(shè)計方案，進行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和軟件設(shè)計，編寫程序和編制設(shè)計說明書。
四、設(shè)計說明書的編寫
課程設(shè)計過程中參考和閱讀各種文獻資料是重要的。因此設(shè)計說明書中要求有一定篇幅的文獻綜述。設(shè)計說明書是圖紙設(shè)計的理論根據(jù)，是記錄軟件設(shè)計思想和方法的重要工作，又是設(shè)計計算的整理和總結(jié)。因此是審核設(shè)計是否合理的技術(shù)文件之一。
設(shè)計說明書要求計算正確，論述清楚、文字簡潔通順、語言流暢、無錯別字、書寫工整，要求獨立完成。對計算內(nèi)容只須寫出計算公式，再代入各文字符號相應(yīng)的數(shù)值 (運算和簡化過程不必寫出)，寫出計算結(jié)果，并表明單位，寫出簡短的結(jié)論。
說明書中應(yīng)包括與文字和計算有關(guān)的必要簡圖，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，必須按國家標準或工程要求繪制，各種符號、名稱和計量單位均須符合國家標準。
說明書中所引用的重要公式、數(shù)據(jù)或論點，應(yīng)注明來源，或在右上角注出參考文獻的編號。 設(shè)計說明書應(yīng)用藍黑或黑色鋼筆書寫，或用計算機打印，格式要求按下列次序:
1、數(shù)控機床課程設(shè)計題目；
2、目錄 (標題、頁次)；
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；
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、機械部分設(shè)計計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計過程說明；
3、結(jié)構(gòu)和零件參數(shù)的選擇和計算；
4、使用、運行、保養(yǎng)、裝配維護的必要的技術(shù)說明等；
5、軟件設(shè)計方案、算法、程序流程圖。原程序列在附錄中。
6、設(shè)計小結(jié) (對數(shù)控機床課程設(shè)計的體會，設(shè)計方案優(yōu)缺點及改進意見等)
五、數(shù)控機床課程設(shè)計題目
[1]、經(jīng)濟型數(shù)控機床工作臺機械系統(tǒng)的設(shè)計
數(shù)控機床的工作臺是承載工件并能實現(xiàn)XY兩軸聯(lián)動的工作面。在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，由步進電機驅(qū)動，工作臺完成平面運動，精確高效地完成平面內(nèi)各種復(fù)雜曲線的凸輪、樣板、模具等零件的自動加工。
(1) 基本參數(shù)：
A工作臺面積 480mm×240mm
B工作臺行程 X向 450mm，Y向280mm
C工作臺最大進給速度 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啟動加速時間 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 進給伺服系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算
1)確定脈沖當量；
2)滾珠絲桿螺母副的計算和選型
3)導(dǎo)軌的計算和選型
4)進給伺服系統(tǒng)的傳動計算
5)步進電機的計算和選型
6)完成X-Y軸工作臺進給系統(tǒng)機械裝配圖
(3) 設(shè)計的順序可參考的路線：負載力的計算、最高運行頻率的確定、選擇步進電機、選擇滾珠絲桿副，確定齒輪減速比、結(jié)構(gòu)設(shè)計等。
[2]、數(shù)控系統(tǒng)的計算機仿真
對于給定的一段NC代碼，用VB或其他高級語言編寫程序解釋、插補，在PC機上仿真數(shù)控裝置，進行圖形描繪、坐標值顯示、步進電機控制模擬顯示及信號輸出、冷卻液和主軸開關(guān)量控制模擬顯示及信號輸出。具體要求如下：
(1) NC代碼中包含的代碼類型有：
G90 G54 G00 G01 G02 G03 M03 M05 M08 M09 M30
例：下面給出一個具體的圖形示意圖，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程，圖形顯示位置，坐標值顯示，輔助功能狀態(tài)顯示（冷卻液和主軸開關(guān)量控制模擬顯示）。
(3)、PC機模擬加工過程中，要求有實時的驅(qū)動三軸步進電機的控制信號、控制冷卻液和主軸轉(zhuǎn)動的開關(guān)量輸出控制信號。假設(shè)信號從計算機并行打印口的數(shù)據(jù)信號線輸出，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
1《機床設(shè)計手冊》第三分冊
2 數(shù)字控制機床 廖效果 主編 華中理工大學出版社
3 數(shù)控技術(shù) 廖效果 主編 湖北科學技術(shù)出版社
4 數(shù)字控制機床 劉又午 編 機械工業(yè)出版社
5 機床電氣控制 龔浦泉 主編 重慶大學出版社