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廣東工業(yè)大學機電工程學院
數(shù)控機床課程設計指導書
一、數(shù)控機床課程設計的目的
數(shù)控機床課程設計是機電專業(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構設計和零件編程的具體問題的解決，使學生對數(shù)控機床的結構原理、設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)控機床課程設計的內(nèi)容與要求
每個學生應在規(guī)定時間內(nèi)，獨立完成所選題目，對于做機械結構設計的學生，要求用計算機繪圖方式繪制有關的總裝圖(A0或A1圖紙一張)和適量零件圖。設計說明書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構，裝配關系明確，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、課程設計的步驟
課程設計的步驟大致包括: 調(diào)查研究，收集資料，查閱文獻；論證及確定設計方案，進行機械結構設計和軟件設計，編寫程序和編制設計說明書。
四、設計說明書的編寫
課程設計過程中參考和閱讀各種文獻資料是重要的。因此設計說明書中要求有一定篇幅的文獻綜述。設計說明書是圖紙設計的理論根據(jù)，是記錄軟件設計思想和方法的重要工作，又是設計計算的整理和總結。因此是審核設計是否合理的技術文件之一。
設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的數(shù)值 (運算和簡化過程不必寫出)，寫出計算結果，并表明單位，寫出簡短的結論。
說明書中應包括與文字和計算有關的必要簡圖，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，應注明來源，或在右上角注出參考文獻的編號。 設計說明書應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、機械部分設計計算、結構設計過程說明；
3、結構和零件參數(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說明等；
5、軟件設計方案、算法、程序流程圖。原程序列在附錄中。
6、設計小結 (對數(shù)控機床課程設計的體會，設計方案優(yōu)缺點及改進意見等)
五、數(shù)控機床課程設計題目
[1]、經(jīng)濟型數(shù)控機床工作臺機械系統(tǒng)的設計
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)機械結構的設計計算
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、結構設計等。
[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動的開關量輸出控制信號。假設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 廖效果 主編 湖北科學技術出版社
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