数控技术课程设计
支承柱的数控车削加工工艺及编程
目录
中文摘要及关键词 (3)
1.绪论 (4)
1.1课题背景 (4)
1.2本课题的主要任务 (4)
2.支承柱零件的图样分析 (5)
2.1零件的结构功用性分析 (5)
2.2零件的技术要求分析 (5)
3.支承柱零件的工艺分析 (5)
3.1毛坯的选择 (6)
3.2定位基准的确定 (6)
3.3装夹方式及夹具的选择 (6)
3.4表面加工方法的确定 (6)
3.5刀具的选择 (6)
3.6切削参数的选择 (7)
4.支承柱零件的工艺路线的拟定 (9)
4.1加工顺序的安排 (9)
4.2工序及工步的安排 (9)
4.3工艺卡片的制定 (10)
4.3.1工艺过程卡的制定 (10)
4.3.2数控加工工序卡的制定 (10)
5.支承柱零件的数控加工程序的编制 (11)
5.1编程方法的选择 (11)
5.2编程原点的确定 (11)
5.3走刀路线的确定 (11)
5.4加工程序清单 (12)
6.加工程序的仿真结果 (14)
总结 (17)
致谢 (18)
参考文献 (19)
附图零件国标图纸 (20)
[摘要]：数控车床加工工艺与普通车床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的。数控车床加工的工序内容比普通车床的加工工序内容复杂。这是因为数控车床价格昂贵，若只加工简单的工序，在经济上不合算，所以在数控车床上通常安排较复杂的工序，甚至在普通车床上难以完成的工序。本文研究的是支承柱的数控加工工艺及程序编制，讲述了轴零件在数控车床中常见的工艺问题，如定位基准、装夹方式、工艺路线、切削用量、加工刀具等等，并最终完成零件的加工程序的编制。通过对这些问题的分析并加以解决，使得自己的知识得到进一步的提升，通过本文的撰写能使自己能够独立完成中等难度的轴零件的加工工艺及程序设计。
[关键词]：支承柱；工艺分析；切削用量；刀具；加工程序
支承柱的数控车削加工工艺及编程
1.绪论
1.1课题背景
数控加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。其中工艺规程的编制是直接指导产品或零部件制造工艺过程和操作方法的工艺文件，它直接对企业的产品质量、效益、竞争能力起着重要的作用。
数控机床是机电工业的重要基础装备，是汽车、石化、电子等支柱产业及重矿产业生产现代化的最主要装备，也是世界第三次产业革命的一个重要内容。因此，数控技术及数控装备是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志。目前，随着国内数控机床用量的剧增，市场急需培养一大批能够熟练掌握现代数控的应用型高级技术人才。同时，为了适应我国高等职业技术教育发展及应用型技术人才培养的需要，经过实践与总结，对数控专业教学的课程体系和教学方式也进行了有益的探索和实践。我国数控机床的研制是从1958年开始的，由清华大学研制出最早的样机。到目前为止，已自行开发了三轴、四轴和五轴联动的数控系统，新开发的数控机床产品已达到国际上20世纪90年代初期的水平，为国家重点建设提供了一批高水平的数控机床。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使用技术和最基本的装备，装备工业的技术水平和现代化程度，正决定着整个国民经济的水平和现代化程度。
数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，是大量数控加工实践的经验总结。数控加工工艺过程是利用切削刀具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。数控加工工艺与数控编程之间有着重要的关系，且数控加工工艺是编程的前提，因此本毕业设计重点介绍了支承柱零件的工艺与程序，有不足之处，请各位老师给予指正。
1.2本课题的主要任务
该零件的生产规模为中小批量生产，本文需要对其进行加工工艺的设计，通过对零件图的工艺分析，制定出合理可行的加工方案，并制定相关的工艺文件，
最后编制出零件的加工程序，并对程序进行仿真验证，最后输入机床，对零件进行批量生产。
2.支承柱零件的图样分析
2.1零件的结构功用性分析
如图2.1所示为支承柱零件图，从图中分析得知，该零件的结构主要由左端圆柱面及内孔、右端小头圆柱面、螺纹面、圆锥面等组成。零件的右端Ф20小头及圆锥面的作用是与底座或者底板等的配合部分，M27螺纹起固定的作用，而左端的圆柱面及内孔主要起支撑作用，其内孔可以装配尺寸相同，长度不同的销钉，实现高度的控制作用。该零件作用于很多地方，它可以用来支撑大平面，可以很好的调节平面的高度；也可以用于某些夹具中起定位的作用。
图2.1 支承柱零件图
2.2零件的技术要求分析
从图2.1分析得知，该零件的尺寸精度要求有：尺寸Ф38005.0-的精度等级为IT9
级、尺寸Ф28005.0-的精度等级为IT9级、尺寸Ф21023
.00
+的精度等级为IT7级、尺寸Ф20003.0-的精度等级为IT8级、尺寸1101.0±的精度等级为IT11级，其余未注尺
寸公差按IT12进行控制；零件的表面粗糙度要求有：Ф21023.00+内孔、Ф28005.0-外
圆、Ф20003.0-外圆的表面粗糙度要求为um Ra
6.1，其余加工面的表面粗糙度要求为um Ra 2.3。
3.支承柱零件的工艺分析
3.1毛坯的选择
该零件为回转型零件，其毛坯可选择棒料，根据该零件的尺寸精度、技术要求及表面粗糙度要求，确定该零件的毛坯为Ф45mm×115mm圆棒，毛坯材料为45钢。
3.2定位基准的确定
（1）粗基准的选择原则
1)加工余量合理分配原则。
2)相互位置要求原则。
3)重要表面原则。
4)不重复使用原则。
5)便于工件装夹原则。
根据以上原则，确定该零件加工时的粗基准为毛坯外圆。
（2）精基准的选择原则
1)基准重合原则。
2)自为基准原则。
3)基准统一原则。
4)互为基准原则。
根据以上原则，确定该零件加工时的精基准为Ф38外圆及其左端面。
3.3装夹方式及夹具的选择
数控车床的装夹与普通车床的装夹有所不同，因数控车床可以一次装夹可以加工多工步内容，而普通机床在批量生产中，通常采用单工步车削。故该零件的装夹方案如下。
第一次装夹此次装夹时，加工零件左端端面、外轮廓及内轮廓，装夹时直接采用三爪卡盘进行装夹。
第二次装夹此次装夹时，加工零件右端外轮廓、槽及螺纹，此次装夹为避免夹伤上道工序中的表面，故需要采用软爪进行装夹。
通过装夹方式的确定，即选择合适的夹具，即该零件加工的夹具为三爪卡盘，在第二次装夹时卡爪选用软爪进行装夹。
3.4表面加工方法的确定
该零件的加工表面精度要求较高，故均需要进行粗、精加工。螺纹车削加工时需要进行多刀加工，且随着走刀次数的增加，其背吃刀量逐步减少。
3.5刀具的选择
根据零件的尺寸精度、表面粗糙度及加工余量，确定其刀具的选择如表 3.1
所示。
表3.1 车削加工刀具卡片
装夹次数
刀具号 刀具名称 刀具规格 刀具材料 加工表面 第一次装夹
T01
外圆车刀 90°左偏刀 硬质合金
粗精车端面及外圆柱表面
T02 外圆车刀 15°圆弧车刀 硬质合金 粗精车R11圆弧面 T03 麻花钻 Ф17mm 高速钢 钻底孔 T04 镗车刀 60° 硬质合金 粗精镗内孔表面 第二次装夹
T01
外圆车刀 90°左偏刀 硬质合金
粗精车端面及外圆柱表面
T02 外切槽刀
4mm 刀宽
硬质合金 切螺纹退刀槽 T03
外螺纹车刀 60°
硬质合金
车M27外螺纹
3.6切削参数的选择
在数控加工中，应遵循合理选择切削用量的原则：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。
（1）主轴转速的确定
主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度除了计算和查表选取之外，还可以根据经验确定，需要注意的是交流变频调速数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。
光车时，主轴的速度应根据允许切削的速度Vc 来选取，计算公式如下：
n = D
Vc 1000 (2-1)
式中：Vc —切削速度，单位m/min ；D —工件切削部分的直径（通常选用最大直径），单位mm ；n —车床主轴转速，单位r/min ；
而车螺纹时的主轴转速如下：
n 1200-k (2-2) 式中：p —工件螺纹的螺距或导程，单位mm ；k —保险系数，一般取80；n —车床主轴转速，单位r/min 。 根据切削原理可知，切削速度的高低取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料、和刀具的耐用度等因素。从理论上讲，Vc 的值越大越好，因为不仅可以提高生产效率，而且可以避免积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度。但实 际上由于机床、刀具、工件材料等因素的影响和限制，车削切削用量可参考表3.2选取。 表3.2 车削切削用量表 刀具材料工件材料 粗加工精加工 切削速度 （m/min） 进给量 （mm/r） 背吃刀量 （mm） 切削速度 （m/min） 进给量 (mm/r) 背吃刀 量（mm） 硬质合金或涂层硬质合金碳钢220 0.2 3 260 0.1 0.4 低合碳钢180 0.2 3 220 0.1 0.4 铸铁120 0.2 3 160 0.1 0.4 不锈钢80 0.2 3 120 0.1 0.4 在实际车削加工中时，考虑到加工内孔时排屑难、冷却难、刀杆刚性差和观察困难的特点，在选择切削用量时，可参照对应外部加工切削用量的30%—50%进行选取。 （2）进给速度的确定 进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。一般粗车选用较高的进给速度，以便快速去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙度和零件的精度为原则，应选择较低的进给速度。进给速度Vf可以按公司Vf =f×n计算，式中f表示每转进给量，在加工本设计中的组合零件时进给速度，依据表2-2进行选取，粗加工时取f =0.2mm/r，精加工时取f =0.1mm/r。 （3）背吃刀量的确定 背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚性来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件加工余量（除去精车量），这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般为0.2—0.8mm，具体背吃刀量参照表3.3进行选择，如下表所列： 表3.3背吃刀量 加工部位粗加工精加工外轮廓加工 1.5—2mm 0.1—0.4 内轮廓加工0.8—1.2mm 0.1—0.3 螺纹随进刀次数依次减少。 槽根据刀宽来选择切削次数 总之切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成 最佳切削用量。综上所述，该零件的切削参数的选取可参照数控加工工序卡。4.支承柱零件的工艺路线的拟定 4.1加工顺序的安排 在分析了零件图样和确定了工序装夹方式后，接下来即要确定零件的加工顺序。制定零件车削加工顺序遵循下列原则： （1）先粗后精 按照粗车——精车的顺序进行，逐渐提高加工精度。粗车将在较短的时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削率，另一方面满足精车的余量均匀性要求。 （2）先近后远 按加工部件相对于刀点的距离大小而言的。在一般情况下，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动的距离，减少空行程。对于车削而言，先近后远还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。这样就节省了大量时间，采用就近原则，该工件就是先加工右端面，然后从右向左加工。 （3）内外交加 即对有内表面，又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。切不可将零件上一部分表面加工完毕后，再加工其它表面。该工件也可以采用内外交加的办法，先将外表面全部粗加工，再换刀进行精加工。 根据以上原则，确定该零件的加工顺序为：粗、精车左端外圆柱面及端面→粗精车圆弧面→钻底孔→粗精镗内轮廓→调头，粗精车外轮廓→切槽→车外螺纹。 4.2工序及工步的安排 工序1：夹毛坯外圆，向外伸出60mm。车左端外圆柱面及端面、圆弧面、钻底孔、镗内轮廓。 工步1：粗精车端面及外圆柱面。 工步2：粗精车圆弧面。 工步3：钻底孔。 工步4：粗精镗内轮廓。 工序2：调头夹Ф38外圆，以其左端面定位。车右端外轮廓、切槽、车外螺纹。 工步1：粗精车外轮廓及端面。 工步2：切槽。 工步3：车外螺纹。 工序3：去毛刺。 工序4：检验。 4.3工艺卡片的制定 4.3.1工艺过程卡的制定 单位名称产品名称支承柱 工艺过程卡产品名称材料45钢毛坯尺寸Ф45×115mm 序号工序名 称 工序内容车间设备工装 1 车夹毛坯外圆，向外伸出60mm。车左端 外圆柱面及端面、圆弧面、钻底孔、镗 内轮廓 金工数控车床三爪卡盘 2 精车调头夹Ф38外圆，以其左端面定位。 车右端外轮廓、切槽、车外螺纹 金工数控车床软爪 3 钳去毛刺 4 检验 编制审核第1页共1页 4.3.2数控加工工序卡的制定 单位名称产品名称支承柱 工序号程序编号夹具名称使用设备车间 1 O0001 数控车床金工 工步号工步内容刀具号 主轴转速 （r/min） 进给速度 mm/min 背吃刀 量mm 备注 1 粗、精车外轮廓（圆弧除外）T01 粗：500 精：800 粗：120 精：80 粗：2 精：0.5 自动 2 粗精车圆弧面T02 粗：500 精：800 粗：120 精：80 粗：2 精：0.5 自动 3 钻底孔T03 320 35 自动 4 粗、精镗内孔及倒角 T04 粗：450 精：650 粗：80 精：60 粗：1 精：0.3 自动 编制审核第1页共2页单位名称产品名称支承柱 工序号程序编号夹具名称使用设备车间 2 O0002 数控车床金工 工步号工步内容刀具号 主轴转速 （r/min） 进给速度 mm/min 背吃刀 量mm 备注 1 粗、精车外轮廓T01 粗：500 精：800 粗：120 精：80 粗：2 精：0.5 自动 2 切螺纹退刀槽T02 350 30 自动 3 车外螺纹T03 500 2 自动编制审核第2页共2页 5.支承柱零件的数控加工程序的编制 5.1编程方法的选择 编程一般分为手工编程和自动编程两种。 手工编程：程序的输入和检验都是有人工完成的。特点：对于加工形状简单的零件，计算比较简单，程序不是很多，采用手工编程较容易完成，而且经济、及时，因此在点位加工及直线与圆弧组成大的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用，但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线，列表曲面的零件，用手工编程就有一定的难度，出错的几率增大，有的无法编程序。 自动编程：用计算机编制数控加工程序的过程。特点：有计算机自动识别图形编程，编程准确，不易出错，安排走刀路线合理，从而使加工更加准确。 根据该零件的结构形状，确定该零件的加工程序采用手工编程进行编制。5.2编程原点的确定 该零件为回转型零件，为方便加工程序的编写，通常将其编程原点设置在零件的端面中心上，故在工序1中的编程原点设置在左端面中心上；工序2中的编程原点设置在右端面中心上。 5.3走刀路线的确定 图5.1 车左端走刀路线图 图5.2 车右端走刀路线图 图5.1中红色线表示的是90°外圆车刀的走刀路线，绿色线表示的是15°圆弧车刀的走刀路线，蓝色线表示的是麻花钻的走刀路径，黄色线表示的是镗刀的走刀路径；图5.2中红色线表示的是90°外圆车刀的走刀路径，绿色线表示的是切槽刀的走刀路径，蓝色线表示的是螺纹车刀的走刀路径。 5.4加工程序清单 （1）工序1的加工程序清单 O0001;（程序号） G00 X100 Z200;（快速运动至换刀点） T0101;（90°外圆车刀） M03 S500;（主轴正转，转速500r/min） M08;（切削液开） G00 X47 Z2;（快速运动至加工起点） G71 U1.5 R1;（外圆粗车循环，X向的背吃刀量为1.5，Z向退刀量为1） G71 P100 Q200 U0.5 W0.5 F120;（X向留余量0.5mm，Z向留余量0.5mm） N100 G00 X0; G01 Z0 F80;（靠近工件） X24;（平端面） G03 X38 Z-7 R7;（倒圆角） G01 Z-57;（车外圆） N200 G00 X47; M03 S800; G70 P100 Q200;（精车N100至N200之间的程序段） G00 X100 Z200; T0202;（15°圆弧车刀） M03 S500; G00 X40 Z-19;（快速运动至加工起点） G73 U3 W0 R3;（封闭式车削循环，X退刀6mm，Z轴退刀0，粗车次数3次） G73 P300 Q400 U0.5 W0 F120;（粗车，X轴留0.5mm精车余量，Z轴0） N300 G01 X38 Z-21 F100;（进刀） G02 X38 W-15 R11;（车圆弧R15） N400 G01 X40 F200;（退刀） M03 S800; G70 P300 Q400;（精车N300至N400之间的程序段） G00 X100 Z200; T0303;（麻花钻） M03 S320; G00 X0 Z10;（快速运动至切削起点） G01 Z-35 F30;（钻孔） Z10 F150;（退刀） G00 X100 Z200; T0404;（镗刀） M03 S450; G00 X15 Z2;（快速运动至切削起点） G71 U1 R0.5; G71 P500 Q600 U-0.3 W0.1 F80;（粗车） N500 G00 X22; G01 Z0 F60;（靠近工件） X21 Z-0.5;（倒角） Z-30; N600 X15; M03 S650; G70 P500 Q600;（精车N500至N600之间的程序段）G00 X100 Z200; M30;（程序结束） （2）工序2的加工程序清单 O0002; G00 X100 Z100; T0101;（90°外圆车刀） M03 S500; M08; G00 X47 Z0.5;（快速运动至端面粗车位置） G01 X-1 F120;（粗车端面） G00 Z2; X47; Z0; M03 S800; G01 X-1 F80;（精车端面） G00 Z2; G00 X47;（快速运动至切削起点） G71 U1.5 R1; G71 P100 Q200 U0.5 W0.5 F120;（粗车） N100 G00 X16; G01 X20 Z-1 F80;（倒角） Z-10;（车Ф20外圆） X22.5;（车台阶面） X26.5 W-2;（倒角） Z-34;（车螺纹大径） X28;（车台阶面） Z-6;（车Ф28外圆） X33 Z-55;（车锥面） X36; X38 W-1;（倒角） N200 G00 X47;（退刀） M03 S800; G70 P100 Q200;（精车N100至N200间的程序段） G00 X100 Z100; T0202;（切槽刀） M03 S350; G00 X30 Z-34;（快速运动至切槽点） G01 X23 F30; X23.5; X26.5 W2;（倒角） G00 X100; Z100; T0303; M03 S500; G00 X29 Z-8;（快速运动至切削起点） G76 P020060 Q100 R200;（精加工重复次数2，倒角宽度0，刀具角度60°，最小 切入深度0.1mm，精车余量0.2） G76 X24.4 Z-32 P1300 Q500 F2;（螺纹牙高1.299，第一次切削深度0.5） G00 X100 Z100;（返回换刀点） M30;（程序结束） 6.加工程序的仿真结果 程序必须经过校验和试切才能正式使用。校验的方法是用输入的程序让机床空运转，以检查机床运动该轨迹是否正确。在有CRT图形显示屏的数控机床上，用模拟刀具与工件切削过程的方法进行检验。但这些方法只能检验出运动石佛正 确，不能查出被加工零件的加工精度。因此还要进行零件的首件试切。当发现有加工误差时，应分析误差产生的原因，找出问题所在并加以修正。 程序检验除了采用机床空运转的方法外，还可以采用一些仿真软件进行校验，仿真软件可以更形象的表示程序的校验，并能够完成零件的试切，加工完成后可以测量零件的尺寸，下面来简单介绍下该零件的仿真情况。 首先，打开斯沃数控仿真软件V6.2单机版，选择FANUC OiT机床，运行后将可以看到如图6.1所示界面。 图6.1 斯沃数控仿真软件FANUC OiT机床操作界面 机床开启后，按下急停解除按钮，并将程序锁打开，将机床回零。然后在编辑状态下新建以个程序，将本题中的程序写入记事本，储存为.NC格式文件，然后导入机床内；程序输入后，设置好工件，将工件尺寸设置为Φ30×65mm；再设置好所需要的刀具并对刀；接下来关上窗门，按下循环启动进行加工。本题中的两程序的仿真效果图如图6.2和6.3所示，图6.4是加工后的零件。 图6.2 O0001程序仿真效果图 图6.3 O0002程序的仿真效果图 图6.4 加工后的零件图 时至今日，两个月的毕业设计终于可以画上一个句号了，现在回想起来做毕业设计的整个过程，颇有心思，有苦有甜，不过乐趣尽在其中！这是我第一次独立从事这种有相对难度的题目，接受任务以前觉得毕业设计只是对这几年在校学习所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己以前的看法有点太片面，毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。 下面我对整个毕业设计的过程做一下简单的总结。 第一，接到任务以后分析是开端，理清思路，确定方案、安排两个月的设计进程。 第二，方案确定好以后就是找资料了，查资料是做毕业设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功了一半，因此资料是否全面、可靠，关系到整个毕业设计的进程。 第三，通过上面的过程，已经积累了不少资料，对所设计的题目也大概有了一些了解，这一步就是在这样一个基础上，综合已有的资料来更透彻的分析题目，分析一下题目该用哪种工艺路线，工艺路线确定好以后，那么就可以在这条路线上大显身手了，这样虽然有一定的难度，不过哪怕做错一点点，这也是个进步！ 第四，有了上面的步骤，就可以选刀具、夹具、量具等。 第五，完成以上步骤后，就可以对零件的加工程序进行编制了，并运用仿真软件对所编制的程序进行仿真验证。 我的心得也就这么多了，宗旨，不管学会的还是学不会的，在设计过程中的确遇到了许多的困难，真实万事开头难，不知道如何入手，最后终于完成了，有种如释重负的感觉，此外，还得出一个结论：知识必须通过对应才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 本人在毕业课题的设计中，学习了不少的新知识，体会到了学习的重要性，同时，感谢学校具远瞻的规划与教育，给予我们良好的学习环境，并提供给我们对学业及个人生涯发展的多元信息，帮助我们成长。 感谢三年来陪伴我们学习与生活的恩师，感谢您们对我精心的教育，感谢您们没使我的学习变成劳作而成为一种快乐；.感谢您们让我明白自身的价值；感谢您们帮助我发现了自己的专长，而且让我把事情做得更好。感谢您们容忍我的任信与错误，不仅教会了我知识，更教会了我如何做事，如何做人。 这三年以来，经历过的所有事，所有人，都将是我以后生活回味的一部分，是我为人处事的指南针。就要离开学校，走上工作的岗位了，这是我人生历程的又一个起点，在这里祝福大学里跟我风雨同舟的朋友们，一路走好，未来总会是绚烂缤纷。 参考文献 【1】徐宏海.数控加工工艺.北京：化学工业出版社，2006.8 【2】孙自力、姜晶.机械制造技术.大连：大连理工大学出版社，2006.7 【3】金大鹰.机械制图.北京：机械工业出版社，2005.5 【4】廖念钊.互换性与技术测量.北京：中国计量出版社，2005.7 【5】王谟金、李茶英.AutoCAD2000.机械工业出版社，2006.1 第 20 页 共 19 页 附图 零件国标图纸 目录 1、前言 (2) 2、控制系统硬件的基本组成 (2) 2.1系统扩展 (2) 2.1.1 8031芯片引脚 (3) 2.1.2 数据存储器的扩展 (6) 2.1.3 数据存储器的扩展 (7) 3、控制系统软件的组成及结构 (9) 3.1 监控程序 (10) 3.1.1 系统初始化 (10) 3.1.2 命令处理循环 (10) 3.1.3 零件加工程序（或作业程序）的输入和编辑 (10) 3.1.4 指令分析执行 (10) 3.1.5 系统自检 (11) 3.2 数控机床控制系统软件的结构 (11) 3.2.1 子程序结构 (12) 3.2.2 主程序加中断程序结构 (12) 3.2.3 中断程序结构 (12) 4 、心会得体 (13) 5 、参考文献 (14) 1 、前言 数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。数控机床控制系统的作用是使数控机床机械系统在程序的控制下自动完成预定的工作，是数控机床的主要组成部分。 2、控制系统硬件的基本组成 数控机床控制系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。控制系统在使用中的控制对象各不相同，但其硬件的基本组成是一致的。控制系统的硬件基本组成框图如图1所示。 图1 控制系统硬件基本组成框图 在图1中，如果控制系统是开环控制系统，则没有反馈回路，不带检测装置。 以单片机为核心的控制系统大多采用MCS-51系列单片机中的8031芯片单片机，经过扩展存储器、接口和面板操作开关等，组成功能较完善、抗干扰性能较强的控制系统。 2.1系统扩展 以8031单片机为核心的控制系统必须扩展程序存储器，用以存放程序。同时，单片机内部的数据存储器容量较小，不能满足实际需要，还要扩展数据存储 机电课程设计XY数控进给工作台设计 大学 课程设计（论文） 内容：X-Y数控进给工 作台设计 院(系)部：机械工程学院 学生姓名： 学号: 专业：机械电子工程 班级： 指导教师： 完成时间：2010-10-08 摘要 当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。 关键字：机电一体化的基础基本组成要素特点发展趋势 目录 第一章课程设计的目的、意义及要求 (4) 第一节课程设计的目的、意义 (4) 第二节课程设计的要求 (4) 第二章课程设计的内容 (5) 第一节课程设计的内容 (5) 第二节课程设计的内容 (5) 第四章数控系统总体方案的确定 (6) 第五章机械部分设计 (7) 第一节工作台外形尺寸及重量初步估算 (7) 第二节滚动导轨副的计算、选择 (8) 第三节滚珠丝杠计算、选择 (10) 第四节直流伺服电机的计算选择 (12) 第五节联轴器计算、设计 (14) 第六节限位开关的选择 (15) 第七节光电编码器的选择 (15) 第六章机床数控系统硬件电路设计 (15) 第一节设计内容 (17) 第二节设计步骤························ 机械工程学院 《数控机床编程》课程设计 题目：“王”字凸台 专业：机械设计制造及其自动 班级：机制1201 姓名：王超 学号： 1209331031 成绩： 指导教师：丽娟 2015年4月25日 目录 一、任务书 (1) 二、设计零件 (2) 三、数控加工工艺分析 (4) 四、程序清单 (5) 五、零件加工 (6) 六、设计小结 (7) 七、参考文献 (8) 八、感想 (9) 一、任务书 1.课程设计概述 《数控机床编程》课程设计是机械设计制造及其自动化专业的必修课程之一，它可以提高学生的动手能力，丰富学生的理论知识。是一门理论与实践相结合的综合性专业基础课。通过《数控机床编程》课程设计的学习，要求学生能够设计常用的轴类零件和型腔壳体类零件，并能够合理的选择卡具和加工设备，独立分析工艺，独立编程及完成其加工。通过数控机床编程课程设计，使学生提高数控机床实际操作和手工编程能力。同时还要求学生掌握数控机床的组成及其控制原理和方法。为以后的工作和学习打下坚实的基础。 2.课程设计目的 通过本次课程设计，掌握数控机床进行机械加工的基本方法，巩固数控加工编制的相关知识，将理论知识与实际工作相结合，并最终达到独立从事数控加工程序编制的工作能力。 3．课程设计任务 根据本任务书相关技术要求，完成零件设计，零件工艺分析，加工工序卡的编制，数控加工程序的编制，最后用HNC-21M数控系统机床加工出所设计的工件。 二、设计零件 我要做的零件是在金属块上刻一个“王”字。由于我是第一次将所学理论用于实践，因此我选择笔画相对较少的“王’字来做。本次编程我打算用顺时钟圆弧指令G02和直线指令G01来刻画这个字。 目录 1前言 (1) 2设计任务与内容 (1) 3设计步骤 (1) 3.1数控车床加工零件 (1) 3.1.1零件结构工艺分析、毛坯及加工定位基准的确定 (1) 3.1.2加工方案 (2) 3.1.3选择机床设备 (2) 3.1.4选择刀具 (2) 3.1.5确定切削用量 (3) 3.1.6数控加工工序卡片 (3) 3.1.7确定工件坐标系、对刀点和换刀点 (3) 3.1.8编写程序 (4) 3.1.9加工程序仿真.....................................................错误！未定义书签。 3.2数控铣床加工零件 (5) 3.2.1零件结构工艺分析、毛坯及加工定位基准的确定 (5) 3.2.2加工方案 (5) 3.2.3选择机床设备 (5) 3.2.4选择刀具 (5) 3.2.5确定切削用量 (6) 3.2.6数控加工工序卡片 (6) 3.2.7确定工件坐标系、对刀点 (6) 3.2.8编写程序 (6) 3.2.9加工程序仿真.....................................................错误！未定义书签。 4.结语 (8) 5 参考文献 (9) 1前言 数控技术课程设计是高等院校机械专业类各专业实践性很强的，重要的课程设计。针对各用人单位对大学毕业生人才技能需要，对于工科专业的大学生，在培养过程中学生应该自主加强自己的实践动手能力。数控技术课程设计其主要的研究对象有两个：一个是关于轨迹控制装置的设计，另一个是关于顺序控制装置的设计。通过课程设计将学生能够紧密结合生产实际，机械电子有机结合，是学生通过课程设计初步掌握改造一般车床，设计数控机床的方法与步骤，为学生在今后的工作打下良好的基础。 设计目的 1，加强数控机床结构设计的模块化训练 2加强数控机床功能部件的选型与设计计算的训练 3坚强数控机床的整机设计中应该把握的主要问题的训练 2设计任务与内容 分别用关数控车床和铣床加工各加工一个零件： 零件（1）零件（2） 3设计步骤 3.1数控车床加工零件 工件毛胚的材料为尼龙棒，编写程序并加工成工件。 3.1.1零件结构工艺分析、毛坯及加工定位基准的确定 （1）零件图的分析 南昌航空大学 《数控加工工艺与编程》 课程设计说明书 学院：航空制造工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 课程名称：《数控加工工艺与编程》课程设计 学生姓名：王瑞祥学号：12031335 设计题目：复杂阶梯轴的数控加工工艺与编程设计 起迄日期:2015年11月9日~11月13日 指导教师:于斐 上交资料要求：1、电子文档：零件的模型与工程图文档、NC 文件、设计说明书word稿等 2、设计说明书纸质打印稿等（与电子档相同） 课程设计任务书 1．设计目的： 本课程设计是《CAM 技术与应用》课程配套的实践性教学环节，要求学生在学完该课程后，结合前期所学相关知识，通过查阅资料、设计某中等复杂程度零件的机械加工工艺过程，并重点熟悉其中数控加工自动编程与应用的内容。通过设计使学生掌握零件的建模、工程图与数控编程的设计方法，并撰写设计说明书，达到一次综合数控加工工艺与编程的训练目的。 2．设计内容与要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等）： 2.1原始数据：教师指定或学生自行设计一个中等复杂程度的含有数控加工要求 的零件（零件结构要求包含 UG 中不少于两种不同类别的加工方式：即零件结构中包含普通加工机床不便或不能加工的几何结构特征，并至少用到 UG 中的平面铣、型腔铣、固定轴轮廓铣、孔或孔系加工、车削加工中的两种加工方法），并完成其三维建模与工程图设计工作。 2.2技术要求：数控加工的内容是基于三轴数控铣床或加工中心或二轴数控车床 加工为主，按照单件小批量生产纲领，默认为典型材料 45 钢（允许指定其他材料）。 2.3设计要求：设计要求完成以下工作： 1）零件三维建模与工程图设计。 2）零件的加工工艺过程设计。（允许在设计说明数中完成） 3）基于 UG 的数控加工编程设计（包括：工件坐标系与毛坯的设定，刀具的设定，加工方法的设定（粗、半精和精加工等），编程过程中的相关参数设定，生成数控加工轨迹并分析，加工模拟的仿真，后处理生成 N 加工代码。）4）撰写设计说明书。（设计说明书要求采用图文并茂的方式描述设计过程、相关参数的设定分析与选值说明，刀路轨迹和比较、分析与说明，NC 代码的必要说明等） 3．成绩评定： 成绩：指导教师签名： 评语： 摘要 二、设计依据： 设计一台专用铣床的液压系统，铣头驱动电机的功率N=7.5KW，铣刀 直径为D=100mm，转速为n=300rpm，若工作台重量400kg，工件及夹 具最大重量为150kg，工作台总行程L=400mm，工进为100mm，快退， 快进速度为5m/min，工进速度为50～1000mm/min，加速、减速时间 t=0.05s，工作台用平导轨，静摩擦系数fj=0.2，动摩擦系数fd=0.1。 设计此专用铣床液压系统。 沈阳理工大学 三、工况分析 液压系统的工况分析是指对液压执行元件进行运动分析和负载分 析，目的是查明每个执行元件在各自工作过程中的流量、压力、功率 的变化规律，作为拟定液压系统方案，确定系统主要参数（压力和流 量）的依据。 负载分析 （一）外负载 Fw=1000P/V=60000·1000P/ 3.14Dn=4774.65N （二）阻力负载 静摩擦力：Ffj=（G1+G2）·fj 其中 Ffj—静摩擦力N G1、G2—工作台及工件的重量N fj—静 摩擦系数 由设计依据可得： Ffj=（G1+G2）·fj=(4500+1500)X0.2=1200N 动摩擦力Ffd=（G1+G2）·fd 其中 Ffd—动摩擦力N fd—动摩擦系数 同理可得： Ffd=（G1+G2）·fd=(4500+1500)X0.1=600N （三）惯性负载 机床工作部件的总质量m=（G1+G2）/g=6000/9.81=611.6kg 沈阳理工大学 沈阳理工大学 惯性力Fm=m ·a= =1019.37N 其中：a —执行元件加速度 m/s 2 0 t u u a t -= ut —执行元件末速度 m/s 2 u0—执行元件初速度m/s 2 t —执行元件加速时间s 因此，执行元件在各动作阶段中负载计算如下表所示： （查液压缸的机械效率为0.96，可计算液压缸各段负载，如下表） 工况 油缸负载（N ） 液压缸负载（N ） 液压缸推力（N ） 启动 F=Ffj 1200 1250 加速 F=Ffd+Fm 1619.37 1686.84 快进 F=Ffd 600 625 工进 F=Ffd+ Fw 5374.65 5598.60 快退 F=Ffd 600 625 按上表的数值绘制负载如图所示。 对于速度而言，设计依据中已经有了明确的说明，所以按照设计依据绘制如 太原科技大学数控技术课程设计 学院：机械工程学院 专业：机械电子工程 班级：机电091201班 姓名：崔世君 学号：200912010103 指导教师：贾育秦 时间：2013年1月15号 数控技术课程设计任务书 一、课程设计题目： 设计轴类零件数控加工工艺规程及数控技术仿真 二、课程设计目的： 通过数控加工工艺课程设计，掌握零件的数控加工工艺的编制及加工方法。 三、课程设计内容： 1.毛坯图一张 2.零件图一张 3.机械加工工艺过程卡一张 4.机械加工工序卡四张 5.仿真结果图一张 6.设计说明书一份 班级：机电091201 学生：崔世君 学号：200912010103 指导教师：贾育秦宋建军 教研室主任：贾育秦 目录 一、前言第3页 二、零件图的工艺分析第3页 1.加工内容第4页 2.毛坯的选择第4页 3.定位基准的确定第4页 4.加工顺序的确定第4页 5.加工工序、工步的确定第5页 三、机床的选择第6页 四、刀具的选择第6页 五、夹具的选择第7页 六、量具的选择第7页 七、切削用量的确定第7页 八、机械加工时间的计算第8页 九、编写数控部分程序第9页 十、数控仿真及其结果第10页十一、总结第13页十二、参考文献第14页 一、前言 制造技术和装备是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力，提高对动态多变市场的适应能力和竞争力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 数控技术是制造业实现自动化、集成化的基础，是提高产品质量，提高劳动生产率不可少的物资手段。数控技术的广泛应用给传统制造业的生产方式、产品结构带来了深刻的变化。也给传统的机械、机电专业的人才带来新的机遇和挑战。 随着我国综合国力的进一步加强。我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心。现如今，我国企业广泛应用现代化数控技术参与国际竞争。这就体现了学好数控技术的重要性。 这次课程设计让我们更好的熟悉数控车床、确定加工工艺、学会分析零件、学会简单的程序编程以及数控仿真，为走上工作岗位打下坚实的基础。 二、零件图的工艺分析 《液压与气压传动》课程设计任务书 1.课程设计题目3 一台专用铣床，铣头驱动电机的功率为7.5KW，铣刀直径为150mm，转速为300r/min，工作台重量为4*103N，工件和夹具最大重量为1.8*103N，试设计此专用铣床液压系统。 2.课程设计的目的和要求 通过设计液压传动系统，使学生获得独立设计能力，分析思考能力，全面了解液压系统的组成原理。 明确系统设计要求；分析工况确定主要参数；拟订液压系统草图；选择液压元件；验算系统性能。 3.课程设计内容和教师参数（各人所取参数应有不同） 工作台行程为500mm（快进300mm，工进150mm），快进速度为5m/min，工进速度为50~800mm/min，往返加速、减速时间为0.1s，工作台用平导轨，静摩擦系数f j=0.2，动摩擦系数f d=0.1。 4. 设计参考资料（包括课程设计指导书、设计手册、应用软件等） ●章宏甲《液压传动》机械工业出版社 2006.1 ●章宏甲《液压与气压传动》机械工业出版社 2005.4 ●黎启柏《液压元件手册》冶金工业出版社 2002.8 ●榆次液压有限公司《榆次液压产品》 2002.3 课程设计任务 明确系统设计要求；分析工况确定主要参数；拟订液压系统草图；选择液压元件；验算系统性能。 5.1设计说明书（或报告） 分析工况确定主要参数；拟订液压系统草图；选择液压元件；验算系统性能。 5.2技术附件（图纸、源程序、测量记录、硬件制作） 5.3图样、字数要求 系统图一张（3号图），设计说明书一份（2000~3000字）。 6. 工作进度计划设计方式 手工 9.备注 一、设计任务书 二、负载工况分析 1.工作负载 1.汽车板簧分选实验压力机（立式），液压缸对工件（汽车板簧）施加的最大压 力为3万N，动作为：快进→工进→加载→保压→慢退→快退，快进速度14mm/s，工进速度0.4mm/s，要求液压缸上位停止、下行时、保压后慢退不能失控。最大行程600mm。试完成： （1）系统工况分析； （2）液压缸主要参数确定； （3）拟定液压系统原理图； （4）选取液压元件； （5）油箱设计（零件图）；* （6）油箱盖板装配图、零件图；* （7）集成块零件图； 2.钻孔动力部件质量m=2000kg，液压缸的机械效率ηw=0.9，钻削力Fc=16000N 工作循环为：快进→工进→死挡铁停留→快退→原位停止。行程长度为150mm ,其中工进长度为50mm。快进、快退速度为75mm/s，工进速度为1.67 mm/s。导轨为矩形，启动、制动时间为0.5s。要求快进转工进平稳可靠，工作台能在任意位置停止。 3.单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统，要求设计的动力滑台实现的工作 循环是：快进——工进——快退——停止。主要性能参数与性能要求如下：切削阻力FL=30468N；运动部件所受重力G=9800N；快进、快退速度1= 3=0.1m/s，工进速度2=0.88×10-3m/s；快进行程L1=100mm，工进行程 L2=50mm；往复运动的加速时间Δt=0.2s；动力滑台采用平导轨，静摩擦系数μs=0.2，动摩擦系数μd=0.1。液压系统执行元件选为液压缸。 4.卧式钻孔组合机床液压系统设计：设计一台卧式钻孔组合机床的液压系统， 要求完成如下工作循环：快进→工进→快退→停止。机床的切削力为25×103 N，工作部件的重量为9.8×103 N，快进与快退速度均为7 m/min，工进速度为0.05 m/min，快进行程为150 mm，工进行程为40 mm，加速、减速时间要求不大于0.2 s，动力平台采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为 0.1。要求活塞杆固定，油缸与工作台连接。设计该组合机床的液压传动系统。 5.某厂需要一台加工齿轮内孔键槽的简易插床，插头刀架的上下往复运动采用 液压传动。工件安装在工作台上，采用手动进给。 其主要技术规格如下： 1）加工碳钢齿轮键槽，插槽槽宽t=12mm，走刀量S=0.3mm/行程； 2）插头重量500N； 3）插头工作行程（下行）的速度为13m/min。 试设计该插床的液压系统及其液压装置。 6.设计一台钻镗专用机床，要求孔的加工精度为二级，精镗的光洁度为▽6。加 工的工作循环是工件定位、夹紧——动力头快进——工进——快退——工件松开、拔销。加工时最大切削力（轴向）为20000N，动力头自重30000N，工作进给要求能在20-120mm/min内进行无级调速，快进、快退的速度均为6m/min，动力头最大行程为400mm，为使工作方便希望动力头可以手动调整进退并且能中途停止，动力滑台采用平导轨。 要求：1）按机床工作条件设计油路系统，绘系统原理图。 2）列出电磁铁动作顺序图。 机床数控技术课程设计 说明书 姓名： 学号： 指导教师： 机电学院 2013 年1 月 一、任务说明 1.需要完成的基本任务 DL4———DDA法插补第四象限直线 PC14———逐点比较法插补1--4象限逆圆弧 2.课设要求 （1）具有数据输入界面，如输入直线插补的起点、终点，圆弧插补的起止点圆心或半径，插补的步长等； （2）具有插补过程的动态显示功能，如单步插补、连续插补等； （3）插补的步长可调； （4）直线的起点、圆弧的圆心在坐标系中的位置可变（即直线的起点、圆弧的圆心可不设定在坐标原点） 3.实际完成的任务 （1）实现用DDA法插补任意象限的直线，可输入起点、终点、步长、寄存器位数，且起点任选；可选择插补的象限；可实现连续插补、单步插补。 （2）实现用逐点比较法插补一、四象限的顺圆弧，可输入圆弧的起点、终点、圆心、步长，且圆心任选。 4.使用的编程语言 使用matlab 编程，实现用户界面设计。 二、程序模块说明及流程图 在这里要说明，以下所提到的一、四象限表示将坐标轴原点平移到直线起点，圆弧圆心后直线，圆所处在的象限是一、四象限。 （一）DDA法插补直线 1功能说明 对于DDA法插补直线按“连续插补”，“单步插补”和“理论直线”三个按钮内的主要程序进行说明。 首先绘制理论直线，利用点斜式绘制直线。考虑到竖直情况下的直线的时候，可以直接绘出，所以不作具体设计。再利用界面上的连续插补按钮利用DDA法将直线插补出来。再通过在matlab源文件中设置全局变量实现单步插补。另外界面上还设计有清空、退出等功能。 2原理 1）累加次数m 设直线起点（0,0），终点（Xe,Ye），设进给速度V是均匀的，直线长度为L，则有V/L=Vx/Xe=Vy/Ye=k;有Vx=kXe,Vy=kYe 在△t时间，XY方向上移动的距离△x△y为 △x= kXe△t △y= kYe△t 在m次累加后，XY方向上都分别到达终点，则 Xe= mkXe△t Ye= mkYe△t 取△t=s,则mk△t=1而一般去K=1/(2^n),则m=2^n/s； 2）起点非原点时，被积函数寄存器Jvx中存放的应该是终点与起点之差； 3）把第一象限推广到其他象限时，只需要改变进给方向。 DDA直线插补程序设计变量说明 液压传动课程设计题目 （各班按点名册顺序确定） 1、设计一台专用铣床的液压系统，工作台要求完成快进——工作进给——快退——停止的自动工作循环。铣床工作台重量4000N，工件夹具重量为1500N，铣削阻力最大为9000N，工作台快进、快退速度为 4.5m/min，工作进给速度为0.06~1m/min，往复运动加、减速时间为0.05s。工作采用平导轨，静、动摩擦分别为fs=0.2，fd=0.1, 工作台快进行程为0.3m，工进行程为0.1m。 2、设计一台校正压装液压机的液压系统。要求工作循环是快速下行——慢速加压——快速返回——停止。压装工作速度不超过5mm/s，快速下行速度应为工作速度的8~10倍，工件压力不小于10×10＋3N。 3、设计液压绞车液压系统，绞车能实现正反向牵引与制动，最大牵引力14吨，最大牵引速度10m/min，牵引速度与牵引力均可无级调节，制动力矩不小于2倍的牵引力矩。 4、设计一饲草打包机液压控制系统，液压缸最大行程为800mm，可输出推力100t，实现四个工作程序：饲草压实、打包、回程、卸荷。 5、设计一液压牵引采煤机的液压系统，实现容积调速、高压保护、补油及热交换。采煤机的最大牵引力50吨，最大牵引速度15m/min。 6、设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统，要求完成工件的定位与夹紧，所需夹紧力不得超过6000N。该系统工作循环为：快进——工进——快退——停止。机床快进快退速度约为6m/min，工进速度可在30~120mm/min范围内无级调速，快进行程为200mm，工进行程为50mm，最大切削力为25kN，运动部件总重量为15kN，加速（减速）时间为0.1s，采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。 7、设计一台小型液压机的液压系统，要求实现快速空程下行——慢速加压——保压——快速回程——停止的工作循环。快速往返速度为3m/min，加压速度为40~250mm/min，压制力为200kN，运动部件总重量为20kN。 8、设计EBZ200掘进机的工作机构水平与上下摆动驱动装置的液压系统。 9、设计掩护式液压支架液压系统，实现升降、推移、侧护，工作阻力4600kN，支撑高度1.5-2.6m。 南湖学院 课程设计报告书题目：数控技术课程设计 系部：机械与电子工程系 专业：机械设计制造及其自动化 班级：N机自08-4F 姓名：刘文鹏 学号：2 4 0 8 1 9 0 0 3 6 4 2011年6 月5 日 南湖学院 课程设计任务书 设计题目：数控技术课程设计 系部：机电系 专业：机械设计制造及自动化 学生姓名: 刘文鹏学号: 24081900364 起迄日期: 2011年 5月28日至2011年6月5日 指导教师:谭华 《数控技术》课程设计任务书 一、课程设计目的 本课程设计是学完数控编程之后，进行的下一个实践性教学环节，它一方面要求学生能根据零件图，用ISO码编制数控加工程序，熟悉加工程序输入、检查、编辑及执行的方法，另一方面，为今后的毕业设计、今后从事数控加工进行一次综合训练。 二、课程设计任务 根据指导书提供的零件图及相关技术要求，选择车床和铣床加工零件各一个，选择某种数控系统的编程指令编程，并进行数控加工仿真。 三、设计题目、内容及步骤（具体题目见附录） 1．根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线； 2．选择机床设备； 3．选择刀具； 4．确定切削用量； 5．确定工件坐标系、对刀点和换刀点； 6．编写程序。 四、完成的工作量 1、设计说明书一份，包括课程设计目的，本人的设计任务，设计步骤，结论，心得体会； 2、上交加工程序的仿真界面和图形。 五、进度安排 按教学计划的规定，本课程设计时间为二周 方案确定约占20％ 坐标点的计算约占15％ 程序的编制约占25％ 程序的仿真、效验和调试约占25％ 编写设计说明书约占15％ 设计总体要求： 1、PLC的型号选择 2、设计PLC 的I/O接线图 3、完成主电路设计以及相应电器元件的选择 4、完成梯形图的设计 5、提交设计说明书 题目1数控钻床主轴进给控制系统PLC设计 控制要求： 卧式数控钻床采用G83指令完成钻深孔加工，动作如图，钻头初始位置在原点（光电开关SQ1处），按下启动按钮SB1，钻头进给至光电开关SQ2处后返回原点，然后再进给至光电开关SQ3处返回原点，以此类推，最后返回原点停止，主轴进给动作结束。 题目2 CA6140卧式车床的PLC改造 控制要求：CA6140卧式车床的电气控制原理图如下,应用S7-200PLC完成CA6140卧式车床的电气改造。 题目3 C650卧式车床的PLC改造 控制要求：C650卧式车床的电气控制原理图如下,应用S7-200PLC完成C650卧式车床的电气改造。 题目4 抢答器控制 控制要求： 1.系统初始上电后，主控人员在总控制台上点击“开始”按键后，允许各队人员开始抢答，即各队抢答按键有效； 2.抢答过程中，1～4队中的任何一队抢先按下各自的抢答按键（S1、S2、S3、S4）后，该队指示灯（L1、L 2、L 3、L 4）点亮，LED数码显示系统显示当前的队号，并且其他队的人员继续抢答无效； 3.主控人员对抢答状态确认后，点击“复位”按键，系统又继续允许各队人员开始抢答；直至又有一队抢先按下各自的抢答按键； 题目5 十字路口交通灯控制控制要求： 题目5自动售货机控制 控制要求： 课题6 自动售货机 在上图中，按M1、M2、M3按钮，模拟投入货币，Y0显示投入的货币的数量，按动“QS”和“CF”按钮分别代表购买“汽水”和“咖啡”。出口处的“E”和“F”表示“汽水”和“咖啡”已经取出。购买后Y0显示剩余的货币，按下“ZL”找零按键： 1.按下“M1”、“M2”、“M3”三个开关，模拟投入1元、2元、3元的货币，投入的货币可以累加起来，通过Y0的数码管显示出当前投入的货币总数。 2.售货机内的二种饮料有相对应价格，当投入的货币大于等于其售价时，对应的汽水指示灯C、咖啡指示灯D点亮，表示可以购买。 3.当可以购买时，按下相应的“汽水按钮”或“咖啡按钮”，同时与之对应的 液压与气压传动课程设计 班级机制1211 姓名 学号2012116102 指导老师邬国秀 目录 一.设计要求及工况分析 (3) 1.负载与运动分析 2.负载循环图.速度循环图 二.确定液压系统主要参数 (4) 1.初选液压缸工作压力 2.计算液压缸主要尺寸 三.拟定液压系统原理图 (7) 1.选择基本回路 2.组成液压系统 四.计算和选择液压件 (9) 确定液压泵的规格和电动机功率 五.附表与附图 (11) 六.参考文献 (13) (一)、设计要求及工况分析 设计要求 1、设计一台专用铣床，工作台要求完成快进－－工作进给－－快退－－停止的自动工作循环。铣床工作台重量4000N ，工件夹具重量为1500N ，铣削阻力最大为9000N ，工作台快进、快退速度为4.5m ／min ，工作进给速度为0.06～1m ／min ，往复运动加、减速时间为0.05s 工作采用平导轨，静、动摩擦分别为fs ＝0.2，fd ＝0.1，?工作台快进行程为0.3m 。工进行程为0.1m ，试设计该机床的液压系统 1、负载与运动分析 (1) 工作负载 工作负载即为切削阻力F L =30000N 。 (2) 摩擦负载 摩擦负载即为导轨的摩擦阻力： 静摩擦阻力 N G F S FS 110055002.0=?==μ 动摩擦阻力 N G F d fd 55055001.0=?==μ (3) 惯性负载 N 842 N 05×60 . 0 8 . 9 5500 i ? = ? ? = t g G F υ 4.5 = (4) 运动时间 快进 s v L t 3.360 /5.4102503 111=?==- 工进 s v L t 9060/1.0101503 222=?==- 快退 s v L L t 3.560 /5.4104003 3213=?=+=- 设液压缸的机械效率ηcm =0.9，得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表1所列。 表1液压缸各阶段的负载和推力 2、 根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间，即可绘制出负载循环图F -t 和速度循环图υ-t ，见附图 （二） 确定液压系统主要参数 1．初选液压缸工作压力 所设计的动力滑台在工进时负载最大，在其它工况负载都不太高，参考表2和表3，初选液压缸的工作压力p 1=4MPa 。 数控加工工艺课程设计指导书 一．设计目的 通过数控加工工艺课程设计，掌握零件的数控加工工艺的编制及加工方法。二．设计内容 编制中等复杂程度典型零件的数控加工工艺。 三．设计步骤 （一）零件的工艺分析 无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量。在编程中，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需做一些处理。因此程序编制中的零件的工艺分析是一项十分重要的工作。 1．数控加工工艺的基本特点 数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点。 1）数控加工的工序内容比普通机床的加工的工序内容复杂。这是因为数控机床价格昂贵，若只加工简单的工序，在经济上不合算，所以在数控机床上通常安排较复杂的工序，甚至是在通用机床上难以完成的那些工序。 2）数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程编制复杂。这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及走刀路线的确定等问题，在数控加工时，这一切都无例外地都变成了固定的程序内容，正由于这个特点，促使对加工程序的正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错，否则加工不出合格的零件。 2．数控加工工艺的主要内容 根据数控加工的实践，数控加工工艺主要包括以下方面： 1）选择适合在数控机床上加工的零件和确定工序内容； 2）零件图纸的数控工艺性分析； 3）制订数控工艺路线，如工序划分、加工顺序的安排、基准选择、与非数控加工工艺的衔接等； 4）数控工序的设计，如工步、刀具选择、夹具定位与安装、走刀路线确定、测量、切削用量的确定等； 5）调整数控加工工艺程序，如对刀、刀具补偿等； 6）分配数控加工中的容差； 7）处理数控机床上部分工艺指令。 3．数控加工零件的合理选择 程序编制前对零件进行工艺分析时，要有机床说明书、编程手册、切削用量表、标准工具、夹具手册等资料，方能进行如下一些问题的研究。 在数控机床上加工零件时，一般有两种情况。第一种情况：有零件图样和毛坯，要选择适合加工该零件的数控机床。第二种情况：已经有了数控机床，要选择适合在该机床上加工的零件。无论哪种情况，考虑的主要因素主要有，毛坯的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、零件数量、热处理要求等。概括起来有三点，即零件技术要求能否保证，对提高生产率是否有利，经济上虽否合算。 根据国内外数控技术应用实践，数控机床通常最适合加工具有以下特点的零件： 目录 1设计任务 (2) 2设计要求 (2) 2.1总体方案设计要求 (2) 2.2其它要求 (3) 3进给伺服系统机械部分设计与计算 (3) 3.1进给系统机械结构改造设计 (3) 3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (3) 3.2.1确定系统的脉冲当量 (3) 3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4) 3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4) 4步进电动机的计算与选型 (11) 4.1步进电动机选用的基本原则 (11) 4.1.1步距角α (11) 4.1.2精度 (11) 4.1.3转矩 (11) 4.1.4启动频率 (12) 4.2步进电动机的选择 (12) 4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (12) 4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 ................................................................... 12 5电动刀架的选择 .................................................................................................................... 12 6控制系统硬件电路设计 ...................................................................................................... 19 6.1控制系统的功能要求 ................................................................................................... 19 6.2硬件电路的组成： ........................................................................................................ 19 6.3电路原理图 ..................................................................................................................... 20 7总结 ........................................................................................................................................... 21 8参考文献 . (22) 1设计任务 设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。 主要技术指标如下： 1) 床身最大加工直径400mm 2) 最大加工长度1000mm 3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲 当量 mm/脉冲 4) X 方向最快移动速度v xmax =3000mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =400mm/min ，Z 方向为v zmaxf =800mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 01 .0=x δ02 .0=z δ 测控技术基础课程设计说明书 设计题目：液压传动与控制系统设计 （表2—10） 姓名：黄觉鸿 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 20091051 学号： 2009105131 指导教师：谭宗柒 2012年 2 月 10 日至 2012 年 2 月 14 日 目录 一、明确设计要求进行工况分析 1、设计要求 2、工况分析（工作台液压缸） （1）运动分析 （2）动力分析 二、确定液压系统主要参数并编制工况图 1、计算液压缸系统的主要结构尺寸（1）工作台液压缸 （2）夹紧液压缸 2、主要参数的计算 （1）工作台液压缸 （2）夹紧液压缸 3、编制工况图 三、拟定液压系统原理图 1、制定液压回路方案 2、拟定液压系统图 四、计算和选择液压元件 1、液压泵及其驱动电机计算和选定 2、液压控制阀和液压辅助元件的选定 五、验算液压系统性能 1、验算系统压力损失 2、估算系统效率、发热和温升 一、明确设计要求进行工况分析 1、设计要求 设计一台用成型铣刀在加工件上加工出成型面的液压专用铣床，工作循环：手工上料— —自动夹紧——工作台快进——铣削进给——工作台快退——夹具松开——手工卸料。 设计参数由表2-10 查得如下： 工作台液压缸负载力（KN ）：FL=22 夹紧液压缸负载力（KN ）：Fc =5.5 工作台液压缸移动件重力（KN ）：G=5.5 夹紧液压缸负移动件重力（N ）：Gc=90 工作台快进、快退速度（m/min ）：V1=V3=5.2 夹紧液压缸行程（mm ）：Lc=15 工作台工进速度（mm/min ）：V2=45 夹紧液压缸运动时间（S ）：tc=1 工作台液压缸快进行程（mm ）：L1=180 导轨面静摩擦系数：μs=0.2 工作台液压缸工进行程（mm ）：L2=150 导轨面动摩擦系数：μd=0.1 工作台启动时间（S ）：?t=0.5 2、工况分析 （1）动力分析 铣床工作台液压缸在快进阶段，启动时的外负载是导轨静摩擦阻力，加速时的外负载是导轨的动摩擦阻力和惯性力，恒速时是动摩擦阻力；在快退阶段的外负载是动摩擦阻力；由图可知，铣床工作台液压缸在工进阶段的外负载是工作负载，即刀具铣削力及动摩擦阻力。 静摩擦负载 3 0.2*5.5*10=1100N fs s F G μ== 动摩擦负载 30.1*5.5*10=550N fd d F G μ== 惯性负载 35.5*10*5.2F *95.310*60*0.5 i G v N g t ?===? 工作台液压缸的负载 22000l F N = 取液压缸的机械效率0.9m η=，可算的工作台在各个工况下的外负载和推力，一并列入表中，绘制出工作台液压缸的外负载循环图（F-L 图）。 （2）运动分析 根据设计要求，可直接画出工作台液压缸的速度循环图（v-L 图）。 二、确定液压系统主要参数并编制工况图 1、计算液压缸系统的主要结构尺寸 1、绪论 1.1数控机床在制造业中的地位 制造业是国民经济和国防建设的基础性产业，先进制造技术是振兴传统技术是振兴制造业的技术支撑和发展趋势，是直接创造社会财富的主要手段，谁掌握先进制造技术，谁就能够占领市场。而数控技术是先进制造技术的基础技术和共性技术，已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。 历史经验告诉我们，落后就要挨打。无论是从经济还是从战略的角度，我国都应该加大数控产业发展的力度。为此，我国已把发展数控技术作为振兴制造业的重中之重。 我国数控技术及产业尽管在改革开放后取得了显著的成就，开发出了具有自主知识产权的数控平台，即以PC为基础的总线式、模块化、开放型的单处理器平台，开发出了具有自主知识产权的基本系统，也研制成功了并联运动机床，但是我过的数控技术及产业与发达国家相比仍然有比较大的差距，其原因是多方面的，但是最重要的是数控人才匮乏。 1.2本课题研究目的 通过本课程设计的训练，使学生在学完机床数控技术及相应的机床电器及PLC等课程之后，能够运用所学的知识独立完成数控车、数控铣和加工中心的进给传动系统设计，从而使学生进一步加深和巩固对所学知识的理解和掌握，并提高学生的实际操作能力。 1．运用所学的理论知识，进行数控系统设计的初步训练，培养学生的综合设计能力； 2．掌握进给系统设计的基本技能，掌握导轨、滚珠丝杠螺母副的选型与计算； 3．掌握进给传动系统的动态特性分析方法； 4．具备查阅和运用标准、手册、图册等有关技术资料的能力； 5. 基本掌握编写技术文件的能力。 2立式数控铣床工作台（X 轴）设计 2.1 原始数据与技术条件 工作台、工件和夹具的总质量1200m kg =（所受的重力11760W N =），其中，工作台的质量0510m kg =（所受的重力05000W N =）；工作台的最大行程 600p L m m =；工作台快速移动速度max 15000/min mm υ=；工作台采用贴塑导轨， 导轨的动摩擦系数0.15μ=，静摩擦系数0.2o μ=；工作台的定位精度为30m μ，重复定位精度为20m μ；机床的工作寿命为20000h （即工作时间为10年）。 机床采用主轴伺服电动机，额定功率 6.5E P kW =，机床采用端面铣刀进行强力切削，铣刀直径125D m m =，主轴转速272/m in n r =，切削状况如表1表示。 表1 数控铣床的切削状况 2.2 数控铣床总体方案设计 为了满足以上技术要求，采取一下技术方案。 1）工作台工作面尺寸（宽度×长度）确定为400mm ×1200mm 。 2）工作台的导轨采用矩形导轨，在与之相配的东导轨滑动面上贴聚四氟乙烯 （PT-FE ）导轨板。同时采用斜镶条消除导轨导向面的间隙，在背板上通过设计偏心轮结构来消除导轨背面与背板的间隙，并在与工作台导轨相接触面上和背板接触面上贴塑。 芜湖广播电视大学 机械设计制造及其自动化专业（本科）《液压气动控制技术》课程设计 班级： 15机械（春） 学号： 1534001217609 姓名：卜宏辉 日期： 2016-11-13 目录 一、题目 (3) 专用铣床动力滑台的设计 (3) 二、液压系统设计计算 (3) （一）设计要求及工况分析 (3) 1、设计要求 (3) 2、负载与运动分析 (3) （1）工作负载 (1) （2）摩擦负载 (1) （3）惯性负载 (4) （4）液压缸在工作过程中各阶段的负载 (4) ( 5 ) 运动时间 (4) （二）确定液压系统主要参数 (6) 1、初选液压缸工作压力 (6) 2、计算液压缸主要尺寸 (6) （三）拟定液压系统原理图 (10) 1、选择基本回路 (10) （1）选择调速回路 (10) （2）选择油源形式 (11) （3）选择快速运动和换向回路 (11) （4）选择速度换接回路 (11) （5）选择调压和卸荷回路 (11) 2、组成液压系统 (12) （四）计算和选择液压元件 (13) 1、确定液压泵的规格和电动机功率 (13) （1）计算液压泵的最大工作压力 (13) （2）计算液压泵的流量 (14) （3）确定液压泵的规格和电动机功率 (14) 一、题目 要求设计一专用铣床，工作台要求完成快进→工作进给→快退→停止的自动工作循环。铣床工作台总重量为4000N ，工件夹具重量为1500N ，铣削阻力最大为9000N ，工作台快进、快退速度为4.5m/min 、工进速度为0.06～1m/min ，往复运动加、减速时间为0.05s ，工作台采用平导轨、静摩擦分别为 fs ＝0.2，fd ＝0.1，工作台快进行程为0.3m 。工进行程为0.1m ，试设计该机床的液压系统。 二、液压系统设计计算 (一)、设计要求及工况分析 1．设计要求 其动力滑台实现的工作循环是：快进→工进→快退→停止。主要参数与性能要求如下：切削阻力FL=9000N ；运动部件所受重力G=5500N ；快进、快退速度υ1= υ3 =0.075m/min ，工进速度υ2 =1000mm/min ；快进行程L1=0.3mm ，工进行程L2=0.1mm ；往复运动的加速、减速时间Δt=0.05s ；工作台采用平导轨，静摩擦系数μs=0.2，动摩擦系数μd=0.1。液压系统执行元件选为液压缸。 2．负载与运动分析 (1) 工作负载 工作负载即为切削阻力F L =9000N 。 (2) 摩擦负载 摩擦负载即为导轨的摩擦阻力： 静摩擦阻力 N G F S FS 110055002.0=?==μ 动摩擦阻力数控机床课程设计说明书
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