机电一体化毕业设计指导书专科.doc

太原理工大学继续教育学院毕业设计指导书机电一体化专业前言毕业设计是完成教学计划达到培养目标的重要环节，是学生综合素质与培养效果的全面检验，是学生毕业及学位资格认证的重要依据，是学生教育质量的综合反映，是对学生所学的专业知识的总结，是对学生综合运用所学理论知识与技能解决一定复杂程度的工程问题的综合性实际训练，搞好毕业设计工作，对促进学校各项教学改革，全面提高教学质量具有十分重要的意义。毕业设计是学生学习期间的最后一个教学内容，这个教学内容与普通的课堂教学又有一定的区别，它要充分的发挥学生的主观能动性，在指导教师的引导下，建立工程意识，将课堂所学的理论知识应用到实践中，为工程服务，将学生培养成为合格的社会主义建设者。太原理工大学继续教育学院编写了毕业设计指导书，以供各位指导教师和毕业学生参考。本书第一章对机电一体化专业作了介绍，使学生更加了解本专业的特点，系统地回顾总结在校学习期间所学的各门课程，并对毕业设计环节的教学目标和程序有一定的思想准备。第二章介绍了如何进行毕业实习以及对毕业实习的要求。第三章介绍毕业设计的目的和要求，毕业设计的选题，毕业设计说明书的编写规范，毕业设计的设计流程。第四章为毕业答辩的程序和评分标准。第五章给出毕业设计的范例，以供学生参考。本书参阅了大量的资料，力求体系合理，文字流畅，通俗易懂，有不足之处敬请各位老师和同学指正。 董长双目 录第一章 机电子一体化专业简介 2一、培养目标 3二、课程设置 3三、实践环节 3第二章 毕业实习 4一、毕业实习的目的 4二、毕业实习的任务书 4三、毕业实习要求 4四、毕业实习报告 5五、参考选题及毕业实习报告范例 6第三章 毕业设计 13一、毕业设计的目的和要求 13二、毕业设计的题目 13三、毕业设计的主要工作内容及其要求 15四、毕业设计选题 17五、制定毕业设计计划 18六、毕业设计说明书的印刷与装订 18七、毕业设计结构及要求 18第四章 答辩与评分 20一、毕业设计答辩 20二、成绩评定 20第五章 范例 24范例：CA6150普通机床数控改造设计24第一章 机电子一体化专业简介一、培养目标本专业培养掌握机械制造自动化工程基本理论和方法，具备机械工程及电气控制工程师的基本能力。从事机械及其自动控制的科学研究、设计、系统维护和管理的高级技术人才。本专业的毕业生应获得以下几方面的素质、知识和能力：1.熟悉和掌握根据毕业设计课题进行调查研究、收集设计资料的方法和途径;2. 综合运用机械设计以及机电控制等各种课程的理论及实践知识，去分析和解决一般机械工程项目的技术设计问题，掌握一般机械及电气工程师所必需掌握的制图、运算、实验、测试、使用计算机的技能，解决本专业一般工程实际问题的能力。3.掌握一门外语，能够阅读本专业的科技外文资料。4.具有较高的职业道德水平和文化修养。二、课程设置主要课程有：机械制图、电工学、机械制造技术基础、机电传动控制、可编程控制器设计、数控技术、微机原理及应用、计算机接口技术、计算机辅助设计等。三、实践环节金工实习、认识实习、专业生产实习、毕业实习，课程设计和毕业设计等。第二章 毕业实习一、毕业实习的目的机械电子工程专业是为机械及相关企业培养高级科技人才不可缺少的专业，它的理论性和技术性比较强，尤其是在进行完系统的理论教学环节后，必须再进一步加强实践性环节，这就要求学生应该能把已学到的理论知识与生产实际联系起来，才能更进一步地丰富和巩固所学知识。通过毕业实习或现场实地参观，能了解本专业的生产实践知识，针对毕业设计的内容，根据毕业实习任务书的要求，认真地调研，收集有关的技术资料，以便更好地完成毕业设计任务。二、毕业实习的任务书毕业设计题目选定后，由指导教师向学生下达毕业实习任务书，毕业实习任务书应包括如下内容： 1毕业实习的任务和具体要求。 2毕业实习的进度计划。三、毕业实习要求1毕业实习的内容进度应按照指导教师下达的实习任务书要求进行。2一切实习活动应在指导教师的领导、函授站的配合下进行。学生有事要请假，不准擅自离开实习厂矿，学生不参加实习不准参加毕业设计。3实习完毕，每个学生要提交实习报告，并要有实习点接待人员的签名，并加盖公章。无实习报告，不准参加毕业答辩。4严格遵守实习企业的有关制度，保守国家机密，妥善保存和爱护一切技术资料，损坏和丢失责任由损坏和丢失者自负。5尊重工程技术人员和工人师傅，虚心请教，认真做好笔记力求现场弄懂。6学生在实习厂矿应注意安全，听从有关人员的安排和指挥。没有得到有关人员的允许，不准擅自动手操作，以免引起危险事故发生。 7.实习时间为3周。四、毕业实习报告毕业实习报告应包括毕业实习报告题目、作者及单位、实习内容、实习心得和收获，可以附必要得表格、图等。内容条理清楚、论据准确、言简意概。实习报告为毕业设计内容之一，应在毕业答辩之前完成。1）学生到生产现场作实际调查研究,了解并收集与毕业设计课题有关的技术信息和资料.学生必须认真做好生产现场实习笔记;尽可能详细地记录与设计课题有关的设备的结构布局、外形尺寸、重要部件的工作原理、结构形状与尺寸，以及设备的主要动力参数和运动参数，如：各电机的型号、功率及转速、主运动速度、进给速度等。这些资料，对毕业设计有重要的参考价值。2）学生到图书馆及上网收集有关毕业设计的图书资料,了解国内外有关设备的技术资料，并做好读书笔记; 3）. 实习期间,学生必须做到一切行动听指挥,自觉遵守实习纪律和实习厂规章制度;切实做到人身安全和设备安全.指导教师应联系安排厂方有关人员对学生进行安全教育。 4）.实习结束后,学生必须认真整理生产现场收集的设计资料和读书笔记材料,图文并茂,写出不少于20002500汉字的实习报告.指导教师根据每个学生在实习过程中的表现和实习报告质量,给出毕业实习成绩.毕业实习成绩按合格和不合格两级评定。学生毕业实习成绩不合格者，不得参加下一阶段的毕业设计。五、参考选题及实习报告范例实习报告：普通加工设备的数控改造 姓名 单位专业 班级 学号中国某电力机车有限责任公司于2003年改制组建而成。公司始建于1954年，是我国“一五”期间重点建设的156个项目之一。公司占地面积233.75万平方米，其中厂区面积145.53万平方米，是我国电力机车重点制造研发基地。公司是目前国内唯一生产过蒸汽、内燃、电力三大系列机车的企业。累计生产了各型蒸汽机车5571台，内燃机车659台。2005年，公司与法国阿尔斯通公司成功签署八轴大功率交流传动电力机车技术引进及采购合同，取得了180台八轴大功率交流传动电力机车合同订单。首台国内散件HXD2机车于2007年5月18日正式下线，现已陆续交付用户。通过技术引进项目的实施，公司掌握的电力机车核心技术实现了由低功率、直流传动领域向大功率、交流传动领域的巨大跨越。公司累计投入4亿元人民币对各大硬件系统进行了全方位、大规模的技术改造，已经搭建起了世界一流的交流传动电力机车研发制造统一平台。未来的几年里，公司以全面实现铁道部提出的“掌握世界一流技术，生产世界一流产品，建成世界一流基地”为努力方向，依托技术引进，强化自主创新，扎实开展先进技术的消化吸收再创新工作，加快实现国产化目标，矢志建设成为山西省轨道交通产业化基地的龙头企业，矢志建设成为国际知名的交流传动电力机车供应商。机器设备是现代化企业的物资基础，也是企业生产力发展水平与企业现代化程度的主要标志。要生产出世界一流的产品，就必须有世界一流的生产设备。为此，公司加快了制造装备现代化的进程，引进了大批高、精、尖设备，进行了大规模的工业化改造，具统计，截止到2007年底，公司八轴车技术引进技术改造项目新增设备共计340台（套、项），关键设备29台、重点设备23台，实际到货安装22台。其中具有国际先进水平的设备有17台，主要有SDMC-8000-2H数控龙门铣床、德国L4030数控激光切割机、德国TCL3030数控激光加工机、意大利PBS 165/3000165T数控折弯机、意大利PBS 200/3000 折弯机、 意大利PIS 100.51/71TAC+ PIS 100.51/71TAC双机联动数控折弯机、德国MCX1000HV卧式加工中心、 意大利DELTA HA SF 308020三座标测量机、 德国车体喷砂装置、 德国RAD315MAE轮对校正液压压装机、瑞士HRC公司TRM 80/1250精密矫平机、美国Artos CS-327A电缆下线机、 德国铁道机车车辆数控专用车轴磨床PF61S3000、 马来西亚 KUKA 焊接机器手、德国克鲁斯公司Romat 350焊接机器手、法国MODUMILL 410G龙门加工中心。 2007年底，公司保有机械动力设备1855台，固定资产原值3.34亿元，大型设备73台，全功能数控设备48台。虽然公司投入了巨资进行了大规模设备改造，但是仍有部分普通设备需要进行投资少见效快的技术改造，已满足不同产品、不同加工要求的需要。为此，我们对公司机械二车间的生产、设备、工艺流程情况进行了调研，该车间主要的产品为加工电力机车轴、轮，货车轴、轮，轮轴装配。由于该车间的产品均系电力机车关键件，要求比较严格，加工难度相对较高。目前机械二车间的月产各类轴600根，其中机车轴100根，其余为货车轴。车间采用四台C650普通车床（简易数控改造）进行轴粗加工，采用两台CK6180D普通数控车床、一台ST-1300数控车轴车床进行轴两端半精加工。采用三台MQ1350外圆磨床。一台德国铁道机车车辆数控专用车轴磨床PF61S3000进行机车进行轴两端精加工轴。采用WJ9000探伤机进行探伤。目前由于粗加工设备能力不足，已经制约了生产能力。而购买新设备从经济上考虑不妥。同时，由于工件外表面有圆弧、锥度，加工精度较高，因此要求机床机械部分精度高、同时要有较为先进的数控系统作保证，以满足圆弧、锥度等加工要求，目前普通车床现有技术状态显然无法满足这些要求，因此我们决定对现有的一台V1000普通机床进行数控改造，以提高机床加工性能、质量及加工效率。机车轴图1：(其中轴端面均有锥度、圆弧)一、机床现存在以下问题：1、采用普通滑动丝杠传动、丝杠螺母间反向间隙、导轨间的摩擦及导轨精度均影响了机床的加工精度。同时由于原机床动力从主传动系统经溜板箱传递而来，因而传动链较长引起的传动误差也是影响本机床加工精度的一大主要原因。2、机床没有能够加工长圆弧、锥面的功能。3、电气控制系统全部老化同时也不具备控制X、Z轴联动的功能。4、润滑状况差，丝杠、道轨、拖板采用人工润滑。5、机床系统刚度差，机床在低速运行过程中爬行问题及崩刀现象较为严重无法满足工艺要求。二、改造的技术方案1、去掉原机床溜板箱，机床两坐标进给均采用三菱交流伺服电机、变速箱及滚珠丝杠副组成的半闭环控制系统。2、机床运动部件爬行主要决定于传动系统的刚度和静、动摩擦力的特性， 图1 机车轴 而静、动摩擦力特性除了与导轨的结构、材料和运动速度有关外，还与制造装配的质量和润滑油的品质等条件有关，鉴于以上分析，为了解决机床在低速运行过程中爬行问题较严重及崩刀现象，特采取以下措施： a重新设计制造大拖板以提高传动系统的刚度。 b对溜板导轨实施粘塑，以改善机床滑动导轨的静动摩擦力不一致状况，同时减小振动及冲击。 c同时增加一套集中润滑系统以改善机床的润滑状况，防止机床在低速运行时爬行现象的发生，使系统运行平稳，提高定位精度。 d机床X向采用滚动直线导轨，其优点是摩擦系数小和动摩擦系数很接近，运动轻便，摩擦力小，摩擦发热少，磨损小，因而可有效地避免机床发生爬行，同时可以得到较高的定位精度。三、改造后，机床主要技术指标：1、机床最大加工直径 1000mm2、机床最小进给量 0.001mm3、机床快速进给速度 6m/min4、机床定位精度 0.025mm5、机床重复定位精度 0.01mm四、改造后的结构设计：改造后的设备机械结构如：图2（X轴转动图）图3（Z轴转动图）。改造后机床具有以下特点1、本机床改造后取消了原有的溜板箱，X轴及Z轴实施半闭环控制可实现两轴联动，实现直线、圆弧插补功能，2、为了提高传动精度，机床X轴和Z轴均采用南京工艺装备厂精密滚珠丝杠，并根据我公司车轴的切削工艺，选定滚珠丝杠为四级精度，同时为了提高丝杠的旋转精度，两轴支承采用哈尔滨轴承厂生产的滚珠丝杠专用轴 图2 (X轴改造后传动系统图)1.轴承座a 2.角接触球轴承 3.滚珠丝杠副 4轴承座b 5齿轮a 6.园螺母 7齿轮c 8.交流伺服电机 9齿轮d 10.齿轮b 11.齿轮箱 12.深沟球轴承 图3 (Z轴改造后传动系统图) 1.轴承座a 2.滚珠丝杠副 3.轴承座b 4.花键套 5.花键轴 6.齿轮箱 7.齿轮a 8.交流伺服电机 9.齿轮b 承，即60接触角的角接触球轴承，既提高了旋转精度，同时也使滚珠丝杠的支承刚度得以大副提高，从而使系统获得较高的定位精度。3、为了改善机床导轨的动静摩擦系数不一致的现状，在改造过程中对Z轴导轨均实现了粘塑，同时X向使用动静摩擦系数差值较小的滚动直线导轨，使得机床在低速运行过程中不至于发生爬行现象。同时由于这种聚四氟乙烯合成材料的加工工艺性很好，所以大大缩短了改造周期，使机床得以及时投入使用。4、润滑 润滑是机床改造的一个重要方面，因此我们在改造中采用了中日合资浙江永嘉流遍机械润滑有限公司的集中润滑系统，实施间歇式润滑方式，对机床各润滑点进行定时润滑，保证了机床各部处于良好的运行状态。五、结论 本机床通过改造以后，提高了这一机车关键件的加工能力大大得到提高，有效地提高劳动生产率。 此项改造总费用大约为10万元左右，而购买一台相同功能的数控机床大约需要50万元，因而此项改造既满足了生产艺要求，而且可为工厂节约40多万元。第三章 毕业设计一、毕业设计的目的 毕业设计是培养工科学生的最后一个教学环节。它在学完所有必修课和选修课、并已做过课程设计之后进行。毕业设计的主要目的是要培养学生综合运用所学的基本理论、基本知识和基本技能分析解决本专业范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法，完成工程技术人员必须具备的基本能力训练。机械电子工程专业毕业设计(论文)是学生所必需的最后一个教学环节，它是培养学生独立分析和解决机械工程及其电气控制问题问题的重要过程。毕业设计(论文)的主要目的是：1、培养学生综合运用所学理论知识和技能分析解决机械工程及其电气及计算机控制实际问题的能力，使学生懂得生产技术工作的一般程序和方法。2、培养学生树立工程意识，在解决技术工作中所必备的全面观点、生产观点和经济观点，树立正确的设计思想和严肃认真的工作作风。3、培养学生调查研究，查阅技术文献、资料、手册，进行工程计算，图样绘制及编写技术文件的能力。4、培养学生理论分析，试验研究，仪器设备使用及把机械、电子、微机结合起来，对试验数据做出正确分析与评论的能力。5、培养学生在设计、科研工作中的独立工作能力及整体合作意识。 二、毕业设计的题目1、选题的原则1）选题必须符合本专业培养目标的要求，有利于学生达到巩固、深化、综合应用所学的理论知识，培养学生独立工作的能力，有利于对学生进行全面的训练。2）在充分注意满足教学要求及对学生技能训练的前提下，尽可能选择结合生产实际、科研课题与实验室建设的题目。如果实际课题不足时，也可以选择少量具有代表性的模拟课题，但要把一人一题作为选题工作的重要原则。3）选题应具有一定的先进性。选题要适应现代化建设的新形势，应与技术开发、经济建设和发展紧密结合，不断更新内容，增加现代化实验和计算手段。4）课题的确定应从学生的实际水平出发，题目的大小和难易要适当，应以学生在规定时间内经过努力可以完成为宜。2、 选题的类型毕业设计（论文）课题分为工程设计类、工程研究（论文）类和工程应用软件开发类。1）工程设计类课题是指针对某种机器整机、部件和零件的设计及某机器的电气及计算机控制设计。主要内容应包括方案选择、总体设计和零部件设计及计算，工程图绘制、控制电气原理图的绘制。设计内容要适应现代技术进步的形势，特别要考虑计算机和自动控制技术的应用。设计内容应包含应用计算机进行辅助分析的工作，如应用工程分析软件或自行编程解决毕业设计过程中的问题。对于比较复杂的机器，可以由毕业设计小组内的若干名学生合作完成设计。2）工程研究（论文）类课题是指利用现代先进试验手段或先进软件工具对某种机械系统所进行的实验或仿真分析研究，主要内容应包括研究方案、试验方法、建模过程、数据处理、仿真分析过程和结果分析等。3）工程应用软件开发类课题是指应用软件工程方法，开发某种工程应用软件。1选题原则（1）设计题目应能使本专业所学的理论知识进一步深化，并能紧密结合工程实际，有利于学生的全面训练。（2）课题内容应结合本专业的课程，如所选题目需补充有关的专业内容，应尽可能在设计开设之前完成该项工程。（3）题目不宜过大或过小，难度适中，一般应是本专业通常接触到的理论和生产实践知识。应使学生通过自己的努力在规定时间内完成。 2题目类型（1）由生产或技术革新中提出的真实题目，只要内容符合本教学大纲要求，应积极选做这类题目。（2）模拟题目，它来源于生产实践或典型机电设备及装置的真实工程设计，只是按教学要求又经过整理加工后而形成的设计题目。三、毕业设计的主要工作内容及其要求1下达设计任务由指导教师向学生下达毕业设计任务书，讲明设计课题的目的、性质、内容和要求。设计任务书一般应包括如下主要内容：（1）毕业设计的任务和具体要求。（2）毕业设计说明书应包含的内容。（3）毕业设计应完成的图纸内容、张数、规格。（4）学生在毕业设计开始前应准备的参考资料。（5）毕业设计的进度和时间。（6）其它要求。 2设计前的准备（1）学生根据任务书的要求，参阅有关文献资料、图纸，正确理解设计任务和各项技术要求，了解本题目的一些主要设计方案。（2）组织学生毕业实习或实地参观，（此项工作根据题目要求，也可穿插在毕业设计过程中进行）。 3设计阶段（1）草稿学生应根据任务书要求的内容，提出设计方案，通过分析比较最后确定最佳方案。确定方案的同时对设计每一个步骤详细计算或选型等。并按规定绘制出符合要求的有关图纸（草图）。（2）编写设计说明书 编写设计说明书能训练学生编制技术资料的能力，同时也能使设计深化，从理论上进一步总结提高。说明书必须独立完成，要求方案论证正确、论据充分、阐述清楚、文字简洁，书写工整，公式引用正确，概念清楚、计算条理分明，要有必要的插图、表格、曲线等，并装订成册。 说明书的内容应包括：设计题目、目录、前言，设计原始资料、设计要求、设计内容（正文）、参考文献、致谢等。（3）图纸绘制图纸是工程语言，是综合训练的重要组成部分，图纸应清晰、工整，符合国家标准的图样，图纸包括所设计的机械总体或部件装配图、关键零件的零件图和控制系统的电气原理图，装配图应有零部件明细表。图纸中的各种图形和文字符号及规格型号，均应符合国家最新标准和部颁标准。 4毕业设计评阅与答辩（1）学生完成设计任务后，将毕业设计说明书和图纸交有关教师评阅后，上交答辩委员会准备答辩。（2）答辩委员会组织答辩委员对每个学生进行答辩。四、毕业设计选题毕业设计通常有工程模拟题、工程实际问题、工程设计方案验算等类型的题目。例如普通机床的数控改造、旧设备的电器改造、机电一体化设备的设计、机械设备的计算机辅助设计和仿真等。下面给出部分设计题目，以供参考。1. 车床数控改造改造设计C616型普通车床数控改造设计C6132型普通车床数控改造设计C6140型普通车床数控改造设计C6150型普通车床数控改造设计C6163型普通车床数控改造设计C6125型普通车床数控改造设计 2. 数控加工中心设计卧式加工中心设计数控转台及控制设计加工中心刀库及控制系统设计3铣床数控改造设计X52K型普通铣床数控改造X53K型普通铣床数控改造4冲床自动送料工作台及控制系统设计。5组合机床的PLC控制改造6电梯控制系统的设计7根据自己的工作和熟悉的机械工程及控制内容自选题目选定毕业设计题目后，应由指导教师审核，从课题的理论深度、实现的难易程度、工作量大小、环境要求等方面进行审核。要求确保选题满足毕业设计要求。五、制定毕业设计计划选定毕业设计题目后，应仔细阅读毕业设计任务书，与教师共同确定毕业设计的进度。制定出计划任务进度表，便于设计过程中检查。六、毕业设计说明书的印刷与装订毕业设计统一使用太原理工大学继续教育学院毕业设计（论文）用纸（学校统一发放），并用计算机打印（也可由指导教师根据实际情况确定是否可以手工书写）。设计图纸图纸要求CAD出图（也可由指导教师根据实际情况确定是否可以手工绘图）七、毕业设计结构及要求1.太原理工大学继续教育学院毕业设计（论文）统一封面（统一发放，学生自己填写）；2.太原理工大学继续教育学院毕业设计（论文）评阅书（统一发放，学生自己填写）；3.太原理工大学继续教育学院毕业设计（论文）答辩评定书（统一发放，学生自己填写）；4.太原理工大学继续教育学院毕业设计（论文）任务书（统一发放，学生自己填写）；设计说明书（论文）中应包括课题分析，方案论述及方案实施的可能性等方面，其内容及编写次序如下：1)标题（封面）2)摘要3)目录4)正文包括总体方案的说明及其原理的论述，方案的总体机械结构设计(如结构示意图、表格、各部分的计算公式和计算数据、元件的选择等)及零部件设计、控制系统设计等。该部分内容为设计说明书的重点论述内容。5)致谢6)参考文献资料注明毕业设计中所参阅的资料名称、作者、出版单位及时间等。第四章 答辩与评分一、毕业设计答辩1.答辩委员会组成学生毕业答辩应在院领导下进行，由院各教学部指派学术上成熟的教师，组成57人的答辩委员会，委员会设主任委员1名。学生人数较多的班级，可根据需要建立若干个答辩小组，组长由答辩委员会委员担任。答辩委员会和答辩小组的名单由主管院长批准。2.职责答辩委员会负责毕业答辩工作的组织安排，审核评分标准，核定学生的毕业设计成绩。3.答辩时间毕业答辩一般安排在毕业设计（论文）工作的最后一周进行。答辩开始前，应将答辩日程安排和答辩学生名单统一向学生公布。每一学生答辩时间一般为1520分钟。二、成绩评定1.评定程序答辩完成后，由答辩委员会或答辩小组对答辩情况评定成绩，然后根据指导教师和评阅教师对设计（论文）的评阅意见，提出综合评定成绩的意见，综合评定成绩须经答辩委员会主任签字，并报主管院长审核通过，方可向学生宣布。2.评定原则评定学生毕业设计（论文）成绩时，要从课题任务完成情况和质量、基础理论和基本概念掌握情况，独立工作能力、书写资料水平等多方面衡量，坚持实事求是，严格掌握评分标准，使所评定的成绩结果符合学生的实际水平和统计分布规律，一般优秀成绩约占15%20%，对不及格者要慎重处理。3.评分标准 成绩评定成绩的依据优秀良好中等毕业设计（论文）内容：按毕业设计（论文）任务书（大纲）规定应完成的说明书及图纸的数量。符合毕业设计（论文）任务书（大纲）要求。符合毕业设计（论文）任务书（大纲）要求。符合毕业设计（论文）任务书（大纲）要求。论文选题、设计方案及主要技术决定。考虑全面，论证详细，分析深入，符合有关技术政策、规程、规定，技术决定完善合理。论证详细，多数观点、技术决定正确合理，有一定的分析和论证，符合有关技术政策、规程和规定。多数观点、技术决定正确合理，分析和论证较少，基本符合有关技术政策、规程和规定。基本技能：基本运算、绘图、编程，编写说明书，撰写论文，查阅和运用情报资料。选择的公式、参数、系数合理，计算正确，图表工整，符合目标，说明书（论文）编制正确，文字通顺，能熟练的查阅有关情报资料，有很好的基本技能训练。说明书（论文）图表质量好，计算正确，编制正确，文字通顺，能查阅有关情报资料，基本技能训练较好。说明书（论文）图表一般，编制正确，计算有个别非原则性错误，基本技能训练较好。独立工作能力：独立收集资料，分析和解决问题，基础理论和专业知识的应用，理论联系实际，探讨新理论、新方法和新见解的能力。独立工作能力较强，基本上独立完成了全部毕业设计内容，概念清除，能正确运用基础理论和专业知识，分析、解决实际问题。具有独立工作能力，能正确运用基础理论和专业知识，分析、解决实际问题。独立工作能力尚好，能正确运用基础理论和专业知识，分析、解决实际问题。答辩情况：自述、演示、回答问题。自述简明扼要，全部正确回答提出的问题。自述清楚，回答正确，个别问题经启发后答出。自述清楚，大部分问题回答正确。备注如对某些内容有合理的理论和见解，其它内容只符合良好标准，亦可定为优秀。 成绩评定成绩的依据及格不及格毕业设计（论文）内容：按毕业设计（论文）任务书（大纲）规定应完成的说明书及图纸的数量。基本符合毕业设计（论文）任务书（大纲）要求。不符合毕业设计（论文）任务书（大纲）要求。论文选题、设计方案及主要技术决定。选题、技术决定基本正确，但有些决定不够合理，缺乏足够的分析论证。选题、技术决定错误，严重违反有关技术政策、规程、规定。基本技能：基本运算、绘图、编程，编写说明书，撰写论文，查阅和运用情报资料。选择公式、参数、系数不够合理，计算错误较多，论文（说明书）及图纸质量较差，具有一般的基本技能训练。基本技能训练差，不符合基本要求。独立工作能力：独立收集资料，分析和解决问题，基础理论和专业知识的应用，理论联系实际，探讨新理论、新方法和新见解的能力。独立工作能力一般，完成全部毕业设计（论文）内容困难较大，理论基础和专业知识掌握不牢，概念欠清楚。独立工作能力差，难于完成全部毕业设计（论文）内容，理论基础和专业知识掌握很差，概念糊涂。答辩情况：自述、演示、回答问题。自述基本清楚，基本上正确回答了大部分问题。自述不够清楚，尚有原则性错误，多数问题不能回答。备注无故不按时参加毕业答辩，答辩过程中有严重违反规定和纪律行为。第五章 范例范例：C6150普通车床数控改造设计摘 要机床数控技术是机床技术和控制技术相结合的产物，它在机械制造工业中的应用和研究有力地推动了机床控制技术的发展。因此普通机床经济数控改造很有现实意义。通过对比分析，主要设计如下：1） 机床进给伺服系统机械部分设计计算。2） 根据数控系统部分功能要求，选择微机扩展芯片，设计硬件电路。本设计说明书主要对机床进给伺服系统机械部分设计、硬件电路设计，作了阐述。关键词：数控技术 数控改造 进给伺服系统 微机扩展芯片 硬件电路目 录摘要.23第一章 微机数控系统总体方案的拟订.25第二章 经济型数控机床进给伺服系统设计计算.27第三章 微机数控系统硬件电路设计. 473-1 单片微机数控系统硬件电路设计. 473-2 MCS-51系列单片机简介. 493-3 存储器扩展电路设计 . 573-4 I/O接口电路及辅助电路设计. 613-5 硬件电路原理图设计. 72结束语. 74参考文献. 75第一章 微机数控系统总体方案的拟定接到车床数控装置改造的设计任务后，必须首先拟定总体方案，绘制系统总体框图，才能决定各种设计参数和结构，然后再分机械部分和数控部分进行设计计算。机床数控系统总体方案的拟定包括以下内容： 系统运动方式的确定，伺服系统的选择，执行机构的结构以及传动方式的确定，微机系统的选择及编程等内容。1. 系统运动方式的选择数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位/直线系统和连续控制系统。由于改造后的经济型数控车床应具有定位，直线插补，顺、逆圆插补，暂停，循环加工，车公英制螺纹等功能，故应选择连续控制系统。2. 伺服系统的选择伺服系统可分为开环控制系统，半闭环控制系统和闭环控制系统 。考虑到经济型数控机床的加工精度要求不高，为了简化结构，降低成本，易于掌握，采用步进电机开环控制系统。3. 执行机构传动方式的确定为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，在设计机械传动装置时，通常提出低摩擦、低惯量、高刚度、无间隙、高谐振以及有适宜阻尼比的要求。为实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经齿轮减速再传动丝杠，为保证一定的传动精度和平稳性，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。同时，为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加负载的结构。齿轮传动也要采用消除齿侧间隙的结构。4. 计算机系统根据机床要求，采用8位微机。由于MCS-51系列单片机具有集成度高，可靠性好，功能强，速度快，抗干扰能力强，具有很高性能价格比等特点，决定采用NCS-51系列的8031单片机扩展系统。控制部分由微机部分、键盘及显示器、I/O接口及光电隔离电路、步进电机功率放大电路等组成。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。系统总体方案框图见图1所示： 图1 经济型数控机床总体方案框图第二章 经济型数控机床进给伺服系统设计计算将一台C6150普通车床改造成微机数控车床，采用MCS-51系列单片机控制系统，步进电机开环控制，具有直线和圆弧插补功能，具有升降速度控制功能，起主要设计参数如下：加工最大直径： 在床面上： 直径500mm 在床鞍上： 直径280mm 加工最大长度：1000mm 溜板及刀架重力： 纵向：1100N 横向：700N 刀架快速速度： 纵向：2.4m/min 横向：1.2m/min 最大进给速度： 纵向：0.6m/min 横向：0.3m/min 主电机功率： 5.5kw 起动加速时间： 30ms 机床定位精度： 0.015mm此机床进给伺服系统运动及动力计算如下：一 选择脉冲当量 根据机床精度要求确定脉冲当量： 纵向：0.01mm/步 横向：0.005mm/步（半径）二 计算切削力 1 纵车外圆主切削力FZ(N)按经验公式 FZ=0.67 D1.5max =0.675001.5=7490按切削力各分力比例：FZ：FX：FY=1：0.25：0.4 FX=74900.25=1872 FY=74900.4=2996 2 横切端面主切削力FZ(N)可取纵切的1/2 FZ=1/2 FZ=3745 此时走刀抗力Fy(n), 吃刀抗力为Fx（N），仍按上述比例粗略计算： FZ：Fy:Fx=1;0.25:0.4 Fy=37450.25=936Fx=37450.4=1498三 滚珠丝杠螺母副的计算和选型（一） 纵向进给丝杠1计算进给率引力Fm(N) 纵向进给为综合型导轨Fm=K Fx+f(Fz+G) =1.151872+0.16(7490+1100) =2152+1374 =3526式中：K考虑颠覆力矩影响的实验系数，综合导轨取K=1.15 f滑动导轨摩擦系数：0.150.18 G溜板及刀架重力：G=1100N 2计算最大动载荷C C=L1/3 fw Fm L=60nT/106 N=1000 Vs/L0式中：L0滚珠丝杠导程，初选L0=6 Vs最大切削力下的进给速度，可取最高速度（1/21/3），此处Vs=0.6m/min T使用寿命，按15000小时 fw 运转系数，按一般运转系数fw=1.21.5 L寿命，以106转为1单位 N=1000Vs/ L0=10000.60.5/6=50r/min L=60nT/106=605015000/106=45 C= L1/3 fw Fm=451/31.23526=15049.9N3滚珠丝杠螺母副的选型 查指导书附录A表3，可采用W1L4506外循环罗纹调整的螺母滚珠丝杠副，1列2.5圈，其额定动负载为17100N，精度等级按表4-15选为3级（大致相当于老标准E级）4 传动效率计算=tgr/tg(r+) 式中：r螺旋升角，W1L4506 r=2o26 摩擦角 取10 滚动摩擦系数0.0030.004 = tgr/tg(r+)=tg2o26/tg(2o2+10)=0.042/0.045=0.935刚度验算 先画出次纵向进给滚珠支撑方式草图如下图所示：最大牵 纵向进给系统计算简图引力为3526N。支撑间距L=1500，丝杠螺母及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负荷的1/3。 丝杠的拉伸或压缩变形量1查表4-6，根据PM=3526N D0=45查出L/L=0.810-5可算出：1=L/L1500=0.810-51500 =0.012 由于两端均采用向心推力球轴承，且丝杠又进 了预拉伸，故其拉压刚度可提高4倍，其实际变形量1=1/40.012=0.003 滚珠与螺纹滚道间的接触变形2查表4-7，W系列1列2.5圈滚珠和螺纹滚道接触变形量Q；Q=7m因进行了预紧，2=1/27=3.5m=0.0035支撑滚珠丝杠轴承的轴向接触变形3采用8107型推力球轴承，d1=35, 滚动体直径dQ=6.35，滚动体数量Z=18，c=0.0024（Fm2/dQZ2）1/3 =0.0024(3532/6.35182)1/3=0.0094注： 次公式中的Fm单位为 f。因施加了预紧力，故：3=1/2c=1/20.0094=0.0047根据以上计算，=123=0.003+0.0035+0.0047 =0.0112定位精度6稳定性校核 滚珠丝杠两端为推力球轴承，不会产生失稳现象，不需要做稳定性校核。 横向进给丝杠 1 计算进给牵引力Fm 横向导轨为燕尾型：计算如下：Fm=1.4Fyf(Fz2FxG) =1.49360.2(374521498700) =1310.40.27441 =2798 N2计算最大动载荷CN=1000VS/L0=10000.30.5/5=30L=60NT/106=603015000/106=27C=L1/3fWFm=271/31.22798=10072.8 N3选择滚珠丝杠螺母副 从附录A 表3中查出，W1L2506 1列2.5圈外循环螺纹预紧滚珠丝杠副，额定动载荷为13100N，可满足要求，选定精度为3级。4传动效率计算=tgr/tg(r)=tg4o22/tg(4o2210) =0.076/0.079=0.9625 刚度验算 横向进给丝杠支撑方式如图所示：（见下一页） 最大牵引力为2798N，支撑间距L=450，因此，丝杠长度较短，不需预紧，螺母及轴承预紧。 计算如下： 丝杠的拉伸或压缩变形量1（）查表4-6，根据Fm=2798N， D0=25，查出L/L=410-5，可算出1=L/LL（导程）=410-5450 =0.018 滚珠与螺纹滚道间的接触变形量2查图4-7，Q=9m=0.009因进行了预紧：2=1/2Q=1/29=4.5=0.0045 横向进给丝杠计算草图 支撑滚珠丝杠的轴承的轴向接触变形3采用轴承8204推力球轴承，d1=15, 滚动体直径dQ=4.763，滚动体数量Z=12，c=0.0024（Pm2/dQZ2）1/3 =0.0024(2802/4.763122)1/3 =0.0116考虑到进行了预紧，故： 3=1/2c=1/20.0116=0.00232综合以上几项变形量之和： =123=0.0180.00450.00232 =0.0248显然次变形量远大于定位精度的要求，应采用相应的措施修改设计。因横向溜板空间的限制，不宜再加大滚珠丝杠直径，故采用贴塑导轨减小摩擦力，从而减小最大牵引力。重新计算如下：Fm=1.4Fyf(Fz2FxG) =1.4936