两轴实验型数控铣床系统设计【优秀数控铣床全套课程毕业设计含5张CAD图纸+带任务书+开题报告+外文翻译+43页@正文18300字】

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CAXA制图

任务书.doc

大齿轮.dwg

封皮.doc

封面.doc

开题报告.doc

横梁.dwg

电路.dwg

装配图.dwg

说明书.doc

进给系统(A1).dwg

任务书

题目            两轴实验型数控铣床系统设计                

任务书填写要求

1．毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经教研室负责人审查、院（系）领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生；

2．任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴；

3．任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及院（系）分管领导审批后方可重新填写；

4．任务书内有关“院（系）”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号，不能只写最后2位或1位数字；

5．任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；

6．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月2日”或“2004-04-02”。

1、本毕业设计（论文）课题应达到的目的：

本毕业设计的题目为两轴实验型数控铣床系统设计，设计过程中所涉及的内容有机械制造和电器控制两个方面的知识，通过本次毕业设计将使学生受到一次机电液一体化产品开发和设计能力的锻炼，希望通过本次设计能够使其将大学所学的基础知识与专业知识结合起来，真正应用到实际中去，从而提高学生的知识运用能力和解决工程实际问题的能力。

2、本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求：

要求该生对已有的设备进行分析，结合实际教学要求，设计一个能够实现两轴联动的实验型数控铣床，工件的最大加工长度180mm,最大加工宽度180mm。选用步进电机，脉冲当量为2mm/min。

该生主要完成1）试验型微型数控铣床机械结构设计；2）传动系统设计；3）控制系统的设计等设计任务。

工作量：

1）两轴实验型数控铣床总图      1张0# 

2）进给系统部装图              1张1#

3）零件图                      2张2#

4）电路控制系统原理图          1张1#

5）程序流程图及程序            1张1#

6）撰写15000字毕业设计（论文）一份；

7）完成不少于2000个单词的外文资料翻译的译文一份。

3、主要参考文献：

1、有关机械结构设计、制造及工艺方面的参考资料

2、传动系统设计、计算、选件等参考资料

3、关于PLC控制方面的参考资料

4、毕业设计（论文）的实习（调研）基本要求：

1）辽宁石化职业技术学院实习培训基地

?了解铣床的工作过程及设备的组成；

2）辽宁工业大学机械学院机电控制实验室

?了解可编程控制器的控制原理；

?运行所编写的程序。

摘 要

论文介绍了两轴实验型数控系统的设计。通过对各种实验型设备的调研，了解到现阶段我国用于实验型设备的数控系统设备的台套种类、数量与学生规模反差较大的现况，设备落后，加之由于各种客观和主观的原因，全国大专院校机电类学生工程实践能力普遍较差，其动手能力与理论更是难结合在一起，严重影响到实训、培训效果。

主要内容是：⑴本设计对已有的设备进行分析，结合实际教学要求，进行各零部件的设计计算，并最终进行校核。该设备可主要应用于高校及职业技术学校中相关专业的数控教学，它具有体积小、价格低、功能完善、安全系数高、性能优越等系列优点；⑵在设计过程中，同时进行了电器方面的改进，主要应用PLC进行控制，引入了数控部分，采用步进电动机，齿轮变速机构，安装了变频器、步进驱动器等设备。通过弱电控制强电，计算机数字化控制电路，并成功地实现了工作要求，使其具有能控制各进给方向电动机启停、正反转、变频调速、两轴联动等功能。在机械部分设计过程中，尽量考虑节约成本和可互换性，在保证X、Y进给选用相同的步进电机、滚珠丝杠等零部件。

关键词：数控铣床，两坐标，实验型

Abstract

This paper introduces the two coordinate Numerical control milling machine tool design. Study on the Numerical control milling machine tool of the excited states, Know that the total situation is, a interplanting of the numerical control equipment, quantity and student's scale have relatively large contrast. The machine that used can not catch up with the need, As well as other course, Students few can move the cell-phone independently , influence training in fact , result of training seriously.

The main results is:[First] , by doing ansys of the machine excited, connecting  to the requires in the study. Do the design of some parts and recheck again. Teaching person who test miniature numerical control milling machine apply university and vocational technical school numerical control teaching and numerical control of workers of relevant speciality train mainly. It has small , the price is low , high , such serial advantages as performance is superior of safety coefficient with perfect function.[Second], In the numerical control transformation process, also do the electronic machines transformation and the research, the machine mainly controlled by the PLC, increases the primary device, to the machine part, the electricity has partially carried on the optimized design, introduced the numerical control to be partial, uses step-by-steps the electric motor, the gear changing organization, VFO and the step motor driver and so on. the weak electricity controlled the strong electricity, the computer numerical control electric circuit, successfully has realized the modification requirement, enable it to have the act, rotate one side and other side, the speed changed by VOF,  and so on the function. In the machine part design process, Also consider the money and retransferability, make the same the step motor and the ball screw shaft and some other parts.

Key words: Numerical control milling machine, miniature, two coordinate.

目 录

第1章 绪 论 1

1.1 课题的背景 1

1.2 课题的意义 2

第2章 两轴实验型数控系统的总体设计 3

2.1 数控系统总体方案的设计 3

2.2 两轴实验型数控系统的方案拟定 3

2.3 方案的比较与选择 4

2.4 两轴实验型数控系统的方案拟定 4

第3章 机械部件的计算和选择 6

3.1 切削力的计算 6

3.2 机械构件的选择 8

3.2.1 电动机的选择 8

3.3 丝杠的选择 12

3.3.1 轴承的选择 18

3.3.2 导轨的选择 19

3.3.3 联轴器的选择 21

3.3.4 传动装置的选择 22

3.4 Y轴进给系统设计实例 23

第4章 控制系统 28

4.1 步进电机驱动器的选择 28

4.2 变频器的选择 32

4.2.1 外部结构 32

4.2.2 运行方式 33

4.3 定位模块的选择 34

4.4 其它辅助电路的选择 34

4.4.1 越程报警电路 34

4.4.2 掉电保护电路 34

第5章 结 论 36

参考文献 37

致 谢 38

附录I 39

第1章绪 论

1.1 课题的背景

我国机床的消费量在全世界仅次于美国和日本，居第三位。我国机床工业已基本形成门类较齐全的生产科研体系，数控机床是现代基础机械代表产品。机床是机床制造技术、微电子和计算机技术三者相结合的产物。机床的性能水平主要取决与系统的先进性。近年来，随着国外高档机床产品的进口和国外技术的引进，我国的机床生产取得了长足的进步。

进入21世纪,我国机床制造业既面临着提升机械制造业水平的需求而引发的制造装备发展的良机,也遭遇到加入后激烈的市场竞争的压力。从技术层面上来讲,加速推进数控技术将是解决机床制造业持续发展的一个关键。

数控机床及由数控机床组成的制造系统是改造传统产业、构建数字化企业的重要基础装备，它的发展一直备受人们关注。数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、敏捷而多样化的功能引起世人瞩目，它开创了机械产品向机电一体化发展的先河，因此数控技术成为先进制造技术中的一项核心技术。另一方面，通过持续的研究，信息技术的深化应用促进了数控机床的进一步提升。

在发达国家，数控机床已经大量普遍使用。我国制造业机床数控化率不到2%，而且，对现有的为数不多的数控机床也未能充分利用。原因是多方面的，数控人才的匮乏是其主要原因之一。尤其迫切需要大量的从研究开发到使用维修的各个层次的技术人才。

我国经济快速发展。逐步成为世界制造中心 进入新的世纪以后，随着我国综合国力的进一步增强和加人世界贸易组织，我国经济全面与国际接轨，并正在成为全球制造业的中心，大批跨国企业抢滩登陆在国内高起点设厂、将生产加工向中国转移；国内制造企业更是背水一战。大举通过信息化、广泛应用现代制造技术积极参与国际竞争，我国制造业进入了一个空前蓬勃发展的新时期，这必然对掌握现代信息化制造技术的技术人才、特别是对大量的一线技术工人形成了巨大需求。

近年来，由于受数控人才需求的拉动。有的学校实训基地以普通加工设备配进口数控系统为主．有的学校以教学型数控设备为主。总的情况是，数控设备的台套种类，数量与学生规模反差较大。用于教学实验的设备更是落后，加之由于各种客观和主观的原因，全国大专院校机电类学生工程实践能力普遍较差，其学习和研究工作偏向计算机化、软件化，动手能力与理论更是难结合在一起。严重影响实训、培训效果。

1.2 课题的意义

本产品立足于设计一台能够满足各大高等院校对教学用机电一体化实验系统的需求，用于学生实验所需的数控铣床。主要用于装备高等院校，中等技术专业学校及各类技术学校的机电一体化实验室设备，可用于数控机床，数控编程，数控原理等专业课程的教学实验与培训。

第2章两轴实验型数控系统的总体设计

2.1 数控系统总体方案的设计

主要包括以下几个方面：

（1）运动功能设计。包括确定机床所需运动的个数、形式（直线运动、回转运动）、功能（主运动、进给运动、其他运动）及排列顺序，最后画出机床的运动功能图。

（2）基本参数设计。包括尺寸参数、运动参数和动力参数设计。

（3）传动系统设计。包括传动方式、传动原理图及传动系统图设计。

（4）总体结构布局设计。包括运动功能分配、总体布局机构形式及总体结构方案图设计。

（5）控制系统设计。包括控制方式及控制原理、控制系统图设计。

根据前面所提到的数控机床应满足的基本要求就可以进行总体设计。在各项基本要求中以工艺要求最为重要。由工艺要求决定机床所需要的运动。完成每个运动又有相应的功能部件。这就可以确定各部件的相对运动和相对位置关系。机床的总体布局也就可以大体确定下来。

因此，总体方案设计是一项全局性的设计工作，直接影响机床产品的结构、性能、工艺和成本，关系到产品的技术水平和市场竞争能力。