广州数控车床综合实验台设计开题报告(机械0903蔡鑫亮)

毕业设计（论文）课题任务书学生姓名蔡鑫亮院系机械与汽车工程学院班级机械0903题目名称广州数控车床综合实验台设计1、内容及要求：数控综合实验台是用于培养学生掌握数控系统的编程方法、数控系统电气设计、安装、调试、维修等实际动手能力的一套实验装置。本课题针采用模块化设计技术对数控综合实验台进行设计。本课题涉及的数控综合实验台的设计，需要学生非常熟悉数控车床的机械机构、原理，也需要学生非常熟悉数控系统的原理与工作过程，更是需要电气的知识，是对学生综合能力的大训练。2、主要技术指标：1）确定广州数控车床综合实验台的总方案；2）对广州数控车床的电气故障进行归纳、分类与分析；3）完成实验台电气系统的布局设计；4）完成实验台的安装、调试；5）按要求完成资料和设计说明书编撰。3、进度安排：起迄日期工作内容备注2013年3月12日～3月25日调研并查阅文献，编写开题报告2013年3月26日～4月1日数控综合实验台总方案的设计2013年4月2日～4月15日归纳、分类与分析2013年4月16日～5月13日实验台电气系统的布局设计2013年5月14日～5月20日实验台的安装、调试2013年5月21日～6月10日整理资料，撰写毕业论文4、参考文献：1.杨克冲，陈吉红，郑小年.数控机床电气控制.武汉：华中科技大学出版社，20052.秦忆，李浚源.现代交流电机控制技术基础.广州：广东科技出版社，19933.严爱珍.机床数控原理与系统.北京：机械工业出版社，20004.张柱银.数控原理与数控机床.北京：化学工业出版社，20035.李宏胜.机床数控技术及应用.北京：高等教育出版社，20016.陈本孝.电器与控制.北京：机械工业出版社，19997.周济，周艳红.数控加工技术.北京：国防工业出版社，20028.王爱玲，张吉堂，吴雁.现代数控原理及控制系统.北京：国防工业出版社，2002指导教师2013年2月05日系审查意见：主任年月日福建工程学院毕业设计（论文）开题报告机械与汽车工程学院机械设计制造及其自动化专业设计（论文）题目广州数控车床综合实验台设计学生姓名机械0903学号0109107706起迄日期_2012.3.1—2012.6.10_设计地点福建工程学院指导教师叶建华老师2013年3月12日毕业设计（论文）开题报告一、数控系统的发展趋势及现状：随着科学技术的高速发展，制造业发生了根本性变化。由于数控技术的广泛应用，普通机械逐渐被高效率、高精度的数控机械所代替，形成了巨大的生产力。未来机械制造技术的竞争，已成为数控技术的竞争。当今世界的各种数控系统大致可分为以下4种类型:1.传统专用型数控系统这类数控系统的硬件由数控系统生产厂家自行开发，具有很强的专用性，经过了长时间的使用，质量和性能稳定可靠，目前还占领着制造业的大部分市场。2.PC嵌入NC结构的开放式数控系统如FANUC16i/18i,Simens840D,NumIO60等数控系统。这类数控系统与传统专用型数控系统相比，结构上具备一些开放性，功能十分强大，但系统软硬件结构十分复杂，系统价格也十分昂贵，一般的中小型数控机床生产厂家没有经济能力去购买。3.NC嵌入PC结构的开放式数控系统这种数控系统的硬件部分由开放式体系结构的运动控制卡与PC机构成。运动控制卡通常选用高速DSP作为CPU，具有很强的运动控制和PLC控制能力。这种数控系统的开放性能比较好，并且对功能进行改进也比较方便，系统的控制功能主要由运动控制卡来实现，机床硬件发生改变时，只需要修改相应部分的控制软件，并且系统性价比也比较高，能够满足大多数的数控机床生产厂家的需要。4.全软件型的开放式数控系统这是一种最新型的开放式体系结构的数控系统，所有的数控功能(包括插补、位置控制等)全部都是由计算机软件来实现的。与前几种数控系统相比，全软件型开放式数控系统具有最高的性价比，因而最有生命力。二、数控系统实验台的发展：数控机床应用，特别是安装、调试、维修人员为企业所急需，而此类人才的培养有一定难度，其重要原因之一就是缺乏理想的实验培训设备。智能网络化数控系统综合实验台，是为适应职业教育需求，开发的一套集数控加工生产、模拟仿真培训以及故障设置、排除于一体的智能网络化数控系统综合实验台。智能网络化数控系统综合实验台，其自动设障功能及电脑故障题库功能使教学过程中的一些难点、疑点比较容易地得以解决，如故障的选择、故障的设置、故障的复原、原理的讲解等问题，使专业教师从插线接线的机械工作中解放出来，可以更好地投入专业教学中去；学生对可以真实排障的实操课程也十分感兴趣。三、广州数控车床综合实验台概述随着先进制造技术、电子技术和自动化技术的快速发展,数控技术的应用越来越广泛,数控系统在维修理论、技术和手段上都发生了飞跃性的变化。开发高效的数控实验培训装置、使用快速有效的培训方法、加快数控人才培养是非常必要的。为使学生了解、认识和掌握国外著名品牌数控系统工作原理和系统组成,对数控系统内部组成及连接、各部分功能原理及信号指令处理方式、程序执行过程的状态变化等内容有一个全面、直观的掌握。1．设备的主要用途、功能实验装置设计思想对于数控编程和机床操作学习,一般只要有数控机床即可实践教学,而对于数控机床电气应用和程序开发,仅有数控机床是不行的。因为数控机床主要电器一般放在机床电气柜中,功能不具开放性,电气调试和维修需专业人员。机床厂家都不希望最终用户修改出厂参数和相关技术内容。而数控机床电气学习恰恰希望学习掌握数控系统的电气设计、电气组成、参数设置、数控编程、梯形图设计、故障诊断等多项综合实验实训功能,达到理论联系实际的功能。2．实验台特点①平面化开放式结构，结构紧凑，体积小；②四脚加装滚轮，便于移动；③布线简明，标志清晰，易观察机床动作及故障诊断；④主轴（正反转、制动），光电编码器检测；⑤X、Z轴联动；⑥四工位回转电动刀架、冷却电动机、标准工业专用电子手轮；⑦X、Z轴手动行程限位，减速回零控制；⑧20个常用故障设置专用区，便于培养学生的故障诊断、数控机床维修能力；⑨备有完善的电气电路图纸、数控电气布线图；⑩漏电保护功能（电流超过30mA将立即自动断电，起到保护作用）。四、本选题研究的基本内容(内容、结构框架、创新之处以及要突破的难点)1、多功能：该装置综合了数控车床系统控制原理、电气设计方法、车床电气安装与调试、故障诊断与维修、零件程序编制及加工等多项功能聚为一体，使得一机多功能；2、开放性：该实验台设计理念是所有功能对外开放，因此该实验台的所有电气控制端口、数控铣床的机械设计等全部对外开放，使得在实验教学过程中需要学生积极的参与到实验来，从电气设计、程序设计、外部故障诊断分析、ＣＮＣ程序编写、加工程序调试等多方面都必需有学生完成，从而达到很好的实训效果；3、模块化：该实验台全部采用模块化思想来设计，该实验台主要包含了主控电路实训模块、主轴变频调速模块、步进／伺服控制模块、数控系统模块、数控仿真加工模块、数控实训加工模块等多个模块组合，使得教学更加灵活；4、专业性：该数控实验台结合了全国高等院校、技术职业院校等数控教学大纲、实验室数控教学需求而专业设计，并结合了国内外较为先进的ＣＡＤ／ＣＡＭ技术，配套了市场上流行的数控仿真加工软件，实现数控教学上位机监控、编程以及网络化等功能。因此，在该实验台上可进行课堂实验教学、课程设计，甚至毕业设计；5、趣味性：由于该实验台配置了数控仿者加工软件，学生可在上位机上进行ＣＮＣ加工程序编程，软件并能进行仿真加工，来验证ＣＮＣ程序的正确性，并可直接传送到ＣＮＣ数控系统，进行实际加工生产。比以往的ＣＮＣ编程更具有趣味性，能充分的调动学生的积极性；该系统重点研究的是由强电主回路部分、电气控制部分及故障设置与故障排除区组成。经过精心的设计，将书本知识与工业机床巧妙的结合在一起，真正的将理论与实际结合在一起，达到工业生产现场实习的效果。模块化的设计，直观地展示了数控铣床的电气控制原理和电气连接方法，开放式的结构，它把电气原理和数控加工部分巧妙地集成一体方便有效的对数控系统进行故障检测。同时，我们还设有故障设置及故障排除区，通过优质拨档开关设置多种故障，可作为学生教学考核实验。五、研究课题的目的和意义：数控系统综合实验台是训练学生对数控系统原理加深了解的一种重要教学工具。为了使数控系统综合实验台的实验教学的一定规模，独立开发再主要包括在掌握FANUC数控系统工作原理的前提下，设计一种更加符合实验实训要求的数控系统综合实验台，所设计实验台可以完成若干综合实验。通过本毕业设计可以使学生掌握牢固的理论与实践知识，并为本专业学科建设提供一种新的实训、实验工具。数控机床是集机、电、控制、计算机技术于一体的高技术设备，所以对数控人才的培养周期长、费用高。在数控人才培养方面缺乏先进的数控系统综合实验台是造成高技能人才培养的瓶颈之一。所以开发一套主要为高中等院校的数控加工、机电一体化、模具等相关专业学习数控原理、实验实训操作、调试维修能力培养、考试考核而专门设计的高技术教学设备对我国数控加工高技能人才培养有重大的意义。六、参考文献1.杨克冲，陈吉红，郑小年.数控机床电气控制.武汉：华中科技大学出版社，20052.秦忆，李浚源.现代交流电机控制技术基础.广州：广东科技出版社，19933.严爱珍.机床数控原理与系统.北京：机械工业出版社，20004.张柱银.数控原理与数控机床.北京：化学工业出版社，20035.李宏胜.机床数控技术及应用.北京：高等教育出版社，20016.陈本孝.电器与控制.北京：机械工业出版社，19997.周济，周艳红.数控加工技术.北京：国防工业出版社，20028.王爱玲，张吉堂，吴雁.现代数控原理及控制系统.北京：国防工业出版社，2002指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计（论文）结果的预测）：指导教师___________年月日系意见：主任___________年月日说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，经导师签署意见及系审查后生效。