【正文】 課題來源 ......................................................1 目的和意義 ....................................................1 機(jī)電一體化系統(tǒng)的簡介 ..........................................1 機(jī)電傳動(dòng)概述 ................................................2 數(shù)控加工概述 ................................................2 數(shù)控加工設(shè)備 ................................................3 國內(nèi)外動(dòng)態(tài) ....................................................5 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與展望 ....................................7 第二 章 簡易數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)分析 ........................................9 數(shù)控機(jī)床的外部結(jié)構(gòu) ............................................9 簡易數(shù)控機(jī)床的外形 ..........................................9 簡易數(shù)控機(jī)床的外部結(jié)構(gòu) ......................................9 簡易數(shù)控機(jī)床的 XY 軸結(jié)構(gòu) .....................................10 數(shù)控機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析 ..........................................11 第 三章 PRO/E簡介 ....................................................13 pro/e 的誕生 ..................................................13 pro/e 的具體操作與優(yōu)點(diǎn) ........................................13 pro/e 的引入 ..................................................14 第四章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械設(shè)計(jì) ...........................................17 零件圖 ...................................................... 17 組裝圖 .......................................................20 第五章 總結(jié) .........................................................21 第六章 結(jié)束語 .......................................................23 致謝 ................................................................25 參考文獻(xiàn) ............................................................27 第一章 緒論 1 第一章 緒論 課題的來源 隨著各種學(xué)科的交叉發(fā)展，原來的純機(jī)械加工已經(jīng)發(fā)展為機(jī)電一體化的加工機(jī)床，現(xiàn) 在隨著各種控制技術(shù)的日趨完善，機(jī)電一體化的加工系統(tǒng) —— 數(shù)控機(jī)床已經(jīng)毫無 疑問成為了工業(yè)生產(chǎn)的主力裝備。 目的和意義 本方案用于實(shí)驗(yàn)所需的數(shù)控機(jī)床。本課題是要求在指導(dǎo)的情況下通過查閱相關(guān)的內(nèi)容的資料并進(jìn)行總體方案的設(shè) 計(jì)（包括機(jī)械總體結(jié)構(gòu)，電氣控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和控制軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）進(jìn)而最終完成適合實(shí)驗(yàn)使用的數(shù)控機(jī)床。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的簡介 機(jī)電一體化技術(shù)的基本概念是指將機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、信息處理和控制及專用軟件等當(dāng)代各種新技術(shù)進(jìn)行綜合集成的一種群體技術(shù)。機(jī)電一體化系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、功能多、效率高、精度高、能耗低的特點(diǎn) ,與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較 ,機(jī)電一體化產(chǎn)品至少有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 (2)以機(jī)電一體化技術(shù)為主的新型產(chǎn)品 ,與原機(jī)械產(chǎn)品相比 ,不僅結(jié)構(gòu)簡單 ,而且功能更加豐富 ,精度也得到提高。 機(jī)電傳動(dòng)概述 機(jī)電傳動(dòng)就是指以電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的系統(tǒng)之總稱。機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展愈來愈高。當(dāng)操縱它時(shí)，電傳系統(tǒng)立刻將機(jī)械動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算放大后，通過電機(jī)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。由于可以敷設(shè)多條電纜，“生存力”大大增強(qiáng)。控制期間經(jīng)過了四階段： 。 ，大功率可控水銀整流器 。就本次設(shè)計(jì)而言 ,系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分采用了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，控制部分采用比較先進(jìn)的微機(jī)與 PLC 控制。以下是數(shù)控加工的特殊之處： ：數(shù)控機(jī)床一般帶有可以自動(dòng)換刀的刀架、刀庫，換刀過程由程序控制自動(dòng)進(jìn)行，因此，工序比較集中。 b)．減少或沒有中間環(huán)節(jié)（如半成品的中間檢測、暫存搬運(yùn)等），既省時(shí)間又省人 第一 章 緒論 3 力。帶來的好處很明顯 : a).對(duì)操作工人的要求降低：一個(gè)普通機(jī)床的高級(jí)工，不是短時(shí)間內(nèi)可以培養(yǎng)的，而一個(gè)不需編程的數(shù)控加工操作工人培養(yǎng)時(shí)間極短（如數(shù)控車工需要 一周即可，還會(huì)編寫簡單的加工程序）。 b).降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度：數(shù)控工人在加工過程中，大部分時(shí)間被排斥在加工過程之外，非常省力。 d).加工效率高：數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀等使加工過程緊湊，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。只要改變程序，就可以在數(shù)控機(jī)床上加工新的零件，且又能自動(dòng)化操作，柔性好，效率高，因此數(shù)控機(jī)床能很好適應(yīng)市場競爭。數(shù)控機(jī)床特別適合以下場合： a).不許報(bào)廢的零件。 c).急需件的加工。數(shù)控機(jī)床具有以下明顯特點(diǎn)： 1） .適合于復(fù)雜異形零件的加工。 3） .通過計(jì)算機(jī)軟件可以實(shí)現(xiàn)精度補(bǔ)償和優(yōu)化控制。 4 DSP構(gòu)成的三相變頻器的設(shè)計(jì)與制作 — DSP控制的數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5） .數(shù)控機(jī)床使機(jī)械加工設(shè)備增加了柔性化的特點(diǎn)。 由幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床（加工中心）組成的柔性制 造系統(tǒng)（ FMS）具有更高柔性的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，包括 加工、裝配和檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)。 2） .普及型數(shù)控機(jī)床：具有人機(jī)對(duì)話功能，應(yīng)用較廣，價(jià)格適中，通常稱之為全功能數(shù)控機(jī)床。 選用數(shù)控機(jī)床需遵循的原則是： 1） .實(shí)用性：是指明確數(shù)控機(jī)床來解決生產(chǎn)中的 哪一個(gè)或哪幾個(gè)問題。 3） .可操作性：用戶選用的數(shù)控機(jī)床要與本企業(yè)的操作和維修水平相適應(yīng)。 PLC（可編程邏輯控制器）發(fā)展的現(xiàn)狀及發(fā)展的趨勢 PLC 發(fā)展到現(xiàn)在共經(jīng)歷了四代。還可以直接用于一些規(guī)模較大的 復(fù)雜控制系 統(tǒng)；變成語言除了可使用傳統(tǒng)的梯形圖、流程圖等還可以使用高級(jí)語言；外設(shè)多樣化，可以配置 CRT 和打印機(jī)等。即： Siemens(GER),GE(),Rockwell(),Mitsubishi(Jap),Omron(Jap) 這幾家主 要的PLC 供應(yīng)商占據(jù)了 PLC 市場的 75%~80%。其發(fā)展的趨勢是： 人機(jī)界面更加友好 PLC 制造商紛紛 通過收購或聯(lián)合軟件企業(yè)、或發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)，大大提高了其軟件水平，多數(shù) PLC 品牌擁有與之相應(yīng)的開發(fā)平臺(tái)和組態(tài)軟件，軟件和硬件的結(jié)合，提高了系統(tǒng)的性能，同時(shí)，為用戶的開發(fā)和維護(hù)降低了成本，使更易形成人機(jī)友好的控制系統(tǒng)，目前， PLC＋網(wǎng)絡(luò)＋ IPC＋ CRT 的模式被廣泛應(yīng)用。由于近來數(shù)據(jù)通訊技術(shù)發(fā)展很快，用戶對(duì)開放性要求很強(qiáng)烈，現(xiàn)場總線技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)也同步發(fā)展。開放是發(fā)展的趨勢，這已被各廠商所認(rèn)識(shí)。 工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展對(duì) PLC 有重要影響，以太網(wǎng)應(yīng)用非常廣泛，與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相比，其成本非常低，為此，人們致力于將以太網(wǎng)引進(jìn)控制領(lǐng)域。 國內(nèi)外動(dòng)態(tài) 近十幾年來，我國各級(jí)政府在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其系統(tǒng)，可編程序邏輯控制器（ PLC）、數(shù)控系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人等技術(shù)和產(chǎn)業(yè)都曾列入重點(diǎn)發(fā)展規(guī)劃，各項(xiàng)都有上千萬元的投資，但真正能形成規(guī)模性產(chǎn)品生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)卻寥寥無幾，在國內(nèi)市場的占有率不足10％。外資企業(yè)進(jìn)入我國市場時(shí)，在市場調(diào)研方面的資金投入是驚人的重視。同時(shí)機(jī)電一體化技術(shù)涉及的領(lǐng)域廣泛，不可能全面發(fā)展。面對(duì)年需求量十幾萬臺(tái)整機(jī)產(chǎn)品的龐大市場需求，大多數(shù)國內(nèi)的企事業(yè)單位都未能越過國 外大型企業(yè)的競爭壁壘，沒有一家企業(yè)能達(dá)到規(guī)模性產(chǎn)業(yè)，紛紛退出競爭，國外企業(yè)幾乎獨(dú)霸了市場。在整個(gè)機(jī)床行業(yè)不景6 DSP構(gòu)成的三相變頻器的設(shè)計(jì)與制作 — DSP控制的數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 氣的時(shí)期，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展一枝獨(dú)秀，最近幾年，我國數(shù)控機(jī)床無論在產(chǎn)量、品種還是在高檔機(jī)床的生產(chǎn)方面發(fā)展很快。 2020 年數(shù)控機(jī)床出口額同比增長了 %。如國內(nèi)的北 京第一機(jī)床廠就與大連理工大學(xué)等高校合作生產(chǎn)出 XK4860 五坐標(biāo)數(shù)控螺旋槳銑床等國內(nèi)領(lǐng)先的數(shù)控機(jī)床。臺(tái)灣、日本成為我國大陸數(shù)控機(jī)床進(jìn)口的主要來源地。現(xiàn)場總線是當(dāng)前自動(dòng)化控制與儀器儀表領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的第一熱點(diǎn)。工業(yè)發(fā)達(dá)國家應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)已十分廣泛，不僅在單機(jī)產(chǎn)品中占有重要位置，而且在生產(chǎn)制造系統(tǒng)內(nèi)也十分活躍。機(jī)電一體化產(chǎn)品模塊化的發(fā)展促進(jìn)了新產(chǎn)品的開發(fā)，品種不斷增多，花樣不斷翻新，縮短了開發(fā)周期。智能制造技術(shù)是 21 世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。這個(gè)合作研究組織包括日、美、歐盟、澳大利亞等，計(jì)劃在十年中投資 10 億美元，設(shè)立 100 個(gè)研究開發(fā)項(xiàng)目，開展智能制造的前期研究工作，目標(biāo)是開發(fā)出能使人和智能設(shè)備都不受操作者和國界限制的合作系統(tǒng)。 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與展望 (1).數(shù)控化和綜合化將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)及多種控制技術(shù)手段、以及高