數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)精選(九篇)

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第1篇：數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】開關(guān)量 輸入 輸出 PLC

【中圖分類號】TG659 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號】1009-9646(2008)09(a)-0159-03

由于數(shù)控機(jī)床中有大量的開關(guān)量信號需要處理,所以數(shù)控機(jī)床內(nèi)部開關(guān)量信號的處理是相當(dāng)重要的。當(dāng)開關(guān)量信號數(shù)量較多時(shí),可采用可編程控制器PLC來集中處理各種開關(guān)量信號。由PLC根據(jù)從 CNC 或現(xiàn)場(例如操作面板)輸入的離散開關(guān)量信息,在內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理,并完成輸出控制功能。

1數(shù)控機(jī)床控制面板系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1 機(jī)床操作面板按鍵設(shè)置

機(jī)床操作面板主要由操作模式開關(guān)、主軸轉(zhuǎn)速倍率調(diào)整旋鈕、進(jìn)給速度調(diào)節(jié)旋鈕、各種輔助功能選擇開關(guān)、手輪、各種指示燈等組成。現(xiàn)有的設(shè)計(jì)大多將手動(dòng)操作面板的輸入／輸出作為開關(guān)量I／O的一部分,統(tǒng)一由一臺(tái)內(nèi)置的或外置的可編程控制器(PLC)進(jìn)行控制。各按鈕、旋鈕、開關(guān)的位置結(jié)構(gòu)由機(jī)床廠家自行設(shè)計(jì)制作,因此各機(jī)床廠家生產(chǎn)的機(jī)床操作面板各不相同。在此以FANUC公司提供的標(biāo)準(zhǔn)操作面板配CK6140數(shù)控車床為例,其按鍵如表一所示。

1.2 部分操作按鈕的功能和操作方法

(1)自動(dòng)運(yùn)行方式(MEM):用存儲(chǔ)在CNC內(nèi)存中的零件程序連續(xù)運(yùn)行機(jī)床,加工零件。在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下,按下操作面板上各種機(jī)床功能開關(guān)(扳動(dòng)功能開關(guān)的同時(shí),其對應(yīng)的功能燈將點(diǎn)亮),可使該功能起作用。這些功能開關(guān)包括:

①單程序段(Single Block):在自動(dòng)運(yùn)行方式(MEM)下,啟動(dòng)“單程序段”功能,則按下程序循環(huán)啟動(dòng)按鈕,執(zhí)行完一段指令后程序暫停,機(jī)床處于進(jìn)給保持狀態(tài);繼續(xù)按下程序循環(huán)啟動(dòng)按鈕,執(zhí)行下一段程序后又停止。用這種功能可以檢查程序。

②選擇跳段(Block Delete):在自動(dòng)運(yùn)行方式(MEM)下,當(dāng)“選擇跳段”功能起作用時(shí),當(dāng)程序執(zhí)行中到帶有“/”語句時(shí),則跳過這個(gè)語句不執(zhí)行。

③選擇停止(Option Stop):在自動(dòng)運(yùn)行方式(MEM)下,當(dāng)“選擇停止”功能起作用時(shí),當(dāng)程序執(zhí)行到“M01”指令,程序暫停,機(jī)床處于進(jìn)給保持狀態(tài)。

④試運(yùn)行(Dry Run):不裝夾工件只檢查刀具的運(yùn)動(dòng)。通過操作面板上的旋鈕,控制刀具運(yùn)動(dòng)的速度。用于檢驗(yàn)程序。

⑤機(jī)床閉鎖狀態(tài):即機(jī)床坐標(biāo)軸處于停止?fàn)顟B(tài),而只有軸的位置顯示在變。可以將機(jī)床閉鎖功能與試運(yùn)行功能同時(shí)使用,用于快速檢測程序。

(2)編輯方式(Edit):選擇編程功能和編輯方式,可以輸入及編輯加工程序。

(3)手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式(MDI):該方式可用于自動(dòng)加工,也可以用于數(shù)據(jù)(如參數(shù)、刀偏量、坐標(biāo)系等)的輸入。

(4)返回參考點(diǎn)方式(REF):參考點(diǎn)是確定坐標(biāo)位置的一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn),有時(shí)將參考點(diǎn)設(shè)置為換刀點(diǎn)。測量系統(tǒng)使用相對位置編碼器的機(jī)床通電后應(yīng)進(jìn)行返回參考點(diǎn)。用操作面板上的開關(guān)或按鈕將刀具移動(dòng)到參考點(diǎn)位置即手動(dòng)回參考點(diǎn);用程序指令將刀具移動(dòng)到參考點(diǎn)位置即自動(dòng)返回參考點(diǎn)。

2 機(jī)床操作面板地址與連接器的引腳分配

2.1 輸入信號

輸入信號主要為操作面板的按鈕信號、機(jī)床各種位置檢測信號和來自CNC的信號,在此選擇部分信號如下面各表所示。

2.2 開關(guān)量輸入接口引腳定義

2.3 輸也出信號

3 控制面板與數(shù)控系統(tǒng)的接口

控制面板與數(shù)控系統(tǒng)的接口如圖1所示。

4 PLC 的選擇與連接

4.1 選擇要求

根據(jù)生產(chǎn)工藝要求,分析被控對象的復(fù)雜程度,進(jìn)行I／O點(diǎn)數(shù)和I／O點(diǎn)的類型(數(shù)字量、模擬量等)統(tǒng)計(jì),列出清單。適當(dāng)進(jìn)行內(nèi)存容量的估計(jì),確定適當(dāng)?shù)牧粲杏嗔慷焕速M(fèi)資源的機(jī)型(小、中、大型機(jī)器)。并且結(jié)合市場情況,考察PLC生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品及其售后服務(wù)、技術(shù)支持、網(wǎng)絡(luò)通信等綜合情況,選定價(jià)格性能比較好的PLC機(jī)型。在選擇 PLC 時(shí)主要考慮以下因素:

(1)功能范圍。根據(jù)系統(tǒng)控制要求選擇所需PLC模塊的種類和數(shù)量,以及系統(tǒng)所需的I/O點(diǎn)數(shù),并畫出I/O連接草圖。

(2)存儲(chǔ)器容量。根據(jù)系統(tǒng)大小不同,選擇用戶存儲(chǔ)器容量不同的PLC選擇方法主要憑經(jīng)驗(yàn)估算,其估算法有下列兩種:

①PLC內(nèi)存容量(指令條數(shù))約等于I／O總點(diǎn)數(shù)的10～15倍;

②指令條數(shù)＝6×(I/O)+2×(Tm +Cn),式中,Tm為定時(shí)器總數(shù),C n為計(jì)數(shù)器總數(shù)。有時(shí)可在其基礎(chǔ)上增加20％的裕量。

(3)處理時(shí)間。PLC從處理一個(gè)輸入信號到產(chǎn)生一個(gè)輸出信號所需的時(shí)間稱為處理時(shí)間。

4.2 機(jī)型選擇

(1)主機(jī)機(jī)型選擇

不同 CNC 的PLC,其程序容量、處理速度、功能指令以及非易失性存儲(chǔ)區(qū)地址不同,考慮到通用性與擴(kuò)展性,在此選擇三菱 FX2N 通用模塊,型號為FX2N-80MRD-001。

(2)開關(guān)量輸入模塊的選擇

由于數(shù)控機(jī)床控制面板均為開關(guān)量,開關(guān)量輸入模塊將外部過程的開關(guān)量信號轉(zhuǎn)換成可編程控制器CPU 模塊所需的信號電平,并傳送到系統(tǒng)總線上。其模塊種類,按電壓分主要有直流24V和交流220V兩種,我們選擇24V直流電壓;按保護(hù)形式分有隔離和不隔離的兩種,為保證系統(tǒng)可靠工作,我們選擇光電隔離形式;按點(diǎn)數(shù)分有8點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)三種,考慮到數(shù)控機(jī)床的控制需要約為輸入80點(diǎn),在此選擇FX2N-48ER。

(3)開關(guān)量輸出模塊的選擇

開關(guān)量輸出模塊就是將CPU模塊處理過的內(nèi)部數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換成外部過程所需的信號,并驅(qū)動(dòng)外部過程的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、顯示燈等負(fù)載。開關(guān)量輸出模塊的種類也很多,與輸人模塊一樣,有各種電壓等級、各種保護(hù)形式、各種點(diǎn)數(shù)。除此之外,開關(guān)量輸出模塊還有不同的輸出方式(如晶體管輸出、繼電器輸出等)和不同的輸出功率。選擇開關(guān)量輸出模塊時(shí),有些內(nèi)容與選擇開關(guān)量輸入模塊相同,如選擇電壓等級、模塊密度、備用點(diǎn)設(shè)計(jì)等。除此之外,根據(jù)開關(guān)量輸出模塊的情況還應(yīng)注意輸出方式、輸出功率等內(nèi)容。數(shù)控機(jī)床的控制需要約為輸出50點(diǎn),在此選擇FX2N-32ER。

4.3 開關(guān)量輸入和輸出的連接

(1)通過I／O Link 輸出的輸入／輸出信號。如機(jī)床操作面板的信號示意圖所示。

(2)通過印刷電路板的信號轉(zhuǎn)接信號。該信號用于操作面板側(cè)信號的轉(zhuǎn)接而設(shè)計(jì)的,如機(jī)床操作面板的信號示意圖所示,信號名稱為TR1 ～ TR8,該信號僅僅用于把通用開關(guān)信號(通過CA65插座)連接到強(qiáng)電柜側(cè)的信號轉(zhuǎn)接用。例如:將一開關(guān)信號連接到CM68的TR3上,由于CA65插頭的TR3與該點(diǎn)相連,該信號就通過CM65連接到強(qiáng)電柜中了。

5 PLC外部電路設(shè)計(jì)

5.1 設(shè)計(jì)要求

PLC控制系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)包括:原理圖、元器件清單、電柜布置圖、接線圖與互連圖。電氣設(shè)計(jì)時(shí)特別要注意以下幾點(diǎn):

(1)PLC輸出接口的類型,是繼電器輸出還是光電隔離輸出等。

(2)PLC輸出接口的驅(qū)動(dòng)能力,一般繼電器輸出為2A,光隔輸出為500mA。

(3)模擬量接口的類型和極性要求,一般有電流型輸出(－29mA～+20mA)和電壓型輸出(－10V～+10V)兩種可選。

(4)采用多直流電源時(shí)的共地要求。

(5)輸出端接不同負(fù)載類型時(shí)的保護(hù)電路。執(zhí)行電器若為感性負(fù)載,需接保護(hù)電路,電源為直流可加續(xù)流二極管,電源為交流可加阻容吸收電路。

(6)若電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大或附近有大的電磁干擾源,應(yīng)在電源與PLC間加設(shè)隔離變壓器、穩(wěn)壓電源或電源濾波器。

(7)注意PLC的散熱條件,當(dāng)PLC的環(huán)境溫度大于55℃時(shí),要用風(fēng)扇強(qiáng)制冷。

5.2 抗干擾措施

(1)電源的合理處理,抑制電網(wǎng)引入的干擾

對于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器,以減少設(shè)備與地之間的干擾,還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。

(2)安裝與布線

PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源,在柜內(nèi)PLC應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線(二者之間距離應(yīng)大于200mm)。與PLC裝在同一個(gè)柜子內(nèi)的電感性負(fù)載,如功率較大的繼電器、接觸器的線圈,應(yīng)并聯(lián)RC消弧電路。

PLC的輸入與輸出最好分開走線,屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地,接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10。

(3)I/O端的接線

輸入接線一般不要太長。但如果環(huán)境干擾較小,電壓降不大時(shí),輸入接線可適當(dāng)長些。

輸入/輸出線不能用同一根電纜,輸入/輸出線要分開。

盡可能采用常開觸點(diǎn)形式連接到輸入端,使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致,便于閱讀。

采用繼電器輸出時(shí),所承受的電感性負(fù)載的大小,會(huì)影響到繼電器的使用壽命,因此,使用電感性負(fù)載時(shí)應(yīng)合理選擇,或加隔離繼電器。

PLC的輸出負(fù)載可能產(chǎn)生干擾,因此要采取措施加以控制,如直流輸出的續(xù)流管保護(hù),交流輸出的阻容吸收電路,晶體管及雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護(hù)。

(4)正確選擇接地點(diǎn),完善接地系統(tǒng)

良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件,可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個(gè),其一為了安全,其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。

PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均,不同接地點(diǎn)間存在地電位差,引起地環(huán)路電流,影響系統(tǒng)正常工作。此外,屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路,在變化磁場的作用下,屏蔽層內(nèi)又會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流,通過屏蔽層與芯線之間的耦合,干擾信號回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂,所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布,影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低,邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存貯,造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降,引起對信號測控的嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作。

PLC控制器為了與所控的各個(gè)設(shè)備同電位而接地,叫系統(tǒng)接地。接地電阻值不得大于4Ω,一般需將PLC設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關(guān)電源負(fù)端接在一起,作為控制系統(tǒng)地。

6 結(jié)論

數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家根據(jù)自己機(jī)床的工藝特點(diǎn),購買數(shù)控系統(tǒng),經(jīng)過二次開發(fā),形成工藝性能和操作互不相同的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品。二次開發(fā)的工作量絕大部分在于開關(guān)量I／O的設(shè)計(jì),而其中又有60%以上的工作是根據(jù)工藝性能與操作設(shè)計(jì)手動(dòng)操作面板。事實(shí)上,手動(dòng)操作面板的輸入／輸出僅僅是控制信號開關(guān)量I／O,對其驅(qū)動(dòng)能力的要求很低,是一類特殊的數(shù)控機(jī)床開關(guān)量I／O。如果將手動(dòng)操作面板的輸入／輸出與數(shù)控機(jī)床其它開關(guān)量I／O不加以區(qū)別,會(huì)大大增加數(shù)控系統(tǒng)二次開發(fā)的工作量,數(shù)控機(jī)床手動(dòng)操作面板無法標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化,其經(jīng)濟(jì)性也會(huì)受到很大影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 畢承恩等編著.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床(上、下冊).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1993.

[2] 熊軍.編著.數(shù)控機(jī)床維修與調(diào)整.北京:人民郵電出版社.2007.

[3] 祝紅芳等編著.PLC及其在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用.北京:人民郵電出版社.2007.

第2篇：數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：數(shù)控 機(jī)床 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)

中圖分類號：TH 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1007-0745（2013）05-0217-01

一、數(shù)控機(jī)床機(jī)電一體化技術(shù)簡介

數(shù)控機(jī)床機(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)主要有五個(gè)組成部分：動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器，組成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)，其中計(jì)算機(jī)、傳感器和計(jì)算機(jī)軟件是機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。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)：

1、原有的機(jī)構(gòu)產(chǎn)品中增加信息處理裝置及相應(yīng)軟件，來替代原有產(chǎn)品的部分機(jī)械控制機(jī)構(gòu)，不僅提高了自動(dòng)化程度，而且能大大提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

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。

3、將電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與機(jī)械技術(shù)各自的優(yōu)勢結(jié)合起來，形成綜合性優(yōu)勢，可開發(fā)出具有多種功能、智能化的高新技術(shù)產(chǎn)品。

二、數(shù)控機(jī)床總體設(shè)計(jì)原則概述

一個(gè)較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，包括以下幾個(gè)要素：機(jī)械本體、能源部分、測試傳感部分、驅(qū)動(dòng)裝置、控制及信息處理單元，各要素之間通過接口相聯(lián)系。下面我們進(jìn)行具體論述：

1、機(jī)械部分：機(jī)械部分設(shè)計(jì)與分析將根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)原理提出幾種機(jī)械設(shè)計(jì)方案，并對這些方案進(jìn)行比較選擇，闡明設(shè)計(jì)方案選擇的理由以及所采用方案的特點(diǎn)；同時(shí)，就設(shè)計(jì)過程闡述，本人對有關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行表述：

本設(shè)計(jì)是一個(gè)主要用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)用的數(shù)控銑床系統(tǒng)，是要對零件進(jìn)行銑削加工的。我們要論證教學(xué)實(shí)驗(yàn)用的數(shù)控銑床系統(tǒng)的總體方案，就需要對該系統(tǒng)有一個(gè)整體的了解。要進(jìn)行總體方案論證，先要熟悉設(shè)計(jì)參數(shù)，我們才能以此為依據(jù)進(jìn)行取舍。下面就是我這次設(shè)計(jì)的參數(shù)：實(shí)驗(yàn)用的數(shù)控銑床系統(tǒng)，其工作參數(shù)如下：機(jī)床尺寸（寬×長×高）：760×1475×1400（××）；最大加工范圍（X×Y×Z）：400×300×150（××）；主軸電機(jī)功率：60（W）；主軸轉(zhuǎn)速：3000（r/min）平；工作臺(tái)尺寸160×160（×）；空間加工范圍170×160（×）；工作臺(tái)最大承重s50（）；工作速度：0～5（m/min）快速移動(dòng)速度8m/min；數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)形式有很多，通過對其主要的結(jié)構(gòu)形式的分析，大體上最常見的可分為如下兩類：

首先是工件沿X坐標(biāo)方向移動(dòng)的類型，這類機(jī)床主要采用的是龍門式結(jié)構(gòu)，其工作的原理為：工作臺(tái)沿X方向移動(dòng)。而Y坐標(biāo)則為打印頭在由雙立柱及橫梁構(gòu)成的龍門上的運(yùn)動(dòng)，既可用于二、三坐標(biāo)作平面銑削，又可以擴(kuò)展為四坐標(biāo)機(jī)床用于切割管件和型材，還能構(gòu)成五坐標(biāo)機(jī)床加工空間曲面。這類機(jī)床的規(guī)格尺寸較大。另外工件沿X坐標(biāo)方向移動(dòng)式結(jié)構(gòu)還有兩種懸臂式的結(jié)構(gòu)，一者是為工作臺(tái)沿X坐標(biāo)方向移動(dòng)，另一者為工件及夾具同時(shí)沿X坐標(biāo)方向移動(dòng)，其規(guī)格尺寸都比龍門式的要小。

其次是工件沿X、Y二坐標(biāo)方向移動(dòng)的類型這類機(jī)床多為單純用于切割的二、三坐標(biāo)機(jī)床，其切割頭懸臂伸出，在水平面內(nèi)并無移動(dòng)；而工件則可以沿X、Y兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，這類機(jī)床的結(jié)構(gòu)比較簡單，規(guī)格尺寸也較小，最大2000x1500（mm×mm）。工件沿二坐標(biāo)方向移動(dòng)的類型又可分為十字工作臺(tái)式和工件與夾具移動(dòng)式兩種；前者工件與工作臺(tái)連動(dòng)，規(guī)格更小些；后者規(guī)格尺寸稍大，工作臺(tái)固定不動(dòng)，而工件則由夾具夾持著移動(dòng)，大多是與自動(dòng)沖裁技術(shù)結(jié)合在一起成為可完成切割銑削，沖裁等多種加工功能的多功能機(jī)床。

2、電氣控制系統(tǒng)方案：要實(shí)現(xiàn)對機(jī)電一體化的數(shù)控機(jī)床的有效控制，這樣的電氣控制系統(tǒng)有多種方案可以選擇。其中最主要的是采用：采用單片機(jī)的控制系統(tǒng)；采用集成DSP芯片的控制板與PC機(jī)相聯(lián)系的控制系統(tǒng)；采用PLC與PC機(jī)相聯(lián)系的控制系統(tǒng)。各控制系統(tǒng)方案的特點(diǎn)與比較：

采用單片機(jī)的控制系統(tǒng)所謂的單片機(jī)即是一塊集成了CPU、RAM＼ROM（EPROM或EEPROM）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、時(shí)鐘、多種功能的串行和并行I/O口的芯片。如 Intel公司的8031系列等。除了以上基本功能外，有的單片機(jī)還集成有A/D、D/A，如Intel公司的8098系列。概括起來說，單片機(jī)具有如下特點(diǎn)：可靠性好：芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，其抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般通用CPU；程序指令，常數(shù)，表格固化在ROM中不易破壞；許多信號通道 都在一個(gè)芯片內(nèi)部，故可靠性高。易于擴(kuò)展：片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必須的部件，芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行I/O管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)?？刂乒δ軓?qiáng)：為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有豐富的條件分支、I/O口的邏輯操作以及位處理指令。

而采用PC與PLC相聯(lián)系的控制系統(tǒng)可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，簡稱PLC），則是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置。它是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為了工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，主要用于代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。這種控制裝置將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，具有高可靠性，靈活通用，易于編程，使用方便等特點(diǎn)，而且隨著技術(shù)的發(fā)展，它的功能早已大大超出了邏輯控制的范圍，因此近年來在工業(yè)自動(dòng)控制，機(jī)電一體化，改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面得到廣泛地應(yīng)用。雖然各種PLC的組成各不相同，但是在結(jié)構(gòu)上是基本相同的，一般由CPU，存儲(chǔ)器，輸入輸出設(shè)備（I/O）和其他的可選部件組成。CPU是PLC的核心，它用于輸入各種指令，完成預(yù)定的任務(wù)。自整定，預(yù)測控制和模糊控制等先進(jìn)的控制算法也已經(jīng)在CPU中得到了應(yīng)用存儲(chǔ)器包括隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器 ROM，通常將程序以及所有的固定參數(shù)固化在ROM中，RAM則為程序運(yùn)行提供了存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與計(jì)算中間變量的空間；輸入輸出系統(tǒng)I/O使過程狀態(tài)和參數(shù)輸入到PLC的通道以及實(shí)時(shí)控制信號輸出的通道，這些通道可以有模擬量輸入、模擬量輸出、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、脈沖量輸入等，使PLC的應(yīng)用十分廣泛。

參考文獻(xiàn)：

第3篇：數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控車床；主電路；控制電路

1 數(shù)控機(jī)床的簡介

NC（Numerical Contro）數(shù)字控制是指用數(shù)字指令轉(zhuǎn)化為機(jī)器語言來控制機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)。它主要面向控制對象有三個(gè)：設(shè)計(jì)程序?qū)?dòng)作順序的控制；對數(shù)控機(jī)床的刀具、開關(guān)、冷卻設(shè)備等輔助功能的控制；

在對加工設(shè)別的部件位移量和該加工部件對位置的控制。相比普通機(jī)床來說，數(shù)控機(jī)床有許多突出優(yōu)勢：

1）在利用數(shù)控機(jī)床以加工多品種，利用數(shù)控加工可以達(dá)到加工進(jìn)度快和自動(dòng)化效率高的程度。

2）數(shù)控機(jī)床采用的數(shù)控技術(shù)在加工同等部件時(shí)，生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定。

3）在通過數(shù)控機(jī)床加工得到的零件，在精度上有明顯的提高，可以提高零件的互換性。

4）在生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)時(shí)間一定，在方便管理的條件上，數(shù)控機(jī)床可以進(jìn)一步提高生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化。

5）數(shù)控加工可以制造具有復(fù)雜外形的零件。

6）在數(shù)控設(shè)備被數(shù)控技術(shù)大量控制下，可以大幅度減少熟練工人。

7）加工時(shí)間一定，則生產(chǎn)周期可以大幅度縮短。

2 未來數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程

數(shù)控技術(shù)不僅在制造工業(yè)上得到大量使用，如今在社會(huì)的各個(gè)應(yīng)用方面都起到了重要的作用。例如在IT、輕工業(yè)、汽車業(yè)等大量民生的重要行業(yè)。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，這些行業(yè)的發(fā)展起著重要的作用。在數(shù)控技術(shù)有這幾個(gè)熱門研究方向：

1）高精度，效率高加工的技術(shù)

隨著機(jī)床的高性能的加工刀具日益成熟，刀具的硬度，強(qiáng)度有助于更快的加工零件，且隨著刀具的發(fā)展，在高精度上有著顯著的提高，因此大力發(fā)展加工技術(shù)的高精度和效率高有主于數(shù)控機(jī)床的加工周期，縮減了加工工序。

2）特殊加工機(jī)床五軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床的應(yīng)用

由于過去的五聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床的造價(jià)高，成本高，在性價(jià)比上不如三軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床。但在五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床中，在對三維曲面零件的加工不僅光潔度高，并且相對三軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床加工速度快。并在在加工特殊零件時(shí)，更是能發(fā)揮出更高的利益，例如對立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)。由于電主軸的誕生，使得在制造五軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床中的復(fù)合主軸頭較為簡單，在其制造難度和造價(jià)的降低，在使用三軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床的廠商一逐漸轉(zhuǎn)型利用更為快捷的五軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床，促進(jìn)在機(jī)床的發(fā)展。

3）現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)所發(fā)展的主要趨勢

智能、開放、共享是現(xiàn)如今數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要進(jìn)程，使數(shù)控機(jī)床變得網(wǎng)絡(luò)化、智能化、開源化，有利于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。在加工過程中數(shù)控機(jī)床受到數(shù)控程序的控制，因此在控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)和在前饋控制等以及在程序編程的智能化上應(yīng)大力發(fā)展。在應(yīng)用上可以添加人性化的智能界面，數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)在開放式數(shù)控系統(tǒng)，就是可以在統(tǒng)一，唯一的運(yùn)行平臺(tái)上對使用機(jī)床廠商和最終的使用用戶中，是通過對數(shù)控功能的刪減或增加、集成等，形成獨(dú)有的系列?？梢苑奖阕罱K用戶對其機(jī)床的選擇，因此成為該機(jī)床生產(chǎn)商的鮮明品牌，在這個(gè)需要鮮明的核心競爭力的社會(huì)里，進(jìn)行對需求廠商有著充分的理解才能立足這個(gè)行業(yè)。

3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)簡介

數(shù)控系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)是以集成電路和半導(dǎo)體器件為主而組成的控制系統(tǒng)電路，電氣系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床相當(dāng)于大腦，因此數(shù)控機(jī)床在使用過程的故障一般是電氣系統(tǒng)的故障，電氣系統(tǒng)的故障又大都在機(jī)床本身的低電壓故障。

4 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)

4.1 電路設(shè)計(jì)

1）數(shù)控機(jī)床使用的電動(dòng)機(jī)是變頻器驅(qū)動(dòng)的，它的齒輪在讓電動(dòng)機(jī)減速時(shí)，會(huì)受到其一些方式的阻礙。齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果低速，對于油沒有要求，一旦超過額定轉(zhuǎn)速時(shí)，會(huì)有油用光的不測。

2）通常我們應(yīng)該選用比通常容量大的變頻器，當(dāng)他的驅(qū)動(dòng)的繞線轉(zhuǎn)子與電動(dòng)機(jī)不同步時(shí)，由于繞線轉(zhuǎn)子繞組的阻抗比較小，所以選用容量大的較為安全。

3）選用變頻器時(shí)，要求變頻器的連續(xù)輸出電流比較大，因?yàn)橛盟鼇眚?qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，會(huì)降低輸出容量，大概降低百分之十幾。必須比同步電動(dòng)機(jī)的額定電流和牽入電流的乘機(jī)還要大。

4）對于有負(fù)載的機(jī)器，它的變頻器也要選擇額定電流更大的。因?yàn)樵诠ゎl運(yùn)行時(shí)，會(huì)因峰值電流出現(xiàn)電流保護(hù)現(xiàn)象，比如像壓縮機(jī)、振動(dòng)機(jī)和油壓泵等機(jī)器。

5）對于潛水泵的電動(dòng)機(jī)選取時(shí)，我們選取的變頻器的額定電流要比潛水泵的額定電流大，因?yàn)闈撍玫念~定電流比一般的額電動(dòng)機(jī)的額定電流要大很多。

6）有些變頻器的選取則要選用容量較大的，因?yàn)橛械臋C(jī)器的啟動(dòng)電流比較大，為了安全起見，對于這類機(jī)器的變頻器要求容量較大，比如羅茨風(fēng)機(jī)和特種風(fēng)機(jī)等。

7）在變頻器的使用過程中，對于周圍的用電器應(yīng)該采取防干擾措施。由于變頻器的使用過程中，它會(huì)產(chǎn)生很多干擾電磁波，這會(huì)對周圍的一些精密儀器產(chǎn)生干擾，所以在其周圍的精密儀器應(yīng)該做好防干擾措施。

8）變頻器的使用過程中還會(huì)出現(xiàn)很大的噪音，對于這個(gè)問題最有效的解決辦法是把變頻器接地。而對于接地也是有要求的，要求接地的導(dǎo)線電阻和橫截面都比較小。

4.2 變頻器回路設(shè)計(jì)的簡介

1）主回路：為了防止變頻器影響其他的用電設(shè)備必須安裝電抗器，因?yàn)楫?dāng)變頻器的容量太大時(shí)，它產(chǎn)生的高次諧波在回路中會(huì)對好多受電設(shè)備有影響；而在變頻器的輸出位置，濾波器的安裝必不可少，因?yàn)闉V波器可以有效的減少高次諧波。

2）控制回路：變頻器使用時(shí)，它的頻率是要受到控制的，所以要有工頻變頻的手動(dòng)切換，電壓不能通過輸出端，所以工頻和變頻要有相互鎖定作用。

4.3 對于變頻器產(chǎn)生的電磁干擾的降低措施

為了減少對發(fā)射源的干擾，我們在安裝變頻器和電機(jī)時(shí)應(yīng)該縮短兩者之間的距離；電纜的選取要選用屏蔽電纜，變頻器跟電機(jī)的連接電纜也必須采取屏蔽措施；電纜的布置，電機(jī)的電纜要單獨(dú)走線，不能與其他的電纜平行，因?yàn)樽冾l器輸出的變化電壓會(huì)產(chǎn)生電磁干擾；信號線的選取，應(yīng)該全部使用屏蔽雙絞線，特殊的要用三芯電纜。

5 總結(jié)

通過對數(shù)控技術(shù)深度研究，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)在數(shù)控設(shè)備有著重要的作用，尤其是其中電氣控制系統(tǒng)，因此我們對其進(jìn)行設(shè)計(jì)研究將會(huì)促進(jìn)國家在國際制造業(yè)起到至關(guān)重要的作用。我們國家在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究中將會(huì)在未來大幅度提高我國的制造業(yè)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]寥常初.PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005（7）.

[2]邱公偉.可編程序控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2000（7）.

第4篇：數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)范文

一、引言

數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代制造系統(tǒng)的基本裝備，是科技含量很高的工作母機(jī)。數(shù)控機(jī)床作為一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的先進(jìn)加工設(shè)備，在現(xiàn)代機(jī)械加工中處于比較重要的地位，為機(jī)床用戶帶來了巨大的效益。目前國內(nèi)研發(fā)的數(shù)控機(jī)床在精度、速度、多軸聯(lián)動(dòng)和復(fù)合加工等先進(jìn)功能方面取得了比較明顯的進(jìn)步，但功能和性能指標(biāo)的維持能力與國外高檔產(chǎn)品還存在較大差距，數(shù)控機(jī)床可靠性問題已經(jīng)成為各方關(guān)注的焦點(diǎn)。

2009年和2010年，工信部共了13個(gè)機(jī)床可靠性技術(shù)研究類重大專項(xiàng)課題?！翱煽啃栽O(shè)計(jì)與性能試驗(yàn)技術(shù)”排在機(jī)床共性技術(shù)的首位，是共性技術(shù)中課題數(shù)量最多的，目的之一是充分發(fā)揮各單位的可靠性研究特長，形成完善的機(jī)床可靠性技術(shù)體系。最后將各單位的研究特長進(jìn)行整合，并將可靠性技術(shù)成果在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行應(yīng)用，對數(shù)控機(jī)床可靠性水平的提高起到積極的技術(shù)支持作用。

數(shù)控機(jī)床是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電液復(fù)合系統(tǒng)，不同于一般的電子產(chǎn)品和機(jī)械產(chǎn)品那樣具備相對完整的可靠性理論體系，同時(shí)不像軍工裝備那樣可以不計(jì)成本地進(jìn)行可靠性技術(shù)體系的建設(shè)與實(shí)施，也不具備汽車及消費(fèi)電子產(chǎn)品的批量大、工藝成熟及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累豐富的優(yōu)勢。針對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行可靠性技術(shù)研究應(yīng)該在借鑒其他領(lǐng)域可靠性技術(shù)研究的經(jīng)驗(yàn)及成果上，緊密結(jié)合數(shù)控機(jī)床自身特點(diǎn)制定并實(shí)施正確的技術(shù)路線，才能形成有工程價(jià)值的數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)。

結(jié)合多年來可靠性工作的經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為數(shù)控機(jī)床的可靠性首先是設(shè)計(jì)出來的，沒有設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的確立、生產(chǎn)環(huán)節(jié)的保證和使用環(huán)節(jié)的保持就無從談起，因此想要提高數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品可靠性必須要從設(shè)計(jì)和分析環(huán)節(jié)入手，將數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)貫徹到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析和評審環(huán)節(jié)，才可以從根本上提高產(chǎn)品的可靠性水平。筆者認(rèn)為目前針對數(shù)控機(jī)床可靠性研究的現(xiàn)狀，在可靠性設(shè)計(jì)與分析環(huán)節(jié)應(yīng)該分別進(jìn)行如圖1和圖2中所示的各項(xiàng)工作項(xiàng)目。

二、數(shù)控機(jī)床可靠性分析技術(shù)

1.故障信息收集及分析

針對已有數(shù)控機(jī)床故障信息的分析不僅可以了解產(chǎn)品的可靠性薄弱環(huán)節(jié)，更重要的是可以為改進(jìn)并提高產(chǎn)品可靠性提供依據(jù)。由于可靠性數(shù)據(jù)的收集、獲取及分析是可靠性工作的基礎(chǔ)，因此應(yīng)該高度重視可信數(shù)據(jù)的獲取及分析。

為了數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)研究的需要，可以規(guī)劃將收集的可靠性數(shù)據(jù)類型分類為故障數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)和載荷數(shù)據(jù)三類，數(shù)據(jù)來源為用戶處及廠內(nèi)可靠性試驗(yàn)、廠內(nèi)裝配車間出廠試驗(yàn)以及加工車間實(shí)際使用過程中暴露出的相關(guān)問題，采取“一外三內(nèi)”的可靠性數(shù)據(jù)來源途徑。由于可靠性關(guān)鍵可靠性度量指標(biāo)MTBF需要精確的時(shí)間統(tǒng)計(jì)，因此一定要對數(shù)控機(jī)床的實(shí)際工作時(shí)間進(jìn)行盡可能精確的統(tǒng)計(jì)。

可以利用Excel、Mintab和Foxtable等軟件實(shí)現(xiàn)對機(jī)床可靠性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及進(jìn)行基本的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，得出不同類別數(shù)控機(jī)床故障高發(fā)系統(tǒng)等信息，并將不同類型、規(guī)格數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類保存。也可以通過購置Relex等專業(yè)可靠性分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可將收集的可靠性數(shù)據(jù)匯總存儲(chǔ)專業(yè)數(shù)據(jù)庫軟件中，通過Relex軟件方便地對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和調(diào)用，并實(shí)現(xiàn)專業(yè)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，將大幅提高機(jī)床可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的專業(yè)性以及工作效率。

2.可靠性匹配分析

通過對某數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品故障信息進(jìn)行分析，電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、排屑系統(tǒng)為故障高發(fā)系統(tǒng)，故障數(shù)累計(jì)占到總故障的76%，經(jīng)過對故障原因的溯源，除裝配調(diào)整環(huán)節(jié)占29.5%之外，其余70.5%以上是外購件問題。因此要結(jié)合產(chǎn)品使用特點(diǎn)、工況譜、零件譜和載荷譜等信息，綜合分析外購件、功能部件與整機(jī)的匹配性，合理選擇外購件來保障整機(jī)的可靠性。

3.故障模式、影響及危害性分析（FMECA）

FMECA應(yīng)該作為數(shù)控機(jī)床可靠性設(shè)計(jì)過程的主體工作貫穿可靠性設(shè)計(jì)過程的始終，F(xiàn)EMCA分析的原則應(yīng)該遵循“誰設(shè)計(jì)、誰分析”、“邊設(shè)計(jì)、邊分析、邊改進(jìn)”，在實(shí)施過程中應(yīng)該由負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的工程師直接、主動(dòng)地聯(lián)系有關(guān)部門的代表，F(xiàn)MECA應(yīng)該成為促進(jìn)相關(guān)部門充分交換意見的催化劑，在每一個(gè)分析小組還要配備一名可靠性專業(yè)技術(shù)人員作為技術(shù)支持。

針對不同數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品要建立相應(yīng)的故障模式表單，故障模式一般的獲取方式有：①以相似產(chǎn)品在過去使用中的故障模式為基礎(chǔ)，通過使用環(huán)境的異同判定故障模式，該方法適用于產(chǎn)品改型等情況；②對新產(chǎn)品應(yīng)該從功能、結(jié)構(gòu)出發(fā)并結(jié)合相似產(chǎn)品故障模式，分析判定其故障模式；③對于外購件可以向供貨商索取其產(chǎn)品的故障模式。

在分析故障原因時(shí)從兩方面入手：①導(dǎo)致故障的各環(huán)節(jié)缺陷等直接原因；②由外部因素引起故障的間接原因。同時(shí)為了便于提高設(shè)計(jì)人員FMECA分析效率，可靠性技術(shù)部門可以建立“FMECA字典”，即固化不同產(chǎn)品的故障部位、故障模式、故障原因，形成查找模板并定期更新，產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員可以進(jìn)行“菜單式”的選擇，規(guī)范了流程、提高了效率。

在實(shí)際的FEMCA分析中還可以結(jié)合危害性矩陣、RPN分析等方法充實(shí)完善FMECA過程。

4.故障樹分析（FTA）

故障樹分析是一種圖形演繹法，主要目的是針對重點(diǎn)故障進(jìn)行因果邏輯分析，找出其發(fā)生的所有可能原因和原因組合，便于故障的歸零處理。在故障樹分析的過程中要多部門共同參與，并明確建樹的邊界條件。

三、數(shù)控機(jī)床可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)

1.可靠性建模

數(shù)控機(jī)床的可靠性模型是對系統(tǒng)及其組成單元之間的可靠性/故障邏輯關(guān)系的描述。可靠性模型一般包括兩類：一是可靠性框圖，二是其相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。針對數(shù)控機(jī)床的可靠性框圖屬于串聯(lián)模型，因此可靠性建模的重點(diǎn)是梳理及明確產(chǎn)品定義，并結(jié)合故障信息建立整機(jī)及各子系統(tǒng)的可靠度、故障率數(shù)學(xué)模型，得出可靠性特征量，為后期的可靠性預(yù)計(jì)、分配奠定基礎(chǔ)。

2.可靠性分配

可靠性分配是將產(chǎn)品可靠性的定量要求合理分配到子系統(tǒng)、組件、零件等單元上的分解過程，在具體操作過程中首先要形成分配的方法和流程，以及各功能部件的具體MTBF指標(biāo)，使各單元的可靠性定量要求得到明確。對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行可靠性分配主要的目的有：明確各子系統(tǒng)、部件的可靠性定量要求，為外購件及外協(xié)件的可靠性指標(biāo)提供初步依據(jù)；發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)；對不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較等。

結(jié)合數(shù)控機(jī)床的實(shí)際特點(diǎn)，批量小的新產(chǎn)品由于缺少可靠性數(shù)據(jù)可以采用評分分配法，針對改型產(chǎn)品應(yīng)該采取比例組合法進(jìn)行可靠性分配。

3.可靠性預(yù)計(jì)

可靠性預(yù)計(jì)是為了評估數(shù)控機(jī)床在給定工作條件下的可靠性而進(jìn)行的工作，通過組成數(shù)控機(jī)床的各子系統(tǒng)的可靠性來推算整機(jī)的可靠性，主要目的有：對整機(jī)可靠性指標(biāo)進(jìn)行預(yù)計(jì)；明確設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)，以便加以改進(jìn)；為后期可靠性試驗(yàn)等提供數(shù)據(jù)?？煽啃灶A(yù)計(jì)采用的方法為評分預(yù)計(jì)法。

四、數(shù)控機(jī)床可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

1.建立豐富的可靠性設(shè)計(jì)規(guī)范

應(yīng)通過長期的工作及研究建立可靠性設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)規(guī)范將針對數(shù)控機(jī)床在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行的可靠性設(shè)計(jì)、分析工作進(jìn)行需求與約束，明確不同產(chǎn)品采取的可靠性設(shè)計(jì)、分析手段及實(shí)施方法，驗(yàn)證條件等信息。

2.建立可靠性設(shè)計(jì)評審大綱及流程

建立的評審大綱將評審內(nèi)容涵蓋產(chǎn)品從概念到生產(chǎn)的所有開發(fā)階段，還可延伸到產(chǎn)品的使用階段。在可靠性設(shè)計(jì)評審過程中要邀請?jiān)诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)、可靠性、制造、材料、應(yīng)力分析、人為因素、安全和維修等各專業(yè)領(lǐng)域具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家參與評審。

五、數(shù)控機(jī)床可靠性分析技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

本文受篇幅所限無法對數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)與分析技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹，因此以“量大面廣”的立式加工中心為例，對如何利用軟件平臺(tái)對立式加工中心進(jìn)行FMECA分析過程進(jìn)行簡單介紹。該軟件平臺(tái)為沈陽機(jī)床集團(tuán)與東北大學(xué)在國家科技重大專項(xiàng)“五軸聯(lián)動(dòng)加工中心可靠性設(shè)計(jì)與性能試驗(yàn)技術(shù)”

執(zhí)行過程中聯(lián)合研發(fā)，依據(jù)所述，分析過程分為故障數(shù)據(jù)的調(diào)研和收集、故障數(shù)據(jù)庫的建立、主要故障模式與薄弱環(huán)節(jié)的確定三個(gè)主要環(huán)節(jié)，下面將舉例說明VMC650加工中心主要故障模式與薄弱環(huán)節(jié)的確定與分析。

1.VMC650加工中心的FMEA分析VMC650加工中心的子系統(tǒng)，包括工作臺(tái)、換刀系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、主軸箱部位、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、床身尾座系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、裝夾系統(tǒng)及CNC控制系統(tǒng)，由于加工中心部件層次結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本確定，各子系統(tǒng)的分析步驟是相同的。下面僅以VMC650加工中心換刀系統(tǒng)為例，說明應(yīng)用所開發(fā)軟件平臺(tái)實(shí)施FMEA分析的具體步驟。

用戶登陸軟件平臺(tái)后，通過單擊頂部的tab控件菜單，選擇FMEA故障記錄管理，進(jìn)入FMEA分析。單擊左側(cè)的VMC650加工中心表示其整體構(gòu)造層次關(guān)系的樹狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行查詢。分析換刀系統(tǒng)，即單擊換刀系統(tǒng)，數(shù)據(jù)顯示區(qū)顯示VMC650加工中心換刀系統(tǒng)的故障，如圖3所示。如果想對單個(gè)記錄進(jìn)行顯示，單擊右側(cè)的修改選中記錄項(xiàng)，可以具體查看換刀系統(tǒng)某個(gè)FMEA具體描述，如圖4所示。

同時(shí)，用戶也可以對其中的故障項(xiàng)目進(jìn)行更新操作。為了結(jié)果更直觀，在圖3所示的操作界面上，單擊右側(cè)的按鈕第五項(xiàng)，輸出為Excel功能，進(jìn)行輸出，如圖5所示，輸出結(jié)果如圖6所示。

該軟件平臺(tái)還可以進(jìn)行“CA”分析，本文就不進(jìn)行贅述了。

2.VMC650加工中心FMECA結(jié)果分析及薄弱環(huán)節(jié)的確定

經(jīng)過在加工中心軟件平臺(tái)下進(jìn)行的FMECA分析，在導(dǎo)出的FMECA故障Excel表中，通過Excel餅狀圖或柱形圖的輸出，可以更直觀地把握產(chǎn)品VMC650加工中心不同子系統(tǒng)的運(yùn)行情況和危害度狀況等。

（1）產(chǎn)品危害度分析。

對現(xiàn)有VMC650加工中心不同子系統(tǒng)的分析結(jié)果表明，子系統(tǒng)危害度大小排序依次為電氣控制子系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)子系統(tǒng)、刀架子系統(tǒng)、液壓控制子系統(tǒng)、床身尾座子系統(tǒng)、裝夾子系統(tǒng)、子系統(tǒng)、測量子系統(tǒng)及CNC控制子系統(tǒng)。其余系統(tǒng)的產(chǎn)品危害度較小。各個(gè)子系統(tǒng)的危害度情況如圖7所示。

（2）典型子系統(tǒng)故障模式概率（頻率比）分析。

選擇典型的刀庫系統(tǒng)進(jìn)行子系統(tǒng)故障模式概率（頻率比）分析，如圖8所示。值得注意的是刀庫系統(tǒng)中，不能換刀故障模式頻發(fā)。

3.分析結(jié)論

由前述的分析結(jié)果，可以得到以下結(jié)論，如圖9所示。

（1）產(chǎn)品危害度的分析結(jié)果顯示了不同子系統(tǒng)的危害程度，分析表明電氣控制子系統(tǒng)的產(chǎn)品危害度最大，VMC650加工中心電氣控制子系統(tǒng)對整個(gè)加工中心的運(yùn)行、可靠性的保證起著至關(guān)重要的作用。建議對電氣系統(tǒng)零部件采購、研發(fā)需要加強(qiáng)控制管理。

（2）對各個(gè)子系統(tǒng)故障模式頻率比的研究揭示了子系統(tǒng)中哪些故障頻出。例如，在刀庫子系統(tǒng)中70%的故障是刀庫不能換刀，排除工人的操作不當(dāng)，這種現(xiàn)象非常不正常，已經(jīng)嚴(yán)重影響了加工中心的日常運(yùn)行。

（3）VMC650加工中心FMECA分析結(jié)果可以為機(jī)床的日常維護(hù)、產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計(jì)提供寶貴的依據(jù)。對于頻出的故障，企業(yè)用戶有必要提高其安全等級，即提高檢修頻次，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。最終，在產(chǎn)品升級過程中，對因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷引起故障頻發(fā)的部分，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)、工藝上的改進(jìn)和完善。

第5篇：數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：LabVIEW；數(shù)控機(jī)床；熱誤差；在線建模

一、引言

隨著科技的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械加工逐步朝著精密與超精密方向發(fā)展，機(jī)械零部件對于加工精度的要求越來越高，這就要求加工機(jī)床必須達(dá)到較高的加工精度。超精密的現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床已逐步取代傳統(tǒng)的功能單一、加工精度低的舊機(jī)床。數(shù)控機(jī)床已成為加工制造的主流設(shè)備，經(jīng)過多年的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的加工精度已經(jīng)得到了很大的提升，但是還存在一些誤差影響其加工精度，比如，在加工過程中，機(jī)床產(chǎn)生熱量，會(huì)造成熱變形誤差；機(jī)床振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)誤差；刀具磨損導(dǎo)致的變形誤差等等，經(jīng)過大量試驗(yàn)證明，數(shù)控機(jī)床的誤差主要來自于加工過程中產(chǎn)生的熱變形誤差，熱變形誤差占總加工誤差的比例達(dá)到50%～80%，因此，必須采取相應(yīng)措施來減少數(shù)控機(jī)床加工過程中產(chǎn)生的熱誤差。目前減少加工熱誤差的方法主要有誤差補(bǔ)償法和誤差防止法。誤差補(bǔ)償法是利用軟件技術(shù)人為的抵消一部分熱變形產(chǎn)生的誤差。本文主要介紹利用LabVIEW軟件平臺(tái)對虛空機(jī)床熱誤差進(jìn)行自動(dòng)測量，采用誤差補(bǔ)償法避免熱變形誤差。

二、數(shù)控機(jī)床溫度測量子系統(tǒng)與熱誤差測量子系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床溫度測量子系統(tǒng)可以測量并記錄數(shù)控機(jī)床的溫度，數(shù)控機(jī)床的溫度采集不同于其他的工業(yè)生產(chǎn)中溫度采集。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床具有體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，需要建立多個(gè)溫度采集點(diǎn)并且要多個(gè)傳感器協(xié)調(diào)工作，溫度采集點(diǎn)的安放位置要合理，盡可能全面的采集數(shù)控機(jī)床各個(gè)位置的溫度值；數(shù)控機(jī)床的工作車間有很多連接線，錯(cuò)綜復(fù)雜的電線會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，所以溫度傳感器要有較強(qiáng)的抗干擾能力，數(shù)據(jù)采集卡和傳輸線等電路部分要有一定的屏蔽能力，保證采集溫度值的準(zhǔn)確性。

熱誤差測量子系統(tǒng)主要是對數(shù)控機(jī)床的熱誤差量進(jìn)行測量。機(jī)床加工過程中產(chǎn)生熱量，從而產(chǎn)生熱位移，所以主要是通過對熱位移的測量來確定熱誤差量。該系統(tǒng)的熱誤差測量子系統(tǒng)的硬件平臺(tái)是由高精度的數(shù)據(jù)采集卡與電感傳感器組成，具有操作簡單、測量可靠性高、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)。熱誤差測量子系統(tǒng)工作過程中，熱位移的變化會(huì)轉(zhuǎn)化為電感式傳感器自感嫌棄系數(shù)的改變，變化的電壓與電流通過電流模塊轉(zhuǎn)化為熱誤差數(shù)據(jù)顯示，實(shí)現(xiàn)熱誤差的測量。

在對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行溫度測量并記錄溫度后，根據(jù)熱誤差量建立熱誤差模型。熱誤差模型是根據(jù)數(shù)控機(jī)床各個(gè)溫度測量點(diǎn)數(shù)據(jù)和熱誤差數(shù)據(jù)建立的，熱誤差建模是熱誤差補(bǔ)償技術(shù)的核心，熱誤差建模的方法有很多，主要有多元線性回歸、自回歸分布滯后模型和分布滯后模型等。多元線性回歸建模法具有精度高、運(yùn)算快、生成模型簡單，所以本文介紹熱誤差自動(dòng)測量系統(tǒng)采用的是多元線性回歸的建模方法建立的熱誤差模型。

三、LabVIEW軟件在數(shù)控機(jī)床熱誤差自動(dòng)測量系統(tǒng)中的應(yīng)用

LabVIEW是使用圖形符號來編寫程序的編程環(huán)境，并且也是一款虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)。LabVIEW是用計(jì)算機(jī)的硬件和軟件資源開發(fā)各種虛擬儀器，虛擬儀器有性能強(qiáng)、開發(fā)時(shí)間短、集成方便等優(yōu)點(diǎn)。在數(shù)控機(jī)床熱誤差測量系統(tǒng)中，利用LabVIEW編寫測量程序，并且LabVIEW可以調(diào)用Visual Basic、Visual C/C++等編程語言生成動(dòng)態(tài)鏈接庫?；贚abVIEW平臺(tái)，熱誤差測量子程序可以調(diào)用數(shù)據(jù)采集卡的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)開啟設(shè)備、讀取設(shè)備、釋放設(shè)備等操作，創(chuàng)建完整的熱變形誤差采集回路。利用LabVIEW軟件編寫熱誤差采集程序過程中，首先要把數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成可用的電壓值，再由電壓值與熱誤差之間存在的函數(shù)把電壓值轉(zhuǎn)化成為所需要的誤差值。在程序中，將兩次轉(zhuǎn)換整合到一個(gè)函數(shù)中，可以提高數(shù)據(jù)處理的連續(xù)性。之后通過表格、圖形的方式顯示熱誤差并保存在特定文件夾下以供建模使用。

在熱誤差建模子系統(tǒng)中，LabVIEW平臺(tái)主要有兩個(gè)作用，一是確定用于建模的溫度點(diǎn)，二是建立熱誤差的多元線性回歸模型。本文所介紹熱誤差自動(dòng)測量系統(tǒng)共有10個(gè)溫度檢測探頭，數(shù)控機(jī)床工作過程中，一個(gè)探頭用于測量機(jī)床工作環(huán)境溫度，另外九個(gè)溫度探頭測量數(shù)控機(jī)床溫度敏感點(diǎn)的溫度。要建立熱誤差的多元線性回歸模型要借助MATLAB程序，LabVIEW與MATLAB有很好的對接接口，可以利用LabVIEW調(diào)用MATLAB中的腳本節(jié)點(diǎn)完成建模。在建模前，首先要讀取溫度測量數(shù)據(jù)和熱誤差測量數(shù)據(jù)，之后選取合適的溫度測量點(diǎn)，然后從特定文件夾中取出建模所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)送入MATLAB script腳本節(jié)點(diǎn)中，得出溫度系數(shù)，建立熱誤差模型。

結(jié)語

本文主要介紹了數(shù)控機(jī)床熱誤差自動(dòng)測量系統(tǒng)中包含的溫度測量子系統(tǒng)、熱誤差測量子系統(tǒng)以及熱誤差建模子系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，并且詳細(xì)敘述了LabVIEW軟件平臺(tái)在數(shù)控機(jī)床熱誤差測量中的應(yīng)用。數(shù)控機(jī)床的熱誤差測量研究設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)建模、機(jī)械工程、微電子設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域，是多學(xué)科交叉綜合研究內(nèi)容，希望本文可以為以后的數(shù)控機(jī)床熱誤差測量研究提供幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]倪軍.數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償研究的回顧及展望[J].中國機(jī)械1997，8（1）：29-33.

[2]楊建國.數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].航空制造技術(shù)2012，5：40-45.

第6篇：數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：工作過程系統(tǒng)化；教學(xué)；設(shè)計(jì)；實(shí)踐

1 課程概況

《數(shù)控機(jī)床電氣安裝與調(diào)試》是數(shù)控技術(shù)專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生按照數(shù)控機(jī)床的電氣安裝與調(diào)試工藝及相關(guān)知識(shí)，正確規(guī)范地進(jìn)行電路的分析、電器的檢查、安裝及調(diào)試，從而培養(yǎng)學(xué)生具有數(shù)控機(jī)床電氣裝調(diào)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作能力和職業(yè)素養(yǎng)，同時(shí)使學(xué)生具備資料收集整理、制定實(shí)施工作計(jì)劃、分析檢查判斷、溝通協(xié)調(diào)、安全與自我保護(hù)等綜合素質(zhì)和能力，樹立良好的職業(yè)道德與責(zé)任心。

2 教學(xué)情境設(shè)計(jì)

本課程的重點(diǎn)是圍繞數(shù)控機(jī)床電氣裝調(diào)這一任務(wù)來開展和組織教學(xué)，故課程方案打破以知識(shí)傳授為主要特征的傳統(tǒng)學(xué)科課程模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨ぷ魅蝿?wù)為中心組織課程內(nèi)容，讓學(xué)生在完成具體項(xiàng)目的過程中構(gòu)建相關(guān)理論知識(shí)，并發(fā)展相關(guān)職業(yè)能力。課程內(nèi)容突出對學(xué)生職業(yè)能力的訓(xùn)練，理論知識(shí)的選取緊緊圍繞工作任務(wù)完成的需要來進(jìn)行，同時(shí)又充分考慮高職教育的需要，融入職業(yè)資格證書對知識(shí)、技能、態(tài)度的要求。

本課程通過企業(yè)調(diào)研，根據(jù)職業(yè)崗位的要求，依據(jù)數(shù)控專業(yè)工作任務(wù)分析學(xué)生狀況、師資水平、教學(xué)環(huán)境與硬件條件等，針對數(shù)控機(jī)床電氣安裝與調(diào)試這一典型工作任務(wù)，以企業(yè)應(yīng)用較廣的FANUC、SINUMERIK、HNC等數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等數(shù)控設(shè)備為載體，解構(gòu)原有的理論和實(shí)踐課程體系，重構(gòu)工作過程系統(tǒng)化的課程體系，由易至難，設(shè)計(jì)了如表1所示的3個(gè)學(xué)習(xí)情境。在每個(gè)學(xué)習(xí)情境中，以職業(yè)崗位真實(shí)的工作任務(wù)為載體，按照認(rèn)知規(guī)律和職業(yè)能力培養(yǎng)規(guī)律，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)型工作任務(wù)。通過完成每個(gè)學(xué)習(xí)情境中的實(shí)際工作任務(wù)，學(xué)生不但能夠掌握數(shù)控機(jī)床電氣安裝與調(diào)試的專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能，還能夠全面培養(yǎng)其良好的職業(yè)道德與工作作風(fēng)。

3 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

《數(shù)控機(jī)床電氣安裝與調(diào)試》課程教學(xué)的首要任務(wù)是使學(xué)生盡快掌握工作所需要的基本知識(shí)和技能，以便學(xué)生在走出校門后能立即從事崗位工作，縮短就業(yè)的不適應(yīng)期。本課程中許多知識(shí)和技能屬于應(yīng)用性的，應(yīng)在學(xué)中做，做中學(xué)。

本課程共由六個(gè)子情境構(gòu)成，每個(gè)子情境就是一個(gè)完整的工作任務(wù)。學(xué)生通過完成真實(shí)的工作任務(wù)，能夠獲取相應(yīng)的理論知識(shí)和實(shí)際操作技能。在本課程的教學(xué)中，每一個(gè)學(xué)習(xí)子情境都按照資訊、決策、計(jì)劃、實(shí)施、檢查、評估六個(gè)步驟執(zhí)行。主要采用以工作過程為主線，任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，項(xiàng)目為導(dǎo)向，融“教、學(xué)、做”為一體的項(xiàng)目教學(xué)法。同時(shí)注意多種教學(xué)方法的綜合運(yùn)用，使學(xué)生掌握職業(yè)技能，習(xí)得專業(yè)知識(shí)，從而構(gòu)建屬于自己的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)體系。

本課程以典型系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床為載體，設(shè)計(jì)和組織教學(xué)，建立工作任務(wù)與知識(shí)、技能的聯(lián)系。在教學(xué)過程中，以典型系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的電氣安裝與調(diào)試為主線，經(jīng)過導(dǎo)學(xué)及知識(shí)準(zhǔn)備，教師引導(dǎo)學(xué)生自主地交替進(jìn)行各種真實(shí)工作過程背景下的操作和訓(xùn)練，教、學(xué)、做合一，教師配合指導(dǎo)、答疑、評價(jià)，將理論知識(shí)的運(yùn)用置于一個(gè)真實(shí)的項(xiàng)目中展開，項(xiàng)目完成后學(xué)生能夠牢固掌握數(shù)控機(jī)床電氣裝調(diào)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的知識(shí)和技能。

此外，推行多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、仿真教學(xué)、真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境教學(xué)等教學(xué)手段，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，降低學(xué)習(xí)難度，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，增強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力，有利于全面培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力和職業(yè)綜合能力。

表2所示為以子情境1.2 FANUC 0i系統(tǒng)的安裝與調(diào)試為例的教學(xué)過程設(shè)計(jì)。

4 教學(xué)評價(jià)設(shè)計(jì)

為了進(jìn)行多元化的教學(xué)評價(jià)，本課程建立了符合能力培養(yǎng)要求的考核標(biāo)準(zhǔn)。評價(jià)學(xué)生成績包括過程性考核和終結(jié)性考核。過程性考核包括學(xué)習(xí)情境中每個(gè)子情境的評價(jià)和公共項(xiàng)目考核點(diǎn)評價(jià)，其中任務(wù)評價(jià)采用口試和實(shí)操的方式。學(xué)習(xí)情境的評價(jià)成績?yōu)槿蝿?wù)評價(jià)得分和綜合答辯成績之和。終結(jié)性考核為期末考試（筆試），主要綜合測試學(xué)生對數(shù)控機(jī)床電氣裝調(diào)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的知識(shí)和技能的掌握程度。教學(xué)評價(jià)應(yīng)注重對學(xué)生分析問題和解決問題能力的考核，對學(xué)習(xí)和應(yīng)用中有創(chuàng)新的學(xué)生給予特別鼓勵(lì)。整個(gè)學(xué)習(xí)過程中貫穿職業(yè)能力考核，包括學(xué)習(xí)態(tài)度、敬業(yè)精神、安全意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神等。

5 教學(xué)實(shí)踐

本課程教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施過程充分體現(xiàn)了高職教育教學(xué)改革的先進(jìn)理念，課程定位和教學(xué)目標(biāo)針對職業(yè)崗位，課程教學(xué)活動(dòng)能和對應(yīng)崗位的職業(yè)活動(dòng)工作過程緊密結(jié)合。通過三年的教學(xué)實(shí)踐，本課程堅(jiān)持以“教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”，將教、學(xué)、做融為一體。通過完成真實(shí)的工作任務(wù)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力有大幅度的提升，學(xué)習(xí)興趣大大提高。通過本課程學(xué)習(xí)，學(xué)生不但掌握了專業(yè)知識(shí)和職業(yè)技能，職業(yè)素養(yǎng)也普遍有了提高。學(xué)生在團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目完成過程中，學(xué)會(huì)了競爭，學(xué)會(huì)了合作，社會(huì)適應(yīng)能力也得到了提高。

第7篇：數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)范文

1．1數(shù)控機(jī)床色彩設(shè)計(jì)因素

（1）色彩與功能統(tǒng)一。色彩設(shè)計(jì)時(shí)，要首先考慮色彩與機(jī)床功能的統(tǒng)一性，以加深操作人員對機(jī)床功能的理解，有利于機(jī)床功能的發(fā)揮并取得良好的效果。通過色彩可區(qū)分各部分的功能及各操作部位的快速識(shí)別。不同的色彩對人的眼球也會(huì)產(chǎn)生不同的視覺感受，同時(shí)用戶在正常視域范圍內(nèi)，也會(huì)根據(jù)顏色的不同而發(fā)生變化，一般色彩的視域范圍由小變大依次為：綠、紅、藍(lán)、黃、白。因此，在數(shù)控機(jī)床主體設(shè)計(jì)中，針對不同的操作裝置，應(yīng)根據(jù)不同的功能需求設(shè)置不同的顏色安排，以達(dá)到最佳的視覺效果。（2）人機(jī)協(xié)調(diào)。在人機(jī)工程理論的指導(dǎo)下，能實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的人性化設(shè)計(jì)，根據(jù)操作者的行為、能力、本能極限及其他特性來對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)，創(chuàng)造良好的人機(jī)互動(dòng)關(guān)系，減輕操作者的疲勞感，體現(xiàn)數(shù)控機(jī)床對人性需求的關(guān)注。（3）適應(yīng)環(huán)境。環(huán)境及氣候條件在數(shù)控機(jī)床的操作中會(huì)影響到人的情緒，包括地理環(huán)境和車間環(huán)境。如根據(jù)色彩帶來的心理感受，在氣候條件長期寒冷的地區(qū)，色彩設(shè)計(jì)上應(yīng)多采用純度高、明度低的暖色，給人以熱情和親切感，反之應(yīng)用純度低、明度高的冷色系。（4）美學(xué)法則。在設(shè)計(jì)色彩時(shí)，要充分運(yùn)用美學(xué)法則，如對比與協(xié)調(diào)、節(jié)奏與韻律、變化與統(tǒng)一等，使之成為一個(gè)有機(jī)的整體。良好的色彩設(shè)計(jì)給產(chǎn)品帶來生氣、穩(wěn)定、親切的感覺。系列化產(chǎn)品色彩設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)考慮與其他系列產(chǎn)品主色調(diào)的一致性，保持企業(yè)產(chǎn)品整體的統(tǒng)一性和美觀度。

1．2數(shù)控機(jī)床的色彩特征

（1）安全性。色彩不恰當(dāng)?shù)囊曈X搭配會(huì)給操作者的生理和心理帶來不良影響，造成視疲勞、緊張和錯(cuò)覺。因此，數(shù)控機(jī)床的色彩不恰當(dāng)容易造成誤操作，易釀成大的工程事故，危及安全，反之提升產(chǎn)品的安全性、帶來舒適感。（2）行業(yè)特色。數(shù)控機(jī)床色彩的行業(yè)特征鮮明，如電子技術(shù)的應(yīng)用使得控制面板按鈕較多，國家標(biāo)準(zhǔn)GB2893—1982規(guī)定：紅色表示禁止、停止；藍(lán)色表示指令必須遵守的規(guī)定；綠色表示工作正常、允許進(jìn)行等。因此，在數(shù)控機(jī)床的色彩設(shè)計(jì)中，一些色彩應(yīng)按《安全色》國家標(biāo)準(zhǔn)選定。由于我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展較晚，在色彩設(shè)計(jì)中還沒有真正走進(jìn)多元化的色彩潮流，從最初的綠色覆蓋到現(xiàn)在大多選用1~2種色彩作為產(chǎn)品主要色，并且不會(huì)輕易變換，以維持企業(yè)產(chǎn)品的色彩識(shí)別性。因此色彩較單一且相對穩(wěn)定成為我國數(shù)控機(jī)床的色彩特征。

2數(shù)控機(jī)床色彩設(shè)計(jì)程序與方法

數(shù)控機(jī)床的色彩設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)，經(jīng)過前期調(diào)研與分析，結(jié)合數(shù)控機(jī)床的色彩特征和設(shè)計(jì)元素，展開設(shè)計(jì)定位，充分了解數(shù)控機(jī)床的色彩特征和色彩設(shè)計(jì)影響因素，最終得到合理的色彩設(shè)計(jì)方案。數(shù)控機(jī)床的色彩設(shè)計(jì)主要程序：數(shù)控機(jī)床的調(diào)研分析、色彩設(shè)計(jì)定位、色彩設(shè)計(jì)方案、色彩設(shè)計(jì)方案評估、產(chǎn)品色彩試制。

2．1調(diào)研分析

為使數(shù)控機(jī)床色彩設(shè)計(jì)更加科學(xué)地提高操作效率和安全性，滿足操作人員的心理舒適度，并且和企業(yè)文化理念保持統(tǒng)一，通過發(fā)放問卷、走訪工廠及體驗(yàn)操作等方法，針對數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)與功能特征、操作流程、人機(jī)界面、企業(yè)文化理念等四方面，對現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床的色彩進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)存在的問題。

2．2色彩設(shè)計(jì)定位

結(jié)合前期調(diào)研成果，以企業(yè)長期形成的色彩特色風(fēng)格為基礎(chǔ)，根據(jù)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)的問題，結(jié)合色彩特征與科學(xué)的視覺理論，制訂產(chǎn)品的色彩設(shè)計(jì)方向，并開展小組頭腦風(fēng)暴，確定主體和輔助色彩方向。

2．3色彩方案設(shè)計(jì)

根據(jù)前期調(diào)研及色彩定位，以色彩設(shè)計(jì)理論為前提，結(jié)合數(shù)控機(jī)床的色彩影響因素，展開設(shè)計(jì)，提出設(shè)計(jì)構(gòu)思和改良概念，制訂2～3個(gè)草案，經(jīng)過小組討論，選出一個(gè)最佳方案制作色標(biāo)。

3設(shè)計(jì)實(shí)例

數(shù)控機(jī)床色彩設(shè)計(jì)主要包括主體部分和輔助部分。主體部分主要有工作臺(tái)、主軸傳動(dòng)裝置、床身等，主體主要針對防護(hù)罩進(jìn)行色彩設(shè)計(jì)。主體色調(diào)要求統(tǒng)一，特征突出，色彩不宜配置過多。輔助部分主要有防護(hù)罩上的廠標(biāo)、商標(biāo)、型號等。防護(hù)罩上的型號、廠標(biāo)等色彩處理能起到細(xì)節(jié)點(diǎn)綴作用。但是，這些部件的色彩不能紛雜，面積不宜過大，而應(yīng)簡潔、醒目、生動(dòng)，有較好的關(guān)注度。以某數(shù)控機(jī)床有限公司的一款全功能數(shù)控機(jī)床為例，應(yīng)用數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)流程和色彩設(shè)計(jì)分析，對該款全功能數(shù)控機(jī)床色彩進(jìn)行改良設(shè)計(jì)。經(jīng)過對數(shù)控機(jī)床功能和區(qū)域劃分的資料分析和實(shí)地體驗(yàn)，結(jié)合該公司的設(shè)計(jì)風(fēng)格及公司文化背景，明確了改良設(shè)計(jì)的方向。綜合知名品牌最新設(shè)計(jì)風(fēng)格和色彩流行趨勢，展開不同品牌之間的色彩對比，包括主體和輔助色彩的比例關(guān)系、明暗對比。

根據(jù)產(chǎn)品意向尺度法，對該企業(yè)產(chǎn)品色彩配置方式和色彩選用規(guī)律進(jìn)行挖掘，結(jié)合該企業(yè)文化背景進(jìn)行綜合分析，進(jìn)行色彩設(shè)計(jì)定位。該企業(yè)在國內(nèi)發(fā)展一流，走國際合作路線，技術(shù)創(chuàng)新已達(dá)到了國內(nèi)較高水平，在色彩的運(yùn)用上，既要注重設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性，又要注重裝飾性。在產(chǎn)品主體設(shè)計(jì)及色彩選用中，以理性、穩(wěn)重的黑、白色搭配作為主體色調(diào)，在輔助色彩設(shè)計(jì)中，選用綠色、黃色作搭配。綠色視域范圍較小，是藍(lán)色和黃色混合而成的中性色，介于興奮和冷靜兩種感覺之間。黃色是暖色系，可以使人興奮。最終設(shè)計(jì)方案將黑色用于底座，突出產(chǎn)品的沉穩(wěn)，而白色的視域范圍最大，不易干擾視線，所以大面積用于防護(hù)罩。綠色點(diǎn)綴該企業(yè)節(jié)能的理念，商標(biāo)文字處理以黃色做搭配，在警示色中，以安全色為準(zhǔn)則，有別于傳統(tǒng)企業(yè)對數(shù)控機(jī)床的色彩選用。控制面板在數(shù)控機(jī)床中主要完成顯示、程序編輯管理、系統(tǒng)輸入等任務(wù)。為使控制面板得到高效、安全的操作，在控制面板的色彩設(shè)計(jì)中，用色塊和線的形式對其進(jìn)行區(qū)域劃分。以藍(lán)色和黃色進(jìn)行冷暖對比，突出識(shí)別性。

4結(jié)論

第8篇：數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)范文

機(jī)床外觀造型必須要結(jié)合機(jī)床的功能:在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面,特別是數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品,結(jié)合功能是十分重要的一個(gè)方面。要知道,機(jī)床零件的用途決定它的形態(tài),并且將機(jī)床整件或者局部的功能給有效的體現(xiàn)出來。機(jī)床產(chǎn)品在設(shè)計(jì)造型的時(shí)候,需要遵循基本的外觀要求,如果要將一個(gè)特殊的結(jié)構(gòu)加入進(jìn)去,就需要及時(shí)的改變外觀。一般情況下,如果外觀是將功能表達(dá)出來,那么就有著比較長的生命周期;如果外觀只是要表現(xiàn)風(fēng)格,那么通常只有較短的生命周期。如果沒有對產(chǎn)品的外形進(jìn)行特殊的要求,那么只需要將最單純的外觀應(yīng)用到功能設(shè)計(jì)上即可。數(shù)控機(jī)床造型設(shè)計(jì)要充分的適應(yīng)環(huán)境:目前,在機(jī)床外觀設(shè)計(jì)方面,很少有獨(dú)立存在的,大多都是由一些環(huán)境因素在進(jìn)行輔助。設(shè)計(jì)師首先需要考慮的問題就是有效的處理零件之間的內(nèi)部聯(lián)系,密切的配合環(huán)境等等。要知道,人們視覺環(huán)境中十分重要的一個(gè)部分就是機(jī)床工業(yè)產(chǎn)品,需要依據(jù)相應(yīng)的要求來決定外觀顯示的清晰程度。在機(jī)床產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方面,除了操作控制部分,一般都是將一些不鮮明的色彩和外觀應(yīng)用到其他部分。通過研究表明,十分鮮艷的產(chǎn)品外觀,很容易讓人產(chǎn)生厭煩的感覺;但是,也有一些時(shí)候是例外的,如果場合對視覺有著特殊的要求,那么就需要使用比較鮮明的色彩,比如在一些機(jī)床展覽會(huì)上,產(chǎn)品既要在滿足基本功能需求的基礎(chǔ)上,還要將感染力充分的體現(xiàn)出來。

美國的機(jī)床產(chǎn)品就有著十分獨(dú)特夸張的外觀造型和顏色,采用的色彩有著比較高的明度和純度,并且經(jīng)常運(yùn)用曲線,這樣可以緊密的連接到商業(yè)利益,非常適合展銷。數(shù)控機(jī)床造型設(shè)計(jì)要將安全因素充分的納入考慮的范圍:在機(jī)床工業(yè)設(shè)計(jì)中,需要將安全結(jié)構(gòu)的塑造作為一個(gè)重點(diǎn),認(rèn)真的進(jìn)行研究和推敲。在設(shè)計(jì)的時(shí)候,需要充分的考慮使用者對機(jī)器用途的熟悉和掌握的難易程度,這樣可以有效的避免發(fā)生一些事故。比如,為了避免對操作者造成傷害,機(jī)床工作臺(tái)的形狀往往是十分平滑的。此外,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,還盡量需要添加一些外觀保護(hù),比如機(jī)床上設(shè)計(jì)的防護(hù)罩,控制操作板以及急停裝置等等。為了使機(jī)床產(chǎn)品結(jié)構(gòu)達(dá)到簡練和安全的目的,就需要做好形狀與平衡的外觀設(shè)計(jì)工作。數(shù)控機(jī)床外觀設(shè)計(jì)的自我檢驗(yàn):要想保證外觀設(shè)計(jì)的質(zhì)量,就需要采用自我檢查的形式來對各個(gè)程序中的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn),從而在機(jī)床造型設(shè)計(jì)中對各個(gè)因素進(jìn)行全面綜合的考慮。

人體工程學(xué)的相關(guān)要求會(huì)對三維空間設(shè)計(jì)產(chǎn)生一定程度的制約作用,所服務(wù)的機(jī)器則決定著適應(yīng)的程度。簡單的機(jī)器外觀,就有著很小的控制范圍;在這種情況下,外觀也可以變得很美,只需要合理的設(shè)置色彩即可。數(shù)控機(jī)床的外觀會(huì)在很大程度上受到產(chǎn)品設(shè)計(jì)用材的影響,如果選用的是不當(dāng)?shù)牟牧?那么就會(huì)對產(chǎn)品最終外觀的質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響。如果外觀設(shè)計(jì)的很好,但是機(jī)床板焊件的強(qiáng)度和平整度達(dá)不到要求,那么只是無用功而已。

在對工業(yè)外觀造型設(shè)計(jì)的時(shí)候,需要堅(jiān)持以人為本的設(shè)計(jì)理念,創(chuàng)造美的產(chǎn)品外觀,讓人類工作和生活的環(huán)境變得更加的舒適和美好,從而適應(yīng)時(shí)展和市場經(jīng)濟(jì)的需求;工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展走向,就是要遵循人性化和外化多元化的相關(guān)要求,工業(yè)設(shè)計(jì)師要緊跟時(shí)展的潮流,不斷的更新設(shè)計(jì)觀念,設(shè)計(jì)出更好的作品。本文簡要分析了工業(yè)設(shè)計(jì)理論在數(shù)控機(jī)床外觀造型設(shè)計(jì)中的實(shí)踐,希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見。

作者：顏嘯 單位：中國第二重型機(jī)械集團(tuán)德陽萬航模鍛有限公司

第9篇：數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；設(shè)計(jì)；進(jìn)給系統(tǒng)

  汽車轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車上應(yīng)力最集中、形狀最復(fù)雜的零件之一，需要具有良好的機(jī)械性能。它的加工質(zhì)量直接影響到汽車的操作性和安全性。隨著汽車數(shù)量的迅猛增加，轉(zhuǎn)向節(jié)的需求也隨之上升，因此提高生產(chǎn)效率是至關(guān)重要的。但由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，給機(jī)械加工帶來一定難度，特別是轉(zhuǎn)向節(jié)桿部及法蘭端面的加工，尺寸精度和位置精度很難保證。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向節(jié)桿部及法蘭端面的加工采用普通臥式車床或簡易臥式數(shù)控車床，設(shè)計(jì)簡易車具，利用尾座頂尖將轉(zhuǎn)向節(jié)夾持在車具和尾座頂尖之間，車具撥動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行加工。此種加工工藝方法的不足：工件裝夾困難；車具無配重，轉(zhuǎn)速提高受限；加工效率低。鑒于上述對傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向節(jié)生產(chǎn)工藝的分析，為了解決傳統(tǒng)加工轉(zhuǎn)向節(jié)桿部及法蘭端面生產(chǎn)工藝的不足，我們開發(fā)設(shè)計(jì)了一種新的加工轉(zhuǎn)向節(jié)桿部的專用立式數(shù)控車床。該設(shè)備具有同規(guī)格立式數(shù)控車床的工藝性能，同時(shí)具備加工轉(zhuǎn)向節(jié)的高效性，同時(shí)減輕了工人裝夾工件的勞動(dòng)強(qiáng)度，是一種一舉兩得的理想設(shè)備。

  1 轉(zhuǎn)向節(jié)專用立式數(shù)控車床工藝方案分析

  1.1 整體式轉(zhuǎn)向節(jié)工藝特性

形狀如羊角，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；毛坯為鍛件，加工余量大，特別是法蘭盤根部圓弧部分；工件偏重，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大；定位夾緊困難。

  1.2 機(jī)床方案

根據(jù)轉(zhuǎn)向節(jié)工藝特性和定位夾緊要求，該機(jī)床采用主軸偏置的立式數(shù)控車床結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)立式數(shù)控車床的基礎(chǔ)上，增設(shè)尾座頂尖部件，并設(shè)計(jì)專用車具，形成高效加工轉(zhuǎn)向節(jié)的新型機(jī)床，同時(shí)仍具備通用數(shù)控立車的功能。電氣控制系統(tǒng)為日本fanuc-0i-mate數(shù)控系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)為符合iso標(biāo)準(zhǔn)的疊加閥結(jié)構(gòu)。

  1.3 機(jī)床的工作循環(huán)

安裝工件—定位夾緊—數(shù)控滑臺(tái)快移—x、z軸聯(lián)動(dòng)，同時(shí)主軸旋轉(zhuǎn)—完成外圓加工—數(shù)控滑臺(tái)快退至原位—伺服刀架換刀—數(shù)控滑臺(tái)快移—x、z軸聯(lián)動(dòng)，完成工件外圓各槽的加工—數(shù)控滑臺(tái)快退至原位—伺服刀架換刀—數(shù)控滑臺(tái)快移—x、z軸聯(lián)動(dòng)，完成工件各螺紋的加工—數(shù)控滑臺(tái)退至原位—松卡—卸下工件—進(jìn)入下一循環(huán)。

  2 轉(zhuǎn)向節(jié)專用立式數(shù)控車床部件設(shè)計(jì)

  2.1 主軸箱設(shè)計(jì)

  2.1.1 主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

  本機(jī)床為立式結(jié)構(gòu)，主軸箱就是傳統(tǒng)意義上的床身 ，其作用一是安裝主軸及其傳動(dòng)系統(tǒng)，二是支撐立柱即在其上安裝的縱橫滑板和電動(dòng)刀架。因此要求主軸箱具有據(jù)夠的剛性，結(jié)構(gòu)必須合理，長期使用不變形。

  2.1.2 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)

傳動(dòng)比確定：機(jī)床主要加工轉(zhuǎn)向節(jié)，兼顧通用數(shù)控立車功能，傳動(dòng)比為1:10，最低轉(zhuǎn)速為63轉(zhuǎn)“分鐘，最高轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)“分鐘；轉(zhuǎn)動(dòng)路線確定：傳動(dòng)路線采用伺服電機(jī)通過行星減速箱、皮帶輪驅(qū)動(dòng)主軸單元使主軸旋轉(zhuǎn)；主軸單元結(jié)構(gòu)：采用主軸單元結(jié)構(gòu)目的是方便制造、安裝、維修。選用主軸單元結(jié)構(gòu)要適合加工轉(zhuǎn)向節(jié)特殊件的需要。選用主軸單元結(jié)構(gòu)要適應(yīng)加工轉(zhuǎn)向節(jié)特殊件的需要，第一滿足剛性要求，旋轉(zhuǎn)精度的長久穩(wěn)定性；第二要有夾緊油缸及分油裝置；第三動(dòng)力卡盤和專用車具可快速切換，實(shí)現(xiàn)通用立式數(shù)控車床功能和專用轉(zhuǎn)向節(jié)數(shù)控加工的切換。據(jù)此，選用的主軸單元為標(biāo)準(zhǔn)50規(guī)格的車主軸支撐形式，具有高剛性、高精度的特點(diǎn)。

  2.2 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  2.2.1 縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)主要有縱向滑板和縱向滾珠絲杠傳動(dòng)副組成。其縱向滑板安裝在立柱的縱向滾動(dòng)導(dǎo)軌上，它可以沿立柱導(dǎo)軌做縱向運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌采用重載型滾珠滾動(dòng)導(dǎo)軌，導(dǎo)軌承載能力大，剛性強(qiáng)?？v向伺服電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠螺母副，帶動(dòng)縱向滑板沿立柱導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。

  2.2.2 橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

橫向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)主要由橫向滑板和橫向滾珠絲杠傳動(dòng)副組成。其橫向滑板安裝在縱向護(hù)板的橫向滾動(dòng)導(dǎo)軌上，它可沿著縱向滑板向滑板橫向?qū)к壸鰴M向運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌采用重載型滾珠滾動(dòng)導(dǎo)軌，導(dǎo)軌承載能力大，剛性強(qiáng)。橫向伺服電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠螺母副，帶動(dòng)橫向滑板沿縱向滑板橫向?qū)к夁\(yùn)動(dòng)。

  2.3 轉(zhuǎn)向節(jié)工裝夾具設(shè)計(jì)

  2.3.1 頂尖部件設(shè)計(jì)

  頂尖是機(jī)床的重要定位機(jī)構(gòu)，其功用：定位功能、回轉(zhuǎn)功能、夾緊功能，其動(dòng)作：安裝工件時(shí)，頂尖部件處于上部，當(dāng)工件在專用車具的正確位置上時(shí)，頂尖在油缸的作用下向下移動(dòng)，使上頂尖頂緊工件桿部上頂尖孔，完成工件的定位夾緊。主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)頂尖也隨著旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)此部件首先確定夾緊力，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)油缸的規(guī)格，確保夾緊可靠；轉(zhuǎn)向節(jié)是不平衡件，頂尖主軸及頂尖要有足夠的剛性，以保證回轉(zhuǎn)精度的長久穩(wěn)定性。

  2.3.2轉(zhuǎn)向節(jié)車具設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)向節(jié)是異形件，非常的不平衡，其車具設(shè)計(jì)有一定難度，第一是定位采用頂尖孔，其剛性不好，需要上下頂尖定位夾緊，下頂尖固定在主軸上，上頂尖單獨(dú)設(shè)計(jì)移動(dòng)部件；第二是夾緊，沒有規(guī)則的夾緊面，同時(shí)不同的頂尖形狀各異，要使車具具有通用性，車具必須具有適應(yīng)不同工件的柔性；第三是工件的不平衡性，在設(shè)計(jì)車具時(shí)必須有可調(diào)整的配置設(shè)置；第四是在旋轉(zhuǎn)的主軸上采用液壓自動(dòng)夾緊，主軸設(shè)置旋轉(zhuǎn)編碼器，以適應(yīng)車螺紋功能，車具設(shè)置夾緊油缸。

  3 結(jié)束語

  本機(jī)床已交付用戶使用，其性能已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。圖紙經(jīng)完善后開始投入小批量生產(chǎn)，并參加了2010年在北京舉辦的第十屆國際機(jī)床博覽會(huì)，得到廣泛好評。

參考文獻(xiàn)：

[1]張振國，數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用[m]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010