自动坦克模型课程设计指导书71.6

实用文案三一工学院课程设计指导书题 目 自动坦克模型的设计与加工学 院 湖南三一工业职业技术学院专 业 数控技术标准文档实用文案目录第一章概述.......................................................................................................................11.1课程设计的目的....................................................................................................................................11.2课程设计的步骤....................................................................................................................................11.3课程设计的流程....................................................................................................................................21.4课程设计过程中应注意的事项...........................................................................................................3第二章机械部分设计与制作....................................................................................................42.1坦克模型设计图...................................................................................................................................42.2零件的加工工艺分析............................................................................................................................62.2.1毛坯的选择...................................................................................................................................62.2.2零件图样的工艺分析及设备的选择：62.2.3刀具的选择及装夹.......................................................................................................................72.2.4确定装夹方案................................................................................................................................92.3确定加工工艺卡................................................................................................................................102.3.1数控加工工艺卡如下表：......................................................................................................102.4编写加工程序....................................................................................................................................122.4.1零件加工程序的编制方法........................................................................................................122.4.2数控编程的方法........................................................................................................................122.4.3数控车的参考程序如下:...........................................................................................................13标准文档实用文案2.4.4数控铣加工程序如下：............................................................................................................16第三章电气控制部分设计与制作...........................................................................................................183.1稳压电源模块..................................................................................................................................183.1.1稳压电源制作原理....................................................................................................................183.1.2三端稳压器7805芯片原理....................................................................................................183.2无线收发模块：...............................................................................................................................203.3电机驱动模块..................................................................................................................................23附件编写设计说明书...............................................................................................................................27参考文献........................................................................................................................................................28标准文档实用文案前 言数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的核心技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备。本课程设计中首先介绍了数控技术的发展趋势及本专业研究的意义、背景并对课题的内容与要求进行了综合阐述；接着阐述了复杂零件的加工工艺，其中进行了零件图的分析，说明了工件的定位、工序的确定、刀具的设计与选择以及工艺路线的制定方法等；然后编写加工程序，并对程序进行模拟仿真，数控加工和对加工结果的检验，运用数控铣或数控车对自动坦克模型进行加工，车身的加工主要包括绘制零件图、利用数控软件对零件进行造型、分析并生成 G代码、对G代码进行校验编辑、进行数控加工等等，再加入电气控制部分，最后针对所有的内容进行总结。标准文档实用文案第一章 概 述1.1课程设计的目的、课程设计应达到的目的；）课程设计是巩固所学理论知识、提高机械结构设计、电气设计、工艺分析、数控加工等综合能力的重要实践环节。）坦克模型项目课程设计的目的是，深入理解机械结构、电气原理、数控工艺的基本理论，掌握对各种复杂结构的设计方法，增强对基础知识和基本方法的综合运用能力，增强对加工工艺的理解能力，提高编程能力，在实践中培养独立分析问题和解决问题的作风和能力。、课程设计题目及要求；综合运用机械原理的基础知识和电气控制的基本原则，分组设计一个具有中等规模的、一定难度的、有一定参考价值的项目；通过项目选题、机械部分零件图设计、数控加工工艺分析、编制程序、模型制作、电气控制部分设计、装配调试、编写课程设计说明书等环节完成课程设计的全过程。、题目说明：这是考查我们机械设计、数控加工等方面知识的理解，另外还有电气方面的，我们要在理解这几个知识点的基础上才能完成这个课程设计。、设计特点：自动坦克模型设计综合了机械设计、材料、电气控制、工艺分析、数控加工等多方面的知识，是一个典型的机电一体化项目。1.2课程设计的步骤课程设计是学生在学习阶段的一次较全面的机械设计训练，学生应在老师的指导下分组或独立完成整个设计过程。一般课程设计的步骤如下：、设计准备阶段：在老师指导下，根据学习情况合理分组，认真研究选择课题，明确设计要求，了解设计内容，通过去图书馆和上网查阅资料，拟定设计计标准文档实用文案划。、总体设计：确定总体尺寸，重量，材料，确定加工方案，确定控制方式，整理出本项目所需的参考资料及各项数据表。、机械部分设计与制作：分析和确定坦克的结构方案，确定各部分尺寸，设计和绘制零件图和装配图，加工工艺分析，数控加工。、电气控制部分设计与制作：设计和确定电源模块，确定驱动方案，设计和确定控制模块，安装调试。、编写设计说明书。、进行设计总结。1.3课程设计的流程课程设计准备坦克模型总体方案设计机械部分设计与制作电气控制部分设计与制作编写设计说明书设计总结·标准文档实用文案1.4课程设计过程中应注意的事项、进行课程设计的第一步是先选择一个课程项目，在项目建立时，应先考虑项目制作的可行性，项目名称最好选择有意义的名称。、选择项目时不可过于简单，不能只是单一方向的课程，应综合所学进行考虑。、要熟悉各种编程软件的使用方法，掌握指令使用的合理性，否则会造成加工程序篇幅过大。、课程设计说明书应简洁明了，需要的相关图片插入到WORD文档中，请注意要插入的图片扩展名应该是JPG，不要是BMP，否则将引起文档容量极其庞大。标准文档实用文案第二章 机械部分设计与制作2.1 坦克模型设计图1、坦克车身零件图 1：图1车身2、坦克炮塔零件图 2：标准文档实用文案图2炮塔3、坦克车轮零件图 3：图3车轮4、坦克炮管零件图 4：标准文档实用文案图4炮管2.2零件的加工工艺分析2.1毛坯的选择根据图样可知该零件为组合件，分别由车身、炮塔、轮子、炮管组成，其中车身、炮塔由数铣加工，轮子、炮管由数车加工，车身的毛坯为 130X120X45,炮管的毛坯为?18，炮塔的毛坯为 ?75，轮子毛坯为?40。 零件图样的工艺分析及设备的选择：、零件图样分析此零件图比较复杂。需加工的内容很多，除基本的外形轮廓之外，还有曲面的加工，并且还有薄壁加工，工件材料是铝材，装夹时很容易变形，本课题的完成需要数车、数铣还有电气控制三个工种共同协作。、零件图的分析由本课题零件图样分析，要从三部分下手：数铣，加工内容最多，装夹工艺复杂，特别是铣内外螺纹时，对操作者提出了更高的要求，同时车身部分曲面加工部标准文档实用文案位较多；数车，轮子的加工较容易，关键 是炮管的加工，主要是考查细长轴的加工与工艺；电气控制，要求对坦克的自动运行前进、后退、转弯的控制进行程序设置于调试。、设备选择在数控机床上加工零件时，通常有两种情况，一是被加工零件要选择合适的加工设备，二是有数控机床选择适合的加工零件。是用普通机床加工，还是数控机床加工，或是选用专用机床加工，究竟如何选择，概括起来要考虑如下几个因素。要保证被加工零件的技术要求，加工出合格的产品。有利于提高生产效率。尽可能降低生产成本。综上所述，根据学校的设备条件，本课题可选用数控车、数控铣床完成；由于零件还需要加工曲面，故可选用数控机床进行曲面切削至达到尺寸和精度要求。 刀具的选择及装夹、刀具的选择由图1可知所要加工件的材料为铝材，同时，考虑到被加工件尺寸精度、表面质量要求以及切削载荷的大小、切削过程中有无冲击和振动等因素，选择相应的刀具材料为硬质合金刀片或高速钢到都可以；刀具的类型为机械夹固式不重磨可转位车刀，这是当前数控车床上使用最广泛的一种车刀，这种车刀的刀片为多边形，有多条切削刃，当某条切削刃磨损钝化后，只需松开夹固元件，将刀片转一个位置便可继续使用，其最大有点是车刀几何角度完全由刀片保证，切削性能稳定，刀杆和刀片已标准化，加工质量好。故选择机夹硬质合金刀具，数铣的可选用高数刚刀。、刀具的安装车刀安装得正确与否，将直接影响切削能否顺利进行和工件的加工质量。在这里，我们将重申安装车刀时应注意的事项：1）车刀安装在刀架上，伸出量一般为刀杆高度的 1~1.5倍。伸出过长会使刀杆刚度变差，切削时容易产生振动，影响工件的表面粗糙度。2）车刀垫铁要平整，数量要少，垫铁应与刀架对齐。）车刀刀尖应与工件轴线等高，否则会因基面和切削平面的位置发生变化，而改变车刀工作时的前角和后脚的数值。）车刀刀杆中心线应与进给方向垂直，否则会使主偏角和副偏角的数值发生变化。标准文档实用文案、刀具及切削用量的选择：根据零件的加工要求，车削与铣削刀具材料均为硬质合金。刀具规格及切削用量确定如表1，2所列表1综合零件刀具卡设计课题综合零件序号刀具号刀具名称及规格刀具半径数量加工表面备注1T010145o粗外圆车刀0.21外表面、端面2T010145o精外圆车刀0.21外表面、端面3T0202宽为3毫米的切槽刀01切断4T030360o的螺纹车刀1铣螺纹5T0404?16的键槽铣刀81铣内腔6T0505?12的键槽铣刀61铣内腔7T0707?10的键槽铣刀51铣?6轮轴8T0606?6的键槽铣刀31铣“工字”9T0808中心钻31雕刻三一LOGO确定加工参数：主轴转速：硬只合金刀具材料在车削不锈钢件时主轴转度：1000vr/minπD式中：V—切削速度D—刀具直径进给速度:F f2 z Nmm/min式中：f2——刀具的每齿的进给量 mm/r标准文档实用文案——刀具的齿数N——主轴的转数 r/min经查切削速度表、计算，切削参数表如表 2所示表2切削参数刀具号加工内容刀具规格主轴转速进给速度（r/min）（mm/r)类型材料T0101粗加工外轮廓600150合金刀片 硬质合金T0202精加工外轮廓1000200T0303车槽宽3mm车槽高速钢3500.1刀T0404车M26X260°外螺纹7202螺纹车刀硬质合金T0606?6键槽铣800150mm/mi铣“工”字槽刀硬质合金nT0707铣曲面?12键槽铣硬质合金1500400mm/mi刀n确定装夹方案机床夹具是指安装在机床上，用以装夹工件，是工件和刀具具有正确的相互位置的关系。数控车床所使用的通用夹具就是三爪自定心卡盘，这种夹具装夹简单 ,夹持范围大，装夹速度快，能满足常见的一般加工要求。因此，它主要用于数控车床装夹一些回转体的轴类零件和套筒类零件。而该零件图就是轴类零件，且图纸对零件的同轴度要求可以用三爪自定心卡盘和打中心孔装夹来达到要去，因此在车床上选择三爪自定心卡盘来进行装夹。而在铣床上多数采用平口虎钳进行装夹工件就可以达到要求。标准文档实用文案2.3 确定加工工艺卡2.3.1 数控加工工艺卡如下表 3：标准文档实用文案表3工序内容（走刀路线）切削用量工工序序工序内容（走刀路线）进给速设备转速背吃刀名称T刀具号度r/min量mmmm/r1粗车夹25的外圆，粗车轮子T01016000.151.5数控长，留余量0.5mm车床2精车精车轮子保证尺寸精度T01016000.21.5数控车床3切断切断轮子T03034000.251.5数控车床粗铣履带、“工”字槽T060680040065粗铣粗铣车身曲面T07078004000.1数控车身铣床粗铣螺纹底孔T070780015056精铣车身履带、曲面、螺纹T060612002601数铣底孔、“工”字槽粗铣7车身粗铣轮子部位T07078001205数铣侧面粗铣150m8车身粗铣车身底部内腔T07078002数铣m/min底部9精铣精铣床车身底部内腔T07079002005数铣10三一雕刻三一LOGO15003000.1标志中心钻数铣标准文档实用文案2.4 编写加工程序 零件加工程序的编制方法现代数控机床是综合了多种高技术的机床，是完全新型的自动化机床。数控车床主要用于加工轴类、套筒类、盘状类等精度要求高、表面质量要求高、表面形状复杂、带特殊螺纹的零件，在加工前，操作者应先制定加工工艺，选好要加工所需的刀具，安全规范的加工出所需产品。数控机床和普通机床不同，整个加工过程中不需要人工操作，而由程序来进行控制。在数控机床上加工零件时，首先要分析零件图样的要求、确定合理的加工路线及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据；其次把全部工艺过程以及其他辅助功能（主轴的正转与反转、切削液的开与关、变速、换刀等）按运动顺序，用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经过调试后记录在控制介质（或称程序载体）上；最后输入到数控机床的数控装置中，以此控制数控机床完成工件的全部加工过程。因此，把从分析零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程称为零件加工程序的编制。 数控编程的方法数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。1、手工编程。手工编程是指程序编制的整个步骤全部是由人工来完成的。于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比较简单，出错机会较少，这时用手工编程计及时又经济，因而手工编程仍被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。但是工件轮廓复杂，特别是加工非圆弧曲线、曲面等表面，或工件加工程序较长时，使用手工编程将十分烦琐、费时，而且容易出错，常会出现手工编程工作跟不上数控机床加工的情况，影响数控机床的开动率。此时必须用自动编程的方法编制程序。2、自动编程。自动编程有俩种： APT软件编程和CAM软件编程。APT软件是利用计算机和相应的处理程序、后置处理程序对零件源程序进行处理，以得到加工程序的编程方法。在具体的编程过程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工进行外标准文档实用文案（有些自动编程系统能自动确定最佳的加工工艺参数） ，其余的工作，包括数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序检验等各项工作均由计算机自动完成。编程人员只需根据图样的要求，使用数控语言编写出零件加工的源程序，送入计算机，由计算机自动地进行数值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，并在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动穿出数控加工纸带，或将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。CAM 软件是将加工零件以图形形式输入计算机，由计算机自动进行数值计算、前置处理，在屏幕上形成加工轨迹，及时修改，再通过后置处理形成加工程序输入数控机床进行加工。自动编程的出现使得一些计算烦琐、手工编程困难或手工无法编出的程序都能够实现。本设计根据零件的具体加工部位和零件的结构工艺特点，在本课题中所需加工的是一件轴类零件，属于二维工件，由于该工件由几部分焊接而成， 又对同轴度要求较高，故要分次装夹，以达到精度要求。该工件无曲面，可采用手工编写程序，这样既及时又经济，同时能达到预期效果。另外，为了检验手工编程的实际效果在这里还采用了数控仿真技术来及时校验整个程序的加工效果。2.4.3 数控车的参考程序如下 :%O1000(轮子）M03S1T0101G00X100Z100X40Z2G73U3R3N10G0X34G1Z0F0.1X35Z-0.5Z-2.3G2X31Z-2R2G1W-1.4G2X35W-2R2标准文档实用文案G1Z-9.5X34W-0.5N20G1X40M05M00M3S3T0101G0X40Z2G70P10Q20G0X100Z100M30%O2000(炮杆左端）M3S1T0101G0X100Z100X12Z2G71U1R1N10G0X7G1Z0F0.1X8Z-0.5Z-67N20G1X12M05M00M3S1T0101G0X12Z2G70P10Q20G0X100Z100M30%%标准文档实用文案O3000炮杆右端M3S1T0101G0X12Z2G71U1R1N10G0X6G1Z0F0.1X7.9Z-1Z-15N20G0X12M05M00M3S3T0101G0X12Z2G70P10Q20G0X100Z100M30%O4000螺纹M3S1T0202G0X100Z100X12Z2G92X7Z-15F1.25X6.5X6.4X6.25G0X10Z100M30%标准文档实用文案 数控铣加工程序如下：铣两边履带%O1200N12G90G54G0X-53.5Y-3.1S3000M03N14G43Z30.M08N16Z-11.N18G1Z-13.F400N20G17G3X-55.5Y-1.1I-2.J0.F1000N22G1X-57.5N24G2X-62.6Y4.I0.J5.1N26X-49.5Y17.1I13.1J0.N28G1X49.5N30G2X62.6Y4.I0.J-13.1N32X57.5Y-1.1I-5.1J0.N34G1X55.5N36G2X50.4Y4.I0.J5.1N38G3X49.5Y4.9I-0.9J0.N40G1X-49.5N42G3X-50.4Y4.I0.J-0.9N44G2X-55.5Y-1.1I-5.1J0.N46G3X-57.5Y-3.1I0.J-2.N48G1Z-11.N50G0Z30.N52M05N54M30%“工”字型凹槽%O1200标准文档实用文案N12G90G54G0X-26.553Y6.869M03N14G43Z31.M08N16Z20.N18G1Z0.F400N20Y1.869Z-2.N22Y6.869F1000N24Y-11.131N26G17G2X-31.653Y-16.231I-5.1J0.N28G1X-33.653N30G3Y-18.031I0.J-0.9N32G1X-17.653N34G3Y-16.231I0.J0.9N36G1X-19.653N38G2X-24.753Y-11.131I0.J5.1N40G1Y6.869N42G2X-19.653Y11.969I5.1J0.N44G1X-17.653N46G3Y13.769I0.J0.9N48G1X-33.653N50G3Y11.969I0.J-0.9N52G1X-31.653N54G2X-26.553Y6.869I0.J-5.1N56G1Z0.N58G0Z31.N60M05N62M30%标准文档实用文案第三章 电气控制部分设计与制作坦克电气控制部分主要分为电源模块、遥控射频信号模块、电机驱动模块三大部分。3.1 稳压电源模块此模块为坦克动力系统及控制系统提供能源。 稳压电源制作原理直流稳压电源，是将交流 220V、50Hz 的电压，经电源变压器降压，再经整流、滤波和集成稳压器稳压后，获得平稳的直流电压输出。直流稳压电源大体上分为整流滤波电路和稳压电路两部分。整流滤波部分一般采用单相桥式整流、电容滤波电路;稳压部分采用集成稳压器 7805完成。 三端稳压器 7805 芯片原理78XX系列集成稳压器的典型应用电路如下图 5所示，这是一个输出正 5V直流电压的稳压电源电路。IC采用集成稳压器 7805，C1、C2分别为输入端和输出端滤波电容，RL为负载电阻。当输出电较大时， 7805应配上散热板。标准文档实用文案图5 电源模块电路原理图图6为提高输出电压的应用电路。稳压二极管 VD1串接在78XX稳压器2脚与地之间，可使输出电压 Uo得到一定的提高，输出电压 Uo为78XX稳压器输出电压与稳压二极管 VC1稳压值之和。VD2是输出保护二极管，一旦输出电压低于VD1稳压值时，VD2导通，将输出电流旁路，保护 7800稳压器输出级不被损坏。图6稳压电路由于R1、RP电阻网络的作用，使得输出电压被提高，提高的幅度取决于 RP与R1的比值。调节电位器 RP，即可一定范围内调节输出电压。当 RP=0时，输出电压Uo等于78XX稳压器输出电压；当 RP逐步增大时，Uo也随之逐步提高。标准文档实用文案表47805电气参数参数符号测试条件最小值典型值最大值单位输出电压VoTj=25℃4.85.05.2V5.0mA<1o<1.0A,Po<15WVi=7.5v4.755.005.25Vto20v线性调整率△VoTj=25℃,Vi=7.5Vto25V4.0100mVTj=25℃,Vi=8Vto12V1.650mV负载调整率△VoTj=25℃,lo=5.0mAto1.5A9100mVTj=25℃,lo=250mAto750mA450mV静态电流IQTj=25℃5.08mA静态电流变化率△IQlo=5mAto1.0A0.030.5mAVi=8Vto25V0.30.8mAmV/输出电压温漂△Vo/△Tlo=5mA0.8℃输出噪音电压VNf=10Hzto100KHz,Ta=25℃42μV纹波抑制比RRf=120Hz,Vi=8Vto18V6273dB输入输出电压差Volo=1.0A,Tj=25℃2V输出阻抗Rof=1KHz15mΩ短路电流1SCVi=35V,Ta=25℃230mA峰值电流1PKTj=25℃2.2A3.2 无线收发模块：本模块完成对坦克的无线遥控控制标准文档实用文案遥控信号采用台湾普城公司生产的一种 CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路PT2262/PT2272 ，编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片 PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时， PT2262不接通电源，其 17脚为低电平，所以 315MHz 的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第 17脚输出经调制的串行数据信号，当 17脚为高电平期间315MHz 的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当 17脚为低平期间315MHz 的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于 PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ ASK调制）相当于调制度为100％的调幅。图4所示PT2262管脚说明：图7PT2262 PT2272管脚图标准文档实用文案表5芯片管脚说明名称管脚说明地址管脚,用于进行地址编码,可A0-A111-8、10-13置为“0”,“1”,“f”(悬空),数据输入端，有一个为“1”即D0-D57-8、10-13有编码发出，内部下拉Vcc18电源正端（＋）Vss9电源负端（－）编码启动端，用于多数据的编码TE14发射，低电平有效；振荡电阻输入端，与OSC2所OSC116接电阻决定振荡频率；OSC215振荡电阻振荡器输出端；Dout17编码输出端（正常时为低电平）标准文档实用文案图7芯片硬件接线图3.3 电机驱动模块电机驱动采用SGS公司生产的的L298N芯片。本芯片内部包含4通道逻辑驱动电路，是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个 H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。其引脚排列如图2中U4所示，1脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器，形成电流传感信号。L298可驱动2个电机，OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转， ENA，ENB接控制使能端，控制电机的停转。1298的逻辑功能如表2所列。Intel8253输出二组PWM波，每一组PWM波用来控制一个电机的速度。另外二个 I／O口可以控制电机的正反转．控制方法与控制电路都比较简单。即 P10、P11控制第一个电机的方向，输入的： PWMl控制第一个电机的速 度；P12、P13控制第二个电机的方向，输入的 PWM2控制第二个电机的速度。由于电机在正常工作时对电源的干扰很大，只用一组电源时会影响单片机的正常工作。所以选用双电源供电。一组 5V电源给单片机和控制电路供电，标准文档实用文案另外一组5V、9V电源给