2024年5月13日发(作者：卢圣)
第２９卷第５期
２ ０１１年９月
西安航空技术高等专科学校学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉ’ａｎ Ａｅｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ
Ｖｏ１．２９ＮＯ．５
Ｓｅｐｔ．２ ０ １ １
ＨＥＤ一２ １ Ｓ数控综合实验台画笔自动控制机构设计
李玲，罗庚合
（西安航空技术高等专科学校机械工程系，陕西西安７１００７７）
摘要：以数控系统的ＰＬＣ控制为基础，设计ＨＥＤ－－２１Ｓ机械笔控制系统结构，它可控制电磁铁的动作，执行画笔
的上下运动。这支笔在Ｘ、Ｚ型十字窗格可以绘制任意几何形状，该设计符合要求的快速定位数控直线移动，及圆弧
插补功能，有助于提高数控编程效率和数控教学质量。
关键词：数控系统；ＰＬＣ控制；电磁铁；机构设计；画笔
中图分类号：ＴＰ２０５文献标识码：Ａ文章编号：１００８—９２３３（２０１１）０５—００３２—０３
ＨＥＤ一２１Ｓ数控综合实验台是我国华中数控
有限公司研制的多功能教学实验设备，在数控机床
操作、编程和维修技等发挥较大的作用。
然而该设备的不足之处就是画笔机构，由于画
笔不能动作，画笔与纸张接触不好、图纸跑偏、画笔
现场实习效果。ＨＥＤ一２１Ｓ数控综合实验台画笔
自动控制机构机械设计结构如图１所示。
容易损坏，不能仿真快速移动和插补加工功能，难以
编写比较复杂的程序等。通过多年的教学实践，为
此研制了“ＨＥＤ一２１Ｓ数控综合实验台画笔自动控
制机构”。该机构可以在手动或自动情况下随意抬
笔与落笔，需要画图时落笔，快速移动时抬笔，利用
反力弹簧和磁条压纸等方法，实现了纸张平整不跑
偏与画笔接触可靠，绘图质量明显提高。
１ ＨＥＤ一２１Ｓ数控综合实验台画笔自动控
制机构设计概述
ＨＥＤ一２１Ｓ数控系统综合试验台用于培养学
生掌握数控系统的编程方法、数控系统电气设计、安
图１ ＨＥＤ一２１Ｓ数控综合实验台画笔自动控制机构简图
１手控磁力吸盘２固定卡３立柱４横杆５拧紧手柄６中性
笔芯７反力弹簧８电磁铁９防护片１Ｏ丝杆１１导轨
ＨＥＤ－－２１Ｓ数控综合实验台画笔自动控制电
气控制框图如图２所示。
装、调试、维修等实际动手能力的一套实验装置。数
控系统综合试验台采用模块化设计，便于组合和扩
展，也便于检查和调试，利用该实验装置可以使学生
掌握数控系统控制原理、电气原理、电气设计方法、
２工作原理
ＨＥＤ－－２１Ｓ数控综合实验台电气控制原理图
（见图３）。
元器件的选用，能够掌握数控系统电器布局、安装、
电气调试等方法，能够模拟工业生产过程、达到工业
收稿日期：２０１１－０６－０７
利用ＣＮＣ中的ＰＬＣ程序中对冷却控制的程
作者简介：李玲（１９６８一），女，山西吕梁人，讲师，硕士研究生，从事机电一体化专业教学和研究。
西安航空技术高等专科学校学报 第２９卷
善，任意图形也可以绘制。
参考文献
社，２０１０．
机
［４］
刘永久．数控机床故障诊断与维修技术［Ｍ］．北京：
械工业出版社，２００６．
］．北京：
Ｅｌｌ
罗庚合，黄万长．数控机床故障诊断与维修［
国防工业出版社，２００９．
Ｅ５］
陈文杰．数控编程与工艺［Ｍ］．北京：机械工业出版
社，２００９．
Ｅｚｌ
陈吉红，杨克冲．数控机床实验指南［Ｍ］．武汉：华中科
技大学出版社，２００３．
机械
Ｅ６３
许缪，王淑英．电气控制与ＰＬＣ应用［Ｍ３．北京：
工业出版社，２０１１．
［３］
陈富安．数控原理与系统［Ｍ］．北京：人民邮电出版
［责任编辑、校对：包安源］
Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｔｅｓｔ Ｂｅｄ
ＨＥＤ一２ １Ｓ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ
Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｄｅｓｉｇｎ
Ｂｒｕｓｈ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ
ＬＩ Ｌｉｎｇ，ＬＵＯＧｅｎｇ—ｈｅ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎ Ａｅｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００７７＇Ｃｈｉｎａ）
ＡｂｓｔｎＩｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＬＣ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｅｓｉｇｎｓ ｔｈｅ ＨＥＤ－－２ １ Ｓ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ｂｒｕｓｈ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｖｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｒｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓ ｔｈｅ
ｕＤｗａｒｄ—ｄｏｗｎｗａｒｄ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｂｒｕｓｈ．Ｔｈｅ ｂｒｕｓｈ ｃａｎ ｐａｉｎｔ ａｎｙ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ ｓｈａｐｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｘ—Ｚ ｃｒｏｓｓ
ｇｒｉｄ Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｆｏｒｍｓ ｔｏ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｌｉｎｅａｒ ｌｉｎｅ ａｎｄ ａｒｃ ｉｎｓｅｒｔｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ
ｒｅｑｕｉｒｅｄ，ａｎｄ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｔｅａｃｈｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｔｒａｉｎｉｎｇ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ＰＬＣ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｒｏｎ；ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｄｅｓｉｇｎ；ｂｒｕｓｈ
（上接第２８页）
Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｂａｔｃｈｉｎｇ Ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ Ｐｒｅｓｓ Ｐａｒｔｓ
ＬＡＮ Ｒｕ—ｕｉｒｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎ Ａｅｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００７７＇Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｄｉｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｉｎ ｐｌａｔｅ ｐａｒｔｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｒｅｓｓ ａｎｄ ｐｕｌｌｉｎｇ，ｏｐｅｒａｔｏｒｓ ｈａｖｅ ｔｏ ｃａｌｃｕ—
ｌａｔｅ ｏｕｔ ｂａｔｃｈｉｎｇ ｓｉｚｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｆｏｒｍｕｌａ ｆｉｒｓｔ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｕｒｎ ｏｕｔ ｂａｔｃｈｉｎｇ ｍａｌｅ ｄｉｅ ａｎｄ ｆｅｍａｌｅ ｄｉｅ． Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ
ｔｒｉａ１ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｙ ｃｏｒｒｅｃｔ ｂａｔｃｈｉｎｇ ｍａｌｅ ｄｉｅ ａｎｄ ｆｅｍａｌｅ ｄｉｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｅｒｒｏｒｓ ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｐｍｃｅｓ，
ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｌＯＷ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｓｃｕｓｓ ｒｅａｓｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｒｒｏｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ
ｃｏｒｒｅｓＤｏｎｄｉｎｇ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ＳＯ ａｓ ｔｏ ｓｈｏｒｔｅｎ ｔｈｅ ｔｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｅｒｒｏｒ ａｎｄ ａｎ—
ｈａｎｃｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｐｌａｔｅ ｗｏｒｋ ｆｏｒｍｉｎｇ；ｐｒｅｓｓ ａｎｄ ｐｕｌｌｉｎｇ；ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｆｏｒｍｕｌａ；ｅｒｒｏｒ
2024年5月13日发(作者：卢圣)
第２９卷第５期
２ ０１１年９月
西安航空技术高等专科学校学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉ’ａｎ Ａｅｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ
Ｖｏ１．２９ＮＯ．５
Ｓｅｐｔ．２ ０ １ １
ＨＥＤ一２ １ Ｓ数控综合实验台画笔自动控制机构设计
李玲，罗庚合
（西安航空技术高等专科学校机械工程系，陕西西安７１００７７）
摘要：以数控系统的ＰＬＣ控制为基础，设计ＨＥＤ－－２１Ｓ机械笔控制系统结构，它可控制电磁铁的动作，执行画笔
的上下运动。这支笔在Ｘ、Ｚ型十字窗格可以绘制任意几何形状，该设计符合要求的快速定位数控直线移动，及圆弧
插补功能，有助于提高数控编程效率和数控教学质量。
关键词：数控系统；ＰＬＣ控制；电磁铁；机构设计；画笔
中图分类号：ＴＰ２０５文献标识码：Ａ文章编号：１００８—９２３３（２０１１）０５—００３２—０３
ＨＥＤ一２１Ｓ数控综合实验台是我国华中数控
有限公司研制的多功能教学实验设备，在数控机床
操作、编程和维修技等发挥较大的作用。
然而该设备的不足之处就是画笔机构，由于画
笔不能动作，画笔与纸张接触不好、图纸跑偏、画笔
现场实习效果。ＨＥＤ一２１Ｓ数控综合实验台画笔
自动控制机构机械设计结构如图１所示。
容易损坏，不能仿真快速移动和插补加工功能，难以
编写比较复杂的程序等。通过多年的教学实践，为
此研制了“ＨＥＤ一２１Ｓ数控综合实验台画笔自动控
制机构”。该机构可以在手动或自动情况下随意抬
笔与落笔，需要画图时落笔，快速移动时抬笔，利用
反力弹簧和磁条压纸等方法，实现了纸张平整不跑
偏与画笔接触可靠，绘图质量明显提高。
１ ＨＥＤ一２１Ｓ数控综合实验台画笔自动控
制机构设计概述
ＨＥＤ一２１Ｓ数控系统综合试验台用于培养学
生掌握数控系统的编程方法、数控系统电气设计、安
图１ ＨＥＤ一２１Ｓ数控综合实验台画笔自动控制机构简图
１手控磁力吸盘２固定卡３立柱４横杆５拧紧手柄６中性
笔芯７反力弹簧８电磁铁９防护片１Ｏ丝杆１１导轨
ＨＥＤ－－２１Ｓ数控综合实验台画笔自动控制电
气控制框图如图２所示。
装、调试、维修等实际动手能力的一套实验装置。数
控系统综合试验台采用模块化设计，便于组合和扩
展，也便于检查和调试，利用该实验装置可以使学生
掌握数控系统控制原理、电气原理、电气设计方法、
２工作原理
ＨＥＤ－－２１Ｓ数控综合实验台电气控制原理图
（见图３）。
元器件的选用，能够掌握数控系统电器布局、安装、
电气调试等方法，能够模拟工业生产过程、达到工业
收稿日期：２０１１－０６－０７
利用ＣＮＣ中的ＰＬＣ程序中对冷却控制的程
作者简介：李玲（１９６８一），女，山西吕梁人，讲师，硕士研究生，从事机电一体化专业教学和研究。
西安航空技术高等专科学校学报 第２９卷
善，任意图形也可以绘制。
参考文献
社，２０１０．
机
［４］
刘永久．数控机床故障诊断与维修技术［Ｍ］．北京：
械工业出版社，２００６．
］．北京：
Ｅｌｌ
罗庚合，黄万长．数控机床故障诊断与维修［
国防工业出版社，２００９．
Ｅ５］
陈文杰．数控编程与工艺［Ｍ］．北京：机械工业出版
社，２００９．
Ｅｚｌ
陈吉红，杨克冲．数控机床实验指南［Ｍ］．武汉：华中科
技大学出版社，２００３．
机械
Ｅ６３
许缪，王淑英．电气控制与ＰＬＣ应用［Ｍ３．北京：
工业出版社，２０１１．
［３］
陈富安．数控原理与系统［Ｍ］．北京：人民邮电出版
［责任编辑、校对：包安源］
Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｔｅｓｔ Ｂｅｄ
ＨＥＤ一２ １Ｓ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ
Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｄｅｓｉｇｎ
Ｂｒｕｓｈ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ
ＬＩ Ｌｉｎｇ，ＬＵＯＧｅｎｇ—ｈｅ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎ Ａｅｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００７７＇Ｃｈｉｎａ）
ＡｂｓｔｎＩｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＬＣ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｅｓｉｇｎｓ ｔｈｅ ＨＥＤ－－２ １ Ｓ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ｂｒｕｓｈ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｖｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｒｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓ ｔｈｅ
ｕＤｗａｒｄ—ｄｏｗｎｗａｒｄ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｂｒｕｓｈ．Ｔｈｅ ｂｒｕｓｈ ｃａｎ ｐａｉｎｔ ａｎｙ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ ｓｈａｐｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｘ—Ｚ ｃｒｏｓｓ
ｇｒｉｄ Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｆｏｒｍｓ ｔｏ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｌｉｎｅａｒ ｌｉｎｅ ａｎｄ ａｒｃ ｉｎｓｅｒｔｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ
ｒｅｑｕｉｒｅｄ，ａｎｄ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｔｅａｃｈｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｔｒａｉｎｉｎｇ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ＰＬＣ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｒｏｎ；ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｄｅｓｉｇｎ；ｂｒｕｓｈ
（上接第２８页）
Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｂａｔｃｈｉｎｇ Ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ Ｐｒｅｓｓ Ｐａｒｔｓ
ＬＡＮ Ｒｕ—ｕｉｒｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎ Ａｅｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００７７＇Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｄｉｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｉｎ ｐｌａｔｅ ｐａｒｔｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｒｅｓｓ ａｎｄ ｐｕｌｌｉｎｇ，ｏｐｅｒａｔｏｒｓ ｈａｖｅ ｔｏ ｃａｌｃｕ—
ｌａｔｅ ｏｕｔ ｂａｔｃｈｉｎｇ ｓｉｚｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｆｏｒｍｕｌａ ｆｉｒｓｔ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｕｒｎ ｏｕｔ ｂａｔｃｈｉｎｇ ｍａｌｅ ｄｉｅ ａｎｄ ｆｅｍａｌｅ ｄｉｅ． Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ
ｔｒｉａ１ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｙ ｃｏｒｒｅｃｔ ｂａｔｃｈｉｎｇ ｍａｌｅ ｄｉｅ ａｎｄ ｆｅｍａｌｅ ｄｉｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｅｒｒｏｒｓ ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｐｍｃｅｓ，
ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｌＯＷ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｓｃｕｓｓ ｒｅａｓｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｒｒｏｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ
ｃｏｒｒｅｓＤｏｎｄｉｎｇ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ＳＯ ａｓ ｔｏ ｓｈｏｒｔｅｎ ｔｈｅ ｔｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｅｒｒｏｒ ａｎｄ ａｎ—
ｈａｎｃｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｐｌａｔｅ ｗｏｒｋ ｆｏｒｍｉｎｇ；ｐｒｅｓｓ ａｎｄ ｐｕｌｌｉｎｇ；ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｆｏｒｍｕｌａ；ｅｒｒｏｒ