經濟型數(shù)控車床控制系統(tǒng)硬件電路設計開題報告.doc

南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文）開題報告題目：經濟型數(shù)控車床控制系統(tǒng)硬件電路設計專業(yè)：自動化（數(shù)控技術應用）班級：數(shù)控033學號：學生姓名：指導教師：2007年3月本科畢業(yè)設計(論文)開題報告學生姓名王慧蘊學號Z35702203專業(yè)自動化（數(shù)控技術應用）指導教師華茂發(fā)職稱副教授所在院系自動化學院課題來源自擬課題課題性質工程設計課題名稱經濟型數(shù)控車床控制系統(tǒng)硬件電路設計畢業(yè)設計的內容和意義經濟型數(shù)控車床是以單片機為控制核心、以步進電機為驅動、以開環(huán)控制方式為基礎的一種簡易數(shù)控系統(tǒng)。此次主要以它的控制系統(tǒng)為研究對象，進行硬件電路設計。畢業(yè)設計的具體內容：1、采用8031作為主CPU，外擴32K程序存儲器，8K數(shù)據存儲器；2、用89C2051作為從CPU，控制三排LED顯示；3、鍵盤用8155擴展；4、X軸、Z軸步進電機正、反轉脈沖信號經鎖存器輸出；5、用8255擴展若干輸入、輸出信號接口。本課題研究的意義：本課題對經濟型數(shù)控車床控制系統(tǒng)硬件電路進行設計,其研究意義如下：1、經濟型數(shù)控車床價格便宜，性能價格比適中，與中高檔數(shù)控車床相比，前者只需一萬元左右，后者則需要十萬甚至幾十萬元。因此，它特別適合于改造在設備中占有較大比重的普通車床，適合在生產第一線大面積推廣。2、經濟型數(shù)控車床適用于多品種、中小批量產品的自動化生產，對產品的適用性強。在普通車床上加工的產品，大都可以在經濟型數(shù)控車床上進行。加工不同零件，只要改變加工程序，很快適應和達到批量生產的要求。這就為單件、小批量以及試制新產品提供了極大的便利。它縮短了生產準備周期，而且節(jié)省了大量工藝裝備費用。對于使用點位控制系統(tǒng)的多孔零件的加工，當需要修改設計，改變其中某些孔的位置和尺寸時，只需局部修改增刪穿孔帶的相應部分，花費很短的生產準備時間就可以把修改后的新產品制造出來，為產品結構的不斷更新提供了有利條件。3、經濟型數(shù)控車床可以提高產品的質量，降低廢品損失。數(shù)控裝置有較高的加工精度，加工出的產品尺寸一致性好，合格率高。如包縫機殼車內槽，質量要求高，手工加工時廢品和返修品率高達70%，用經濟型數(shù)控車床加工幾乎沒有廢品。數(shù)控機床的傳動系統(tǒng)與機床結構都具有很高的剛度和熱穩(wěn)定性，提高了產品的制造精度，特別是數(shù)控機床的自動加工方式避免了生產者的人為操作誤差，同一批加工零件的尺寸一致性好。產品合格率高，加工質量穩(wěn)定。4、經濟型數(shù)控車床能解決復雜零件的加工精度控制問題。如一個復雜工件，原來有一個高級車工用雙手搖動兩個手柄，邊加工邊對樣板，每件需16小時，費時費力，且質量無法保證，而在改造后的經濟型數(shù)控車床上加工，僅用45分鐘，提高工效20倍。5、經濟型數(shù)控車床能節(jié)約大量工裝費用，降低生產成本。手工操作需要大量不同類型的靠模和成形刀具，用經濟型數(shù)控車床加工可以不用工裝，不僅節(jié)約了工裝費用，還減輕了工具制造部門的壓力。6、經濟型數(shù)控車床可以提高生產率。零件加工所需要的時間包括機動時間與輔助時間兩部分。經濟型數(shù)控車床能夠有效減少這兩部分時間，因而加工生產率比一般機床要高得多。數(shù)控車床主軸轉速和進給量的范圍比普通機床的范圍大，每一道工序都能選用最有利的切削用量，良好的結構剛性允許數(shù)控車床進行大切削用量的強力切削，有效地節(jié)省了機動時間。數(shù)控車床移動部件的快速移動和定位均采用了加速與減速措施，因而選用了很高的空行程運動速度，消耗在快進、快退和定位的時間比一般機床的少得多。數(shù)控車床在更換零件時幾乎不需要重新調整車床，而零件有都安裝在夾緊裝置中，用于停機進行零件安裝調整的時間可以節(jié)省不少。7、經濟型數(shù)控車床可以減輕工人的勞動強度。使用經濟型數(shù)控車床，將工人從緊張、繁重的勞動中解脫出來。對零件的加是按事先編好的程序自動完成的，操作者除了安放穿孔紙帶或操作鍵盤、裝卸零件、關鍵工序的中間測量以及觀察機床的運動之外，不需要進行繁重的重復性手工操作，勞動強度和緊張程度均可大為減輕，勞動條件也得到相應的改善。8、經濟型數(shù)控車床可以提高工人的素質，促進技術進步。數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，擴大了工人的視野，帶動可學習微電子技術的熱潮，為工人由“體力型”向“智力型”過渡創(chuàng)造了條件，促進了工廠的技術進步。9、經濟型數(shù)控車床可以增強企業(yè)的應變能力，為提高企業(yè)競爭能力創(chuàng)造了條件。企業(yè)應用經濟型數(shù)控對設備進行改造后，提高了加工精度和批量生產的能力，同時又保持“萬能加工”和“專用高效”這兩種屬性，提高設備自身對產品更新?lián)Q代所需要的應變能力，增強了企業(yè)的競爭能力。10、經濟型數(shù)控車床的功能實用，軟件功能不低于同樣配置的一般伺服電機的功能，基本上可以滿足加工要求。全功能數(shù)控系統(tǒng)雖然功能豐富，但成本高，我國一般中小型企業(yè)購置困難，而大量的機械零件需要高速加工制造，需要大量便宜且自動化程度很高的加工設備。由于步進電機的數(shù)控系統(tǒng)在某種意義上可以裝備這個檔次的設備，所以經濟型數(shù)控車床是適合我國國情的高效自動化車床。文獻綜述隨著計算機技術的高速發(fā)展,傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革,普通機床已經無法滿足社會發(fā)展的需要。經濟型數(shù)控車床控制系統(tǒng)硬件電路的設計,最主要的是對單片機控制系統(tǒng)的設計。文獻12345等都是關于單片機方面的內容，其中3和4介紹了MCS-51系列單片機的基礎知識，如單片機的總體結構，引腳的描述，以及外部擴展問題等；文獻2以89C51單片機為典型機，詳細介紹片內結構、工作原理、接口技術和單片機在各領域中的應用；文獻15介紹了如何設計單片機系統(tǒng)，提供了大量實用電路和程序并舉例了應用系統(tǒng)的設計和調試，注重理論聯(lián)系實際，著重實際應用。設計數(shù)控車床控制系統(tǒng)硬件電路必須了解數(shù)控車床的外觀以及它是如何工作的，這樣才能知道該如何著手。文獻67910111213都是關于數(shù)控或數(shù)控車床方面的內容，文獻671112主要是對當前數(shù)控機床的介紹，可參考其中的數(shù)控車床的外觀以及工作的方式。文獻91013介紹了數(shù)控機床的發(fā)展趨勢，以及數(shù)控系統(tǒng)先進理念和相應的體系結構。畫電路原理圖和電路板圖需用到軟件PROTEL99SE，文獻8詳細介紹了如何設計電路原理圖、畫元件圖、設計電路板圖、畫元件封裝圖和電路仿真等。參考文獻：1、何立民MCS-51單片機應用系統(tǒng)設計北京：北京航空航天大學出版社，1990年2、李朝青單片機原理及接口技術北京：北京航空航天大學出版社，19993、趙德安等單片機原理與應用北京：機械工業(yè)出版社，20044、李學海標準80C51單片機基礎教程北京：北京航空航天大學出版社，20065、汪道輝單片機系統(tǒng)設計與實踐北京：電子工業(yè)出版社，20066、汪木蘭數(shù)控原理與系統(tǒng)北京：機械工業(yè)出版社，20047、邵群濤數(shù)控系統(tǒng)綜合實踐北京：機械工業(yè)出版社，20048、夏路易石宗義電路原理圖與電路板設計教程PROTEL99SE,20029、張俊魏紅根數(shù)控技術發(fā)展趨勢智能化數(shù)控系統(tǒng)制造技術與機床，2004年第04