數(shù)控機床課程設計xy數(shù)控工作臺設計（完整圖紙）

1、工程學院課程設計說明書課程名稱：數(shù)控專業(yè)課課程設計設計題目：XY數(shù)控工作臺設計指導老師： 設計： 班級： 學號： 時間：2007年3月12日2007年3月23日論 文設 計任 務 書課程編號j1410031課程名稱專業(yè)課課程設計機電、數(shù)控周數(shù)3實施地點科技樓班級機制10311038班人數(shù)90起止時間形式集中 分散指導教師論文設計進度安排1方案論證-2天2機械局部設計-5天3電氣局部設計-3天4軟件設計-2天5編寫說明書-2天6準備辯論及辯論-1天論文設計內(nèi)容任務是：設計一個數(shù)控X-Y工作臺及其控制系統(tǒng)。該工作臺可安裝在銑床上，用于銑削加工。具體參數(shù)如下：系統(tǒng)分辨率為0.01mm，最大銑刀直徑=

2、 16 mm, 最大銑削寬度ae = 5 mm, 最大銑削深度ap,= 2 mm，加工材料為碳鋼，工作臺加工范圍 200 mm×150 mm，最大移動速度為3m/min，制系統(tǒng)為單片機控制系統(tǒng)。設計的內(nèi)容包括：1總體方案確實定1確定系統(tǒng)組成方案組成框圖、功能、機械傳動系統(tǒng)簡圖、主要設計參數(shù)，及方案分析、比擬、說明。2機械局部的設計1確定脈沖當量；2機械部件的總體尺寸、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量的估算；3傳動部件、導向部件的設計、計算和選用；4步進電動機計算、選用；5繪制機械結構裝配圖。3數(shù)控系統(tǒng)的設計1確定數(shù)控裝置方案組成框圖、功能、主要設計參數(shù)，及方案分析、比擬、說明。2電氣控制原理圖設計CP

3、U、存儲器、I/O接口電路及伺服驅(qū)動電路。3系統(tǒng)控制軟件的結構設計控制流程圖和局部功能控制軟件設計匯編程序及流程圖。4編寫設計說明書要求(包括紀律要求和報告書要求)1圖紙要求1機械結構裝配圖，A0圖紙一張。要求視圖根本完整、符合標準。其中至少有一個坐標軸的完整剖視圖。2數(shù)控系統(tǒng)框圖附在說明書上；3數(shù)控電器圖，A1圖紙一張；4軟件框圖可附在說明書上。2編寫設計說明書要求說明書應當表達整個設計的內(nèi)容，包括總體方案確實定、系統(tǒng)框圖的分析、機械傳動設計計算、電氣局部的設計說明，選用元件及其具體參數(shù)的說明、軟件設計及其說明等，說明書的不少于8000字。注：本表按自然班填寫。于發(fā)動時發(fā)給學生。不夠紙請另附

4、頁。前言設計目的數(shù)控機床課程設計是機電一體化專業(yè)教學中的一個重要的實踐環(huán)節(jié)，學生學完技術根底課和專業(yè)課，特別是“數(shù)控技術及應用課程后應用的，它是培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、解決實際問題能力的重要步驟。本課程設計是以機電一體化的典型課題-數(shù)控系統(tǒng)設計方案的擬定為主線，通過對數(shù)控系統(tǒng)設計總體方案的擬定、進給伺服系統(tǒng)機械局部設計，計算以及控制系統(tǒng)硬件電路的設計，使學生能夠綜合應用所學過的機械、電子和微機方面的知識，進行一次機電結合的全方面訓練，從而培養(yǎng)學生具有初步設計計算的能力以及分析和處理生產(chǎn)過程中所遇到的問題的能力。設計要求課程設計是機床數(shù)控系統(tǒng)課程的十分重要實踐環(huán)節(jié)之一。通過課程設計可以初步樹立正確

5、的設計思想，了解有關的工業(yè)政策，學會運用手冊、標準、標準等資料；培養(yǎng)學生分析問題解決問題的實際能力，并在教師的指導下，系統(tǒng)地運用課程和選修課程的知識，獨立完成規(guī)定的設計任務。課程設計的內(nèi)容是改造設備，實現(xiàn)以下幾局部內(nèi)容的設計訓練。如精密執(zhí)行機構或裝置的設計、計算機I/O接口設計和驅(qū)動電路以及數(shù)控化電氣原理設計等。說明書的內(nèi)容應包括：課程設計題目總體方案確實定、系統(tǒng)框圖的分析、電氣執(zhí)行元件的選用說明、機械傳動設計計算以及機械和電氣及其他局部如環(huán)形分配器等的說明。該課程設計的內(nèi)容及方法，可以歸納如下：1.采用微型計算機包括單片機進行數(shù)據(jù)處理、采集和控制。主要考慮計算機的選擇或單片機構成電路的選用、

6、接口電路、軟件編制等。2.選用驅(qū)動控制電路，對執(zhí)行機構進行控制。主要考慮計算機的選擇或單片機構成電路的選用，考慮電機選擇及驅(qū)動力矩的計算，控制電機電路的設計。3.精密執(zhí)行機構的設計。主要是考慮數(shù)控機床工作臺傳動裝置的設計問題：要弄清機構或機械執(zhí)行元件的主要功能傳動運動、動力、位置裝置、微調(diào)、精密定位或高速運轉(zhuǎn)等，進行力矩、負載功率、慣性轉(zhuǎn)動慣量、加減速控制和誤差計算。4.學會使用手冊及圖表資料。1.總體方案確實定系統(tǒng)分辨率為0.01mm，其它設計參數(shù)如下表。設計分組最大銑刀直徑最大銑削寬度ae最大銑削深度ap加工材料工作臺加工范圍mm最大移動速度416mm5mm2mm碳鋼X=200,y=150

7、3m/min工作臺草圖初選步進電動機和絲杠當傳動比i=1時，可用聯(lián)軸器直接將電機與絲杠連接，這種結構有利于簡化結構，提高精度。由 i=(公式2-1) 錯誤！未找到引用源。，b為步進電機步距角Lo為滾珠絲杠導程、為系統(tǒng)脈沖當量。 選電動機型號為55BF009，其步矩角= 選絲杠規(guī)格為2004-3(FYND)其導程為4mm,由傳動比公式得 故可用聯(lián)軸器將電機與絲杠直接連接。預選由廣州菱科自動化設備生產(chǎn)的LK13系列剛性聯(lián)軸器 gzlink 。1.3初定工作臺尺寸 查?機電一體化設計手冊?，根據(jù)(GB/T 158-1996)選工作臺T型槽尺寸如下：深度H=15mm槽低寬度B12mm槽寬A6mmC6m

8、m槽數(shù)5，間隔40mm；由工作臺加工范圍200*150選工作臺尺寸 240 20 20 20200 20初定滾珠絲杠長度L340mm B B 5060 Lx+B+102035452.機械局部的設計2.1.1機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量查?指導書?外表2-18得2.1.2絲杠的轉(zhuǎn)動慣量由?指導書?公式2-3有得由于工作臺材料為碳鋼，故其質(zhì)量為由于聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量小故可忽略不計銑削運動的特征是主運動為銑刀繞自身軸線高速回轉(zhuǎn),進給運動為工作臺帶開工件在垂直于銑刀軸線方向緩慢進給(鍵槽銑刀可沿軸線進給).銑刀的類型很多，但以圓柱銑刀和端銑刀為根本形式,此選用圓柱銑刀,銑刀材料選擇高速鋼.查?金屬切削手冊?P398常

9、用銑刀介紹表，選擇細齒錐柄立銑刀， 其尺寸參數(shù)如下：D=16mm,齒數(shù)Z=4。查?金屬切削手冊?P417細齒錐柄立銑刀切削用量表得銑削速度查?銑工?表24，初選因此可得 查?機械制造根底課程設計指導書?表4-15立式銑床主軸轉(zhuǎn)速表，選銑床型號X51，查其轉(zhuǎn)速表并將轉(zhuǎn)速圓整為實際切削速度為 故實際根據(jù)?指導書?表2-2得高速鋼銑刀銑削公式為 查?指導書?表2-3得銑削力系數(shù)有進給工作臺工作載荷計算查?指導書?表2-4，有如下表格參數(shù)比值不對稱銑削逆銑順銑120903080404故有縱向進給方向工作臺垂直進給方向工作臺橫向進給方向滾珠絲杠上的工作載荷為走刀抗力，移動體重力和作用在導軌上的其他切削分

10、力相關的摩擦力。由于選擇的導軌要求結構緊湊，間隙調(diào)整方便，摩損小，有良好的精度保持性且運動平穩(wěn)，應選擇直線滾動導軌，在此設計中還要求導軌能承受一定的顛覆力矩，所以選擇燕尾導軌的實驗公式進行計算，由式2-11 將所得數(shù)據(jù)代入公式有：初選滾珠絲杠最大運載荷由?指導書?中可知 滾珠絲杠螺母副的傳動效率為 查得或可由算出絲杠的拉壓變形量的計算滿載時拉壓變形量： 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量由?指導書?式2-17得式中為滾珠直徑，為滾珠總數(shù)量滾珠絲杠副剛度的驗算絲杠總變形量因此符合設計要求。資料來源c 由?指導書?式2-18 失穩(wěn)時的臨界載荷為 絲杠截面慣量矩 查?指導書?表2-11得 穩(wěn)定性平安系數(shù)

11、故絲杠符合要求由于選擇的導軌為直線滾動導軌由?指導書?式2-20L50每個滑塊的的工作載荷取硬度系數(shù)0.53、=1、0.81、2預設導軌壽命L=50KM 那么根據(jù)此壽命可算出 3267kN應選導軌型號GDA20SV符合要求，查?指導書?表216可知其資料來源根據(jù)脈沖當量和最大靜轉(zhuǎn)矩初選擇電機脈沖當量由公式2-23 查?指導書?表2-17得 步進電機啟動轉(zhuǎn)矩與最大靜轉(zhuǎn)矩的關系有2.6.2.1加速度力矩 2.6.2.2空載摩擦力矩取傳動系統(tǒng)總效率.、,為滾珠絲杠未預緊時的傳動效率取故電機空載啟動力矩作用在工作臺的合力的計算，逆銑的時候合力大作用在工作臺上的合力折算到電機上的轉(zhuǎn)矩運動部件正常工作時的

12、總負載轉(zhuǎn)矩故運動部件正常運行時需的最大靜轉(zhuǎn)矩按步進電機最大靜轉(zhuǎn)矩選擇要求所以， 查表2-18選擇步進電機55BF009查?指導書?圖2-21步進電機啟動矩頻特性曲線當啟動力矩時對應的允許啟動頻率，而由表2-18查得電機的啟動頻率，保證了電機快速啟動時不丟步。運行矩頻特性校核快速進給運行矩頻特性校核：由式2-34得，快進力矩查?指導書?2-22得，允許快進頻率由式2-33得電機最高快進頻率，故電機快速進給時不丟步。工進時步進電機的運行頻率為工進時步進電機運行所需力矩 工作負載力矩查?指導書?圖2-22得 允許工進運行力矩 滿足設計要求，故可選用此電機。3.數(shù)控系統(tǒng)的設計3.1硬件設計硬件詳細接線

13、圖見圖紙38031存儲器接口輸入顯示 接口 MCX311 INT 限位X向編碼器控制Y向編碼器控制I/O擴展接口光耦功放X向電機光耦功放Y向電機分配后的 脈沖信號DCBA脈沖信號源脈沖分配器YBO14功率放大脈沖信號放大后的 脈沖信號NY設步長計數(shù)器保護現(xiàn)場轉(zhuǎn)向標志為1置正轉(zhuǎn)控制字指針輸出控制字是結束標志延時、控制字地址指針1返回恢復現(xiàn)場總步數(shù)為零置反轉(zhuǎn)控制字3.4軟件程序設計逐點比擬法直線插補用逐點比擬法進行直線插補計算，每走一步，都需要以下四個步驟：偏差判別：判別偏差或,從而決定哪個方向進給和采用哪個偏差計算公式。坐標進給：根據(jù)直線所在象限及偏差符號，決定沿+X、+Y、-X、-Y的哪個方向

14、進給。偏差計算：進給一步后，計算新的加工偏差。終點判別：進給一步后，終點計數(shù)器減1。假設為零，表示到達終點停止插補；不為零，那么返回到第一步繼續(xù)插補。終點計數(shù)判別可用兩個方向坐標值來判斷，也可由一個方向的坐標值來判斷。當XE>YE，可用X方向走的總步數(shù)XE作為終點判別的依據(jù)，如動點X等于終點XE那么停止。當XE<YE，那么用Y方向走的總步數(shù)YE作為終點判別的依據(jù)。由此，第一象限直線插補程序的算法如下：（1） 判別FM是大于0還是小于0。（2） 假設，那么向+X方向輸出一進給脈沖，計算新偏差FM=FM-YE，并修改動點坐標為X=X+1；假設,那么向=Y方向輸出一進給脈沖，計算新偏差F

15、M=FM+XE，并修改動點坐標為Y=Y+1。（3） 終點判別：假設X=XEY=YE，那么停止插補運算。否那么轉(zhuǎn)入第一步，重復上述步驟。第一象限直線插補程序框圖如下列圖：NN初始化>=0？Y方向進給XYY1YXX1X？Y？返 回X方向進給程序設計設計程序時，在RAM數(shù)據(jù)區(qū)分別存放終點坐標值XE，YE，動點坐標值X，Y，偏差FM。對8位機，一般可用2字節(jié)，而行程較大時那么需用3字節(jié)或4字節(jié)才能滿足長度和精度要求。此外，所有的數(shù)據(jù)區(qū)必須進行初始值、X、Y向步進電機初態(tài)控制字。插補程序所用的內(nèi)存單元如下：28H29H2AH2BH2CH70HXEYEXYFM電機正反轉(zhuǎn)控制字電機正反轉(zhuǎn)控制字為：D7

16、D6D5D4D3D2D1D0D1D0為X向電機控制位。D0=1運行，D0=0停止；D1=1正轉(zhuǎn)，D1=0反轉(zhuǎn)。D3D2為Y向電機控制位。D2=1運行，D2=0停止；D3=1正轉(zhuǎn)，D3=0反轉(zhuǎn)。第一象限直線插補的程序： ORG 2000HMAIN：MOV SP, #60HLP4: MOV 28H, #0C8H; MOV 29H, #0C8H; MOV 2AH, #00H; MOV 2BH, #00H; MOV 2EH, #00H; MOV 70H, #0AHLP3: MOV A, 2EH JB ACC.7, LP1 MOV A, 70H MOV 70H, A LCALL MOTR LCALL D

17、ELAY MOV A, 2EH SUBB A, 29H INC 2AH AJMP LP2LP1: MOV A, 70H LCALL MOTR LCALL DELAY MOV A, 2EH ADD A, 28HLP2: MOV 2EH, A MOV A, 28H CJMP A, 2AH, LP3; RET我覺得這次專業(yè)課程設計是對過去所學專業(yè)知識的一個全面的綜合的運用。在設計的過程中我全面地溫習了以前所學過的知識，包括機械專業(yè)課程和電路控制方面的根底知識，經(jīng)過復習整理所學得專業(yè)知識使得設計思路清晰系統(tǒng)。通過設計使我更加接近生產(chǎn)實際，鍛煉了將理論運用于實際的分析和解決實際問題的能力，穩(wěn)固、加深了有

18、關機械設計方面的知識。還有很重要的一點是讓我體會到了一個設計者的精神。在設計過程中既要自己不斷思考、創(chuàng)造，又要注意借用現(xiàn)有的資料，掌握了查閱和使用標準、標準、手冊、圖冊、及相關技術資料的根本技能以及計算、繪圖、數(shù)據(jù)處理等方面的能力。通過對通用機械零件、常用機械傳動或簡單機械的設計，掌握了一般機械設計的程序和方法，有助于樹立正確的工程設計思想，培養(yǎng)獨立、全面、科學的機械設計能力。最后對在整個設計過程中對我認真、耐心輔導的張建、李偉洪等老師表示衷心的感謝！ 參考書目鄭堤 .唐可洪 主. ?機電一體化設計根底?. 北京：機械工業(yè)出版社，2006 何立民. ?單片機高級教程?. 北京：北京航空航天大學

19、出版社 ，2000 上海市科學技術交流站. ?金屬切削手冊?.上海：上海人民出版社 ，1995馮辛安. ?機械制造裝備設計?. 北京：機械工業(yè)出版社 ，2006 鄒青. ?機械制造技術根底課程設計指導教程?. 北京：機械工業(yè)出版社 ，2005 周開勤. ?機械零件手冊?第五版. 北京：高等教育出版社 ,2001周湛學. ?銑工?. 化學工業(yè)出版社 ，2005 百科1正文標準為了做到層次清楚、脈絡清晰，常常將正文局部分成幾個大的段落。這些段落即所謂邏輯段，一個邏輯段可包含幾個小邏輯段，一個小邏輯段可包含一個或幾個自然段，使正文形成假設干層次。論文的層次不宜過多，一般 不超過五級。1參考文獻的標準

20、及其作用為了反映文章的科學依據(jù)、作者尊重他人研究成果的嚴肅態(tài)度以及向讀者提供有關信息的出處，正文之后一般應列出參考文獻表引文應以原始文獻和第一手資料為原那么。所有引用別人的觀點或文字，無論曾否發(fā)表，無論是紙質(zhì)或電子版，都必須注明出處或加以注釋。凡轉(zhuǎn)引文獻資料，應如實說明。對已有學術成果的介紹、評論、引用和注釋，應力求客觀、公允、準確。偽注、偽造、篡改文獻和數(shù)據(jù)等，均屬學術不端行為致謝一項科研成果或技術創(chuàng)新,往往不是單獨一人可以完成的,還需要各方面的人力,財力,物力的支持和幫助.因此,在許多論文的末尾都列有"致謝"。主要對論文完成期間得到的幫助表示感謝，這是學術界謙遜和有禮貌

21、的一種表現(xiàn)。(1)文參考文獻不編序號,僅在文末按其重要程度或參考的先后順序排列.(2)文后參考文獻不注頁碼.本文來自 renrendoc (3)文后參考文獻的著錄工程及次序與注釋根本相同1) 著錄參考文獻可以反映論文作者的科學態(tài)度和論文具有真實、廣泛的科學依據(jù)，也反映出該論文的起點和深度。2) 著錄參考文獻能方便地把論文作者的成果與前人的成果區(qū)別開來。3) 著錄參考文獻能起索引作用。4) 著錄參考文獻有利于節(jié)省論文篇幅。5) 著錄參考文獻有助于科技情報人員進行情報研究和文摘計量學研究。序號主要責任者文獻題名文獻類型標識出版地：出版者，出版年1 周振甫周易譯注M北京:中華書局19852 陳送五四

22、前后東西方文化問題論戰(zhàn)文選C北京:中國社會科學出版社,19853 陳桐生中國史官文化與?史記?D西安:陜西師范大學文學研究所,1992年4 白永秀,劉敢,任保平西安金融、人才、技術三大要素市場培育與開展研究R西安:陜西師范大學西北經(jīng)濟研究中心,1998序號主要責任者文獻題名J刊名，年，卷(期)5 何齡修讀顧城?南明史?J中國史研究，1998(3)序號析出文獻主要責任者析出文獻題名 A原文獻主要責任者(任選) 原文獻題名C出版地：出版者，出版年6 瞿秋白現(xiàn)代文明的問題與社會主義A羅榮渠從西化到現(xiàn)代化C北京：北京大學出版社，1990序號主要責任者文獻題名N報紙名，出版日期(版次)7 謝希德創(chuàng)造學習

23、的新思路 N人民日報，1998-12-25(10)e國際、國家標準序號標準編號，標準名稱S英文例子：本文來自 renrendoc 01 Brown, H. D. Teaching by Principles: An Interactive Approach to Language PedagogyM. Prentice Hall Regents, 1994.02 Brown, J Set al. Situated Cognition and the Culture of LearningJ. Educational Reasercher, 1, 1989.03 Chris, Dede. The

24、 Evolution of Constructivist Learning Envi-ronments: Immersion in Distributed Virtual WorldsJ. Ed-ucational Technology, Sept-Oct, 1995.本文來自 renrendoc 文獻標識碼WM Document code 置分類號之后。A理論與應用研究學術論文包括綜述報告B實用性技術成果報告科技、理論學習與社會實踐總結社科C業(yè)務指導與技術管理性文章包括領導講話、特約評論等D一般動態(tài)性信息通訊、報道、會議活動、專訪等E文件、資料包括歷史資料、統(tǒng)計資料、機構、人物、書刊、知識介

25、紹等為了探討和掌握論文的寫作規(guī)律和特點，需要對論文進行分類。由于論文本身的內(nèi)容和性質(zhì)不同，研究領域、對象、方法、表現(xiàn)方式不同，因此，論文就有不同的分類方法。按內(nèi)容性質(zhì)和研究方法的不同可以把論文分為理論性論文、實驗性論文、描述性論文和設計性論文。另外還有一種綜合型的分類方法，即把論文分為專題型、論辯型、綜述型和綜合型四大類：論辯型這是針對他人在某學科中某一學術問題的見解，憑借充分的論據(jù)，著重揭露其缺乏或錯誤之處，通過論辯形式來發(fā)表見解的一種論文。綜述型這是在歸納、總結前人或今人對某學科中某一學術問題已有研究成果的根底上，加以介紹或評論，從而發(fā)表自己見解的一種論文。綜合型這是一種將綜述型和論辯型兩

26、種形式有機結合起來寫成的一種論文。4學位論文編輯學位申請者為申請學位而提出撰寫的學術論文叫學位論文。這種論文是考核申請者能否被授予學位的重要條件。學位申請者如果能通過規(guī)定的課程考試，而論文的審查和辯論合格，那么就給予學位。如果說學位申請者的課程考試通過了，但論文在辯論時被評為不合格，那么就不會授予他學位。有資格申請學位并為申請學位所寫的那篇畢業(yè)論文就稱為學位論文，學士學位論文。學士學位論文既是學位論文又是畢業(yè)論文本文來自 renrendoc 。5學術論文編輯中華人民共和國國家標準VDC 001.81、CB 7713-87號文件給學術論文的定義為：學術論文是某一學術課題在實驗性、理論性或觀測性上具有新的科學研究成果或創(chuàng)新見解的知識和科學記錄；或是某種原理應用于實際中取得新進展的科學總結，用以提供學