ca6140車床縱向開環系統設計畢業設計論文(已修改)

　

【正文】 某某學院畢業設計（論文）某某學院畢業設計（論文） CA6140車床縱向開環系統設計 專 業 機械設計與制造 所 在 系 機電工程系 摘 要 數控機床作為機、電、液、氣等一體化的典型產品，在機械制造業中發揮著巨大的作用，很好地解決了現代機械制造中結構復雜、精密、批量小、多變零件的加工問題，且能穩定產品的加工質量，大幅度地提高生產效率。但從目前企業面臨的情況看，因數控機床價格較貴，一次性投資較大使企業心有余而力不足。我國作為機床大國，擁有大量的普通機床。因此，對普通機床數控化改造不失為一種較好的選擇。 而且選用連續控制系統改造后的經濟型數控車床具有定位、直線插補、圓弧插補、暫停、循環加工、螺紋加工等功能。考慮到經濟型數控機床加工精度要求不高，為了簡化結構、降低成本，采用步進電機開環控制系統，有利于機床的高效，普及。關鍵詞： 機電一體化； 開環控制縱向進給系統設計； 步進電動機Abstract CNC machine tools as mechanical, electrical, hydraulic, pneumatic and other typical product integration, played a huge role in the machinery manufacturing industry, very good solution to a plex structure in modern mechanical manufacture, precision, small batch, changing parts of the processing problems, and stable product quality, dramatically increasing productivity. But look on the current business situation, due to more expensive CNC machine tool, onetime investment large enterprises the flesh is weak. As the machine power in China, has a large number of mon machine tools. Therefore, ordinary numerical control transformation of machine tool is a good choice. And choose the continuous transformation of control system of CNC lathe with positioning, linear interpolation, circular interpolation, pause, loop processing, thread processing and other functions. Taking into account the economical numerical control machine tool accuracy is not high, in order to simplify the structure, reducing costs, using openloop stepper motor control systems, machinefriendly and efficient, universal. Keywords: Mechanicalelectrical integration ；Openloop control length feed system design ；Ball screw nut pair； stepper motor目 錄第一章緒論 1 設計的目的 1 設計的內容 1 1 進給伺服系統機械部分設計計算 2 2 2 設計任務 3 題目 3 3 給定條件 3 設計要求 3第二章微型數控系統總體設計方案的擬定 4 總體方案的確定 系統的運動方式與伺服系統的選擇 計算機系統 機床傳動方式 4第三章機床進給伺服系統機械部分設計計算 5 系統脈沖當量及切削力的確定 5 切削力的計算 5 滾珠絲杠螺母副的設計、計算和選型 5第四章 進給伺服系統傳動計算 10 齒輪傳動比計算(縱向進給齒輪箱傳動比計算) 10 齒輪齒數及技術參數 10 步進電機的計算和選用 1初選步進電機 11 、根據草圖校核步進電機轉矩 12 等效轉動慣量計算 14 電機力矩計算 15 計算步進電動機空載起動頻率和切削時的工作頻率 17第五章 微機數控系統硬件電路設計 19 單片機數控系統硬件電路設計內容 1繪制系統電器控制的結構框圖 19，CPU的選擇應考慮以下因素 19 1I/O口接口電路設計 20 MCS—51系列單片機的選用 20 存儲器擴展電路設計 2程序存儲器的擴展 24 數據存儲器的擴展 27 譯碼電路設計 27 I/O接口電路及輔助電路設計 28第六章 數控機床的加工程序編制 31 經濟型數控車床數控系統的程序編制說明 31 加工說明及工藝路線設計 31 零件加工工序 32總 結 34致 謝 35參考文獻 36第一章緒論 設計的目的畢業設計是培養我們理論聯系實際，解決生產實際問題能力的重要步驟，它起到了畢業設計的作用。 它通過對機床數控系統設計總體方案的擬定，,進行一次全面結合的訓練。從而培養了我們具有加工編程能力，初步設計計算的能力以及分析和處理生產中所遇到的各方面技術問題的能力。 設計的內容 （1）系統運動方式的確定（2）伺服系統的選擇：采用步進電機開環控制系統 （3）執行機構傳動方式的確定： 為了保證一定的傳動精度和平穩性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。同時，若直接將電機與滾珠絲杠聯必會引起絲杠溫度過高即磨損加劇使其壽命降低。故在其兩者之間加一消隙齒輪箱，一使絲杠速度降低，二則消除系統傳動中的間隙，提高傳動精度，并有效減少反向運動死區現象，消隙齒輪箱與絲杠可采用聯軸器形式連接，這樣便確定了如下圖21所示的傳動方案。電機消隙齒輪箱滾珠絲杠螺母副工作臺圖21 執行機構傳動方案（4）計算機的選擇。 進給伺服系統機械部分設計計算（1）進給伺服系統機械部分設計方案的確定。 （2）確定脈沖當量。 （3）滾珠絲杠螺母副的選型。 （4）滾動導軌的選型。 （5）進給伺服系統傳動計算。 （6）步進電機的計算和選用。 （7）設計繪制進給伺服系統一個坐標軸的機械裝配圖。（8）設計繪制進給伺服系統的一張或兩張零件圖。 （1）控制系統方案的確定及框圖繪制。 （2）MCS51系列單片機及擴展芯片的選用。 （3）I/O接口電路及譯碼電路的設計。 （4）設計繪制一臺數控機床微機控制系統電路原理圖。（1）零件工藝分析及確定工藝路線。 （2）選擇數控機床設備。 （3）確定對刀點。 （4）選擇刀具。 （5）確定切削用量。 （6）編制加工程序。 設計任務 題目: 《CA6140車床縱向開環系統設計》: （1）根據機床總體布局,分析設計方案,并最終確定微機控制系統方案。 （2）進行機械伺服機構的設計計算,繪制機械裝配圖及其部分零件圖(1—2個）（3）查找微機控制系統電路原理圖； （4）編制零件的數控加工程序；（5）攥寫說明書一分； 給定條件: （1）縱向移動部件總重量 200kg （2）縱向定位精度 177。 （3）最大移動速度（快進） （4）最大進給速度（工進） 158ｍm/min （5）縱向進給切削力（Z向） 1800N （6）垂直切削力（Y向） 5000N （7）控制系統用CPU 8031單片機 設計要求:（1）機械結構設計合理,控制系統功能完備,原理正確,制圖符合國家標準,圖面 整潔。 （2）設計說明書論述清楚,計算無誤,數值單位明確,引用公式及資料有出處。第二章微型數控系統總體設計方案的擬定 總體方案的確定、系統的運動方式與伺服系統的選擇 由于改造后的經濟型數控車床具有定位、直線插補、圓弧插補、暫停、循環加工、螺紋加工等功能，所以應該選用連續控制系統。考慮到經濟型數控機床加工精度要求不高，為了簡化結構、降低成本，采用步進電機開環控制系統。、計算機系統 根據機床要求，采用8位機。由于MCS—51系列單片機的特點之一是硬件設計簡單，系統結構緊湊。對于簡單的應用場合，MCS—51系統的最小系統用一片8031外擴一片EPROM就能滿足功能的要求，對于復雜的應用場合，可以利用MCS—51的擴展功能，構成功能強、規模較大的系統。所以應選用8031單片機是符合經濟數控機床電路設計的。、機床傳動方式 為了實現機床所要求的分辨率，采用步進電機經齒輪減速再傳動絲杠。為了保證一定的傳動精度和平穩性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。同時，為了提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加負載荷的結構。傳動齒輪也要采用消除齒側間隙的結構。 第三章機床進給伺服系統機械部分設計計算 伺服系統機械部分設計計算內容包括：確定系統的負載，確定系統脈沖當量，運動部件慣量計算，空載起動及切削力矩機計算，確定伺服電機，繪制機械部分裝配圖及零件工作圖等。現分述如下： 系統脈沖當量及切削力的確定 脈沖當量是衡量數控機床加工精度的一個基本技術參數。經濟型數控車床、 ~,根據機床精度要求確定脈沖當量,縱向: （） 切削力的計算 確定切削力 (縱車外圓): 主切削力按經驗公式估算： 按切削力各分力比例： 取： 滾珠絲杠螺母副的設計、計算和選型 滾珠循環方式可分為外循環和內循環兩大類，外循環又分為螺旋槽式和插管式。珠絲杠滾副的預緊方法有：雙螺母墊片式預緊，雙螺母螺紋式預緊，雙螺母齒差式預緊，單螺母變導程預緊以及過盈滾珠預緊等幾種。一