机电一体化毕业设计论文.docx

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1、机电一体化毕业设计论文滨州职业学院毕业论文设计题目：数控机床工作台与控制系统设计学号：姓名：专业班级:教学单位：电气工程学院指导老师：滨州职业学院毕业论文设计任务书电气自动化技术专业级1、毕业论文设计题目数控机床工作台与控制系统设计2、学生完成全部任务期限：2021年6月10日3、任务要求：1进程要求1提出选题的初步设想。2搜集、整理与毕业设计或论文有关的、充分的、准确的信息资料，扩大查阅范围。3分析、挑选已有的信息资料，提出研究设想与计划。4向指导老师提出开题报告见附页。5构思论文框架，编写论文提纲，撰写论文初稿。6提请指导教师审阅，并根据教师的指导意见做进一步修订，装订成册。2成果要求1毕

2、业设计应提交设计图纸和相应的讲明书。图纸须规范、完好、明晰、正确，格式符合国家标准的要求；讲明书须规范、详实，应包括：任务书、开题报告、正文摘要、正文内容，结语，参考文献、附录等。书写认真、清楚，字数不少于8000字。主要包括：前言、摘要、正文内容2毕业论文应包括：任务书、开题报告、正文前言、摘要、关键词，正文内容、结语、参考文献、附录等；书写认真、清楚，字数以15000字左右为宜。4、实验调研部分内容要求：1实验内容与论文题目一致，数据真实。2调研内容详实，调研结论应具备普遍性。5、文献查阅及翻译要求：1参考文献应与论文内容相一致。2参考文献不少于8篇。3参考文献的格式参考滨州职业学院毕业论

3、文格式要求。4翻译文献应与原文内容一致。指导老师：签名学生：签名摘要当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含下面几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合穿插的技术密集型系统工程。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。关键字：机电一体化的基础基本组成要素特点发展趋势目录第一章前言

4、(4)第二章课程设计的目的、意义及要求(6)第一节课程设计的目的、意义(6)第二节课程设计的要求(6)第三章课程设计的内容(7)第一节课程设计的内容(7)第二节课程设计的内容(7)第四章数控系统总体方案确实定(8)第五章机械部分设计(9)第一节确定系统脉冲当量(9)第二节工作台外形尺寸及重量初步估算(9)第三节滚动导轨副的计算(9)第四节齿轮计算、设计(13)第五节步进电机惯性负载的计算(14)第六节步进电机的计算选择(15)第六章机床数控系统硬件电路设计(17)第一节设计内容(17)第二节设计步骤(17)第三节机床数控系统硬件电路设计(21)第七章系统控制软件设计(22)第八章结束语与致谢(

5、29)第九章参考文献(30)第一章绪论一、当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状装备工业的技术水安然平静当代化程度决定着整个国民经济的水安然平静当代化程度,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作经过进行控制的技术,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的浸透构成的机电一体化产品,其技术范围覆盖很多领域。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生

6、的一些重要行业IT、汽车、轻工、医疗等的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热门有下面几个方面:(1)、高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为了实现高速、高精加工,与这配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展,应用领域进一步扩大。(2)、智能化、开放式、网络化成为现代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,数控系统开放化已经成为数控系统的将来之路。网络化数控装备是近两年国际着名机床展览会的一个新亮点。

7、数控装备的网络化将极大地知足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求,也是实现新的制造形式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元,反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。第二章课程设计的目的、意义及要求第一节课程设计的目的,意义1.能够正确运用（机电一体化技术）课程的基本理论和相关知识，把握机电一体化系统产品的功能构成、特点和设计思想、设计方法，了解设计方案的拟定、比拟、分析和计算，培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生具有机电一体化系统设计的初步能力。2.本设计所设计的X-Y工作台采用了低摩擦的直线滚动导轨和精细的丝杠，它的工作原理是通过MCS-51单片机来控制步进电机，使X-Y工作

8、台实现了数控控制。工作台的自动化能大大减轻劳动强度，提高劳动生产效率。本设计X-Y数控工作台机电系统设计是一个开环控制系统，其构造简单，实现方便而且能保证一定的精度。通过微机控制技术的简单的应用，实现对机床的控制，使机床的加工范围扩大，精度和可靠性进一步提高。本设计所设计的X-Y工作台不仅可用于铣床上进行数控铣削加工，而且还能够用于钻床上数控钻削加工，所以其功能远高于传统的普通工作台是新一代机电一体化的典型产品。通过对X-Y工作台的设计，能够正确运用机床数控系统等课程的基本理论个有关知识，学会设备数控化改造方案的拟定、比拟、分析及进行必要的计算；通过对设备改造的机械部分设计，把握数控设备典型零

9、件的计算方法和步骤以及正确的构造设计方法；通过设备的数控系统硬件和软件设计，把握简单的数控系统硬件及软件设计的基本方法；通过课程设计，第二节课程设计的要求：1.课程设计应在老师的指导下由学生独立完成，严格地要求本人，不允许互相抄袭；2.认真阅读（课程设计指导书），明确题目及详细要求；3.认真查阅题目涉及内容的相关文献资料、手册、第三章课程设计的内容第一节课程设计题目：单片机控制步进电机驱动的多用XY工作台。已知条件：设计一个数控X-Y工作台及其控制系统，该工作台可安装在普通钻、铣床上用于钻孔或铣削加工。系统分辨率X：0.01mm，Y：0.01mm。系统分辨率X：0.01mm，Y：0.01mm。

10、设计参数如下：快速进给速度纵向X：2m/分；快速进给速度横向Y：2m/分；切削进给速度：0.3m/分；时间常数：t200ms；最大钻孔直径d=5mm；铣刀直径15mm，齿数Z=3；铣削最大余量e=2mm；铣削最大深度p=2mm；工作台加工范围X=320mm，Y=260mm。加工材料为铸铁；最大工件重量80Kg。第二节课程设计的内容1.数控装置总体方案确实定(1).数控装置设计参数确实定； (2).方案的分析，比拟，论证。2.机械部分的设计(1).确定脉冲当量；(2).机械部件的总体尺寸及重量的初步估算；(3).传动元件及导向元件的设计，计算和选用；(4).确定伺服电机；(5).绘制机械构造装配

11、图；(6).系统等效惯量计算；(7).系统精度分析。3.数控系统的设计(1).微机及扩展芯片的选用及控制系统框图的设计；(2).I/O接口电路及伺服控制电路的设计和选用；(3).系统控制软件的设计4.编写课程设计讲明书(1).讲明书是课程设计的总结性技术文件，应叙述整个设计的内容，包括总体方案确实定，系统框图的分析，机械传动设计计算，电气部分的设计讲明，选用元器件参数的讲明，软件设计及其讲明；(2).讲明书不少于84字，尽量用计算机完成。5.图纸(1).机械构造装配图，A0图纸1张。要求视图基本完好，符合标准。其中至少要有一个坐标轴的完好剖视图；第四章数控系统总体方案确实定数控系统总体方案设计

12、的内容包括：系统运动方式确实定，执行机构及传动方案确实定，伺服电机类型及调速方案确定，计算机控制系统的选择。进行方案的分析、比拟和论证。1.系统运动方式确实定由于机床既能钻削又能铣削加工，故应采用连续控制系统。定位方式采用增量坐标控制。考虑到机床加工精度要求不高，为了简化构造，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。钻头上下运动也由步进电机通过减速装置控制。2.伺服系统的选择开环伺服系统在负载不大时多采用功率步进电机作为伺服电机.开环控制系统由于没有检测反应部件，因此不能纠正系统的传动误差。但开环系统构造简单，调整维修容易，在速度和精度要求不太高的场合得到广泛应用。.考虑到运动精度

13、要求不高，为简化构造，降低成本，宜采用步进电机开环伺服系统驱动。3.计算机系统的选择采用MCS-51系列中的8031单片机扩展控制系统。MCS-51单片机的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，性价比高。控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O接口及光电隔离电路、步进功率放大电路等组成。系统的工作程序和控制命令通过键盘操作实现。显示器采用数码管显示加工数据和工作状态等信息。4.XY工作台的传动方式为保证一定的传动精度和平稳性以及构造的紧凑，采用滚珠丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的构造。由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用滚动直线导轨副，进而减小工作台

14、的摩擦系数，提高运动平稳性。考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取，为到达分辨率的要求，以及考虑步进电机负载匹配，采用齿轮减速传动。系统总体框图如下:第一节脉冲当量p是一个进给指令时工作台的位移量，应小于等于工作台的位置精度，由于定位精度为0.01mm因而选择脉冲当量为0.01mm。第二节工作台外形尺寸及重量初步估算根据给定的有效行程，画出工作台简图，估算X向和Y向工作台承载重量WX和WY。取X向导轨支撑钢球的中心距为410mm,Y向导轨支撑钢球的中心距为400mm,设计工作台简图如下:X向拖板(上拖板)尺寸为:长*宽*高=420*410*50重量:按重量=体积*材料比重估算为:xW=3242041050107.810671.58N-?=Y向拖板(下拖板)尺寸为:42040050?工作台简