機(jī)械類(lèi)畢業(yè)設(shè)計(jì)----ca6140臥式車(chē)床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造

1、<p>　　CA6140臥式車(chē)床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　由于目前國(guó)內(nèi)的數(shù)控機(jī)床數(shù)量需求量大，達(dá)到300萬(wàn)臺(tái)之巨，要進(jìn)行全部翻新在時(shí)間，物質(zhì)上尚不具有足夠的條件，為了達(dá)到的條件，為達(dá)到較高精度，實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)普通車(chē)床實(shí)行數(shù)控開(kāi)環(huán)改造。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)

2、著重對(duì)CA6140普通車(chē)床的縱橫向進(jìn)給系統(tǒng)改造，并對(duì)縱橫向進(jìn)給伺服系統(tǒng)齒輪箱進(jìn)行改造。本次設(shè)計(jì)作了下面的一些工作：</p><p>　　1機(jī)械部分采用了一級(jí)齒輪傳動(dòng)，以BF型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，以CBM/CDM滾珠絲杠作為重要元件，以便更好的實(shí)行軟件控制；</p><p>　　2數(shù)控部分采用MCS-51中的8031作為主控芯片建立一套單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。擴(kuò)展I/O接口用8155芯片及外存儲(chǔ)器

3、，采用地址鎖存和譯碼器。</p><p>　　3 SolidWorks造型，包括軟件的應(yīng)用和對(duì)車(chē)床的實(shí)體建摸。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床改造、單片機(jī), 滾珠絲杠 BF型步進(jìn)電機(jī) SolidWorks </p><p><b>　　ABSTRAC</b></p><p>　　Because of the

4、great number of machine tools in our country ,the number is3,000,000.It is impossible to renew them all without enough time and materialTo reform part of old ones with Numerrical Control(nc) Open-Loop control System to g

5、et high precision and high economy is a good way.</p><p>　　The design emphases on the reform of lengthwise and axial feed systems, the fear box of the axial system, too.some work has been in the paper:</p

6、><p>　　(1) Based on the one-level driving , the style BFstepper Motor which acts the Soure of power, the CDM/CBM screw ball which is the important transmission element, the part of machinery realizes the softwa

7、re control.</p><p>　　(2) The numerical control partially uses in MCS-51 8031 to do primarily controls the chip to establish a set of monolithic integrated circuits application system。Expands the I/Oconnectio

8、n with 8155 chips and the external memory, uses the address lock to save with the decoder</p><p>　　(3) SolidWorks Modelling Constructs including the software application and to the lathe entitytraces</p&

9、gt;<p>　　Keywords: Numerical control machine tool ,Single-chip Microcomputer ，Ball screw, the style BF stepper Motor, SolidWorks。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1．緒 論

10、1</p><p>　　2. 總體方案確定3</p><p>　　2.1車(chē)床改造方案的選擇3</p><p>　　2.2車(chē)床改造方案的確定4</p><p>　　3 .機(jī)械計(jì)算部分5</p><p>　　3.1選擇脈沖當(dāng)量5</p><p>　　3.2計(jì)算切削力5</p>

11、<p>　　3.3滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型6</p><p>　　3.3.1縱向進(jìn)給絲杠6</p><p>　　3.3.2橫向進(jìn)給絲杠9</p><p>　　3.4齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算10</p><p>　　3.4.1縱向齒輪傳動(dòng)比計(jì)算10</p><p>　　3.4.2橫向齒輪傳動(dòng)比計(jì)算11

12、</p><p>　　3.5步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型11</p><p>　　3.5.1縱向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算11</p><p>　　3.5.2橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型14</p><p>　　4.微機(jī)控制部分17</p><p>　　4.1 總體設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.2主控

13、制器17</p><p>　　4.2.1主控器的選擇17</p><p>　　4.2.2 8031對(duì)片外存儲(chǔ)器的選擇18</p><p>　　4.2.3 8031并行I/O口擴(kuò)展18</p><p>　　5.電路原理圖設(shè)計(jì)19</p><p>　　5.1關(guān)于各線(xiàn)路元件之間線(xiàn)路連接19</p>

14、<p>　　5.2. 關(guān)于電路原理圖的一些說(shuō)明20</p><p><b>　　專(zhuān)題部分24</b></p><p>　　6.SolidWorks造型24</p><p>　　6.1 SolidWorks 軟件介紹24</p><p>　　6.2 繪制草圖25</p><p&g

15、t;　　6.3 裝配體設(shè)計(jì)28</p><p><b>　　結(jié) 論32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>　　附 錄35</b></p>

16、<p>　　1． 緒 論</p><p>　　數(shù)控機(jī)床改造在國(guó)外以發(fā)展成一個(gè)新興的工業(yè)部門(mén)。早在60年代已經(jīng)開(kāi)始迅速發(fā)展，并有專(zhuān)門(mén)企業(yè)經(jīng)營(yíng)這門(mén)業(yè)務(wù)，其發(fā)展的原因是多方面的。</p><p>　　首先是技術(shù)的原因，過(guò)去20年里，金屬切削的基本原理變化不大，但社會(huì)的生產(chǎn)力的巨大發(fā)展，要求制造技術(shù)向自動(dòng)化和精密化前進(jìn)。而刀具材料和電子技術(shù)卻有很的大的進(jìn)步，特別是微電子技術(shù)，

17、電子計(jì)算機(jī)的技術(shù)進(jìn)步，反應(yīng)出控制系統(tǒng)，它能幫助機(jī)床自動(dòng)化又能提高加工精度，技術(shù)進(jìn)步和高生產(chǎn)率的要求，精密加工的增多等，突出了舊機(jī)床技術(shù)改造技術(shù)的必要性和急迫性。</p><p>　　其次是經(jīng)濟(jì)上的原因。許多發(fā)達(dá)國(guó)家多做過(guò)系統(tǒng)的分析，如果舊機(jī)床設(shè)備以新設(shè)備更新，要付出很大的代價(jià)的，若利用“改造技術(shù)”，則節(jié)省大半資金，這種事半功倍的技術(shù)，不僅不浪費(fèi)資金而切還為小企業(yè)技術(shù)改造開(kāi)創(chuàng)了新路，而且對(duì)實(shí)力雄厚的大企業(yè)也有很大的

18、經(jīng)濟(jì)吸引力。</p><p>　　再次是市場(chǎng)因素，目前許多國(guó)家設(shè)備所需的數(shù)控機(jī)床數(shù)量，按機(jī)床工業(yè)現(xiàn)狀是無(wú)力及時(shí)提供的。機(jī)床“改造”就成為機(jī)床市場(chǎng)需要的補(bǔ)足手段。</p><p>　　最后是生產(chǎn)力的因素，在工業(yè)生產(chǎn)中，品種多小批量生產(chǎn)是現(xiàn)代化機(jī)械制造業(yè)的基本特征，只有相當(dāng)大比重完成生產(chǎn)任務(wù)，不外乎選擇通用機(jī)床、專(zhuān)業(yè)機(jī)床和數(shù)控機(jī)床，柔性制造系統(tǒng)，就工業(yè)復(fù)雜程度和一批工件所需要生產(chǎn)總成本比較中看

19、出，數(shù)控機(jī)床最能適應(yīng)這一需要。</p><p>　　我國(guó)是擁有300萬(wàn)機(jī)床國(guó)家。而這些機(jī)床又大量是多年累積生產(chǎn)的通用機(jī)床，自動(dòng)化程度不高，要想在近幾年內(nèi)大量用自動(dòng)、半自動(dòng)和精密機(jī)床更新現(xiàn)有設(shè)備，不論資金還是我國(guó)機(jī)床的能力是辦不到的。因此應(yīng)盡快將我國(guó)現(xiàn)有一部分普通機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和精密化改裝，是我國(guó)現(xiàn)有設(shè)備改造自動(dòng)化要求解決的課題。用這控制技術(shù)正是適應(yīng)這一要求。它是建立在微電子現(xiàn)代技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上。在機(jī)床

20、改造中引入了微機(jī)的應(yīng)用，不但技術(shù)具有先進(jìn)性，同時(shí)在應(yīng)用此自動(dòng)化改造方案，有較大的應(yīng)用性和可調(diào)性，而且投資改造的費(fèi)用低，一套經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置的價(jià)格僅是全功能型數(shù)控裝置的1/3到1/5擁護(hù)承擔(dān)的起。從若干單位應(yīng)用的實(shí)例可論證，投入使用后，成倍的提高了生產(chǎn)效率，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。因此，我國(guó)提出從大力推廣經(jīng)濟(jì)型數(shù)控這一中間技術(shù)的基礎(chǔ)上，再推出全功能型數(shù)控這條道路，適合我國(guó)經(jīng)濟(jì)、教育、生產(chǎn)水平，對(duì)于以后全動(dòng)能型數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的準(zhǔn)備階段，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)

21、傳統(tǒng)的機(jī)械制造的方向過(guò)度的重要內(nèi)容。</p><p>　　CA6140機(jī)床是一種普通精度的及萬(wàn)能臥式機(jī)床，屬于使用范圍廣的通用機(jī)床。這種機(jī)床的性能及質(zhì)量較好。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自動(dòng)化程序較低，是一種屬于中型的普通機(jī)床，再各廠礦企業(yè)，應(yīng)用的程序很廣。</p><p>　　為此，本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是對(duì)CA6140普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造，利用微機(jī)對(duì)縱橫向進(jìn)給系統(tǒng)實(shí)行開(kāi)環(huán)控制。驅(qū)動(dòng)元件是利用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)系

22、統(tǒng)利用滾珠絲杠。</p><p><b>　　2． 總體方案確定</b></p><p>　　2.1車(chē)床改造方案的選擇</p><p>　　2.1.1設(shè)計(jì)系統(tǒng)的選擇</p><p>　　在簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)中，大多數(shù)是利用八位微處里機(jī)和單片機(jī)，近年來(lái)國(guó)有一些主要的半導(dǎo)體制造廠家相繼生產(chǎn)了各種八位單片微型機(jī)，主要有MCS—48系

23、列，CS-51系列，Mostek的3870，Motorolo公司的6801和6805。目前在國(guó)內(nèi)用的較廣，開(kāi)發(fā)工具較齊的是MCS-51系列，這里選用MCS-51系列中的8031。</p><p>　　2.1.2系統(tǒng)運(yùn)用方式的確定</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)，點(diǎn)位直線(xiàn)控制系統(tǒng)，輪廓控制系統(tǒng)，連續(xù)控制系統(tǒng)。車(chē)床是控制刀具以給定速率沿指定路線(xiàn)運(yùn)動(dòng)來(lái)加工工件輪廓復(fù)雜的

24、零件，其個(gè)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)之間有著精確的出數(shù)關(guān)系，根據(jù)車(chē)床加工這一特點(diǎn)，采用連續(xù)控制系統(tǒng)比較合適，連續(xù)控制系統(tǒng)具有點(diǎn)位控制系統(tǒng)的功能，故定位方式采用增量坐標(biāo)控制。</p><p>　　2.1.3伺服系統(tǒng)的選擇</p><p>　　伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)位量伺服控制有開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種控制方式。開(kāi)環(huán)控制的伺服系統(tǒng)存在著精度不能達(dá)到太高的基本問(wèn)題，但是步進(jìn)電機(jī)具有位移和輸出脈沖的嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系，使誤差不

25、能積累，轉(zhuǎn)速和輸出脈沖頻率有嚴(yán)格的對(duì)映關(guān)系，而且在負(fù)載能力范圍內(nèi)不受電流、電壓、負(fù)載大小、環(huán)境條件的波動(dòng)變化的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)裝置發(fā)出信號(hào)的流向是單向的，對(duì)移動(dòng)部件如工作臺(tái)的實(shí)際位置工件檢測(cè)。并且伴隨電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，目前大多采用直流電動(dòng)機(jī)或交流電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件。</p><p>　　雖然閉環(huán)、半閉環(huán)對(duì)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)較高精確的位置伺副。由于反饋環(huán)節(jié)必須的技術(shù)條件要控制閉環(huán)系統(tǒng)的良好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，其

26、難度也大為提高。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是基于CA6140普通型的車(chē)床的經(jīng)濟(jì)化、數(shù)控化改造故采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)。</p><p>　　2.1.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)式的確定</p><p>　?。?）導(dǎo)軌 由于普通型車(chē)床的改造精度要求的不高的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，而滑動(dòng)導(dǎo)軌定位精度和靈敏不需研磨措施可達(dá)到10um左右。能夠滿(mǎn)足改裝后的要求，所以仍采用原機(jī)床的導(dǎo)軌。<

27、;/p><p>　?。?）螺旋傳動(dòng) 原機(jī)床的絲杠屬于滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)，主要缺點(diǎn)就是機(jī)械效率低，一般僅為30~60%，與改造后的精度相差很多。數(shù)控機(jī)床除了具有較高的定位精度外，還應(yīng)良好的動(dòng)態(tài)間應(yīng)特征，滾珠絲杠副的特點(diǎn)，傳動(dòng)效率高，一般達(dá)到90%以上，通過(guò)預(yù)緊力可消除絲杠間隙，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高，有可靠性，磨損小，使用壽命長(zhǎng)，但制造復(fù)雜，成本高。要使系統(tǒng)指令好，有能滿(mǎn)足精度要求，本次改造采用滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)。</p&g

28、t;<p>　?。?）齒輪傳動(dòng) 考慮步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選擇，為達(dá)到0.001秒的分辨率的要求，縱、橫向均采用錯(cuò)齒調(diào)隙的齒輪做減速運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　2.2車(chē)床改造方案的確定</p><p>　?。?）保留原車(chē)床的主傳動(dòng)鏈。 </p><p>　　為了保證機(jī)床加工螺紋的功能，在主軸外端安裝一個(gè)YGM脈沖發(fā)生器，使其

29、與主軸轉(zhuǎn)速相一致是1:1的關(guān)系，用它來(lái)發(fā)出脈沖發(fā)生器，使微機(jī)處理機(jī)根據(jù)主軸的脈沖信號(hào)，使刀架通過(guò)絲杠的轉(zhuǎn)角產(chǎn)生進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。</p><p>　?。?）縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造,拆除原機(jī)床的進(jìn)給箱和溜板箱利用原機(jī)床的安裝孔銷(xiāo)釘孔安裝齒輪箱體,滾珠絲杠仍安裝在原絲杠位置,兩端仍利用原固定方式,這樣可減少改裝工作量。</p><p>　?。?）橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的安裝：保留原手動(dòng)機(jī)構(gòu)。用于微機(jī)進(jìn)給和機(jī)床對(duì)零件

30、操作，原有的支撐結(jié)構(gòu)也保留，電動(dòng)機(jī)、齒輪箱安裝在機(jī)床后側(cè)。 </p><p>　　（4）縱、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用齒輪減速，并且用雙齒輪錯(cuò)齒法消除間隙，雙片齒輪間采用消除彈簧，布量成互為120的位置。當(dāng)螺釘松開(kāi)時(shí)，由于各個(gè)彈簧所受力不同而自動(dòng)調(diào)節(jié)間隙，再用螺釘緊固。</p><p>　　縱向齒輪箱和溜板箱均加外罩,以保持機(jī)床原外觀，起到美化機(jī)床的效果,溜板箱上安裝了縱向快速進(jìn)給按鈕,以適應(yīng)機(jī)床調(diào)

31、整時(shí)的操作需要和遇到意外時(shí)緊急處理。</p><p><b>　　3.機(jī)械計(jì)算部分</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)將一臺(tái)CA6140普通機(jī)床改造成微機(jī)數(shù)控機(jī)床，采用MCS-51型系列單片機(jī)控制系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制，具有直線(xiàn)和圓弧插補(bǔ)功能,具有降速控制功能,其他設(shè)計(jì)參數(shù)如下:</p><p>　　最大回直徑: 400 mm&

32、lt;/p><p>　　電機(jī)功率: 7.5KW</p><p>　　快速進(jìn)給: 縱向2.4m/min</p><p>　　橫向1.2m/min</p><p>　　切削速度: 縱向0.5m/min</p><p>　　橫向0.25m/min</p><

33、;p>　　定位精度: 0.015mm</p><p>　　移動(dòng)部件重量: 縱向:800N </p><p><b>　　橫向600N</b></p><p>　　加速時(shí)間: 30ms</p><p>　　機(jī)床效率: 0 .8</p>&l

34、t;p><b>　　3.1選擇脈沖當(dāng)量</b></p><p>　　根據(jù)機(jī)床精度要求脈沖當(dāng)量,縱向0.01mm/脈沖，</p><p>　　橫向?yàn)?.005mm/脈沖</p><p><b>　　3.2計(jì)算切削力</b></p><p><b>　　3.2.1縱切外圓</b&g

35、t;</p><p>　　1主切削力（Fz）計(jì)算由《金屬切削原理》可知</p><p>　　切削率：P：電機(jī)功率7.5Kw</p><p>　　n:主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率?。害?0.78</p><p>　　Pc-切削功率Pc=0.78×7.5=5.85Kw</p><p>　　又∵Pc=FzV ∴Fz=<

36、;/p><p>　　式中: V 切削速度 V=100m/min</p><p>　　FzPc/V=60×Pc×1000/v=3510N</p><p>　　3.2.2 橫切端面</p><p>　　主切削力F, 可取縱切的1/2</p><p>　　F=1/2Fz1/2×3510=1755N&

37、lt;/p><p>　　又F: :F=1:0.4:0.25</p><p>　　=0.4=0.4×1755=702N</p><p>　　F=0.25=0.25×1755=438.75N</p><p>　　Fx=0.25Fz=0.25×1755=877.5N</p><p>　　Fy=0.4

38、Fz=0.4×3510=1404N</p><p>　　3.3滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型</p><p>　　3.3.1縱向進(jìn)給絲杠</p><p>　　1．計(jì)算進(jìn)給牽引力Fm</p><p>　　縱向進(jìn)給的綜合型導(dǎo)軌</p><p>　　采用三角型或綜合導(dǎo)軌:</p><p>　　F

39、m=kFx+ (Fz+G) （3.1）</p><p>　　式中:Fx,Fy,Fz, —切削分力(N):</p><p>　　G-移動(dòng)部件的重量(N)</p><p>　　—導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù),隨導(dǎo)軌形式而不同</p><p>　　K考慮顛復(fù)力距影響

40、的實(shí)驗(yàn)系數(shù). f=0.16</p><p>　　則Fm=1.15×877.5+0.16(3510+800)=1698.75N</p><p>　　2．計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載C</p><p>　　C=fwFm （3.2）</p><p>　　選

41、用滾珠絲杠副的直徑d.時(shí)必須保證在一定軸向負(fù)載</p><p>　　作用下.絲杠在回轉(zhuǎn)100萬(wàn)轉(zhuǎn)后,在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕</p><p>　　現(xiàn)象.這個(gè)軸向負(fù)載的最大值稱(chēng)為該滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)</p><p>　　負(fù)載C可用C=fw.Fm （3.3）</p>&

42、lt;p>　　L= （3.4）</p><p>　　n= （3.5） </p><p>　　式中滾珠絲杠導(dǎo)程L=6mm.可取最高進(jìn)給速度的(1/2~1/3)此處&

43、lt;/p><p>　　VS=0.5×0.5=0.25m/min</p><p>　　T: 使用壽命按15000h計(jì)算</p><p>　　L: 壽命以106轉(zhuǎn)為1單位</p><p>　　Fw: 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取</p><p>　　fw:12~1.5 取fw=1.3</p><p&g

44、t;　　N==42r/min</p><p><b>　　L===38小時(shí)</b></p><p><b>　　C=.fw.Fm</b></p><p>　　C=×1.3×1698.75=7508.47</p><p>　　3．滾珠絲杠螺母的選型</p><p

45、>　　查<<精密機(jī)床配件系列>>-山東濟(jì)寧</p><p>　　選取滾珠絲杠公稱(chēng)直徑為φ40選用的型號(hào)為CDM4006-2.5</p><p>　　其額定動(dòng)載荷15470N,所用強(qiáng)度足夠用</p><p><b>　?。矗视?jì)算</b></p><p>　　η=

46、 （3.6）</p><p>　　式中摩擦角r=2°, φ=10</p><p>　　式中:r絲杠螺旋升角</p><p>　　r—摩擦角滾珠副的滾動(dòng)摩擦系數(shù) ,</p><p>　　f=0.003~0.004 R摩擦角約為10分</p&g

47、t;<p>　　式中:r螺旋角 CDM4006 r =</p><p><b>　　r:摩擦角取10分</b></p><p><b>　　n==94.24%</b></p><p><b>　　5．剛度驗(yàn)算</b></p><p>　　先畫(huà)出縱向進(jìn)給滾珠絲杠支承

48、方式如圖</p><p>　　圖3—1縱向進(jìn)給計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　最大牽引力為1698.75N, 支承間距L=1700mm</p><p>　　絲杠螺母及軸承均采用預(yù)緊,預(yù)緊力為最大牽引力為1698.75N.</p><p>　　ΔL=

49、 （3.7）</p><p>　　式中: Fm工作負(fù)載(N)</p><p>　　L.:滾珠絲杠L=6mm</p><p>　　E:材料彈性模數(shù)對(duì)鋼E=20.6×10(N/mm)</p><p>　　F:滾珠絲杠面積mm</p><p>　　F=1/4πD=1/4π×40=1256m&

50、lt;/p><p>　　△L=0.394×104mm</p><p>　　再算滾珠絲杠總長(zhǎng)度上拉伸或壓縮的變形量δmm</p><p>　　δ=0.394×10-4×L/6=0.011</p><p>　　對(duì)滾珠絲杠經(jīng)過(guò)預(yù)拉拉伸,拉壓剛度可提高4倍</p><p>　　其實(shí)際變量=1/4

51、15;0.011=2.75×10mm</p><p>　　=0.00756mm<定位精度0.015mm</p><p>　　3.3.2橫向進(jìn)給絲杠</p><p>　　1．計(jì)算進(jìn)給牽引力Fm</p><p>　　橫向?qū)к墳檠辔残螌?dǎo)軌</p><p><b>　　其計(jì)算公式如下:</b&g

52、t;</p><p>　　Fm=KFx+ (Fz+2Fy+G)</p><p>　　式中K:考慮顛復(fù)力矩的影響實(shí)驗(yàn)系數(shù)K=1.4</p><p>　　:導(dǎo)軌上摩擦系數(shù)為=0.2,移動(dòng)部件重量G=600N</p><p>　　Fm=1.4×702+0.2(1755+2×438.75+600)=1629.3N</p>

53、;<p>　　2．計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載(N)</p><p>　　n=.==31.25</p><p><b>　　L==28.125</b></p><p>　　C=×1.2×1629.3=5865.48N</p><p>　　3．選擇滾珠絲杠螺母副</p><p>

54、　　查<<精密機(jī)床配件系列>>叢書(shū) 山東濟(jì)寧</p><p>　　選用滾珠絲杠為CDM2504-2.5 其額定的動(dòng)載荷為6638</p><p>　　d=25mm =24.5mm 循環(huán)列數(shù)為1×2.5×2 Coa=16826 螺旋導(dǎo)程角 r==arctan r=2° 選擇精度等級(jí)為3級(jí)</p><p>&

55、lt;b>　　4．傳動(dòng)效率的計(jì)算</b></p><p>　　η==tg2°/tg(2°+)=0.945</p><p><b>　　5．剛度計(jì)算</b></p><p>　　橫向進(jìn)給絲杠方式,如圖所示最大牽引力為2612.1N 支承間距</p><p>　　L=450mm 因絲杠長(zhǎng)

56、度較短不需要預(yù)緊</p><p>　　圖3—2橫向進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　1滾珠絲杠的拉伸或壓縮變形量</p><p>　　△L===0.6448×10</p><p><b>　　滾珠絲杠經(jīng)過(guò)預(yù)拉伸</b></p><p>　　=1/4×0.007254=0.0

57、018</p><p>　　=0.0054小于定位精度</p><p>　　定位精度為0.015</p><p>　　3.4齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算</p><p>　　3.4.1縱向齒輪傳動(dòng)比計(jì)算</p><p>　　已確定縱向脈沖當(dāng)量δ=0.01 ,滾珠絲杠導(dǎo)程L=6mm和步距角0.75,</p><p

58、><b>　　可計(jì)算出i</b></p><p><b>　　i===0.8</b></p><p>　　可選定齒輪的齒數(shù)為i=z1/z2=32/40 或20/25</p><p>　　d=mz=64 z1=32 z2=40 或z1=20 z2=35 d2=70</p><p>　　3

59、.4.2橫向齒輪傳動(dòng)比計(jì)算</p><p>　　已確定橫向脈沖當(dāng)量δ=0.005mm/step,滾珠絲杠導(dǎo)程L=4mm</p><p>　　和步距角0.75 ,可計(jì)算出傳動(dòng)比i</p><p>　　i===0.6 z1=21 ,z2=35</p><p>　　3.5步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型</p><p>　　3.5.1

60、縱向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算</p><p>　　計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)滾珠絲杠選擇中簡(jiǎn)圖.傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)</p><p>　　軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (kg.cm2)由此式計(jì)算</p><p>　　=J+(z1/z2){Js+J2+G/g(L/2E)} （3.7）</p><p>　　式中:J—齒輪z1的

61、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.</p><p>　　J2—齒輪z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　Js—絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　G—工作臺(tái)及工件等移動(dòng)部件的重量(N)</p><p><b>　　L—絲杠的導(dǎo)程</b></p><p>　　J1=0.78×10×d1×b<

62、;/p><p>　　= 0.78×10×6.4×2</p><p>　　=2.62Kg.cm</p><p>　　J2=0.78×10×d2×b</p><p>　　=0.78×10×8×2=6.39Kg.cm</p><p>　　J

63、s=078×10×D×L=0.78×10×4×170=33.9946Kg.cm</p><p>　　G=800N代入式中</p><p>　　J=2.62+(32/40){33.946+6.39+800/9.8(0.6/2π)}=28.91Kg.cm</p><p><b>　　電機(jī)力矩的計(jì)算&l

64、t;/b></p><p>　　機(jī)床在不同工況下,其所需要的轉(zhuǎn)距不同,下面分別按各階段計(jì)算</p><p>　　快速空載啟動(dòng)時(shí)所需要的力矩</p><p>　　=Mmax+Mf+M0 （3.8）</p><p>　　式中:M起-快速空載啟動(dòng)力矩(N.m)

65、</p><p>　　Mmax-折算到電機(jī)軸上的加速力矩(N.m)</p><p>　　Mf-折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩(M.m)</p><p>　　起動(dòng)加速時(shí)間ta=30ms</p><p>　　Mmax=.e=×10</p><p><b>　　nmax=</b></p&g

66、t;<p>　　—傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(Kg.cm2)</p><p>　　ε—電機(jī)最大角加速度</p><p>　　nmax-電機(jī)最大轉(zhuǎn)速 (r/min)</p><p><b>　　—脈沖當(dāng)量</b></p><p><b>　　—步進(jìn)電機(jī)的步距角</b><

67、/p><p>　　nmax===500r/min</p><p>　　Mmax==504.4N.cm</p><p>　　摩擦力矩Mf(N.m)</p><p><b>　　Mf==</b></p><p>　　F.—導(dǎo)軌摩擦力(N)了發(fā) G運(yùn)動(dòng)部件總重量(N)</p><p

68、>　　i —齒輪降速比按i=Z1/Z2計(jì)算</p><p>　　η—傳動(dòng)鏈總效率一般η=0.7~0.85</p><p>　　取0.8 Mf==12.22N.cm</p><p><b>　　附加摩擦力M0</b></p><p><b>　　M0=</b></p><p

69、>　　式中 FP0-滾珠絲杠預(yù)加載荷一般取1/3Fm</p><p>　　Fm為進(jìn)給牽引力(N)</p><p>　　L0—滾珠絲杠導(dǎo)程(cm)</p><p>　　N—滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)傳動(dòng)效率94.24%</p><p><b>　　M0==</b></p><p><b>　

70、　M0=</b></p><p>　　∴=Mmax+Mf+M0=504.4+12.22+10.28=526.9N.cm</p><p>　　(2)快速移動(dòng)時(shí)所需力矩</p><p><b>　　=M+M0</b></p><p>　　M===65.88N.cm</p><p>　　(3

71、)最大切削力負(fù)載時(shí)所需力矩</p><p><b>　　=M+M0+Mt</b></p><p><b>　　Mt=</b></p><p>　　式中 Fmax-進(jìn)給方向上的切削力取Fx=877.5N</p><p>　　Mt-折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩(N.cm)</p><

72、p>　　Mt=`=83.84(N.cm)</p><p>　　=Mt+M0+Mt=65.88+10.28+83.84=160N.cm</p><p>　　從上面可以看出,,,三種情況下,以快速空載時(shí)</p><p>　　所需力矩最大,以此項(xiàng)工作為初選步進(jìn)電機(jī)的依據(jù) </p><p>　　(4)計(jì)算電機(jī)空載轉(zhuǎn)動(dòng)和切削堵的工作頻率<

73、/p><p>　　fk===4000Hz</p><p>　　==1000×0.5/60×0.01=833Hz</p><p>　　(5) 步進(jìn)電機(jī)的選擇</p><p>　　對(duì)于工作方式為五相十拍的步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　Mjmax==526.9/0951=554.048</p>

74、<p>　　查表選用130BF001型直流步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)距為930N.cm，滿(mǎn)足其要求:</p><p>　　3.5.2橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型</p><p>　　(1).步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算</p><p>　　橫向計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)滾珠絲杠選擇中的簡(jiǎn)圖,傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)</p><p>　　電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (kg.cm)&l

75、t;/p><p><b>　　可由此式計(jì)算:</b></p><p>　　=J1+(z1/z2){JS+J2+G/g(L0/2π) }</p><p>　　式中:J1-齒輪z1的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　J2-齒輪z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　JS-絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p>&l

76、t;p>　　G-工作臺(tái)及工件等移動(dòng)部件的重量(N)</p><p><b>　　L0-絲杠的導(dǎo)程</b></p><p>　　J1=0.78×10×d1×L1=0.78×10×4.2×2=0.485kg.cm2</p><p>　　J2=0.78×10×d2&

77、#215;L1=0.78×10×7×2=3.746kg.cm2</p><p>　　G=600N, Js=0.78×10×2.5×45=1.37kgcm2</p><p>　　=J1+(Z1/Z2){Js+J2+G/g(L0/2π)}</p><p>　　=0.465+(0.6){1.37+3.746+60

78、0/10(0.4/6.28)}</p><p>　　=2.414kg.cm</p><p>　　(2) 電機(jī)力矩的計(jì)算:</p><p>　　機(jī)床在不同工況下其所需的轉(zhuǎn)距不同,下面分別按各段計(jì)算</p><p>　　1.快速空載起動(dòng)時(shí)所需的力矩M起</p><p>　　=Mmax+Mf+M0</p>&l

79、t;p><b>　　Mmax=.e=×</b></p><p>　　nmax===500r/min</p><p>　　Mmax=2.414×=42.1N.cm</p><p>　　折算電機(jī)軸上的摩擦力力矩Mf</p><p>　　Mf===4.58N.cm</p><p&g

80、t;<b>　　附加摩擦力矩M0</b></p><p><b>　　M0=)=)</b></p><p>　　==11.07Ncm</p><p>　　Mmax=42.1+4.58+11.07=57.75N.cm</p><p>　　(3)快速進(jìn)給時(shí)所需力矩M快</p><p&

81、gt;<b>　　=+M0</b></p><p>　　Mf==4.58N.cm</p><p>　　M0=1/3Fm/2paini(1-n2)=11.07N.cm</p><p>　　=4.58+11.07=15.65N.cm</p><p>　　(4)最大切削負(fù)載所需力矩M切</p><p>

82、<b>　　=Mf+M0+Mt</b></p><p>　　Mt===33.4N.cm</p><p>　　Mf===17.96N.cm</p><p>　　M切=33.4+17.96+11.07=62.43N.cm</p><p>　　上面計(jì)算可以看出,,和三種工況下,</p><p>　　以最

83、大切削負(fù)載所需力矩作為選用電機(jī)的依據(jù)當(dāng)</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時(shí)=/Mmax</p><p>　　Mjmax=/=62.43/0.951=65.64</p><p>　　選用90BF002其最大靜轉(zhuǎn)距為400滿(mǎn)足要求:</p><p>　　fk===4000HZ</p><p><b>　　f

84、v==833HZ</b></p><p><b>　　4.微機(jī)控制部分</b></p><p>　　在普通車(chē)床CA6140基礎(chǔ)上加數(shù)控部分,以使其成為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,以完成較高的精度加工.</p><p><b>　　4.1 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　我國(guó)目前廣泛使用MCS-

85、51系列中的8031芯片,通過(guò)擴(kuò)展和I/O口擴(kuò)展功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床X,Z兩個(gè)方向的控制.以及軟硬的任務(wù)分配有:控制步進(jìn)電機(jī)脈沖發(fā)生和脈沖分配,數(shù)碼顯示的字符發(fā)生,鍵盤(pán)掃描管理既用硬件管理,又可用軟件實(shí)現(xiàn),此次采用若干方案:控制步進(jìn)電機(jī)用的脈沖發(fā)生器用硬件.采用國(guó)產(chǎn)YB015環(huán)行分配器實(shí)現(xiàn),字符發(fā)生及鍵盤(pán)掃描均有軟件實(shí)現(xiàn).</p><p><b>　　4.2主控制器</b></p>

86、<p>　　4.2.1主控器的選擇</p><p>　　近年來(lái)同外的一些主要的半導(dǎo)體制造廠家相繼生產(chǎn)了各種8位的單片微型端口及部分RAM于一體的功能很強(qiáng)的控制器。目前國(guó)內(nèi)用得較廣，開(kāi)發(fā)工具較齊的是MCS—51系列包含三個(gè)產(chǎn)品：8031、8051和8751。三者的引腳完全兼容，僅在結(jié)構(gòu)上有一些差異，主要是8031：8031是無(wú)ROM的8051，而8751是用EPROM代替ROM的8051。用得較多的就是

87、我所選用的8031。</p><p>　　(1) 8031型芯片:</p><p>　　1) 單片機(jī)是集CPU,I/O端口及部分RAM一體的功能很強(qiáng)的控制器,8031基本特點(diǎn)如下:</p><p><b>　　1處理器CPU8位</b></p><p><b>　　2芯片內(nèi)有時(shí)鐘電位</b><

88、/p><p>　　3具有12 各字節(jié)RAM</p><p>　　4具有21特殊功能的存儲(chǔ)器</p><p>　　5具有4 各I / O端口,32根I/O線(xiàn) </p><p>　　6可尋址64K外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器</p><p>　　7可尋址64K外部程序存儲(chǔ)器</p><p>　　8具有兩個(gè)16位定

89、時(shí)/記時(shí)數(shù)量</p><p>　　9具有5 個(gè)中斷位,配備兩個(gè)優(yōu)先級(jí)</p><p>　　10具有一個(gè)全功能竄行接口</p><p>　　11具有尋址能力,適宜邏輯計(jì)算</p><p>　　從以上論證可以看出,8031型芯片,功能幾乎為一塊Z80CPU,一塊RAM,一塊Z80CTC兩塊Z80PLO和一塊Z80SLO處理的微機(jī)計(jì)算機(jī).</

90、p><p>　　(2)8031芯片管腳的功能及其他功能</p><p>　　按引腳功能可分三類(lèi)，即：其一：I/O口線(xiàn)：P、P、P、P共4個(gè)8為口。其二：控制線(xiàn)：（片外取指令控制）、ALE（地址鎖存控制）、（片外取存儲(chǔ)器選擇）、RESET（復(fù)位控制）。其三：電源及時(shí)鐘：V、V、XTAL、XTAL。</p><p>　　4.2.2 8031對(duì)片外存儲(chǔ)器的選擇</p&

91、gt;<p>　　1、EPRAM選擇： 根據(jù)MCS—51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的EPRAM芯片，確定存儲(chǔ)器容量為16K。選擇EPRAM的型號(hào)時(shí)，主要考慮的因素是讀取速度，這決定著系統(tǒng)是否正確工作。根據(jù)CPU與EPRAM時(shí)序匹配要求，可選用2片2764程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　2、RAM選擇：?jiǎn)纹瑱C(jī)的擴(kuò)展RAM多選用靜態(tài)RAM，根據(jù)容量要求和RAM與CPU的讀寫(xiě)時(shí)序匹配的要求，這里選用大容量的

92、RAM6264兩片。</p><p>　　4.2.3 8031并行I/O口擴(kuò)展</p><p>　　8031有四個(gè)8位口(I/O端口),但真正能夠提供用戶(hù)使用的只有P1口,因?yàn)镻2 P0口通常用來(lái)傳送外存儲(chǔ)器的地址和數(shù)據(jù),P3口也需要使用他的第二功能.因此8031的I/O的端口通常需要擴(kuò)充.以便他能和更多外聯(lián)機(jī)工作.擴(kuò)充方法有兩種:</p><p>　　①借用外面

93、RAM地址來(lái)擴(kuò)充I/O端口;</p><p>　?、诶貌⑿蠭/O接口芯片來(lái)擴(kuò)充I/O端口.</p><p><b>　　5.電路原理圖設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)在采用8031作為主控芯片,采用兩片2764程序存儲(chǔ)器之外還擴(kuò)展了一片6264數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,用一片74LS373鎖存P0口傳遞低8位地址,地址譯碼采用74LS138C3~

94、8譯碼器;采用全地址碼,采用二個(gè)8155芯片,完成對(duì)執(zhí)行元件的控制。此外,還設(shè)有越界報(bào)警急停處理電路.</p><p>　　5.1關(guān)于各線(xiàn)路元件之間線(xiàn)路連接</p><p>　　8031芯片的P 和P用來(lái)傳送外部存儲(chǔ)器的地址和數(shù)據(jù), P口送的是8位地址, P口傳送低八位地址和數(shù)據(jù),故采用74LS373地址鎖存器,鎖存低八位地址,ALE作為首選通信號(hào),當(dāng)ALE為高電位,鎖存器的輸入輸出速度,

95、即輸入的低八位地址在輸出端出現(xiàn),此時(shí)不需鎖存,當(dāng)ALE從高電平變?yōu)榈碗娖?出現(xiàn)下降沿時(shí),低八位地址在輸出端出現(xiàn),此時(shí)不需鎖存,當(dāng)ACE這樣POD共組成16位地址,2764和6264芯片都是8KB,需要13根地址線(xiàn), A~A低8位安74L373芯片的輸出,A~A按8031芯片的P~P系統(tǒng)采用全地址譯碼,兩片2764新片選信號(hào)CE分別按74LS138譯碼器的和,系統(tǒng)復(fù)位以后程序從0000H~開(kāi)始執(zhí)行,6264芯片的片選信號(hào)CE地址按74LS

96、138的,單片機(jī)的擴(kuò)展系統(tǒng)允許程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址,8031芯片控制信號(hào)PSEN按2764的OE引腳,讀寫(xiě)控制信號(hào)WR和RD分別按6264芯片內(nèi)部沿有ROM,始終要選片外程序存儲(chǔ)器,故按EA地址</p><p>　　由于8031只有P口和P口的部分能提供用戶(hù)作I/O接口使用,不能滿(mǎn)足輸入輸出口的需要,因此比喻擴(kuò)展輸入輸出擴(kuò)展電路.系統(tǒng)擴(kuò)展3片8155可編程I/O接口芯片,8155(1)的片選信號(hào)按74L

97、S138的端74LS138譯碼器有3個(gè)輸入A B C 分別按8031的 P P P8個(gè)輸出,低電平有效. 對(duì)應(yīng)輸出A B C DE 000至111 8種現(xiàn)合.其中對(duì)應(yīng)A B C 為111.74LS138有3個(gè)使能端,其中2個(gè)為低電平使能端,另一個(gè)為高電平使能端.只有當(dāng)使能端均處于有效電平是,輸出才能產(chǎn)生,否則輸出才能處在高電平無(wú)效.</p><p>　　I/O接口芯片與外設(shè)的聯(lián)接是這樣安排的.

98、8155芯片PA作為顯示器段選信號(hào), 輸出PA~P為顯示器的位選信號(hào),輸出PC0~PC4 5根線(xiàn)是鍵盤(pán)輸入.8155芯片的20個(gè)引腳按8031芯片的P2.0,因此使用8155的I/O口時(shí)P2.0為高電平.8155(2),按X Z 向步進(jìn)電機(jī)硬件環(huán)形分配器為輸出,系統(tǒng)各芯片采用全地址譯碼,各存儲(chǔ)器及I/O接口芯片.X向Z向步進(jìn)電機(jī)硬件環(huán)形分配器采用YB0153-2相5相10拍方式工作,故 均按+5V,時(shí)鐘輸入端CP按8155芯片的T

99、IME007用以決定脈沖分配器是如脈沖的頻率,為實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)時(shí)不同的進(jìn)給的速度,可給8155芯片定時(shí)/計(jì)數(shù)器中設(shè)置不同的常數(shù).</p><p>　　5.2. 關(guān)于電路原理圖的一些說(shuō)明</p><p>　　在此電路圖中,還有其他功能電路,如報(bào)警電路,急停電路,復(fù)位電路,隔離電路,功效電路等,此外還有對(duì)自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架,螺紋加工進(jìn)行控制.</p><p><b>　　

100、復(fù)位電路</b></p><p>　　通常8031的復(fù)位有自動(dòng)復(fù)位,和人工按鈕復(fù)位兩種,下面將分別顯示電路結(jié)構(gòu)</p><p>　?。ˋ）(A)上電復(fù)位電路 （B）開(kāi)關(guān)復(fù)位電路</p><p><b>　　2、時(shí)鐘電路</b></p><p>　　時(shí)鐘電路如圖所示,XTAL和XTAL2為內(nèi)

101、振蕩電路輸入線(xiàn),這兩個(gè)端口用來(lái)外接石英晶體和微調(diào)電器,用來(lái)聯(lián)接8031片內(nèi)OSC的定時(shí)反饋回路.</p><p><b>　　光電隔離電路</b></p><p>　　在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,脈沖分配器輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后,控制步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁繞組.由于步進(jìn)電機(jī)需要的驅(qū)動(dòng)電壓數(shù)高,電流也較大,如果將I/O口輸出信號(hào)直接與功率放大電路相連,將引起電路干擾,輕則影響計(jì)數(shù)機(jī)程序的

102、正常運(yùn)行,重則導(dǎo)致接口電路的破壞.因此一般在接口電路與功率放大器之間都要加上隔離電路,實(shí)行電氣隔離使用最多的是光電耦合器.如下圖</p><p>　　光電耦合器是以發(fā)光二級(jí)管和光敏二級(jí)管組成,為輸入信號(hào)的輸入端時(shí),發(fā)光二級(jí)管導(dǎo)通激發(fā)紅外光,受光三極管照射后,由于光敏效應(yīng)產(chǎn)生光電流。通過(guò)輸出端輸出，從而實(shí)現(xiàn)了以光為信號(hào)的輸出，輸入端與輸出端在電器繪出一種光隔離輸出電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，發(fā)光二級(jí)管不通，光敏三級(jí)管截止，輸

103、出+5V高電平，當(dāng)閉合，發(fā)光二級(jí)管導(dǎo)通，激勵(lì)輸出三級(jí)管導(dǎo)通。適當(dāng)選擇電阻R，可使輸出三級(jí)管飽和，輸出0.3左右的TTL低電平。 隨著運(yùn)行頻率的增高，步進(jìn)電機(jī)輸出力矩C帶動(dòng)負(fù)載的能力，這一產(chǎn)生的原因，作為功率放大器負(fù)載的步進(jìn)電機(jī)是電感負(fù)載。當(dāng)改變通電時(shí)，電流從零逐漸增大，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使電流按指數(shù)規(guī)律上升。</p><p><b>　　4、鍵盤(pán)顯示</b></p><p&

104、gt;　　本次設(shè)計(jì)中，采用PC~~~PC 作為掃描口信號(hào)反向放大器按顯示器公共級(jí)，8031P口作為片選數(shù)據(jù)口。8155的PB~~PB作為行線(xiàn)輸入?；竟ぷ髟砣缦拢?lt;/p><p><b>　　鍵盤(pán)顯示口電路圖</b></p><p>　　當(dāng)鍵松開(kāi)時(shí)，測(cè)試信號(hào)為 1，鍵閉合，測(cè)試信號(hào)為0 ，當(dāng)測(cè)試信號(hào)為1 則禁止，不能對(duì)鍵進(jìn)行識(shí)別。</p><p&

105、gt;　　鍵盤(pán)是由若干個(gè)按鍵組成的開(kāi)關(guān)陣列，</p><p>　　圖中行線(xiàn)通過(guò)電阻接+5V，當(dāng)鍵盤(pán)上沿有閉和時(shí)，所有行線(xiàn)和列線(xiàn)都以斷開(kāi)，行線(xiàn)PC~PCX是4根行線(xiàn)，PA0~PA7Ss是6 根列線(xiàn)，在行線(xiàn)與列線(xiàn)交叉點(diǎn)上安裝有鍵，PA口的6 根列線(xiàn)按一定的時(shí)間間隔輪流輸出低電平。當(dāng)掃描到某一列線(xiàn)上時(shí)，若無(wú)鍵按下，則行線(xiàn)都是高電平；若有一鍵按下時(shí)，交叉點(diǎn)上對(duì)應(yīng)的行線(xiàn)變?yōu)榈碗娖?。這個(gè)低電平信號(hào)被計(jì)算機(jī)捕獲后，根據(jù)此間對(duì)應(yīng)

106、的行線(xiàn)和列線(xiàn)的位置，計(jì)算機(jī)可以判斷出鍵值，完成控制。</p><p><b>　　5、越界報(bào)警電路</b></p><p>　　X，Z方向的越界和急停信號(hào)經(jīng)過(guò)門(mén)引入8031的P中斷原LNT，采用硬件申請(qǐng)中斷軟件查詢(xún)的方法。這樣無(wú)論哪個(gè)方向都能引起中斷，當(dāng)X，Z等一越界，則相應(yīng)的紅燈亮報(bào)警。</p><p><b>　　專(zhuān)題部分<

107、/b></p><p>　　6.SolidWorks造型</p><p>　　6.1 SolidWorks 軟件介紹 </p><p>　　SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統(tǒng),是由美國(guó)SolidWorks公司在總結(jié)和繼承了大型機(jī)械CAD軟件的基礎(chǔ)上,在Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)三維機(jī)械設(shè)計(jì)CAD軟件。

108、 SolidWorks全面采用非全約束的特征建模技術(shù),由于其設(shè)計(jì)過(guò)程的全相關(guān)性,可以在設(shè)計(jì)過(guò)程的任何階段修改設(shè)計(jì),同時(shí)牽動(dòng)相關(guān)部分的改變.它既提供自底向上的裝配方法,同時(shí)還提供自頂向下的裝配方法,自頂向下的裝配方法使工程師能夠在裝配環(huán)境中參考裝配體其他零件的位置及尺寸設(shè)計(jì)新零件,更加符合工程習(xí)慣.它具有獨(dú)創(chuàng)性的“封套”功能,來(lái)分塊處理復(fù)雜裝配體.其具有的“產(chǎn)品配置”功能,可為用戶(hù)設(shè)計(jì)不同“構(gòu)型”的產(chǎn)品.它集成了設(shè)計(jì)、分析、加工和數(shù)據(jù)管理

109、整個(gè)過(guò)程,所獲得的分析和加工模擬結(jié)果成了產(chǎn)品模型的屬性,在SolidWorks的特征管理器中清晰的列出了詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息。他還可以動(dòng)態(tài)模擬裝配過(guò)程,進(jìn)行靜態(tài)干涉檢查，計(jì)算質(zhì)量特征，如質(zhì)心、慣性矩等。它將2D繪圖和3D造型技術(shù)容為一體,能自動(dòng)的生成零部件尺寸、材料明晰表、具有指引線(xiàn)的零部件編號(hào)等技術(shù)資料，從而簡(jiǎn)化了工程圖樣的生成過(guò)程。Sol</p><p>　　Solidwokrs 可充分發(fā)揮用三維工具進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的

110、威力，它提供從現(xiàn)有二維數(shù)據(jù)建立三維模型的強(qiáng)大轉(zhuǎn)換工具。Solidworks 能夠直接讀取DWG格式的文件，在人工干預(yù)下，將 AutoCAD 的圖形轉(zhuǎn)換成Solidworks三維實(shí)體模型。另一方面，Solidworks 軟件對(duì)于熟悉Windows的用戶(hù)特別易懂易用，它的開(kāi)放性體現(xiàn)在符合Windows標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用軟件，可以集成到Solidworks軟件中，從而為用戶(hù)提供一體化的解決方案。</p><p>　　進(jìn)入Sol

111、idWorks的操作界面如圖：</p><p><b>　　圖6—1</b></p><p><b>　　6.2 繪制草圖</b></p><p><b>　　圖6—2</b></p><p>　　利用獨(dú)特的基于特征的零部件建模功能，可以使用拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級(jí)抽殼、放樣

112、和掃描、陣列特征和孔輕松創(chuàng)建設(shè)計(jì)。 ■ 通過(guò)獨(dú)特的對(duì)多個(gè)實(shí)體的特征及控制，加快零部件建模速度。 ■ 通過(guò)動(dòng)態(tài)編輯特征和草圖，只需執(zhí)行簡(jiǎn)單的拖放操作即可進(jìn)行實(shí)時(shí)更改。 </p><p>　　6.2.1 進(jìn)入SolidWorks系統(tǒng)后,單擊（標(biāo)準(zhǔn)工具欄）的新建，系統(tǒng)將彈出（新建SolidWorks文件）窗口。選擇（零件）項(xiàng)，單擊（確定）進(jìn)入。然后在特征管理器中選擇（前視基準(zhǔn)面）為基準(zhǔn)面，繪制

113、草圖。具體如圖6—2所示。然后在利用拉伸功能就完成了主軸箱的設(shè)計(jì)，如圖：</p><p><b>　　圖6—3</b></p><p>　　從而生成主軸箱，實(shí)圖下：</p><p><b>　　圖6—4主軸箱</b></p><p>　　這就是主軸箱的設(shè)計(jì)過(guò)程，在CA6140設(shè)計(jì)過(guò)程中需要大量的零件

114、如：刀架、導(dǎo)軌、頂</p><p>　　圖6—5 頂尖 圖6—6導(dǎo)軌床身</p><p><b>　　尖等。；</b></p><p>　　以上是頂尖、導(dǎo)軌床身的設(shè)計(jì)結(jié)果。</p><p><b>　　6.3 裝配體設(shè)計(jì)</b></

115、p><p>　　創(chuàng)建新的零部件時(shí)，可直接參照其他零部件并保持關(guān)系。設(shè)計(jì)具有成千上萬(wàn)個(gè)零件的大型裝配體時(shí)可獲得無(wú)可比擬的性能。可將零部件和特征拖放到適當(dāng)?shù)奈恢谩?lt;/p><p>　　SolidWorks 提供完善的產(chǎn)品級(jí)的裝配特征功能，以便創(chuàng)建和記錄特定的裝配體設(shè)計(jì)過(guò)程。實(shí)際設(shè)計(jì)中，根據(jù)設(shè)計(jì)意圖有許多特征是在裝配環(huán)境下在裝配操作發(fā)生后才能生成的，設(shè)計(jì)零件時(shí)無(wú)需考慮的。在產(chǎn)品的裝配圖作好之后，零件

116、之間進(jìn)行配合加工比如：零件焊接、切除、打孔等功能。         SolidWorks 支持大裝配的裝配模式，擁有干涉檢查、產(chǎn)品的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)仿真、編輯零件裝配體透明的功能。 SolidWorks提供兩種裝配體設(shè)計(jì)方法：</p><p>　　⑴由下而上的設(shè)計(jì):首先繪制零件,然后將它們插入裝配體中,并把這些零件按設(shè)計(jì)目

117、的結(jié)合,完成裝配。這是較常用的設(shè)計(jì)方法。當(dāng)使用已建的零件來(lái)裝配時(shí),這種有下而上的方法較好。</p><p>　?、朴缮隙碌脑O(shè)計(jì):與由下而上的方法比,有上而下的設(shè)計(jì)不同之處在于:先從裝配體開(kāi)始,邊裝配邊繪制零件。由一個(gè)零件的幾何參數(shù)來(lái)定義其他的零件,或者產(chǎn)生在裝配零件之后加工的加工特征。也可以從草圖開(kāi)始,定義固定零件位置、基準(zhǔn)面等,然后參考這些定義來(lái)設(shè)計(jì)零件。</p><p>　　由兩者比

118、較來(lái)看,由下而上的設(shè)計(jì)中,由于零件皆為獨(dú)立的設(shè)計(jì),所以其間的關(guān)系和重新產(chǎn)生零件的操作較由上而下的設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單,為此本次設(shè)計(jì)采用第一種方法。</p><p>　　在進(jìn)入SolidWorks時(shí),單擊（標(biāo)準(zhǔn)工具）中的新建選擇 (裝配體) 進(jìn)入裝配體的工作窗口,如圖：</p><p><b>　　圖6—7</b></p><p>　　然后通過(guò)配合使各個(gè)

119、零件裝在一起形成裝配體, 所形成的裝配體如圖：</p><p><b>　　圖6—8刀架 </b></p><p>　　上圖為刀架和刀架導(dǎo)軌的裝配體,其就用由下而上的裝配方法.</p><p>　　下面是本次設(shè)計(jì)的車(chē)床CA6140的設(shè)計(jì)結(jié)果,具體如圖:</p><p>　　圖6—9 CA6140車(chē)床</p>

120、<p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì),使我對(duì)機(jī)床有了更加深刻的了解,比如可以對(duì)普通車(chē)床可以進(jìn)行簡(jiǎn)單數(shù)控改造，使之變?yōu)楹?jiǎn)單經(jīng)濟(jì)數(shù)控機(jī)床，分別將普通車(chē)床的絲杠、光杠改造成為滾珠絲杠，分別對(duì)機(jī)床的橫向，縱向進(jìn)行數(shù)控改造，采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為主傳動(dòng)力，采用微機(jī)控制，由于目前的水平將理論知識(shí)轉(zhuǎn)為現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力，還有一段距離，這就要求我們?cè)诮窈蠊ぷ骱蛯W(xué)習(xí)中不

121、斷鉆研本專(zhuān)業(yè)知識(shí)，用知識(shí)去創(chuàng)造財(cái)富。牢記科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本次研究及學(xué)位論文是在我的老師***老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。由于我能力有限,在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中*老師付出了很多心血,認(rèn)真地查閱了設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及的資料,逐一修改.又細(xì)心地幫助我改正,對(duì)此表示深摯的感謝.</p><