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NANHUA University
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題 目 XTK7140數(shù)控立式銑鏜床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
學(xué)院名稱 機(jī)械工程學(xué)院
指導(dǎo)教師 顏 竟 成
職 稱 教 授
班 級 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及其自動化011班
學(xué) 號 20014410142
學(xué)生姓名 匡 小 鳳
2005年 6 月 15日
南華大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報告
設(shè)計(jì)（論文）題目
XTK7140數(shù)控立式銑鏜床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)（論文）題目來源
自選課題
設(shè)計(jì)（論文）題目類型
工程設(shè)計(jì)
起止時間
2005.2.28-2005.6.15
一、 設(shè)計(jì)（論文）依據(jù)及研究意義：
依據(jù)：對現(xiàn)有數(shù)控銑鏜床進(jìn)行分析研究，進(jìn)而提出新的設(shè)計(jì)思路方案。
研究意義：自動控制的數(shù)控立式銑鏜床，與傳統(tǒng)的半臥半立式床不同的是：該機(jī)床采用立柱，它的垂直進(jìn)給方向運(yùn)動通過步進(jìn)電機(jī)帶動主軸箱上下移動來實(shí)現(xiàn)。
二、 設(shè)計(jì)（論文）主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)：（技術(shù)方案、路線）
設(shè)計(jì)內(nèi)容及目標(biāo)：
1. 調(diào)查分析XTK7140數(shù)控立式銑鏜床的加工特點(diǎn)，確定新設(shè)計(jì)數(shù)控立式銑鏜床的主要技術(shù)參數(shù)。
2. 進(jìn)行數(shù)控立式銑鏜床的總體方案和控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。
3. 完成主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
4. 完成控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)。
三、設(shè)計(jì)（論文）的研究重點(diǎn)及難點(diǎn)：
1．主運(yùn)動的運(yùn)動、強(qiáng)度和動力計(jì)算及主軸箱部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
2．控制系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)及創(chuàng)新。
四、 設(shè)計(jì)（論文）研究方法及步驟（進(jìn)度安排）：
方法：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在老師的指導(dǎo)下查相關(guān)資料，逐步弄清設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，全面考慮設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮到的各個相關(guān)環(huán)節(jié)。
步驟：2.28-3.31 調(diào)查分析，選擇設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)及理論計(jì)算。
4.1-4.30 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、校核，繪制機(jī)械圖，完善結(jié)構(gòu)。
5.1-5.31 控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制電路圖。
6.1-6.16 整理圖紙，寫說明書，完善相關(guān)資料，準(zhǔn)備答辯。
五、 進(jìn)行設(shè)計(jì)（論文）所需條件：
1． 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)資料
2． AUTOCAD、CAXA、PRO/E、PROTEL等相關(guān)軟件。
3． 機(jī)械設(shè)計(jì)制造相關(guān)資料。
4． 相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊。
5． 計(jì)算機(jī)一臺。
6． 參預(yù)生產(chǎn)現(xiàn)場，收集相關(guān)參數(shù)。
六、 指導(dǎo)教師意見：
簽名： 年 月 日
南 華 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書
學(xué) 院： 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
題 目： XTK7140數(shù)控立式銑鏜床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
起止時間： 2005 年 2 月 28 日至 2005 年 6月 15 日
學(xué) 生 姓 名： 匡 小 鳳
專 業(yè) 班 級： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化011班
指 導(dǎo) 老 師：
教研室主任：
院 長：
2005 年 2月 28 日
設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容及要求
(一) 題目：XTK7140數(shù)控立式銑鏜床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
給出條件：主運(yùn)動部分Z=16級；進(jìn)給運(yùn)動部分 橫縱向脈沖當(dāng)量0.01mm。
(二) 設(shè)計(jì)內(nèi)容
1. 調(diào)查分析XTK7140數(shù)控立式銑鏜床的加工特點(diǎn)，確定新設(shè)計(jì)數(shù)控立式銑鏜床的主要技術(shù)參數(shù)。
2. 進(jìn)行數(shù)控立式銑鏜床的總體方案和控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。
3. 完成主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
4. 完成控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)。
(三) 任務(wù)和要求
1. 根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案，繪制XTK7140數(shù)控立式銑鏜床總圖一張（A0手工圖）。
2. 進(jìn)行主運(yùn)動的運(yùn)動、強(qiáng)度和動力計(jì)算，繪制主軸箱部件展開圖一張（A0計(jì)算機(jī)圖）。
3. 進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動的運(yùn)動強(qiáng)度動力計(jì)算，繪制縱向數(shù)控進(jìn)給機(jī)構(gòu)部裝圖一張（A0或A1計(jì)算機(jī)圖）。
4. 繪制數(shù)控銑鏜床主軸零件圖一張（三維A2計(jì)算機(jī)圖）。
5. 根據(jù)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案繪制控制系統(tǒng)電路圖一張（A0計(jì)算機(jī)）。
6. 科技譯文（不少于3000漢字，原文可自選或由指導(dǎo)教師提供）。
7. 編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一套（不少于一萬字，有英文摘要，全部用計(jì)算機(jī)打出）。
(四) 主要參考資料
1. 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，機(jī)械工業(yè)出版社。
2. 《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》，遼寧科技出版社。
3. 《機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊》，上海科技出版社。
4. 《TTL集成電路手冊》
5. 《存儲器手冊》
6. 《機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，機(jī)械工業(yè)出版社。
7. 《機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，中國科技出版社。
8. 《數(shù)控機(jī)床與編程實(shí)用教程》，化學(xué)工業(yè)出版社。
摘要：本次設(shè)計(jì)通過對現(xiàn)有數(shù)控銑鏜床的分析研究，提出一種新的設(shè)計(jì)方案,其自動化程度更高，結(jié)構(gòu)也相對比較簡單。這一點(diǎn)在論文會得以體現(xiàn)。本方案中，主軸箱采用電磁離合器實(shí)現(xiàn)有級變速，在X、Y、Z三個方向上的進(jìn)給運(yùn)動均采用滾珠絲桿，而動力則由步進(jìn)電動機(jī)通過調(diào)隙齒輪來傳遞，并且采用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制。
控制系統(tǒng)采用MCS-51系列單片機(jī)，通過擴(kuò)展程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和I/O接口實(shí)現(xiàn)硬件電路的設(shè)計(jì)。論文中也對軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做出了相關(guān)說明。
關(guān)鍵詞：電磁離合器 滾珠絲桿 步進(jìn)電機(jī) 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展
Abstract: This design tries a new method after the analyze and research of the exited numerical control bed for mill and bore with the higher automatization degrees and the simpler configuration, which will be explained in the paper. In the method, electromagnetism clutch is used for the realization of the level shift in the headstock, and in the motion of , we all adopt ball bearing thread haulm for the X、Y、Z direction ,
The power of which is step by step electromotor transferred by gear that used for adjusting gaps. And more, we used singlechip for numerical control.
The control system introduces MCS-51 series singlechip, and the realization of hardware circuit was accomplished by enlarging program memorizer、data memorizer and I/O meet meatus. Also, the paper explained the design for software system.
Keywords: Electromagnetism clutch、Ball bearing thread haulm、
The step by step electromotor、The enlarge for SCM system
目 錄
第一部分 機(jī)床總體布局設(shè)計(jì) ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1
l 1-1 機(jī)床總體尺寸參數(shù)的選定 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1
l 1-2 機(jī)床主要部件及其運(yùn)動方式的選定 ┄┄┄┄┄┄┄1
l 1-3 機(jī)床總體布局的確定 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2
第二部分 主傳動的設(shè)計(jì) ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
l 2-1擬定轉(zhuǎn)速圖 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
l 2-2主傳動主要零件的強(qiáng)度計(jì)算 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7
第三部分 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27
l 3-1垂直進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27
l 3-2橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄36
第四部分 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄40
l 4-1控制系統(tǒng)總體方案的擬定 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄40
l 4-2總控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄41
l 4-3部分控制程序 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄56
l 4-4控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄61
參考文獻(xiàn) ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄66
謝辭 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄67