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NANHUA University
畢業(yè)設(shè)計(論文)
題 目 XTK7140數(shù)控立式銑鏜床及控制系統(tǒng)設(shè)計
學(xué)院名稱 機械工程學(xué)院
指導(dǎo)教師 顏 竟 成
職 稱 教 授
班 級 機械設(shè)計與制造及其自動化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（論文）開題報告
設(shè)計（論文）題目
XTK7140數(shù)控立式銑鏜床及控制系統(tǒng)設(shè)計
設(shè)計（論文）題目來源
自選課題
設(shè)計（論文）題目類型
工程設(shè)計
起止時間
2005.2.28-2005.6.15
一、 設(shè)計（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：該機床采用立柱，它的垂直進(jìn)給方向運動通過步進(jìn)電機帶動主軸箱上下移動來實現(xiàn)。
二、 設(shè)計（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，確定新設(shè)計數(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。
3. 完成主運動和進(jìn)給運動的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。
4. 完成控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計。
三、設(shè)計（論文）的研究重點及難點：
1．主運動的運動、強度和動力計算及主軸箱部件的設(shè)計與計算。
2．控制系統(tǒng)控制電路的設(shè)計及創(chuàng)新。
四、 設(shè)計（論文）研究方法及步驟（進(jìn)度安排）：
方法：根據(jù)設(shè)計任務(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)計中的難點，全面考慮設(shè)計中應(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)計方案，進(jìn)行總體方案設(shè)計及理論計算。
4.1-4.30 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、校核，繪制機械圖，完善結(jié)構(gòu)。
5.1-5.31 控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計計算，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（論文）所需條件：
1． 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)資料
2． AUTOCAD、CAXA、PRO/E、PROTEL等相關(guān)軟件。
3． 機械設(shè)計制造相關(guān)資料。
4． 相關(guān)機械設(shè)計手冊。
5． 計算機一臺。
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(論文)任務(wù)書
學(xué) 院： 南華大學(xué)機械工程學(xué)院
題 目： XTK7140數(shù)控立式銑鏜床及控制系統(tǒng)設(shè)計
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： 機械設(shè)計制造及其自動化011班
指 導(dǎo) 老 師：
教研室主任：
院 長：
2005 年 2月 28 日
設(shè)計（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
給出條件：主運動部分Z=16級；進(jìn)給運動部分 橫縱向脈沖當(dāng)量0.01mm。
(二) 設(shè)計內(nèi)容
1. 調(diào)查分析XTK7140數(shù)控立式銑鏜床的加工特點，確定新設(shè)計數(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。
3. 完成主運動和進(jìn)給運動的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。
4. 完成控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計。
(三) 任務(wù)和要求
1. 根據(jù)總體設(shè)計方案，繪制XTK7140數(shù)控立式銑鏜床總圖一張（A0手工圖）。
2. 進(jìn)行主運動的運動、強度和動力計算，繪制主軸箱部件展開圖一張（A0計算機圖）。
3. 進(jìn)行進(jìn)給運動的運動強度動力計算，繪制縱向數(shù)控進(jìn)給機構(gòu)部裝圖一張（A0或A1計算機圖）。
4. 繪制數(shù)控銑鏜床主軸零件圖一張（三維A2計算機圖）。
5. 根據(jù)控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案繪制控制系統(tǒng)電路圖一張（A0計算機）。
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)計說明書一套（不少于一萬字，有英文摘要，全部用計算機打出）。
(四) 主要參考資料
1. 《機械設(shè)計手冊》，機械工業(yè)出版社。
2. 《實用機床設(shè)計手冊》，遼寧科技出版社。
3. 《機床設(shè)計圖冊》，上?？萍汲霭嫔纭?
4. 《TTL集成電路手冊》
5. 《存儲器手冊》
6. 《機床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo)書》，機械工業(yè)出版社。
7. 《機床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)書》，中國科技出版社。
8. 《數(shù)控機床與編程實用教程》，化學(xué)工業(yè)出版社。
摘要：本次設(shè)計通過對現(xiàn)有數(shù)控銑鏜床的分析研究，提出一種新的設(shè)計方案,其自動化程度更高，結(jié)構(gòu)也相對比較簡單。這一點在論文會得以體現(xiàn)。本方案中，主軸箱采用電磁離合器實現(xiàn)有級變速，在X、Y、Z三個方向上的進(jìn)給運動均采用滾珠絲桿，而動力則由步進(jìn)電動機通過調(diào)隙齒輪來傳遞，并且采用單片機進(jìn)行數(shù)字控制。
控制系統(tǒng)采用MCS-51系列單片機，通過擴(kuò)展程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和I/O接口實現(xiàn)硬件電路的設(shè)計。論文中也對軟件系統(tǒng)的設(shè)計做出了相關(guān)說明。
關(guān)鍵詞：電磁離合器 滾珠絲桿 步進(jìn)電機 單片機系統(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 機床總體布局設(shè)計 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1
l 1-1 機床總體尺寸參數(shù)的選定 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1
l 1-2 機床主要部件及其運動方式的選定 ┄┄┄┄┄┄┄1
l 1-3 機床總體布局的確定 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2
第二部分 主傳動的設(shè)計 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
l 2-1擬定轉(zhuǎn)速圖 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
l 2-2主傳動主要零件的強度計算 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7
第三部分 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27
l 3-1垂直進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27
l 3-2橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄36
第四部分 控制系統(tǒng)的設(shè)計 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄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 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄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┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄61
參考文獻(xiàn) ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄66
謝辭 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄67