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机电系统设计课程报告 设计题目 两维数控平台及控制系统设计 院 系 专 业 学生姓名 学 号 指导教师 摘 要 本次设计的是一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和蜡磨、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。控制系统为单片机控制系统。本次设计的具体内容主要包括：数控系统总体方案的确定，机械部分设计，机床数控系统硬件电路设计，系统控制软件设计。 关键词： 数控平台 控制系统 单片机 设计 前言 现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。? ??X-Y数控工作台及其控制系统就是作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。 ?X-Y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵—横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。 而本文所设计的X-Y数控工作台及其控制系统机电系统设计是一个开环控制系统,其结构简单。实现方便而且能够保证一定的精度。降低成本,是微机控制技术的最简单的应用。它充分的利用了危机的软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高。X-Y数控工作台机电系统设计是利用8031单片机,及2764,6264存储器及8155芯片等硬件组成,在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能。 目 录 第一章 引言 1 1.1 课程设计要求 1 第 2 2.1 课程设计的数据参数 2 2.2进给传动系统示意图 2 第 3 3.1 机械传动部件的选择 3 3.2控制系统的设计 3 第 4 4.1 导轨上移动部件的重量估算 4 4.2 铣削力的计算 4 4.3 滚动导轨副的计算、选择 4 4.4 滚动丝杠计算、选择 5 4.5 步进电动机减速箱的选用 7 4.6 步进电动机的计算与选型 7 4.7 增量式旋转编码器的选用 10 第五章 机床数控系统硬件电路设计 11 5.1 设计内容与步骤 11 5.2 硬件电路设计 17 第六章 系统控制软件设计 18 6.1 系统控制软件的主要内容 18 6.2 软件设计 18 致谢 21 第一章引言 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度 ,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过程进行控制的技术 ,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渗透形成的机电一体化产品 ,其技术范围覆盖很多领域。我国是制造大国 ,在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移 ,所以 ,我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题。 1.1 课程设计要求 课程设计是培养学生设计能力的重要实践性教学环节之一，是综合运用所学过的机械、电子、自动控制、计算机等知识进行的基本设计训练。其目的是：能够正确运用《机电系统设计》课程的基本理论和相关知识，掌握机电一体化系统（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、比较、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。 通过机械部分设计，掌握机电一体化系统典型机械零