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300X400数控激光切割机设计毕业论文.doc

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300X400数控激光切割机设计毕业论文.doc

毕业设计目录目录摘要ⅠABSTRACTⅡ1绪论............................................................................................................................11.1课题背景..............................................................................................................11.2现实意义..............................................................................................................11.3设计任务..............................................................................................................11.4总体设计方案分析................................................................................................22机械部分XY工作台及Z轴的基本结构设计.........................................................42.1XY工作台的设计..................................................................................................42.1.1主要设计参数及依据.....................................................................................42.1.2XY工作台部件进给系统受力分析..................................................................42.1.3初步确定XY工作台尺寸及估算重量...............................................................42.2Z轴随动系统设计................................................................................................53滚珠丝杠传动系统的设计计算..............................................................................63.1强度计算.............................................................................................................63.2滚珠丝杠副的传动效率........................................................................................64直线滚动导轨的选型...............................................................................................85步进电机及其传动机构的确定...............................................................................95.1步进电机的选用...................................................................................................95.1.1脉冲当量和步距角........................................................................................95.1.2步进电机上起动力矩的近似计算....................................................................95.1.3确定步进电机最高工作频率.........................................................................105.2齿轮传动机构的确定...........................................................................................105.2.1传动比的确定..............................................................................................105.2.2齿轮结构主要参数的确定............................................................................105.3步进电机惯性负载的计算.....................................................................................116传动系统刚度的讨论.............................................................................................136.1根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度........................................136.2根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度.......................................................137消隙方法与预紧.....................................................................................................15毕业设计目录7.1消隙方法............................................................................................................157.1.1偏心轴套调整法..........................................................................................157.1.2锥度齿轮调整法..........................................................................................167.1.3双片齿轮错齿调整法...................................................................................167.2预紧...................................................................................................................178数控系统设计.........................................................................................................188.1确定机床控制系统方案......................................................................................188.2主要芯片配置....................................................................................................188.2.1主要芯片选择..............................................................................................188.2.2主要管脚功能.............................................................................................188.2.3EPROM的选用..............................................................................................198.2.4RAM的选用.................................................................................................208.2.589C51存储器及I/O的扩展.........................................................................208.2.68155工作方式查询.....................................................................................218.2.7状态查询.....................................................................................................228.2.88155定时功能............................................................................................228.2.9芯片地址分配.............................................................................................238.3键盘设计...........................................................................................................248.3.1键盘定义及功能..........................................................................................248.3.2键盘程序设计.............................................................................................248.4显示器设计........................................................................................................288.4.1显示器显示方式的选用................................................................................288.4.2显示器接口.................................................................................................298.4.38155扩展I/O端口的初始化.......................................................................298.5插补原理...........................................................................................................308.6光电隔离电路.....................................................................................................318.7越界报警电路.....................................................................................................318.8总体程序控制.....................................................................................................318.8.1流程图........................................................................................................308.8.2总程序........................................................................................................309步进电机接口电路及驱动.....................................................................................34结论..........................................................................................................................38参考文献......................................................................................................................39致谢..........................................................................................................................40毕业设计1绪论11绪论1.1课题背景激光被誉为二十世纪最重大的科学发现之一,它刚一问世就引起了材料科学家的高度重视。1971年11月,美国通用汽车公司率先使用一台250WCO2激光器进行利用激光辐射提高材料耐磨性能的试验研究,并于1974年成功地完成了汽车转向器壳内表面(可锻铸铁材质)激光淬火工艺研究,淬硬部位的耐磨性能比未处理之前提高了10倍。这是激光表面改性技术的首次工业应用。多年以来,世界各国投入了大量资金和人力进行激光器、激光加工设备和激光加工对材料学的研究,促使激光加工得到了飞速发展,并获得了巨大的经济效益和社会效益。如今在中国,激光技术已在工业、农业、医学、军工以及人们的现代生活中得到广泛的应用,并且正逐步实现激光技术产业化,国家也将其列为九五攻关重点项目之一。十五的主要工作是促进激光加工产业的发展,保持激光器年产值20%的平均增长率,实现年产值200亿元以上在工业生产应用中普及和推广加工技术,重点完成电子、汽车、钢铁、石油、造船、航空等传统工业应用激光技术进行改造的示范工程为信息、材料、生物、能源、空间、海洋等六大高科技领域提供崭新的激光设备和仪器。数控化和综合化把激光器与计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的工件定位相结合,形成研制和生产加工中心,已成为激光加工发展的一个重要趋势。1.2现实意义激光切割机是光、机、电一体化高度集成设备,科技含量高,与传统机加工相比,激光切割机的加工精度更高、柔性化好,有利于提高材料的利用率,降低产品成本,减轻工人负担,对制造业来说,可以说是一场技术革命。激光切割的适用对象主要是难切割材料,如高强度、高韧性、高硬度、高脆性、磁性材料,以及精密细小和形状复杂的零件。激光切割技术、激光切割机床正在各行各业中得到广泛的应用。因此研究和设计数控激光切割有很强的现实意义。微机控制技术正在发挥出巨大的优越性。1.3设计任务本次设计任务是设计一台单片机(89C51主控芯片)控制激光切割机床,主毕业设计1绪论2要设计对象是XY工作台部件及89C51单片机控制原理图。而对激光切割机其他部件如冷水机、激光器等不作为设计内容要求,只作一般了解。单片机对XY工作台的纵、横向进给脉冲当量0.001mm/pluse。工作台部件主要构件为滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、步进电机、工作台等。设计时应兼顾两方向的安装尺寸和装配工艺。1.4总体设计方案分析参考数控激光切割机的有关技术资料,确定总体方案如下采用89C51主控芯片对数据进行计算处理,由I/O接口输出控制信号给驱动器,来驱动步进电机,经齿轮机构减速后,带动滚珠丝杠转动,实现进给。其原理示意图1.1。图1.1系统总体原理图微机控制线路图参考MCS-51系列单片机控制XY工作台线路图。步进电机参照RORZE株式会社的产品样本选取,以保证质量和运行精度,同时驱动器也选用RORZE的配套驱动器产品。滚珠丝杠的生产厂家很多,本设计参照了汉江机床厂、南京工艺装备制造厂的样本资料,力求从技术性能、价格状况、通用互换性等各方面因素考虑,最后选用南京工艺装备厂的FFZD系列滚珠丝杠,即内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杠副。本设计弃用Z80,而选用单片机。单片机体积小、抗干扰能力强,对环境要控制器驱动器驱动器步进电机步进电机X向工作台Y向工作台

注意事项

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