目 录
第1章 前言 1
1.1 关于牛皮切边专用机床 1
1.2 课题的来源、基本前提条件及基本要求 1
1.3 本课题要解决的主要问题和设计的总体思路 1
1.4 简述预期成果及其理论意义或实际价值2.1 国内外发展现状 3
2.2 总体方案 5
2
第2章 总体方案设计 3
2.2.1 工作台的设计 5
2.2.2 工作台传动机构的设计 5
2.2.3 数控部分设计 6
第3章 机械部分设计 7
3.1 传动部分的说明 7
3.2 蜗轮的设计 7
3.2.1 蜗轮的参数计算 8
3.2.2 蜗杆传动的强度计算 ............ 11
3.3 齿轮的设计..........................................................................................14
3.3.1 压力角a的选择 14
3.3.2 小齿轮齿数Z1的选择 14
3.3.3 齿宽系数的选择 15
3.3.4 齿轮精度选择 16
3.4 轴的结构设计.....................................................................................17
3.4.1 花键...........................................................................................18
3.5 工作台的设计图................................................................................19
第4章 数控系统的设计 20
4.1 概述 20
4.2 微机数控系统的硬件电路设计 20
4.2.1 单片机的选择 21
4.2.2 存储器扩展 22
4.2.3 I/O接口的扩展 24
4.2.4 键盘接口设计 24
4.2.5 数码管显示电路 25
4.3 软件设计 25
4.3.1 步进电机的环形分配 26
4.3.2 圆弧插补原理及其程序设计 27
4.3.3 步进电机的控制及其程序设计 30
4.3.4 中断功能诊断 32
4.3.5 工作台的加工示意框图 34
结论 35
参考文献 36
致谢 37
摘 要
牛皮切边机是为了提高工作效率而进行设计的专用机床，该机械主要用于枪套等牛皮切边产品的毛边的切削。要求切削的工作效率高，机床的控制可靠，工作运行平稳，应用范围广。数控部分设计采用以步进电机驱动的开环控制。设计的总体思路是采用二级传动，由步进电机带动蜗轮，蜗杆再带动工作台做稳定，快速的圆周运动。刀具的运动由于是受专门的控制软件通过控制系统来控制走刀路径，以直线路径替代加工轮廓的各种曲线，大大提高了工作效率。微机数控系统的硬件电路设计主要是利用电路中各器件及电器元件的参数及型号绘制电气原理图。其机床数控系统硬件电路概括起来由CPU、总线、存储器以及I/O接口四部分组成。由于考虑了成本，选用常用的8031单片机，它在各种数控系统中的到广泛的应用。
牛皮切边专用机床的设计制造满足了技术发展的需要，提高了生产率和产品的精度，增大了设备的适应能力和型面加工范围
关键词：步进电机 8031单片机 电器元件 硬件电路
Abstract
Leather Cutting Machine is to improve the efficiency and design of special purpose machine, the machine is mainly used for holsters and other leather products, flash trimming cutting. Required high cutting efficiency, reliable machine control, work stable operation, wide application. NC part of the design uses to stepping motor-driven open-loop control. The general concept of design is used 2 drive, worm gear driven by a stepping motor, worm drive and then do bench stability, quick circular motion. As the tool movement is subject to special control software through the control system to control the tool path, a straight line path to alternative processing contour curves, greatly improved work efficiency. Computer numerical control system hardware design is to use the device and circuit parameters of electrical components and electrical schematic drawing models. The CNC system hardware summed up by the CPU, bus, memory and I / O interfaces in four parts. In consideration of the cost, commonly used in 8031 used it in a variety of numerical control systems to a wide range of applications.
Leather trimming machine tool design and manufacture to meet the needs of technology development, improved productivity and accuracy of the product and increase the adaptability of the equipment and the range of surface processing
Keywords: stepper motor 8031 hardware electrical components
? 第1章 前言
1.1 关于牛皮切边专用机床
随着现代工业的飞速发展，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。专用机床的出现，不仅可以提高生产率，改善加工工艺，还可以减少资金投入。如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快。应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度。从生产分析来看，在现代制造业中，特殊零件的加工与制造有相当大的比重，专用数控机床是最能适应这种生产需要的。从市场上来看，订购新的数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足用户的需要。
1.2课题的来源、基本前提条件及技术要求
本课题来源于生产实践中。牛皮切边机是为了提高工作效率而进行设计的专用机床，该机械主要用于枪套等牛皮切边产品的毛边的切削。要求切削的工作效率高，机床的控制可靠，工作运行平稳，应用范围广。机床采用了专门的控制软件通过数控系统控制走刀的路径，以直线路径替代加工轮廓的各种曲线，大大提高了工作效率，刀具库驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架，具有切削螺纹的功能。控制部分以单片机为核心，要运行可靠，抗干扰能力强。改造要在满足设计要求的前提下尽可能方便，成本低。
1.3本课题要解决的主要问题和设计的总体思路
A.机械传动部分的设计，即进行工作台的结构设计，绘制机械结构传动设计图。其中包括：
a.机械传动部分的设计以及总体装配图的绘制。
b.非标准零件的设计以及零件图的绘制。
c.箱体的设计以及机床尺寸联系图的绘制。
B．数控系统的设计，其中包括：
a.微机数控系统的框图设计。
b.微机数控系统电气原理图的设计与绘制。
设计的总体思路是采用二级传动，由步进电机带动蜗轮，蜗杆再带动工作台做稳定，快速的圆周运动。刀具的运动由于是受专门的控制软件通过控制系统来控制走刀路径，以直线路径替代加工轮廓的各种曲线，大大提高了工作效率。
1.4简述预期成果及其理论意义或实际价值
实践已经证明专用机床的设计制造具有重大的实际价值：
牛皮切边专用机床的设计制造满足了技术发展的需要，提高了生产率和产品的精度，增大了设备的适应能力和型面加工范围。从市场上来看，据国内资料统计，订购新的数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足用户的需要，而现在用户可以针对自己的实际情况做出相应的调整。再从生产分析来看，在现代制造业中，单一品种的大量生产占有相当大的比重，若要完成这些生产任务，不外乎选择通用机床、专用机床或数控机床，其中专用机床是最能适应这种生产需要的。
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