小型数控钻床及其控制系统设计【7张图/18000字】【优秀机械毕业设计论文】

文档包括:
说明书一份。52页，18000字。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。

图纸共7张，如下所示
A0-总装配图.dwg
A1-y向丝杠.dwg
A1-工作台.dwg
A1-控制图.dwg
A2-主轴.dwg
A2-主轴装配横.dwg
A2-导轨.dwg

? 目 录
摘 要 I
ABSTRACT（英文摘要） Ⅱ
目 录 Ⅲ
第一章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 CNC钻床技术 2
1.2.1 CNC钻床技术的主要特点 2
1.2.2 CNC钻床技术发展的由来 4
1.2.3 CNC钻床技术发展的几个阶段 4
1.2.4 CNC钻床技术的发展现状 5
1.2.5 CNC钻床技术的发展趋势 7
1.3 对我国先进CNC技术发展的几点考虑 8
1.4 课题研究的目的和意义 10
第二章 总体方案的确定 11
2.1 机床总体设计的要求 11
2.1.1 机床布局的基本要求 11
2.1.2 机床应具有的性能指标 12
2.1.3 人机关系 12
2.2 总体设计方案的确定 12
第三章 机械部分设计计算 16 
3.1 切削参数的计算 16
3.1.1 切削力的计算 16
3.1.2 切削功率的计算 16
3.2 步进电机的选用 17
3.2.1 步进电机的特点 17
3.2.2 步进电机的种类 18
3.2.3 步进电机的工作原理 19
3.2.4 步进电机的选择计算 21
3.2.5 步进电机的控制 22
3.3 滚珠丝杠螺母副的选用 23
3.3.1 滚珠丝杠螺母机构工作原理和特点 24
3.3.2 滚珠丝杠螺母副的结构 25
3.3.3 滚珠丝杠螺母副的支撑方式 26
3.3.4 滚珠丝杠的选择计算 26
3.4 导轨的选用 30
3.4.1 导轨应满足的要求 30
3.4.2 滚动直线导轨副的结构 31
3.4.3 直线运动滚动导轨副的特点 32
3.4.4 滚动直线导轨副型号的选择 33
3.5 滚动轴承及联轴器的选用 33
3.5.1 滚动轴承的选用 33
3.5.2 联轴器的选择 35
3.6主轴系统及工作台的设计 35
3.6.1 主轴的结构设计 35
3.6.2 主轴轴承的选用 36
3.6.3主轴电动机和工作台 37
第四章 步进电机控制系统设计 39
4.1 单片机 39
4.1.1 单片机的特点及其应用 40
4.1.2 单片机的选用 41
4.1.3 8031单片机的引脚功能 41
4.2 可编程计数器/定时器8253 44
4.2.1 8253的引脚 44
4.2.2 8253的工作模式 45
4.3 脉冲分配器及功率放大电路 46
4.4 控制图说明 46
4.4.1单片机部分 46
4.4.2 8253部分 47
4.4.3 CH250部分 48
4.4.4 功率放大部分 48
结 论 49
参考文献 51
致 谢 52

摘 要
随着我国电子制造业和印制电路板（PCB)行业的快速发展给电子制造装备提出越来越高的要求，印制电路板数控钻床向着高速、高精度、高可靠性、智能化、柔性化、集成化的发展趋势越来越明显，目前，高精度高速微孔印制电路板数控钻床是制约和影响我国电子制造业水平和电子信息产业基础配套能力的重要因素，是我国电子制造业与世界先进水平差距体现的重要环节之一。因此，开展高精度高速微孔印制电路板数控钻床关键技术的研究与应用，改善和提高PCB数控钻床的整体性能，对于提高我国电子制造工艺装备水平和电子信息制造业自我配套能力具有重要的现实意义。本文系统的介绍了自行设计与制造的加工印刷电路板微型数控钻床及其控制系统的组成及原理，并对各部分功能进行了分析，特别是MCS-51系列单片机的具体应用及扩展，研究结果具有实用价值.
关键词：印制板数控钻床；MCS-51单片机；步进电机；滚珠丝杠副
一、课题来源、目的与要求：

本课题来源于对印刷电路板等类型零件的孔加工。
通过本次毕业设计，要求学生能够综合利用在大学四年期间所学的知识，独立且具有创新性地完成工程实际中所需的机电产品的机械及其相关控制部分的设计任务，为毕业后从事机械设备的研发、使用和进一步深造打下良好的基础。

二、主要设计内容：

针对小型数控钻床及其控制系统，毕业设计的内容主要有如下部分：
1. 机械部分 完成小型数控钻床整体机械结构的设计，传动设计及有关计算，具体包括其总装配图、部件装配图以及主要零件的结构设计及相关强度、刚度计算。
2. 控制系统 完成控制系统的总体方案设计、控制系统硬件及接口电路设计和控制系统软件设计，利用模块化的设计思想，绘出程序框图，编写部分控制程序。

三、主要设计技术指标与参数：

X、Y工作台的机械参数： X方向： 450mm
Y方向：250mm
X向行程：400mm
Y向行程：200mm 
钻孔直径：2~4mm

四、分阶段指导性进度计划：

第1周：调研：了解小型数控钻床的应用现状及发展前景，论述该课题的必要性。掌握小型数控钻床结构和工作原理。借阅有关的参考书和工具书，查阅国内外相关资料，翻译5000字的相关英文资料。
第2周：搜集资料：阅读有关机床、数控、计算机接口电路、印刷电路板钻孔方法等方面的资料，为下一步做准备
第3周：总体方案制定：根据调研和查阅资料所得信息，确定毕业设计的中提方案、绘制出总体方案草图。
第4~6周：机械部分：绘制机械部分的总装图、部件装配图、相应的零件图。
第7~8周：控制部分：完成控制系统的硬件及接口电路设计、驱动电路设计及其外围其他电路的设计;按照控制系统的功能要求，完成相应的软件设计。
第9~10周：撰写论文及编写设计说明书。
第11周：整理材料、毕业答辩。

五、主要参考文献资料：
1. 现代实用机床设计手册编委会. 现代实用机床设计手册. 机械工业出版社，2006
2. 李庆余，张佳主. 机械制造装备设计. 北京：机械工业出版社，2006
3. 徐灏主. 机械设计手册（第3、4卷）. 北京： 机械工业出版社，1991
4. 赵玉刚，宋现春. 数控技术. 北京：机械工业出版社，2006
5. 顾冠群，万德钧. 机电一体化设计手册. 南京： 江苏科技出版社， 1996
6. 机电一体化技术应用实例编委会. 机电一体化技术应用实例. 机械工业出版社，1994
7. 机械设计手册编委会. 机械设计手册（第2卷）.机械工业出版社，2004.8
8. 李善术. 数控机床及其应用. 机械工业出版社，2001.5
9. 刘金琪. 机床电气自动控制. 哈尔滨工业大学出版社，1999
10. 王兰美. 机械制图. 北京：高等教育出版社，2004
11. 大连理工大学 戴曙. 金属切屑机床. 机械工业出版社，2006
12. 郑学坚，周斌. 微型计算机原理及应用.清华大学出版社，2006
13. 邱宣怀主. 机械设计. 高等教育出版社，2004
14. 机械设计手册（软件版）. 机械工业出版社
15. 王爱玲. 现代数控机床结构与设计. 兵器工业出版社，1999
16. 16. 潘正卿.微型计算机原理汇编接口技术.北京：希望电子出版，2002
17. 17. 王划鱼.自动控制原理.北京：国防工业出版社，2001
18. 18. 吴宗泽.机械设计手册.北京：机械工业出版社，2002
19. 19. 姜培刚，盖玉先.机电一体化系统设计.北京：机械工业出版社，2003
20. 20. 徐煜明 韩雁.单片机原理及接口技术.电子工业出版社，2005
21. 21. 王三民.机械原理与设计课程设计.北京：机械工业出版社，2004