针式板坯打号机毕业设计说明书

针式板坯打号机毕业设计说明书1摘 要针式板坯打号机广泛运用于钢铁行业中在钢坯上的打号，是机电一体化产品。针式板坯打号机设计是机械设计和单片机控制的有机结合。最大的特点是从机电有机结合的角度，运用机 电一体化系统的设计原理与设计方法进行设计,正好符合机电专业的要求。本次设计的内容及工作量是确定板坯打号机的总体结构及其组成，完成主要机械部分设计，掌握电气 设计、控制系 统设计。板坯打号机机构结构由左右移动装置、上下移动装置二大部分组成。具体内容如下: 左右移动机构、前后移动机构机械传动部分的设计基本相同，包括：拟定总体传动方案，确定电动机型号和类型，初取传动比，分配传动比，确定减速器 类型， 进行减速器热校核和强度、刚度校核，选择连轴器的型号和规格，进行许用转矩校核，合理选择键，不同的是左右移动机构设计车轮传动，上下机构设计齿轮齿条传动几何尺寸设计，进行齿轮齿条传动的接触疲劳强度校核和疲劳强度验算。着重阐述了：如何根据负载大小和特性及工作环境选择电动机，如何根据负载、传动比和结构来设计减速器，如何初定齿轮尺寸进行齿轮传动设计。单片机控制系统系统阐叙了单片机的种类、结构、引脚功能和性能参数，单片机控制打印头 和上下、左右，打印控制的流程图和打印程序。左右移动装置和上下移动装置用来控制打号机打印头的移动，使打印头能准确的对准钢坯；用来决定打印的起始位置，即测试第一个钢坯的位置，使打印顺利开始。打号机的移动由 电动机驱动、 车轮在轨道上移动，板坯打号机的打字是由打印头上的八根打印针完成，打印过程则需要通单片机编程控制来完成。我们设计的针式打号机的技术参数为：针式板坯打号机毕业设计说明书2用途：15006000mm 板坯打号运行速度： 左右 200mm/s 上下 200mm/s行程： 左右 2000mm 上下 200mm打字速度： 1 秒/字关键词：针式打号机 左右移动机构 三维 Solidworks 设计 单片机控制ABSTRACTThe Shipped Marking Machine is extensively applied to iron and steel trade and is used to print the codes on billets. It is a product of machinery and power-generating equipment uniformity. We made use of mechanical technology and microcomputer control technology,and made organic conjunction with machinery and electricity to carry out the design of marking machine .The outstanding characteristic of this design is to apply the principles and methods of system design of machinery and electricity unifomity to go on designing.It is the intend of the Mechanical Engineering and Automation Department.The content and the amount of work is to determine the overall structure of the Shipped Marking Machine and its composition , to complete the main mechanical design, to master the electric design and the control system design. The Shipped Marking Machine consists of right-and-left moving equipment, upward-and-downward moving equipment. including: formulate the whole drive sheme,determine the type of electric motor,chose transmission ratio preliminarilly.distribute transmission ratio,fix reducer type,design reducer dimensions,check the intensity、rigidity and heat of the decelerator,design the gemetry dimensions of the pairs of gear and rack,check the contact fatigue intensity and check computations of curve fatigue intensity of the gear and rack drive,chose the type and specifications of couplings,check coupling permitted torqueand chose keys.It attaches importance on describing how to chose motor according to load capacity and character as well as working 针式板坯打号机毕业设计说明书3environment,how to design reducer on the base of load、trabsmission ratio and constructrue,how to fix gear dimensionbs tentatively to design gear and rack drive. Microcomputer control system introduce systemly: the type、 constructure、stitches and function parameters of MCS-51 series ,the principles of microcomputer controlling marking machine、marking head and marking pins and harmonizing thier moving to accomplish marking actions.The right-and-left moving equipment and the up-and-downward moving equipment are used to control the moving of the marking head in the Shipped Marking Machine, so as to make the marking head contact with the billet exactly. is used to determine the initial position of printing. The Shipped Marking Machine is driven by motor, the gear and rack bring along the rods to move in orbit. The printing is complete by the eight pins on the marking head. Through programming of single-chip microcomputer and relay, the Shipped Marking Machine can accomplish the print process.Technical Parameter:Utility: print code in the 15006000 mm billets Moving Speed: 200mm/s (transverse) 200mm/s(longitude)Travel: 2000mm(transverse) 200mm(longitude)Print Speed: 1 seconds/wordKey words: the Shipped Marking Machineright-and-left moving equipment3D SolidWorks design single-chip microcomputer control针式板坯打号机毕业设计说明书4前言本次设计的课题是板坯打号机，是在进行了全面而深入的毕业实习后，在饶刚、罗会信两位指导老师的 带领下进行的。根据 实际 的观察和老师的讲解，我 们确立了设计方案：对这一型号的打号机进行部分改造，我们将原打号机的气动装置改为电动装置，将由微型 计算机和 PLC 控制改为单 片机控制。 这次设计是机械电子专业根据机电一体化的专业性质进行的。设计的主要内容是确定打号机的总体结构及其组成，完成主要机械结构部分设计，掌握电气设计和控制系统设计。包括的三个部分：（一）机械设计部分分别介绍（1）左右移动部分（2）上下移动部分（二）电气控制部分分别介绍（1）控制电路（2）控制程序（三）SolidWorks 三维建模。其针式板坯打号机的工作原理如下：打号机接到启动信号后开始运行，其初始位置为，左右机构在左位，上下机构在打印位。首先，钢坯从左边过来时，光电传感器感 应给一个信号，左右移动机构的离合器脱开。接着，钢坯碰到打印鼻子，推着左右移 动装置机构向右移动，同时打印针从针仓移出，打号开始。然后，打号完毕，左右移动机构离合器合闭，电机正转，使整个部分前移一定的距离，上下机构的 电机正转，开始工作，使上下部分抬起到一定高度，停止。接着，左右机构电机反转，使得整个机构返回到原来最初打号位置，上下机构的电机反转，使得上下机构在打印位，一次打号 结针式板坯打号机毕业设计说明书5束。本次设计我和设计小组的其他成员齐心努力，饶刚老师和罗会信老师指导并参加讨论，提出了许多宝 贵意见，在此致以衷心的感谢！限于我们的水平，设计中难免有不妥及错误之处，望谅并给以批评指正。设计者：杨 安目录摘要.1Abstract .2前言. .4 机械设计部分.61 左右移动运行机构的计算.6(1)定传动方案 .6(2)设计车轮和 轨道 . .6(3)运行阻力矩的计算 . . .7(4)电动机的选择 . . 7(5)电动机的校核 . 9(6)减速器的选择 . .10(7)减速器的校核. .11(8)联轴器的选择 .12针式板坯打号机毕业设计说明书6(9)离合器的选择 . .132 上下移动运行机构的计算.14(1)运行阻力矩的 计 算.14(2)运行机构主要零部件的选择. .14 电 气控制部分.241 电气控制总方案设计.242 控制电路部分.24(1)单片机的选择 .24(2)单片机控制原理 图. .25(3)控制电器元件表 .273 控制程序部分.28（1）单片机控制原程序.28 三维 SolidWorks 的建模.32（1）SolidWorks 工作流程分析. 32（2）三维建模技术的分类.33（3）特征建模中的术语.34（4）基于 SolidWorks 的打号机零部件的设计. .38（5）基于 SolidWorks 的装配技术. 41结束语. . .47参考文献. . . . . . . .48第一章：机械设计部分一 左右移动运行机构的计算设计内容 计 算 与 说 明 结 果针式板坯打号机毕业设计说明书7一 定传动方案二 设计车轮与轨道因为打号机的左右移动机构类似于桥式起重机的小车运行机构，经比较之后，我 们确定采用草图所示的传动方案。 见草图。该传动方案为：将电动机及减速器装底板上，随打号机的小车运动，通过安装在减速器输出轴与安装在机架底座上的轴联结相互配合产生动力传动。再通 过电动机输出转矩，由减速器减速。减速器要选择合理的传动比。在保 证各个需要达到要求的条件下，满足打号机横向移动速度在200mms 左右（ 10mm s）。另外，打号机的小车通过四个车轮安装在轨道上。车轮最大轮压初步估计：左右移动装配部分的质量 M 左右 = 690kg上下移动装配部分的质量 M 上下 = 200kg打印头装配部分的质量 M 打印 = 30kg 其它 M 其它 = 80kgM 总 = M 左右 + M 上下 + M 打印+ M 其它=690 + 200 + 30 +80=1000 kg假定轮压均布，则有P = M 总 g4= 1000104注：重力加速度 g =10 m s2。初选车轮：由起重机课程设计附表 17 可知，当运行速度小于 60min/m 时，工作级别为 中级， 车轮的直径为Dc=250mm，轨道的型号为 11kg/m（P11）的许用轮压为3.09tPmax。M 总=1000 kg针式板坯打号机毕业设计说明书8三 运行阻力矩的计算四 电动机的选择根据 GB4628-84 规定直径系列为Dc=250，315，400，500，630mm，故初步定 车轮直径250mm。其基本装配尺寸 见草图。我们在每个车轮上安装轴承，该轴承我们选用角接触球轴承，型号为 7212。其基本尺寸如下：内径 d = 60mm 外径 D = 110mm 宽度 B= 22mm根据车轮直径选的其轨道为 P11。打号机左右运行时，运行机构的电动机应输出足够的驱动力矩以克服如下运行阻力：A 车轮轴承处的摩擦阻力；B 车轮 与轨道之间的滚动摩擦力；C 车轮轮缘 与轨道头部侧面间的附加摩擦阻力（它与打号机的结构形式、车轮 形式和驱动方式有关，是一个随机变量）。Mm=（Q+Gxc）(k+d/2)查起重机课程设计附表 19，轴承内径和外径的平均值 d=（60+110）/2=85mm。由陈道南起重运输机械表 7-1，7-2，7-3 查得滚动摩擦系数 k=0.0005，轴承摩擦系数 =0.02，附加阻力系数 =2.0。Mm=1000 (0.0005+0.020.085/2) 2=1.62kgm=16.2Nm运行摩擦阻力Pm=Mm/(Dc/2)=16.2/(0.250/2)=129.6NQ+GzW1dDc Q+Gzf电动机的静功率：Nj=PjVC/1000m车轮直径Dc=250轨道为P11Mm=16.2NmPm=129.6N针式板坯打号机毕业设计说明书9=129. 60.2/(10000.901)=0.0288KW式中：Pj 总 摩擦阻力Vc机构运行速度 取 Vc=0.2m/s机构的 总效率 取 =0.90m 驱动电机台数 取 m=1由于计算所得电动机的功率很小，并且运行机构的速度较慢，故选择功率较 小并且转速较慢的电动机。初选电动机功率：N=kdNj=1.20.288=0.03456KW由起重运输机械表 7-6 查得kd=1.2查起重机课程设计选择电动机的型号为：Y90S-6, 根据 JB/T9616-1999,Y90S-6 电动机的参数及尺寸如下：型 号 ：Y90S-6额定功率 ：0.75kw满载时的堵传力矩/额定转矩=2.0满载时的额定电流：2.3A满载时的转速：910r/min满载时的效率：72.5%功率因数： cos=0.70堵传电流/额定电流=5.5最大转矩/额定转矩=2.2噪声功率级/dB(A)：1 级为 56，2 级为 65振动速度 ：1.8mm/s转动惯量 ：0.0029kg*m*m重 量 ：21kg型号的含义：Y 异步电动机90机座中心高（mm ）S 机座长6 级数选择机座带底脚端盖上无凸缘。其安装尺寸为：H=90,A=140,B=100,C=56,D=24,E=50,F=8,G=20,Nj=0.0288KWN=0.03456KW所选电机Y90S-6针式板坯打号机毕业设计说明书10五 电动机的校核GD=7,K=10。其外型尺寸为：AA=39，AC=175，AB=180，AD=155，BB=135，HA=13，HD=190，L=310，Md=M24*1.56H。初选电动机 Y90S-6 后,应进行以下几项验算: 1.电动机起动时间的验算:Tq=n1/38.2(mMq-Mj)m(GD 2)1+(Q+Gxc)/(I2)式中：n1=910r/min m=1 为电动 机的台数Mq=1.5Me=1.595500.75/910=11.81Nm运行时折算到电机轴上的静阻力矩有Mj=Mm/(I)=16.2/(590.9)=0.31 Nm初步估计机构总飞轮矩：(GD 2)为 0.20Kgm2将数值代入上式,计算得: Tq=910/38.2(111.81-0.31)10.20+6000.252/(5920.9) Tq0.44S故电动机的起动时间是否合适,根据陈道南起重运输机械表 7-6 查得，当 Vc=0.2m/s 时,Tq推荐值为5 S。 Tq0.44S0.033故 电动机过载能力符合。（3）电动机发热的验算运行机构电动机的稳态平均功率 Ny 按下式计算Ny=g(Q+Gz)( +p)+1(Vc/1000m) (g 取0.8)查表 8.10，运行机构的推荐值如下：接电持续率：Jc%=40% 选 Cz 值为：700查图 6-6 由 N-Cz 曲线图可知:电机的允许功率：N=6kw电动机的稳定功率：Mda=80.4a=0.4246N0=0.0075KWNe=0.750.033针式板坯打号机毕业设计说明书193 减速器的选择4 联轴器的选择Ny=0.86434(0.006+0.001)100/(100010000.6)=0.006005kw因为 NNy 所以发热验算合格。根据我们的设计，减速器也安装于上下移动的底板和左右移动的底板之间，故其安装尺寸也应越小越好。因此，我们选择单级减速器又因为机构的减速传动比应越大越好，因此我们选择单级蜗杆蜗轮减速器。根据我们的设计减速器的尺寸及参数选择应满足如下条件：1 电动机的功率及转速相对应；2 传动比应越大越好。故，查手册我们选择普通圆柱蜗杆减速器。适用范围：1 蜗杆啮合处滑动速度不大于 7.5m/s；2 蜗杆转速不超过 157rad/d（1500rpm）；0.753 工作环境温度为-40-+40 c；4 可用于正反两向运转。 已知输入功率为 0.75kw,转速 n= 910r/min。按要求试选传动比初选与减速器输出轴上的齿轮的直径为 60cm。则输出轴的转速为nw=601000v/（D）=6010000.1/3.1460=31.8r/min则 Ii=910/31.8=28.6初选传动比为 30。查手册我们选择减速器 WD 150-30-其各项参数为：传 动 比：i=30 中 心 距：a=120mm额定输出扭矩：T2=188.3Nmm因为弹性套柱削联轴器结构简单，容易制造且耐磨，有一定的缓冲吸振能力，运用于轴向窜动较大、起 动频繁、正反转多变、带负载起动的高低速传动，故选 用弹性套柱削联轴器。而联轴器的型号确定要考虑如下因素：Ny=0.006005kwnw=31.8r/min减速器WD 150-30-针式板坯打号机毕业设计说明书201 被联两轴所承受的理论扭矩（名义工作扭矩T）；2 动力机特征和工作机特征及其载荷状况等所起的附加扭矩，其附加扭矩可用一系列系数加以考虑，即：TC =Kw K KZ KtTC =6434 Kw K KZ Kt Pw/n TC100Nmm查表m=2z1=30L=420mmz2=210KA=1.5KV=1.02KH =1.2 齿向载荷 查表 KH =1.22KH =1.22针式板坯打号机毕业设计说明书24分布系数 KH载荷系数 K弹性系数 ZE节点区域系数 ZH接触最小安全系数 SHmin总工作时间 th应力循环次数 NL接触寿命系数 ZN许用接触K = KAKVKH KH= 1.51.021.21.2由表 12.12由图 12.16由表 12.14假设预期使用寿命为 10 年，每年 300 个工作日，每天工作 16 小时，在工作期限内，工作时间占 40%。th = 10300160.4由表 12.15，估计 6105N L107，则指数 m=6.67NL1 = NV1 = 60n i thi (TiT max)mi=1= 60130.319200(16.770.20.5 6.770.50.2 6.770.3)= 0.34107原估计应力循环次数正确。NL2= NL1i =0.3410 7由图 12.18K=2.2ZE=189.8(Mpa)12ZH=2.25SHmin=1.05th =19200hNL1= 0.34107NL2=0.34107ZN1=1.40ZN2=1.40 H1 =947Mpa H2 =733Mpa针式板坯打号机毕业设计说明书25应力 H H1 = Hlim1 ZN1S Hmin= 7101.401.05 H2 = Hlim2 ZN2S Hmin= 5801.401.05验算3).确定主要传动尺寸实际分度圆直径 d齿宽 b齿形角 齿顶高系数 ha*变位系 H = ZEZHZ 2KT1(u1)b d 12u12=189.82.250.8722.2193020(11)2860 2112计算结果表明，接触疲劳强度较为合适， 齿轮尺寸无需调整。d1 = m z1=230=60mmL = m z2=2210=420mmb= d d1=0.46660=28mm取标准值取标准值 H =596Mpa H2d1=60mmL=420mm取 b=30mm=20ha*=1x1=0c*=0.25针式板坯打号机毕业设计说明书26数 x1顶隙系数 c*齿顶高ha1齿根高 hf齿高 h齿顶圆直径 da1齿根圆直径 df齿距 p该齿轮不变位取标准值ha1=(ha*x 1)m=12 ha2= ha1=2hf1=(ha*c*x 1)m=(10.250) 2hf2= hf1=2.5h=ha1h f1=33.75da1=d12h a1=60 22df1=d12h f1=66 22.5=55p= m=2=6.28ha1=2mmha2=2mmhf1=2.5mmhf2=2.5mmh=4.5mmda1=64mmdf1=55mmp=6.28mm针式板坯打号机毕业设计说明书27弯曲疲劳极限 Flim弯曲最小安全系数 SFmin弯曲寿命系数 YN尺寸系数 YX许用弯曲应力 F验算由图 12.23c由表 12.14由图 12.24由图 12.25 F1= Flim1 YN1 YXS Fmin=6001.0111 F2= Flim2 YN2 YXS Fmin=4501.0111 F1=2KT1YF1 YS1 Y bd 1m=22.701930202.721.580.6830602) F2= F1YF2 YS2 (Y F1 YS1 )=5642.101.20(2.721.58)传动无严重过载，故不作静强度校核。 Flim1=600Mpa Flim2=450MpaSFmin=1YN1=1.01YN2=1.01YX=1.0 F1=606Mpa F2=454.5Mpa F1=564Mpa F2=330.7MPa针式板坯打号机毕业设计说明书28针式板坯打号机毕业设计说明书29第二章：电气控制部分板坯打号机的电气部分包括： 左右、上下二部分的驱动电机的控制电路； 打印头的打印针的控制； 打印头的左右移动驱动电机的控制电路。 （上下移动现不做考虑）； 软件控制部分，即程序部分。一 电气控制总方案设计整个电气部分的总体设计方案我们确定如下：左右、上下二部分的控制电路我们用单片机控制，打印头的控制也直接用单片机控制。这两部分相互分开。这样的方案有如下特点： 设计分化，即打印与运动两部分分别设计。从而使设计简化。 打号机与打印头均有电气控制部分，再加上其机械部分，使得此次设计的产品是机电一体化的产品，满足了设计意图。 电气设计中单片机的功能留有空间，升级方便。二 控制电路部分由于打号机有左右移动部分，上下移动部分二各部分组成，而且各部分分别由一个电动机驱动，所以二部分的电机驱动我们选择单片机控制。控制的过程中单片机主要是用预先编制的程序对打号机进行逻辑和时间等针式板坯打号机毕业设计说明书30控制单片机的微弱的控制信号通过放大器控制较大的电流，这样就可以驱动电机。 1.单片机的选择：MCS-51 系列单片机有 8051，8031，8751 等 3 个基本产品，称为 51 系列。还有 8052，8032，8752 等改进产品。MSC-51 系列各型号得 CPU 处理能力和指令系统完全兼容，只是在存储器和 I/O 接口得配置上有所不同。因此在应用特性方面存在一些差异。由于 8031 是无 ROM 型单片机， 8051 为 ROM 型，而所需的控制程序必须存储在 ROM 中，为了简化 电气电路的设计，故选用有 ROM 的 8051 单片机。8051 单片机的规格参数为：内置 ROM 型单片机，内置 ROM 容量为 4KB，RAM 的容量为 128B，2 个 16 位定时器，工艺类型为 HMOS，40 个引脚。下页图为单片机 8051 的管脚图：其中：I/O 口引 线：8051 有 4 个 8 位并行 I/O 接口，即 P0 口（P0.0P0.7）P1 口（即 P1.0P1.7）;P2 口（P2.0P2.7）;P3 口（P3.0P3.7）针式板坯打号机毕业设计说明书311 40P1.OP1.120 21RST/VpRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7P1.7XTAL2XTAL1VssVccP0.0P0.1PSENALE/PROEA/VpP0.7P2.7P2.0P2.18051控制线:ALE/PROG（地址锁存允许信号）；EA/Vpp(程序存 储器选择信号)；PSEN（外部程序存储器读信号）；RST/Vpo（复位信号）。电源及时钟引线:Vcc( 单片机的主工作 电压，一般外接 +5V 电源)；Vss(电源地线，工作时硬接地 )；XTAL1（单片机内部反相放大器输入端）；XTAL2（单片机内部反相放大器输出端）。2.单片机控制原理图：此次打号机的控制模拟采用的是 LED 显示，不采用控制八根针的方式。其单片机 8051 控制的各管脚的定义为：P1.0P1.1 分别控制打号机 LED 的的数目调整，以便下次打号时不必重新开针式板坯打号机毕业设计说明书32始，直接接着上次数目打号。中断 Into1 外接行程开关，当 钢坯从辊道过来时，碰到行程开关，给个信号给中断 Into1，准备打号了。针式板坯打号机毕业设计说明书33显示部分采用的是 LED 显示来模拟打号机原来的八根针的控制。以此减少了编程的繁琐，简化了过程。3.控制电器元件表：符号 名称 元件型号 数量 备注1DK 入开关 HD11-200/38 12DK 入开关 HK1-9 380V 1RD 熔断器 RL1-15/15 2ZGFC 换向接触器 CJ12 2FJC13 JSC反接, 加速接触器CJ12 4LYJ 零压接触器 CJ10-20 112R 电阻器 ZG11-50 45023R 电阻器 ZG11-50 6001ZL 整流器 2CZ-5/1000 1000V 5A2 两个串联针式板坯打号机毕业设计说明书34反向驱动器 7404 5光电隔离器 IIL117 5单片机 8255 1单片机 8051 1T 三极管 9013 5D 二极管 5三 控制程序部分：ORG0000HAJMP MAINORG0003HAJMP INT_0ORG0013HAJMP INT_1MAIN: MOVSP,#39HMOVTCON,#00HMOVIE,#85HMOVDPTR,#0100HMOVA,#03HMOVX DPTR,AMOV79H,#00HMOV7AH,#00HLOOP: LCALL DISPLAYAJMP LOOPINT_0: PUSH ACCPUSH PSWSETB RS0MOVDPTR,#0102HMOVA,#0F0HMOVX DPTR,AMOVR4,#04HD10: MOVR3,#0F0HD1:ACALL DELAYDJNZ R3,D1DJNZ R4,D10MOVDPTR,#0102HMOVA,#0E8H针式板坯打号机毕业设计说明书35MOVX DPTR,AMOVR4,#04HD00: MOVR3,#0F0HD0:ACALL DELAYDJNZ R3,D0DJNZ R4,D00MOV60H,#04HCAL0: MOV70H,#0F0HCLRRS0CAL: ACALL DISPLAYSETB RS0DJNZ 70H,CALDJNZ 60H,CAL0MOVA,79HINCAMOV30H,AXRLA,#0AHJZ INC10MOV79H,30HAJMP NEXTINC10: MOV79H,#00HINC7AHMOVA,7AHXRLA,#0AHJZ CLR10AJMP NEXTCLR10: MOV7AH,#00HNEXT: MOVDPTR,#0102HMOVA,#0F0HMOVX DPTR,AMOVR4,#04HD30: MOVR3,#0F0HD3:ACALL DELAYDJNZ R3,D3DJNZ R4,D30MOVDPTR,#0102HMOVA,#0E8HMOVX DPTR,AMOVR4,#04HD40: MOVR3,#0F0HD4:LCALL DELAYDJNZ R3,D4DJNZ R4,D40POPPSW针式板坯打号机毕业设计说明书36POPACCRETIINT_1: MOVIE,#00HMOVR4,#1DHMOVR1,#79HLOOP1: LCALL DISPLAY1JB P1.0,LOOP2JB P1.1,LOOP2AJMP LOOP1LOOP2: LCALL DELAYJB P1.0,LOOP3JB P1.1,LOOP4AJMP LOOP1LOOP3: JB P1.0,LOOP3MOVA,R1INCADA AANLA,#0FHMOVR1,AAJMP LOOP1LOOP4: JB P1.1,LOOP4MOVA,R4JB ACC.1,RET1RL AMOVR4,AINCR1AJMP LOOP1RET1: MOVIE,#85HCLRIE1CLRIE0RETIDELAY: MOVR7,#030HDL1: MOVR6,#020HDL2: DJNZ R6,DL2DJNZ R7,DL1RETDISPLAY:MOVR0,#79HMOVR3,#1DHMOVA,R3LD0: MOVDPTR,#0102HMOVX DPTR,AMOV A,R0MOVDPTR,#0800H针式板坯打号机毕业设计说明书37MOVC A,A+DPTRMOVDPTR,#0101HMOVX DPTR,AACALL DELAYINCR0MOVA,R3JB ACC.1,LD1RL AMOVR3,AAJMP LD0LD1: RETDISPLAY1:MOVA,R4LD2: MOVDPTR,#0102HMOVX DPTR,AMOVA,R1MOVDPTR,#0800HMOVC A,A+DPTRMOVDPTR,#0101HMOVX DPTR,AMOVR5,#30DLY: ACALL DELAYDJNZ R5,DLYMOVA,#00HMOVX DPTR,AMOVR5,#30DLY0: ACALL DELAYDJNZ R5,DLY0RETORG0800HDB 3FHDB 06HDB 5BHDB 4FHDB 66HDB 6DHDB 7DHDB 07HDB 7FHDB 6FHDB 77HDB 7CHDB 39HDB 5EH针式板坯打号机毕业设计说明书38DB 79HDB 71HDB 00HEND第三章 打号机的三维建模本次毕业设计我的主要任务是完成打号机的三维建模.我们所使用的软件是SolidWorks,下面我对它的功能和我们的建模过程作一下介 绍SolidWorks 是具有原创性的、基于 Windows 的优秀三维机械设计软件。它采用基于特征的实体建模，具有完整的零件实体建模、曲面造型、装配、二维工程图生成以及模具设计、钣 金零件设计等功能模块，实现了全相关参数化设计，能智能化地领会设计者的设计意图。SolidWorks 操作 简单，使用方便，还具有全中文用户界面、教程、在线指导和帮助系统，被广泛运用于以下领域：零件建模；装配建模；尺寸标准等。一. SolidWorks 工作流程分析1.1 三维零件模型是 SolidWorks 的基本部件SolidWorks 中的模型由零件（part）、装配体（ assembly）和工程图（Drawing）组成。其中，零件为三维实 体模型，它构成整个设计工作的基础和核心。以零件为基础，通过装配可以构成装配体，通过模具设计可以形成相应零件模具的凸模和凹模等。以零件和装配体为基础，可以生成零件和装配体的工程图。工程 图中不针式板坯打号机毕业设计说明书39仅提供标准三视图，还提供局部视图、裁剪 视图、剖面视图、旋转剖视图、断裂视图和辅助视图等各种派生视图，以满足各种相关信息的表达。零件、装配体和工程图均以文件形式存在， 显示在单独的窗口中。但零件、装配体及工程图之间具有相关性，即当其中一个文件改变时，其它两个文件也自动地相应改变。在零件、装配体和工程图文件中，可以添加必要的模型 细节，如尺寸、注释、符号以及材料明细表等。1.2 特征是三维模型的基本元素SolidWorks 是基于特征的造型软件，以基体特征为基础，通过不断添加特征，最终构成零件。特征可以随时添加、 编辑修改以及重新排序，以不断完善 设计。参考几何体是完成复杂零件造型的重要辅助工具，主要包括基准面、基准 轴、坐标系、构造几何线以及三维曲线等。掌握参考几何体的定义方法， 对于特征造型具有重要意义。 1.3 二维草图是生成特征的基础多数特征是以二维草图为基础生成的。因此，能否熟练使用草图绘制工具绘制草图关系到建模质量和效率。SolidWorks 提供二 维草图绘制实体工具，如直线、圆、圆弧、多边形、矩形等，也提供草图绘制工具，如转换实体引用、镜像、等距实体、剪裁和延伸等，为草图绘制准备了基本条件。另外，SolidWorks 的草 图绘制还具有以下特点： 参数驱动 SolidWorks 是参数驱动的 CAD 系统，用户可以快速表达出设计特征，而精确的形状则可以通过标注尺寸来实现； 基于约束造型 SolidWorks 可以通过添加几何关系 (Add Relations)在草 图实体之间以及草图实体与基准面、基准轴、边线或顶点之间定义各种几何关系，如相切、垂直、平行、同心、重合、对称、穿透等。参数驱动和基于针式板坯打号机毕业设计说明书40约束造型简化了草图绘制过程，极大地提高了作业效率。综上所述，总结 SolidWorks 的工作流程可知，零件三维模型是 SolidWorks 的核心，零件的造型过程是生成特征的过程，特征生成又可分为选择（定义）基准面、绘制草图、定义尺寸及几何关系、生成特征等子 过程。掌握了每个子过程的实现方法，就掌握了 SolidWorks 的主要内容。下面较详细的介绍一下三维建模技术及其发展过程。二. 三维建模技术的分类三维数字建模是用计算机表示实际的或假想的形体和景物的技术，是CAD 的基 础和核心，建模技 术的研究、 发展和应用，就代表了 CAD 技术的研究、发展和应用。最初的三维数字建模技术是线框建模技术，随着计算机技术的发展数字建模技术也出现了新的发展依次出现了曲面建模技术、实体建模技术直至今天的特征建模技术。2.1 线框几何模型（Wireframe Mode）线框模型是计算机图形学和 CAD/CAM 领域最早用来表示物体的模型，因为对线框结构的几何模型研究比较多，所以它也是一种比较广泛被采用的模型，现在很多二维方面的软件都是基于这种几何模型。线框模型用顶点和棱边来表示物体，由于没有面的信息，它不能表示表面含有曲面的物体；另外它不能明确地定义给定点与物体之间的关系（点在物体内部、外部或表面上），所以线框模型不能处理许多重要问题，如不能生成剖切图、消 隐图、明暗色彩图，不能用于数控加工等，同时线框结构的几何模型在三维方面的进一步处理上有很多麻烦和困难，如消 隐、着色、特征处理等。所以应用范围受到了很大的限制。2.2 曲面几何模型 (Surface Mode)针式板坯打号机毕业设计说明书41由于在线框模型结构中有许多重要问题不能处理所以必须寻求新的模型技术，为此就产生了曲面几何模型。 曲面几何模型结 构是在线框几何模型的基础上，增加了物体中面的信息，用面的集合来表示物体，而用环来定义面的边界。曲面模型扩大了线框模型的应用范围，能够满足面面求交、线面消隐、明暗色彩图、数控加工等需要。但在该模型中，只有一 张张面的信息，物体究竟存在于曲面的哪一侧，并没有给出明确的定义，无法 计算和分析物体的整体性质（如物体的表面积、体积、重心等），也不能将 这个物体作为 一个整体去考察它与其它物体相互关联的性质（如是否相交等），同时曲面几何模型结构在有限元分析等方面很难施展。2.3 实体几何模型 (Solid Mode)实体建模方法是一种比较先进的建模方法，在实体几何模型中不仅包含了物体的点、线、面的信息，而且包含了物体的体积信息，从而能表现各物体的空间关系，能让用户对其 进行诸如挖空、挖槽、切角等操作。它将原来的以正规形体为基础的纯多面体模型扩展到引入精确表示的参数曲面，允许线、面、体并存于一个物体模型之中，面、环、边可以不封闭或无界，同时允许加入零件属性等等。2.4 特征建模 (Feature Mode)传统的实体造型技术是建立在几何表示和操作之上的，低层次的、无应用含义的与设计人员高层次的设计要领产生了矛盾；随着 CIMS 技术的发展，这就要求传统的造型系统除了满足自身信息的完备性之外，还必须为其他系统，包括CAPP、CAM 等提供反映 设计人员意图的非几何信息，如公差、材料等22 。因此特征建模技术应运而生，特征建模又称为特征造型。特征造型是建立形体的产品针式板坯打号机毕业设计说明书42信息模型，以支持设计和制造全过程， 实现 CAD/CAM 集成的一种新兴造型技术。形体的产品信息模型包括几何拓扑信息和非几何信息，如形状、公差、材料、制造过程的工艺规则以及相应的成本等。特征是对产品的一组特定属性的描写，它们反映了一个实际零件或部件的特定几何形状和特定加工要求。三. 特征建模中的术语在起重机的零部件模型创建中采用特征建模技术，为了能够了解和掌握特征建模技术，首先让我们了解一下特征建模技术中所涉及的一些常用的术语。3.1 特征及其分类最初的特征定义仅包含了零件的几何信息，即主要是它的形状特征，但实际上特征包含更多的更广泛的含义和信息。由于特征源于设计、分析和制造等生产过程的不同阶段，因此对特征的认识也不尽相同，目前较为通用的定义是 1992年 Brown 所给出的：特征就是任何已被接受的某一个对象的几何、功能元素和属性，通过它们我们可以很好地理解该对象的功能、行为和操作。特征的分类一般来说可分为造型特征和面向过程的特征。造型特征（又称为形状特征）是指那些实际构造出零件的特征。面向过程的特征并不实际参与零件几何形状的构造。面向过程的特征可细分为：精度特征、技术要求特征、材料特征和装配特征等25。分类如图 2-1 所示精度特征：零件上公称几何形状可接受的变化量；材料特征：材料及其热处理；技术特征：有关性能参数；装配特征：零件在装配部件中的装配关系。针式板坯打号机毕业设计说明书43特征的分类关系可以参见图 1-1 所示；图 1-1 特征分类图在图 1-1 的特征分类关系中的特征是针对整个 CIMS 制造业来进行划分的，而在一般的三维造型 过程中，我 们所说的特征大多数情况下是指形状特征。在造型中特征又可以分为设计特征和标准特征两类，造型特征的分类及组成关系见图 1-2 所示；在图 1-2 中所示的关系中，将