数控深孔镗床的设计【3张CAD图纸+PDF图】
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山东大学本科毕业设计（论文）1 1 1 1引引 言言数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的 CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。随着机械工程的发展，越来越多的大型工件走进了机械制造领域，同时也为作为工作“母机”的机床提出了更高的要求，尤其大型管件的运用，为镗床的加工带来了很大的难度，因此提出了 TKA2140 的设计理念，进一步的设计中授油器成为制约镗床加工精度的瓶颈，大型工件精度的保证很大程度上集中于授油器的工作性能。集支撑、顶紧、冷却、润滑于一体的授油器成为设计中的重中之重。在论文中从各个方面从理论和方案设计上都做了详细的论证和计算，从主轴的设计到计算校核都从不同的方案中比较选择，尽量选择出最优的设计，部件的选择中，遵循国标，基于互换性的原则，来进一步设计出完善的部件。在论文的最后对数控系统进行了设计，从而使 TKA2140 数控深孔镗床的功能更加完善。 由于时间和自身水平等原因，论文中存在许多不足之处，望大家多多督促，在以后的学习和工作中，我一定会努力改正。山东大学本科毕业设计（论文）2 2 2 2第一章第一章 绪论绪论1.11.1 论文研究背景和意义论文研究背景和意义数控技术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（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。专家们预言: 二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。加入世贸组织后，中国正在逐步变成“世界制造中心”。为了增强竞争力，中国制造业已经开始广泛推广先进的数控技术。1.21.2 数控机床国内外发展现状数控机床国内外发展现状随着计算机技术和微电子技术的发展，数控机床的性能日臻完善。同时，为了满足制造业向更高层次发展，为柔性制造单元、柔性制造系统和计算机集成系统提供基础设备，数控机床正朝着高精度、高速度、高可靠性、多功能、智能化、开放化等方向发展。随着先进的数控技术的应用，我国世界制造业加工中心地位的形成，数控技术的提高和发展已经成为中国机械制造业的瓶颈，“十五”期间，是我国机床工具行业发展最快的五年，通过引进技术合作生产等形式，在新产品研发方面取得较大进展。在高速、高精、多轴、复合等方面都有较大突破，尤其是车削加工中心和数控镗铣床更为突出。镗床类产品技术含量普遍较低，数控机床产业化程度仍然不高，这便要求更进一步的提高数控技术，加强技术含量在机床设计中的比重。山东大学本科毕业设计（论文）3 3 3 31.31.3 论文主要研究内容论文主要研究内容TKA2140 机床是加工圆柱形深孔零件的专用机床，它可以镗削通孔、阶梯孔，也可以进行光整滚压加工。此次设计的目的是为了更进一步的学习了解镗床内部组件构成、原理，工作性能，以及对现行镗削加工的改进。经过对 TKA2140 机床整体设计和授油器主轴及其部件的设计进一步探讨对于主轴工作性能及影响其工作负何的相关因素，力求提高整体加工精度。授油器是镗床中保证加工精度，调整车床的主要部件。其主要功用是与主轴箱卡紧工件，支承镗杆镗削。授油器的工作状况，将直接影响镗床加工精度。授油器的主要工作原理在正文中将具体讲述。授油器主轴较车床主轴承受的扭矩较小，主要为卡紧、调整功用，其主轴精度将直接影响加工性能。世界先进制造技术的不断兴起，超高速切削、超精密加工等技术的应用，柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求。但是在镗床加工方面仍然是刚刚开始数控历程，镗削加工的改进后高速度、高精度化，智能化，CAD/CAM，数控系统小型化仍然是问题。所以必须加强研究关于数控镗床各结构组件的工作性能。在主轴设计中改进主轴结构，调整部件的装配尺寸，配合，都能够从相应的部分提高主轴的精度，便于镗削加工。进而提高授油器工作性能，改进 TKA2140 数控镗床的加工精度。山东大学本科毕业设计（论文）4 4 4 4第二章第二章 数控镗床总体及部件的总体设计数控镗床总体及部件的总体设计2.12.1 TKA2140TKA2140 数控深孔镗床总体设计数控深孔镗床总体设计.1 调查研究调查研究在设计镗床之前对供需市场进行调查，在大规模镗削中，直径较大的管件难以加工，需要专门化机床对大型工件进行镗削，而国内市场中存在极少型号的大型镗床，数控化专用镗床领域仍然是刚刚触及，所以提出了此次对数控深孔镗床设计的理念，旨在解决深孔镗床镗削大型工件的不足之处。.2 方案拟定方案拟定本机床是加工圆柱形深孔零件的专用机床，它可以镗削通孔、阶梯孔，也可以进行光整滚压加工。拟定镗床各部分位置及功能分配。床身床身导轨宽度 1000 mm床身长度 12000 mm主轴箱 主轴头号： A215 短锥定位工件安装方式 锥度顶紧主轴通孔直径 100 mm 主轴孔前端锥度 公制 140 主轴转速范围 20300 转/分 两档无级调速 2096 转/分 96300 转/分动力系统主轴电动机型号 变频电机 VFG280S25374 功率 37 KW山东大学本科毕业设计（论文）5 5 5 5恒功率调速范围 1：4 进给电机型号 交流伺服电机 40/3000i功率 5.5 KW额定转矩 38n.m冷却系统电机功率 22 KW转速 1450 r/min润滑泵电机功率转速 1450 r/min.3 各部件总体设计各部件总体设计主轴箱主轴箱为一全封闭箱体，主轴的旋转是由固定在底座上的变频主电动机带动弹性联轴器，经过各级齿轮传递至主轴，可在两档内无级调速，全部调速通过操纵数控系统或操作面板上的按钮实现。主轴的轴向力是由主轴前端的 2344 型双向推力角接触轴承来承受，避免整根主轴在全长上受力，并通过主轴箱前部的压板紧扣在床身的台阶侧面上，使主轴箱固定牢固可靠，不会因顶紧工件受力而变形错位。床身床身采用宽矩型导轨，布置了纵横交叉的加强筋结构，稳定性好，刚性好，床身导轨面进行中频淬火磨削加工，相配的床鞍导轨及授油器底座均粘贴聚四氟乙烯软带，具有较高的刚性并减少了磨损。床身两边的侧面固定了高精度的齿条，与床鞍上的驱动装置组成齿轮齿条传动副，驱动床鞍及刀架运动。铁屑及冷却油除大部分集屑箱带走外，另一小部分也可从床身中部的空隙而落入地基的槽子中，这对于机床周围的清洁以及对铁屑的消除方面都是十分有利的。床身下部两边的油槽是相通的，后部的油槽通过油管使油回至冷却油箱。床鞍床鞍与床身导轨配合的导轨上粘贴聚四氟乙烯软带，减少磨损，床鞍上还固定着镗杆箱，是镗刀架移动的支撑底座。床鞍靠伺服电机通过减速后带动床身两侧的齿轮齿条啮合驱动。伺服电机通过能够调整传递扭矩的无侧隙弹性联轴器与传动轴相连，经一级减速后又通过可调扭矩联轴器分与两侧减速箱，经再次减速后驱动齿轮齿条啮合而使床鞍移动。床鞍的正常工作进给与快进快退是靠数控系统或手动操作设定。山东大学本科毕业设计（论文）6 6 6 6授油器授油器安装于底座上，底座与床身配合的导轨上粘贴有聚四氟乙烯软带，减少磨损。授油器主要用于支撑工件。授油器前面应装有与刀架相符的衬套，并带有锥面，其锥面与工件锥面一致，起密封冷却液作用。后面装有与镗杆相符的衬套，中间为冷却液进油口。授油器在使用时必须可靠锁紧。其锁紧装置是利用固定在床身两侧的齿条，用反向齿条齿与齿相咬合而达到固定锁紧的。在床身两侧布置了四套锁紧装置，一般只利用前边的两套即可。授油器上边布置了一套机动调整工件的装置。当工件太大，装夹时需要转动工件进行调整时，用人力转动工件太困难。这时可利用机动调整装置，放下压杆，调整齿轮互相啮合，启动电机即可。在授油器的底座下留有安装推拉油缸的固定座，同时在床身的相应位置也留有油缸固定位置，液压站上备有油路接口，相应电路也已设计，用户可自行安装液压移动授油器的油缸，也可按合同要求为用户配备此液压缸。镗杆支架镗杆用中心架用以导向和支撑带有刀头的镗杆，其上放置着可更换的衬套，可按不同的镗杆直径而更换，衬套的润滑油是用支架上的油池供给。镗杆中心架的移动是通过一对齿轮和固定在床身上的齿条啮合来实现的，工作时镗杆中心架的移动是利用镗杆箱的推力来实现也可用手摇动固定在其上的驱动装置，通过齿轮齿条啮合移动中心支撑授油器。2.22.2 授油器总体设计授油器总体设计.1 授油器参数授油器参数授油器顶紧油缸最大行程110 mm授油器对工件的最大顶紧力120 KN锁紧方式齿条锁紧镗孔最大直径400 mm镗孔最大深度3000 mm中心高度（从导轨平面至主轴中心）650 mm主轴最大扭矩11042(N.m)最大工件直径600 mm.2 工作原理工作原理授油器安装于底座上，底座与床身配合的导轨上粘贴有聚四氟乙烯软带，减少磨损。授山东大学本科毕业设计（论文）7 7 7 7油器主要用于支撑工件。授油器前面应装有与刀架相符的衬套，并带有锥面，其锥面与工件锥面一致，起密封冷却液作用。后面装有与镗杆相符的衬套，中间为冷却液进油口。工件顶紧由液压装置控制。首先是启动液压站油泵，接通二位四通电磁阀，推动授油器上油缸。其油缸行程为 110 毫米，可顶紧或松开工件。授油器油缸活塞面积为 67180 平方毫米，可通过调节液压系统压力调整顶紧力大小。一般油缸油压不超过 1.5MPa。授油器在使用时必须可靠锁紧。其锁紧装置是利用固定在床身两侧的齿条，用反向齿条齿与齿相咬合而达到固定锁紧的。在床身两侧布置了四套锁紧装置，一般只利用前边的两套即可。授油器上边布置了一套机动调整工件的装置。当工件太大，装夹时需要转动工件进行调整时，用人力转动工件太困难。这时可利用机动调整装置，放下压杆，调整齿轮互相啮合，启动电机即可。在授油器的底座下留有安装推拉油缸的固定座，同时在床身的相应位置也留有油缸固定位置，液压站上备有油路接口，用以安装液压移动授油器的油缸。.3 授油器设计规划授油器设计规划在设计中首先对授油器主轴结构、轴上零件的定位进行设计，从主轴箱主轴处类比出授油器主轴的大概直径，计算出轴的总体长度，再进一步设计出轴的各段直径。在设计的最后提出了主轴的技术要求，然后对轴的强度进行校核，确定轴的设计方案后对轴上部件进行设计和校核，在轴承的比较选用中对轴承的装配方案也提出了改进措施。在结构设计后对轴系的总体都进行了改进方案的初步尝试。在设计的最后对轴及主要部位的公差精度配合都做了相关的探讨和描述。力争在现有的方案上进一步的改进其性能和精度。在轴的设计中，首先对轴的总体结构初拟，对于轴上零件的定位经过比较确定轴的初步方案，经过计算后确定出最小直径，逐步进行设计，确定出两套方案进行比较。在轴承的选用设计中，首先经过分析载荷情况确定其类型，在国标中初选型号再进行寿命计算，最后经过比较确定所选轴承型号。关于螺栓的设计进行了反复的比较和验证，液压缸的螺栓强度关系整个授油器顶紧工件力及支撑镗杆的精度，螺栓的选择非常重要，经过各种方案的比较确定最优的方案。在方案改进中对现行方案做了初步的比较和验证，尤其轴承的装配问题，对轴系的受力取得了很大的改善。对系统精度的论述做为初步的描述和选用，精度的选择在轴与轴承的装配中及轴与衬套的配合中显的尤为重要，在此一并做了论述，设计的最后对液压山东大学本科毕业设计（论文）8 8 8 8系统做了初步的校核计算，并在润滑、冷却方面也做了方案选择和比较。第三章第三章 主轴设计主轴设计TKA2140 授油器主轴设计包括两部分：结构设计和工作能力设计两方面。结构设计是根据轴上零件安装，定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理的确定轴的结构形式和尺寸。工作能力设计是关于轴的强度刚度振动稳定性的设计。3.13.1 轴的结构设计轴的结构设计在结构设计中轴的总体设计是由轴在机器中的安装位置，轴上卡盘 1、2、挡圈、2 个球轴承、挡块和推力球轴承左端拆卸，套筒 3、杯套由中间阶梯固定。右三个杯套 7、8、9 由螺栓相继固定，右端拆卸。图 3-1 授油器主体结构图1 前锥套 2、主轴前套 3、轴承 4、齿轮 5、导向键 6、主轴 7、固定套 8、法兰盘 9、后锥套 10、授油器体 11、授油器底座 12、冷却液入口 13、导向压板 14、调整镶条 15、授油器移动油缸连接支架。山东大学本科毕业设计（论文）9 9 9 9在前锥套上分布有连接螺纹孔，在加工不同直径工件时，还可加装锥套。镗杆导向套靠螺钉紧固在主轴上，刀杆不同时应更换导向套。后锥套可适量调节直径大小，以调整刀杆的准确位置。镶条用以调整授油器在移动时的导向精度，使用一段时间后应检查调整。图 3-2 衬套方案比较方案 A 采用轴直接支承镗杆而省去镗杆导向套，减少装配，但在支承处易摩擦，损坏后无法更换，不及图中 B 方案合理，可以运用导向套来调整镗杆，精度达不到要求后可以及时更换，所以，B 方案更为合理。3.23.2 轴上零件定位轴上零件定位.1 轴肩定位轴肩定位 为了放置轴上零件并进行轴向定位，轴在受力时保证平稳，保证准确的工作位置。与此同时能发生沿周向或轴向的相对运动，轴上零件除了由游动或空转的要求外，都必进 图 3-3 主轴轴肩定位示意图行轴向定位，如图所示，深沟球轴承由左端弹簧挡圈及 1 处轴阶固定，推力球轴承由左挡块右轴环固定，左旋转盘由螺栓固定在轴外套齿轮上，中镗杆衬套由螺栓组与 3 轴阶固定，固定套、法兰盘、后锥套由螺栓固定。在固定中，尽量采用了轴肩，轴环定位，定位可靠，构造简单，在轴肩定位时，过渡圆角半径 R 必须小于与之相配的零件，毂孔端面的圆角半径和山东大学本科毕业设计（论文）10101010倒角尺寸 C。弹性挡圈在定位时只能承受很小的轴向力，因主轴装夹加工工件过程中，主要承受单向轴向力，所以在另一侧可以用轴环固定。.2 改进轴强度改进轴强度在轴的设计中，运用以下方法提高轴的强度：1.主轴在工作中承受变应力，轴在截面尺寸发生突变时产生应力集中，轴的疲劳破坏也易发生于此，可在轴肩处采用较大的过渡圆角半径 R 来减低应力集中，并在定位轴肩处采用凹角。具体各处参数在图纸中标出。2.采用盘铣刀加工键槽，因其在过渡处对轴的截面削弱较为平缓，应力集中小，便于提高轴的强度。3.由于轴的表面粗糙度和表面强化处理方法也会对轴的疲劳强度产生影响，所以轴的表面越粗糙，疲劳强度也就越低，采用热处理的方法来消除应力进而提高抗疲劳强度能力，对主轴采用去应力退火。3.33.3 各轴端直径和长度的确定各轴端直径和长度的确定.1 主轴平均直径设计主轴平均直径设计授油器主轴大概直径由主轴箱主轴的直径类比得到,初选 500mm 主轴内孔直径 d 的确定：主轴内径主要用来通过镗杆，确定孔径 d 的主要原则是为了减轻主轴重量，减小主轴转动惯量，在满足空心轴径的要求及不削弱主轴刚度的要求下，应尽量取大值。主轴本身的刚度 K 正比于抗弯断面惯性矩的 I41KIdKID 空空实实 由此得主轴孔径 d 对刚度影响曲线山东大学本科毕业设计（论文）11111111图 3-4 孔径对刚度的影响D主轴平均直径 d-主轴平均孔径 K 实-直径为 D 的实心轴刚度 K 空-直径为 D,孔径为 d 的实心主轴刚度取0.7dD d = 0.7XD = 0.7X600 = 420主轴悬伸量 a 确定：主轴前端面到支承径向反力作用中点的距离 a 为主轴的悬伸量，其主要取决于主轴端面结构和尺寸、前支承的轴及配置、密封装置等，悬伸量对主轴的性能影响很大，在满足结构要求前提下尽可能取小值，在此次设计中采用短锥法兰式主轴端部结构将推力轴承配置在径向轴承内侧，运用向心推力轴承代替向心轴承。.2 主轴支承跨距的确定主轴支承跨距的确定支承跨距是主轴相邻两支承的支承反力作用点之间的距离，主轴端部受力时的总位移 y,由主轴弯曲变形引起位置变形yb,主轴弯曲变形引起的轴端位移 ys,主轴支承变形引起的轴端位移ye。山东大学本科毕业设计（论文）12121212图 3-4 主轴轴端各项位移与跨距 l 的关系曲线授油器主轴为不承受传动力的二支撑主轴部件其最佳跨距l0由式：13122011160.57417lEIlDdlcE-弹性模量 C1-主轴前支承的支承刚度 C2-主轴后支承的支承刚度 Il-主轴跨距部分惯性矩 （3-1） 01600llmm 44464lLlIDdmm Dl -主轴跨距部分平均值 dl-主轴跨距部分平均孔径当 ll0时,造成了主轴部件的刚度损失:山东大学本科毕业设计（论文）13131313图 3-5 跨度对刚度的影响当 lrat=0.751.5 l0时，都认为合理跨度，主轴部件设计中通常都采用支承跨度llratl0，除了结构设计以外，从主轴精度而言，当 D，a 一定时，l 越大，轴承的径向跳动对主轴前端的径向跳动影响越小，从抗振性来说，加大主轴跨度易使主轴部件卡盘工件的重心落在跨距中，可减少振动。因此设计主轴长度为 lrat=1610mm，符合主轴性能要求。.3 轴段精确直径长度轴段精确直径长度轴的形状确定后，各轴端的直径与轴上的载荷相关。主轴初拟定是心轴，只承受弯矩，不受转矩，主轴最小直径由工作需求初拟后校核，看是否符合工作要求。轴的左端装配轴承，应首先参考轴承国标代号选择精确的主轴的直径，经查得初选550mm 左右的轴承，拟小径为 560mm 的 618/560 的轴承，确定轴小径，两组深沟球轴承后装配推力轴承，选择轴肩定位，加大轴径，与此同时，选择推力轴承中的国标，拟定 511/600型号，则第二段轴径确定，宽度由推力轴承的宽度确定 85mm，推力轴承定位仍然选择轴肩定位，设置一轴环定位，加大轴径 40mm，宽初拟 60mm，轴径继续为推力轴承处的轴径，便于加工，选用 600mm。导向键键槽在轴段进入箱体后即可开键槽，由于授油器行程 110mm，在行程外加游动间隙，设为 220mm，开键槽，在主轴的中部设进油孔，定位 520mm，打孔。因为轴必须有段预留距离，设计至此，从右段装配精度要求较高位置开始设计轴，轴的右端需要螺栓固定，固定卡盘，使其在下面加衬套后固定镗杆，初步设定螺栓孔中心线 520mm，轴径设为 558mm，套液压缸，精度要求较高，在轴段上开密封圈 2 处，设一轴肩，便于活塞固定，加大轴径 10mm。主轴由于带动大重量的工件，需要设计为中空，另外，授油器第二大功用的实现也要求主轴为中空且能够带衬套。经计算选内径 480mm，在主轴中部定位130mm 的装配衬套的轴段，至此，主轴的主要功用已经全部设计，确定轴的总长度，在1600mm-1800mm 之间，调整轴段取 210mm，确定主轴长度 1610mm.在主轴的具体部位，留圆角，退刀槽。确定主轴能够首先完成其功能，其次方案尽可能合理。拟定主轴结构方案：山东大学本科毕业设计（论文）14141414图 3-6 授油器主轴设计（注：安装标准件处的轴滚动轴承，联轴器，密封圈处的轴径，取为相应的国标）3.43.4 轴在设计中的技术要求轴在设计中的技术要求1、主轴前后轴颈中心的连线，是主轴工作时的回转中心线，因此要求两个轴颈的同轴度，以一个轴颈对另一个轴颈的跳动度表示，查表得:小于 0.032、对卡盘的定心轴颈及其定位轴肩应该提出精度要求，用以保证卡盘、工件的安装精度：定心轴颈的配合类型和配合精度应该在 6 级过渡配合。定心轴颈对前后轴承的轴颈中心径向跳动度为 0.025。定位轴肩对主轴前后轴颈中心线的跳动度应该在 0.4 内。3.53.5 轴校核轴校核.1 由弯矩合成强度条件计算由弯矩合成强度条件计算通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸，轴上零件的定位，以及外载荷和支反力的作用位置已经确定，轴上载荷可以进一步求得，因而可按弯矩合成强度条件对轴进行强度校核计算。力学模型 镗床加工工件拟 10 吨山东大学本科毕业设计（论文）15151515图 3-7 工件受力分析将支承力分解： F1=50000N F2=50000N由工作要求授油器顶紧力 Fa=120KN图 3-8 工件受力模型X=0 FA+FX=0 Y=0 F1+F2=0 MA=0 G*580+F2*770=0 解方程组可得：F1=17532NF2=-7532.5N力学模型:山东大学本科毕业设计（论文）16161616图 3-9 工件受力图图 3-10 主轴轴力图图 3-11 主轴弯矩图.2 校核轴的强度校核轴的强度根据所求出轴的弯矩，由强度理论校核危险截面，=M/W W 轴的抗弯截面系数轴的抗弯截面系数计算： (3-2)340.1(1)Wd490/558=0.878 (3-3)1dd 所以可得 34*(1 0.878 )7043464.7W 山东大学本科毕业设计（论文）17171717 (3-4)222212caMTMTWWW 式中： 轴的计算应力 M轴所受的弯矩 N mmca T轴所受的转矩 N mm W轴的抗弯截面系数 3mm带入数据的 (3-5)6610168.561.443*107043*10caMMPaW 计算应力 ca (3-6)1ca .3 轴重要部位校核轴重要部位校核校核在轴环处是否压溃：图 3-12 轴环受力分析 (3-7)622120*101.5340300FKNMPaA 因为 所以在阶梯处安全 F F Fn n n山东大学本科毕业设计（论文）18181818 第四章第四章 主轴连接件设计主轴连接件设计4.14.1 球轴承的计算球轴承的计算深沟球轴承 GB276-82图 4-1 深沟球轴承示意图由轴承的轴向力和径向力的比：Fa/Fr=120KN/50KN=2.04 （4-1）Fa/Fr1.14故不适合运用角接触轴承。轴向力太大，必须使用推力轴承承受轴向载荷，此处可以认为深沟球轴承不承受轴向力，仅承受径向力 Fr。表 4-1 轴承表示格式 表示方法轴承小径 以内径尺寸被整除得的商表示内径尺寸1012151720-495mm10-17mm代号00010203山东大学本科毕业设计（论文）19191919表 4-2 轴承初选按照加工工件的要求以及传统镗床的轴承参数初设轴承的小径为 560mm，因为系统以轴向力和径向力分开承受，选用深沟球轴承承受径向力，推力球轴承承受径向力，同时，球轴承的构造简单，价格较底。求当量动载荷 Pr由于轴承型号未确定，Cr Cor A/R e X Y 等值都无法确定，必须试算：试选 d=560mm.选用轴承代号：618/560 （宽度系列代号：1；直径代号：8；）球轴承：X=1 Y=0； fp=1.8 (中等冲击，中等惯性冲击，运用于机床组件) 由 Lh 每天工作 8 小时的机器 Lh=1200020000h （附录 A） P=fp(XFr+YFa)=1.8*(1*35443N+0)=63797.4N （4-2） 由式轴承应有的基本额定动载荷值：Cr=650KN 额定静载荷：Cor=1208KN查表得 fn=0.481 fd=1.5 fm=ft=1 0.481*16500003.2Pr1*1.563797.4n Tm df fCrff f由 fh=3.2 ln=16500h 轴承符合使用要求，能够选用。4.24.2 轴推力轴承轴推力轴承轴向当量动载荷： ; （4-3）aPFa基本尺寸基本额定载荷极限转速轴承代号基本尺寸dBDCrCor油D2da (min)Dmax50078670445808630619500615.05226485601007206501208560600560580560725山东大学本科毕业设计（论文）20202020轴向当量静载荷： ; （4-4）oaPFa 最小轴向载荷： （4-5）2min()1000anFA式中： n转速 r/min (GB/T301-1995)设计中采用轴向径向力分别计算负载的功能，轴向力采用单向推力球轴承即满足使用要求。n=300r/min Lh=12000-20000h Fa=120KN 试选：511/530因 Fr=0 Fa/Fr1.14 查得 P=0.35Fr+0.57Fa由 GB/T301-1995 查 Cr=595KN Cor=3570KN由式： (4-6)n th m df fPCf f f查得各参数：fh=3.42 fn=0.481 ln=20000h fd=1.2 fT=0.95 fm=1 P=(0.418*0.95/3.42/1.2)*595=66.25KN按当量动载荷求得轴向力： Fa=P/0.57=44.165/0.57=77.48KN Fa1.14 查得 P=0.35Fr+0.57Fa由 GB/T301-1995 查 Cr=1320KN Cor=9300KN由式： (4-8)n th m df fPCf f f查得各参数：fh=3.42 fn=0.481 ln=20000h fd=1.2 ft=0.95 fm=1 P=(0.418*0.95/3.42/1.2)*1320=146.372219KN山东大学本科毕业设计（论文）21212121按当量动载荷求得轴向力： Fa=P/0.57=146.372219/0.57=256KN Fa=120KN FaFa 511/630 轴承能选用;表 4-3 轴承初选4.34.3 鼓形卡盘设计鼓形卡盘设计鼓形卡盘是一个过渡卡盘，用螺钉紧固于主轴箱主轴上，它是用来夹紧工件及传递扭距的。在鼓形卡盘上开有窗口，作为加工到头时攫取刀具用。鼓形卡盘前锥用于顶紧工件，靠更换其中的衬套顶紧不同直径尺寸的工件。一般来说，其前锥角度采用 30 度(半角为 15 度)或不超过 90 度的锥角(半角为 45 度)。采用稍小些的锥角顶紧工件更有利于提高机床的使用寿命。4.44.4 轴及其配件的拟改进方案轴及其配件的拟改进方案.1 导向键选择导向键选择可以为专用件，也能选用国标，主要功能为防止主轴旋转，导向作用。导向平键GB/1097-1979 靠侧面传递转矩，对中性良好，装拆方便，但不能实现轴上零件的固定，键与毂槽为动配合，轴上零件能做轴向移动，为了拆卸方便，没有起槽螺孔，用于轴上零件轴向移动量不大的场合，在原设计中导向键是专用件，损坏后不易修复，易选用标准件，采用盘铣刀加工键槽，减轻轴截面应力集中。 .2 导向套导向套基本尺寸/mm基本额定载荷最小载荷常数极限转速 r/min重量KG轴承代号其他尺寸dDTCrCorA脂油W5100 型d1D1maxrmin53064085708400080.026038057.3511/530534635363085017513209300481100160252512/6306358456山东大学本科毕业设计（论文）22222222图 4-2 衬套方案设计拟方案改进：在授油器右端的固定套、法兰盘 、后锥套作用是对镗杆的支承作用，若改为此固定套，可以减少装配次数，提高装配精度，采用一次装配完成主轴装配，但是由于不能更换锥套，当锥套受损后不能修复，再者由于加工工件的不同，镗杆也需要调整，所以此方案行不通.山东大学本科毕业设计（论文）23232323第五章第五章 主轴及连接件的精度主轴及连接件的精度5.15.1 极限极限在授油器主轴与轴承的配合中，轴承为标准件，采用基孔制，选取轴段上标准公差数值表（GB/T 1800.3-1998） ，轴支撑轴承选用 6 级公差，对于无相对转动的零件，通常选用 h配合，作为一般的定位配合，由优先数系基准孔制，选用 H7/h6，对于衬套选用 js 配合（+-IT/20） ，平均起来为稍有间隙的配合，要求间隙比 h 轴配合时小，并允许略有过盈的定位配合，用木棰装配。.1 各部位极限选择各部位极限选择镗床能否保证加工 3000mm 工件的精度，授油器是极为关键的部件，而主轴的作用便不言而喻，主轴在支撑工件的同时，支承着镗杆，镗杆在镗削时的加工强度的保证都由中衬套和后衬套来保证。选用原则基于下表： 在主轴轴颈与轴承配合的部位采用 6 级精度。左衬套因要求顶紧工件镗削，加工精度要求较高，用 6 级精度。镗杆导向套是保证镗杆加工精度的重要部件，外部选用 6 级精度，内孔加工不便，选用 7 级精度。后衬套与主轴配合是支承镗杆的重要部位，外部采用 6 级精度，内孔采用 7 级精度。法兰盘配合精度要求较高，外部选用 6 级，内孔 7 级精度。主轴为固定心轴，与箱体配合要求不高，选用 8 级即可。表 5-1 精度等级选用场合精度等级应用场合IT6广泛运用于机械制造中的重要场合，配合表面有较高均匀性要求的场合山东大学本科毕业设计（论文）24242424IT7与 6 级相似，精度稍低，在一般的机械制造中运用广泛IT8在机械制造中属于中等等级，在钟表、仪表制造中由于基本尺寸较小确定性要求不高的场合运用.2 具体选用部位具体选用部位主轴中衬套精度图 5-1 衬套精度选择镶片材料为铜，由于支承镗杆为滑动摩擦，为了节省材料，采用过盈配合将其固定，而且在摩擦时间久后可以拆换镶片，衬套继续使用。在 1 处需要导圆角，使得镶片 2 能与 1 容易配合，衬套与镶片配合选用基孔制，过盈配合，压入衬套内。5.25.2 公差带选择公差带选择.1 各部件的公差带各部件的公差带对于卡盘与衬套的定位配合，因加工不同的工件需要拆换，采用 H7/H6 的配合，H7/H6 配合间隙较小，能较好的对准中心，一般多用于常拆卸或在调整时需要移动或转动的连接处。轴与轴承套的配合采用过渡配合，起定位作用 H7/js6,最松的一种过渡配合，用于山东大学本科毕业设计（论文）25252525频繁拆卸、同心度要求不高的场合。铜套与镗杆导向套的配合采用过盈配合，压入导向套中 H7/p6，在铜套磨损后易于拆卸，才用此种配合提高定位精度。镗杆导向套与轴孔配合 H7/H6，配合间隙较小，能较好的对准中心，一般用于常拆卸或在调整时需要移动或转动的联接处。在一般配合中，都采用 H7/H6 配合，因为配合间隙较小，能较好的对准中心，一般用于常拆或在调整时易转动的场合。表 5-2 公差选用公差带选用场合f多用于 IT6、IT7、IT8 级的一般转动配合，被广泛运用于普通润滑油润滑轴承的支承g配合间隙很小，制造成本高，除精密安装配置外，不推荐使用转动配合h多用于 IT411 级，广泛运用于无相对转动的零件，作为一般的定位配合js为完全对称偏差（IT/2）平均起来，稍有间隙的配合.2 轴与轴承的公差带轴与轴承的公差带1、公差与配合的选用基准的选用：选择基准时，首先要考虑加工工艺及测量经济性，其次结构形式的合理性，选用原则如下：优先选用基孔制，以减少孔的尺寸和定位刀具，获得显著的经济效益。一轴配多孔且各处松紧要求不同的配合，由公差带来保证。精度不高且需要经常装拆的情况允许采用非基准制。在授油器主轴与轴承的装配中，轴承为标准件，所以采用基孔制。2、公差等级的选用公差等级的高低直接影响产品使用性能和加工的经济性，等级过低，产品质量得不到保证，等级过高，将使制造成本增多。山东大学本科毕业设计（论文）26262626选用原则：满足使用原则经济性好一般选用方法：类比法在一般配合中选用：IT5-IT123、 配合选用 配合类别的选用标准中规定间隙，过渡和过盈配合。因为授油器需要传递一定弯矩和转矩，选择过渡配合。配合代号确定配合制度和标准等级后，根据使用要求确定与基准件配合的轴或者孔的基本偏差代号: H7/js6。5.35.3 形状公差和位置公差形状公差和位置公差主轴一方面支承镗杆，还需要顶紧工件，便要求主轴左端、右端的同轴度，对于导向套的中心孔线与 A-B 基准共同的同轴度来保证镗杆轴向的精度。经查表得：同轴度控制在 0.025。对主轴右端面与衬套连接，衬套内装卡盘支承镗杆，要求有跳动度来保证，确定装配后授油器主轴与衬套要求同轴度 0.025。5.45.4 授油器部件表面粗糙度选择授油器部件表面粗糙度选择轴的粗糙度将影响其寿命、机床的耐磨性、配合稳定性、疲劳强度、抗腐蚀性。因此对于表面粗糙度的选择，便显得尤为重要，通常按如下原则进行选择： 1工作表面的表面粗糙度参数值应比非工作表面小 2相对运动速度高，单位面积压力大的摩擦表面的表面粗糙度值应该小3承受变应力的零件、易产生应力集中、圆角、沟槽表面粗糙度要小4对于箱体，可选用表面粗糙度很大的值，半精度加工的面、支架、箱体、离合器、带轮侧面、轴和孔的退刀槽选用20-40 的值山东大学本科毕业设计（论文）27272727授油器的主轴箱座和箱盖的结合面，中等尺寸带轮的工作面，衬套低速转动的轴径 Rz 取 6.3-10。在活塞的活塞销孔，要求气密的表面和支撑面取 1.6-3.2。汽缸内表面取0.4-0.8。第六章第六章 授油器液压系统设计授油器液压系统设计授油器液压缸在加工中主要起顶紧作用，由于轴向力过大，使得液压系统成为授油器主轴部件中极为重要的部件。在液压系统的设计中要求该液压系统主要有三种作用：（1）控制授油器的前进和后退；（2）控制授油器顶紧油缸的顶紧和松开；（3）控制换挡油缸的换挡。由此工作性能来设计液压系统。液压缸工作性能要求参数： 1、液压系统额定压力：6.3MPa。 2、液压系统总流量：105.59pts/min。3、大泵流量：50ml/r；小泵流量：10ml/r。4、大泵工作压力 2.5MPa；小泵工作压力 3.5MPa。5、液压电机功率 5.5kw , 960rpm。6.16.1 液压缸的计算液压缸的计算由主轴尺寸确定油缸大致尺寸，d 查国标后选用 560mm 杆外径选用 500mm，行程系列参选国标 110 mm工作压力：2224DdPppP-工作压力 -油缸机械效率 用耐油橡胶密封圈 取 0.952226305586.30.954014Ppkgf山东大学本科毕业设计（论文）28282828作用时间： 251.510D STSQD-缸径 mm S-行程 mm Q-流量 L/min (6-2) 251.5 630110103460TS6.26.2 螺栓设计螺栓设计工作台承受 120KN 顶紧力经液压缸右端盖 紧固螺栓,螺栓承受轴向力 120KN。因紧固连接，选用普通粗牙螺纹（牙型为等边三角形）试选螺纹：表 6-1 螺纹型号 螺栓组连接结构设计：1、连接结合面的几何形状要合理，设计为轴对称的形状，且接合面要合理，便于加工制造2、螺栓组的形心与接合面形心重合。3、螺栓的位置应合理，且使螺栓靠近接合面边缘，进而减少螺栓受力。4、同一组的螺栓直径、长度相同。5、尽量避免螺栓受附加弯矩。6、载荷垂直于连接的接合面，其合理通过螺栓组截面形心。工作要求： 螺栓应预紧，受载后保证密封性。当各螺栓截面直径一样时，各螺栓均受等拉力：螺纹型号螺距 PD2小径M16214.70113.835M20 2.518.37617.294M24322.05120.752山东大学本科毕业设计（论文）29292929 (6-3)QPZ -Q 螺栓外载荷 Z 螺栓数量预紧力 P0 满足紧密性要求： P0=K0*P (6-4) K0=3.0 按最大应力设计： (6-5) 1.66lpPd (6-6)slpn s 材料屈服极限 Mpa n=1.2-1.5 lp 许用应力 Mpa表 6-2 各初选材料的强度钢号热处理s (MP)bQ235235375-500Q255255410-550Q195195315-43015正火920 度22537520正火+回火195320-47025正火+回火225390-52030正火+回火29549045调质430650-800N=6 时：山东大学本科毕业设计（论文）30303030P0=120/6=20KN Q235 lp=225/1.5=150MPaP=K0*P0=3*20=60KN (6-7)1.661.66*6025150lpPdmm由第一公差系列 dmin 在 n=6 时取 25mm45 钢 lp=430/1.5=286 MPad19.5mm由第一公差系列 dmin 在 n=6 时取 20mmN=8 时：P0=120/8=15KNQ235 lp=225/1.5=150MpaP=K0*P0=3*15=45KNd22mm由第一公差系列 dmin 在 n=8 时取 24mm45 lp=430/1.5=286 MPad16.15mm由第一公差系列 dmin 在 n=8 时取 20mm在布置中，为了更进一步使螺栓受力平稳，缓解螺栓受力，采用 n=8 的链接，为了使螺栓链接可靠，采用 45 钢螺栓连接，取 n=8 d=20mm 的连接。强度校核： (6-8) 0211.31.3*12011.5*17.29444caFKNMPad 最终选取 45 钢 N=8 d=20 的布置。山东大学本科毕业设计（论文）31313131第七章第七章 系统辅助部件设计系统辅助部件设计7.17.1 润滑润滑授油器中主要部件如镗杆，镗刀，主轴的润滑主要由切削液来实现，轴承采用脂润滑。在使用中不得用砂布或其它硬物磨、刮机床。冷却润滑油：对含炭量低的材料用纯机油，对合金钢材料要用含硫和氯化脂的切削液，它的润滑效果较好。如果加工铸铁则一定要用乳化油。本冷却系统除单独从授油器接口外，还可以从授油器及镗杆箱主轴后端部同时进油，实现润滑与冷却的同时进行。7.27.2 密封密封授油器的密封主要选择橡胶圈密封，从国标中选择其合适的尺寸。各轴段选用国标同用O 型圈 GB/T3452.1-1992 选择即可。7.37.3 冷却系统冷却系统.1 冷却系统设计冷却系统设计冷却系统由冷却液压泵，冷却液箱，输液装置，净化装置，防护装置组成。授油器在工作时卡盘顶紧工件，切削与工件的高速旋转都产生大量的热量，冷却成为授油器工作的又一大功用，授油器冷却液从主轴中孔通一路冷却液，另一路由镗杆刀头所带冷却液，采用向前排冷却液的方法，在主轴箱前部的鼓形卡盘处排除冷却液。 冷却系统由一个底座式电动机 22 千瓦，带动一个输油量为 360 升/分钟的螺杆泵组成，调节管路中的控制阀可获得不同的输油量，镗孔直径越大则泵的流量越大而泵的压力越小，反之镗孔的直径小则泵的流量小而泵的压力高。冷却系统装置的冷却润滑油出口一端应与镗杆箱主轴末端相连，另一端接在山东大学本科毕业设计（论文）32323232授油器上。铁屑收集装置放置在工件前端。铁屑收集筐是带筛网过滤的，冷却润滑油经过铁屑收集筐回到油槽，油槽的容纳油量应不小于螺杆泵最大输油量的 1012 倍，这样有充分时间进行冷却。冷却润滑油：对含炭量低的材料用纯机油，对合金钢材料要用含硫和氯化脂的切削液，它的润滑效果较好。.2 切削液的选择切削液的选择 在镗削过程中，切削液不仅能够带走大量的热，降低切削区温度，而且有润滑作用，还能减少摩擦，从而降低切削力和切削热，与此同时，切削液还有冷却润滑的作用。表 7-1 切削液种类切削液种类导热系数比热汽化热水0.00151540油0.0003-0.00050.4-0.540-75采用水中增加填加剂或油冷的方法都可以起到冷却防锈的作用。防锈剂能够在金属的表面优先吸附形成保护膜，与金属表面化合形成钝化膜，防止金属表面与腐蚀作用介质接触。在水冷时加入防锈剂便能够实现其功能，而且水冷要比油冷导热系数大 2-3 倍，比热容大，是很好的冷却油。表 7-2 水冷组成成分名称百分比三乙醇氨7.5葵二酸10亚硝酸钠8水余量运用煤油也可以实现冷却功能：98%的煤油与 2%的石油硫酸钡混合山东大学本科毕业设计（论文）33333333第八章第八章 部件改进创新部件改进创新8.18.1 授油器驱动装置授油器驱动装置授油器在装换不同长度的工件时需要用手轮来移动工件，有一定的阻力，在此设计出了几种方案进行比较，以更好的改进工作劳动强度。图 8-1 授油器驱动系统.1 拟齿轮传动拟齿轮传动将授油器顶部的辅助电机改到授油器后面，利用滑移齿轮进行传递，在调整工件时，接旋转盘，在更换工件时换到另一位置，通过控制换向杆和步进电机电气控制开关来控制授油器前进与后退。传动方案：山东大学本科毕业设计（论文）34343434图 8-2 齿轮传动方案传动路线设计：由电动机带动齿轮减速机构，在滑移齿轮处调整工件时至卡盘，装夹工件时经转动路线至导轨。传动比设计：20402020201140404040404.8377.28i 电机选择查表得：JO2系列、JO3系列适用于对转速及其它性能无特殊要求场合表 8-1 电机选择电机型号功率 kw转速 r/min重量 kgJO2-22-41.5141032JO2-31-42.2143040JO2-21-41.1141027驱动电机功率要求较小选用 1.5kw 即可，选用 JO2-22-4型。齿轮选择山东大学本科毕业设计（论文）35353535齿轮选用 m=2小齿轮齿数 z1=20 d1=mz=40mm大齿轮齿数 z2=40 d2=mz=80mm数选用 0.810.80.84032dd 蜗轮蜗杆设计查表得： 中心距 a=40mm i=4.83 m=2 蜗杆分度圆直径 d1=22.4 蜗杆头数 z1=6蜗轮齿数 z2=29系统电机控制电路：由开关 SB2、SB3控制电机正反转，实现授油器在床身导轨上的前进与后退图 8-3 电机电气控制图.2 拟液压控制方案拟液压控制方案从授油器液压缸中引出液压油路，将齿条与导轨的控制端设置一简单的液压缸，通过液压回路来控制授油器前进与后退。具体方案如下：方案一：中换向阀换向时由蓄能器吸收冲击，并且在停止时有保压作用，山东大学本科毕业设计（论文）36363636图 8-4 液压控制系统在授油器前进时通过二位四通换向阀控制液压系统。方案二：蓄能器不能吸收振动冲击，而且在退回时蓄能器不能增速。所以方案一比较合理8.28.2 轴承装配方案轴承装配方案图 8-5 轴承装配方案设计轴承装配方案：左推力球轴承承担主要轴向力使得轴向力通过路线传至箱体，深沟球轴承不受轴向力，便于工作。A 处运用衬套将运动件与静止件分开便于深沟球轴承高速旋转，授油器主要承受轴向力，此方案便于授油器工作，同时存在的不足是深沟球轴承装配路线过长，不便安装，需要配合公差来保证安装。山东大学本科毕业设计（论文）37373737第九章第九章第九章第九章 机床的电气设计机床的电气设计机床的电气设计机床的电气设计9.19.1 计算机数控系统计算机数控系统计算机数控（Computer Numerical Control CNC）系统是面向机床数控而设计的专用计算机系统。它以计算机为核心，配有专用的 I/0 接口，利用软件处理数字信息，实现数字控制功能。数控机床在 CNC 系统的控制下，自动地按给定的加工程序加工出工件。所以，计算机数控系统是一种包括计算机在内的数字控制系统。.1 CNCCNC 系统的组成系统的组成CNC 系统以计算机为控制部件，由数控系统的软件实现部分或全部数控功能，进而对数控机床进行实时控制。CNC 系统主要有输入/输出接口、CNC 装置（包括硬件和软件两部分） 、PLC（可编程控制器） 、主轴驱动装置、进给（伺服）驱动装置、电气控制单元等组成。CNC 系统通过键盘、磁盘、通信接口、显示器等输入/输出装置进行输入和输出；CNC 装置负责完成刀具运动轨迹行程量的数字控制任务；PLC 承担机床部件各相应开关量的逻辑控制；各驱动装置为数控机床的执行机构，控制机床各坐标的运动。.2 CNCCNC 系统的功能系统的功能目前各数控系统生产商生产的 CNC 系统有高、中、低档多种系列，其性能和功能也各不相同。但不管是何种类型的数控系统，都具备刀具补偿、准备功能、插补功能等数控加工的基本功能。同时，用户还可根据机床用途、特点选用数控系统生产商提供的选择功能。CNC系统的主要功能如下：（1） 轴控制功能。CNC 装置能控制的轴数以及能同时控制（即联动）的轴数是器主要性能之一。控制轴数表示数控系统最多可以控制的坐标轴数，坐标轴可分为移动轴和回转轴，也可分为基本轴和附加轴。（2） 准备功能。即 G 功能，用以指令机床的动作，如坐标设定、绝对值方式和相对值方式编程的转化、刀具补偿、米/英制转换、平面选择、基准点返回等。（3） 辅助功能。即 M 功能，用以指令机床的主轴起停、主轴换向、换刀、切削液开关等机床各部件的动作。（4） 主轴功能。即 S 功能，用以指令主轴转速，能实现恒转速、恒线速、定向停止、转速修调。山东大学本科毕业设计（论文）38383838（5） 刀具功能。即 T 功能，用以选择加工所需的刀具，包括刀具的种类、数量、换刀方式等。（6） 进给功能。即 F 功能，用以指令机床各坐标轴的合成速度，经速度控制指定各轴的进给速度。进给功能主要包括切削进给、同步进给、快速进给、进给率修调等。（7） 插补功能。主要包括刀具位置补偿、刀具长度补偿和刀具半径补偿以及程序段间的自动转接处理。利用 CNC 系统的该项功能可以是使设计人员在编程时不必考虑刀具尺寸和位置，由数控系统在加工时自动按补偿量计算刀具的运动轨迹和坐标尺寸，最终加工出符合要求的零件。（8） 辅助编程功能。为了提高编程效率，大多数 CNC 系统配备了固定循环、图形缩放、镜像、子程序、宏程序等辅助功能，以减少手工编程的工作量。（9） 图形显示功能。用以显示零件加工的程序、机床参数、补偿参数、坐标信息、零件图形、刀具轨迹、故障信息等。（10）自诊断报警功能，CNC 系统在开机时和运行期间能对其硬件、软件及其外围设备的工作状况进行实时检查，发现故障及时报警并采取相应措施。（11）通信功能。为了适应柔性制造系统、计算机集成制造系统等先进制造技术的发展，现代 CNC 系统一般都具有 RS232C 通信接口。（12）人机交互图形编程功能。一般在高档 CNC 系统上具有该功能，它有助于编制复杂零件的加工程序。9.29.2 镗床控制系统的单片机设计镗床控制系统的单片机设计.1 单片机简介单片机简介MCS-51 系列单片机是一种高性能的 8 位单片微型计算机。它把构成计算机的中央处理器、存储器、寄存器组、I/O 接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的计算机。另外，在其内部还集成有定时器/计数器、串行通信接口等部件，因此可以方便地用于定时控制和远程数据传送。在 MCS-51 系列单片机中，主要有 8031、8051、8751、80C51 等型号。其中 8051 有 4KB ROM,8751 有 4KB EPROM,80C51 有 4KB Flash 存储器；而 8031 内部没有程序存储器，必须由外部配置。9.29.22 2 单片机在机电一体化中的应用单片机在机电一体化中的应用山东大学本科毕业设计（论文）39393939机电一体化是机械工业发展的方向。机电一体化产品是指集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品。如微机控制的铣床、车床、钻床、磨床、镗床等。单片机的出现促进了机电一体化，它作为机电产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强、安装方便等优点，大大强化了机器的功能，提高了机器自动化、智能化的程度。 .3 单片机系统简介及设计单片机系统简介及设计（1）存储器扩展。8 位数据/地址锁存器 74LS273/373,8 位并行数据输入/输出锁存器8212/8282。外部程序存储器扩展。运用 EPROM2716/2732A/2764A/27128A/27256A/27512A进行扩展。外部数据存储器扩展。运用 RAM6116/6264/62256 进行扩展。外部程序/数据共用存储器。（2）并行接口的扩展。I/O 口的直接输入/输出。用 74 系列扩展 I/O 口。带 RAM和定时器的可编程并行 I/O 扩展接口 8155A。可编程并行 I/O 扩展接口 8255A。（3）模/数转换器接口的扩展。（4）数/模转换器接口的扩展。（5）键盘输入接口。（6）显示器接口。（7）可编程键盘/显示器接口 8279。镗床的控制电路就是根据单片机各接口原理，运用 EPROM2764 和 RAM6264 对单片机的外部程序/数据共用存储器进行扩展，在通过 74LS244 芯片对其并行接口进行扩展，再运用带RAM 和定时器的可编程并行 I/O 扩展接
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