【《心血管支架加工工艺的电机旋转装置设计分析》2500字】

心血管支架加工工艺的电机旋转装置设计分析目录TOC\o"1-3"\h\u5456心血管支架加工工艺的电机旋转装置设计分析 132931.1引言 1121521.2控制芯片设置 1246571.2.1控制器的选择 198491.2.2单片机选用 286581.3动力装置设计 3323901.1.1步进电机 350211.1.2步进电机驱动板 4195691.4装置夹具选择 532301.5电源选定 61.1引言本章的主要任务是完成电机旋转装置的设计，电机旋转装置主要是由驱动器，电源，控制器与夹具组成。驱动器主要用作于使加工圆管转动；电源的主要功能是给与装置电压、电流稳定的输入；控制器主要功能是控制驱动器按照设定的速度与方向转动；夹具的主要功能是能使加工圆管稳定的固定在装置上转动。1.2控制芯片设置1.2.1控制器的选择控制器主要功能是控制驱动器按照设定的速度与方向转动，并结合考虑体积大小、能执行算数运算、需要电压大小、工作强度和控制功能方面综合考虑。控制器主要有PLC控制器和单片机。PLC控制器PLC采用一种可编程存储器，存储器中存储逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算的指令，通过数字或模拟量的输入和输出控制各种机械设备或生产过程。PLC控制器的优点是：（1）可靠性高。集成度高，加上相应的保护电路和自诊断功能，提高了系统的可靠性。（2）编程简单。PLC编程采用继电器控制梯形图和命令语句，编程简单，即使没有计算机专业知识，也可以编程（3）配置灵活。由于PLC采用积木式结构，用户只需简单的组合，就可以灵活地改变控制系统的功能和规模。因此，它可以应用于任何控制系统。(4）易于安装。与计算机系统相比，PLC的安装不需要专门的机房，也不需要严格的屏蔽措施。使用时只需将检测装置与执行机构的I/O接口端子和PLC正确连接即可正常工作（5）运行速度快。由于PLC控制是通过程序控制来实现的，其可靠性和运行速度是继电器逻辑控制无法比拟的。[1]

2.单片机单片机，又称单片微控制器，将计算机系统集成到芯片中。它相当于一台微型计算机。与计算机相比，单片机只缺少I/O设备。优点如下：（1）单片机的体积比较小，内部芯片作为计算机系统，其结构简单，但功能完善，使用非常方便，可以模块化应用。（2）单片机具有很高的集成度，可靠性比较强，即使单片机在长时间的工作中，也不会出现故障的问题。（3）单片机在应用中电压低、能耗低、安全性强，为生产和研发提供了方便。（4）单片机具有很强的数据处理和操作能力，可应用于各种环境，控制能力强。1.PLC与单片机对比与选定（1）PLC是一种基于单片机的产品，它是一种可编程的集成芯片（2）PLC是由单片机和外围电路组成，单片机底层开发，用汇编或C语言编程，如用单片机延时编程，从晶体振荡器到计算，和PLC不一样，厂家提供的编程软件，可以用梯形图编程（3）价格不同。单片机开发成本低。一台单片机有十几块到几十块，但开发起来很麻烦。PLC的价格有几百、几千、几万，但开发周期短，见效快。高可靠性。（4）PLC具有一定的互换性、质量保证性，编程软件正朝着标准化的方向发展。单片机应用系统是八仙过海，显示出它们的神奇力量，功能各异，质量参差不齐，学习、使用和维护都非常困难（5）对于大量的配套工程来说，单片机系统具有成本低、效率高的优点。由于本次所需要的的控制器所需要控制的只有转速与转动方向，使用PLC会使功能过剩，并且PLC价格昂贵，单片机价格比较低，单片机具有结构简单，效益高等特点，最终选用单片机作为控制器。1.2.2单片机选用目前市场上的单片机有很多型号，具体区分为8位单片机，32位单片机，64位单片机。由于本设计需要的控制比较简单，32位单片机，64位单片机的使用会造成性能过剩，所以选用：STCSTC15F2K60S2-28I-PDIP40的8位的单片机。如图3-1。图3-11.3动力装置设计1.1.1步进电机驱动器主要用作于使加工圆管转动，并按照控制器输入的设定的速度与方向转动，实现圆管的图形切割。步进电机与其他普通电机最大的区别在于它接收数字控制信号（电脉冲信号）并将其转换成相应的角位移或线位移。它是完成数字模式转换的执行元件。此外，它还可以进行开环位置控制，输入脉冲信号以获得指定的位置增量。与传统的直流控制系统相比，所谓的增量式位置控制系统的成本大大降低，几乎不需要对系统进行调整。步进电机的角位移与输入脉冲的个数严格成正比，并与脉冲在时间上同步。因此，只要控制脉冲的个数、频率和电机绕组的相序，就可以得到所需的角度、速度和方向。组成：定子和转子铁芯由硅钢片制成。定子上有六个磁极，每两个相对的磁极绕同一相绕组，三相绕组连接成星形作为控制绕组；转子铁芯上没有绕组，只有四个齿，其宽度等于定子极靴的宽度。图3-21.1.2步进电机驱动板步进电机的旋转控制与步进电机的驱动板通过导线相互连接，从而达到预期的旋转目的。ULN2003大功率达林顿芯片驱动板如图3-1.A所示。B、C和D发光二极管指示四相步进电机的工作状态。配有步进电机标准接口，使用时可直接插拔拨号。电路驱动板主要参数：该逻辑电平：5VTTLCMOS；基极输入最大电流：25mA；输出外电压：50V；集电极最大电流：500mA；尺寸：35mmx32mm。.图3-3in1、in2、in3和in4分别连接到MCU的四个I0引脚，插座连接到五线制四相步进电机。使用时，请将跳线帽插入右侧的两个引脚。“+”引脚是电机的电源电压和uln2003a芯片的com引脚。电压为5-12v。Uln2003a相当于一个开关，电源在外围。1.4装置夹具选择夹具主要有三角卡头，定位销，U形块，锥销，双头定位等。考虑到本次加工的零件比较轻，为圆管型，需要转动工作，所以选择三角卡头。如图3-4。ab图3-4三角卡盘由卡盘体、活动卡爪和卡爪驱动机构组成。在三爪卡盘的三爪导向件下方，有螺纹与碟形锥齿轮背面的平面螺纹啮合。当用扳手将小锥齿轮通过方孔转动时，碟形齿轮转动，背面的平面螺纹带动三爪同时接近或退出中心，从而夹紧不同直径的工件。三角卡盘可定位6个自由度。用扳手转动小锥齿轮，三爪可同时沿径向移动，实现自动对中夹紧。适用于夹紧圆形、正三角形或正六边形工件。由图3-5所示，步进电机通过步进电机的旋转杆插入三角卡盘的卡盘体，并通过螺母拧紧。由此可知三角卡盘的旋转速度与步进电机的速度为1:1的关系。由图3-6所示，加工零件与三角卡盘通过活动卡爪相连接，期间并没有速度比变化，三角卡盘的旋转速度与加工零件的旋转速度