数控车床自动回转刀架设计-电气含开题及7张CAD图
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数控车床
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数控车床自动回转刀架设计-电气含开题及7张CAD图,数控车床,自动,回转,刀架,设计,电气,开题,CAD
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摘 要本次毕业设计的题目是数控车床自动回转刀架设计。通过编程实现对刀架精确回转的控制，使下道工序所需的工具快速准确地到达预定位置，满足数控自动加工系统的要求。该系统结构紧凑，动作灵敏可靠，速度快，能耗小，噪音低，压力和行程可在规定的范围内任意调节，操作简单。本次设计的内容有由机械、控制、液压三部分组成，机械部分包括能够安装8把车刀的刀盘及其上的卡紧装置；刀架主轴的设计；蜗轮的设计；蜗杆的设计；齿轮的设计等；液压部分包括液压缸的设计等；控制部分的设计主要是用实现刀架自动回转的单片机控制等。关键词：自动控制；刀架；精确度AbstractThe graduation design topic is the design of automatic revolving tool-post of CNC lathe. The system will realize the precise control of cutter through programming until the cutter arrives at the right point and the process is quick and accurate.The design of machinery includes two parts, one is mechanical, the other is electronical control. The moving of cutter is driving by hydraulic system. Its working process is: when a cutter is needed, hydraulic oil will be pulled into the hydraulic cylinder to promote cam.The structure is compact, sensitive, clipping, low energy consumption, low noise, both pressure and travel can be controlled precisely.The system includes the design of a cutter on which 8cutters can be installed; and the design of fixtures; the design of spindle, the design of hydraulic cylinders, the control by SCM of automatic rotary cutter .Keywords: automatic control; cutter; precision目 录第1章 绪论11.1 题目的意义和来源11.2 总体方案设计21.3 数控技术的发展展望2第2章 机械部分设计62.1 轴的设计计算62.1.1 轴尺寸的计算62.1.2 轴的校核72.2 蜗轮和蜗杆的设计计算102.3 联轴器的设计计算112.4 端齿盘的设计计算112.5 轴承的选择122.6 轴上花键的设计122.7 刀架的设计计算132.8 导轨的设计计算13第3章 动力部分143.1 步进电动机的选择143.1.1 选择电机的种类143.1.2 选择电机的功率14第4章 液压系统的设计计算174.1 液压系统工作原理174.2 液压缸的设计计算184.2.1 选择液压缸的种类184.2.2 液压缸的参数计算18第5章 电路设计295.1 芯片的选择及连接295.1.1 芯片的选择295.2 控制电路的软件设计325.3 复位程序设计335.4 动态显示设计34第七章 结 论35参考文献36致 谢37附 录38IV第1章 绪论1.1 题目的意义和来源本次设计的题目是数控车床自动回转刀架设计，该系统的回转精度高，动作准确迅速。2006年国务院8号文件国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见首次将数控机床列入重大技术装备，提出明确要求：发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件，改变大型、高精度数控机床大部分依赖进口的现状，满足机械、航空航天等工业发展的需要。由于我国工业基础相对薄弱、以企业为主体的创新体系尚未建立、数控机床产业化时间短等原因，技术上和产业上与西方发达国家相比还存在一定差距，当前的发展还需要注意几方面的问题。 首先是新产品开发能力不足。从行业总体看，基础技术和关键技术研究还很薄弱，基础开发理论研究、基础工艺研究和应用软件开发还不能适应数控技术快速发展的要求，全行业科技人才不足，缺乏高级技术人员，科技投入和科研设施尚不适应等。同时，扩大产能与未来实际需求错位也需引起重视。当前行业企业技术改造项目的产能目标过于庞大，技改项目产品的大型化、重型化趋势明显，高档数控机床制造能力和功能部件的投入显得不足。 据了解，大多数中高档数控机床主要配套设备还是发那科和西门子等国外数控系统，刀库机械手、数控刀架、滚珠丝杠和导轨、电主轴等主要还是日本、德国或中国台湾地区的产品，用户选购国产机床时普遍提出选用境外功能部件的要求。功能部件发展的滞后性，将制约国产中高档数控机床的发展。从这个意义上来说，研究我国现阶段的数控机床设备，并加以改进和创新，就是为我国的数控车床的发展增砖添瓦，贡献绵薄之力。1.2 总体方案设计设计方案如下图所示： 图1.1 总体方案图其工作过程是：当数控装置发出换刀指令以后，液压油进入液压油缸的右腔，通过活塞推动主轴使刀盘左移，使定位端齿盘脱离啮合状态，为转位做好准备。当齿盘处于完全脱开位置时，啮合状态行程开关发出转位信号，电机开始带着蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮旋转使刀盘旋转任意个工位。当刀盘旋转到预定位置时，控制系统发出信号时电机停止运动，蜗轮停止运动，刀架处于预定位置。于此同时液压缸左腔进油，通过活塞将主轴和刀盘拉回，端齿盘啮合，刀盘完成精定位和夹紧动作。1.3 数控技术的发展展望 从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，数控系统正在向电气化、电子化、高速化、精密化等方面高速发展，其主要研究热点有以下几个方面：(1) 性能发展方面 1. 高精高速高效化速度 效率、质量是先进制造技术关键的性能指标，是先进制造技术的主体。若采用高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统、高分辨率检测元件、交流数字伺服系统、配套电主轴、直线电机等技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。在今后的几年，超精密数控机床正在向精密化、高速化、智能化和纳米化发展，汇合而成的新一代数控机床。 2. 柔性化 数控系统采用新一代模块化设计，功能覆盖面更宽，可靠性更强，可满足不同用户的需求。同一群控系统能根据不同生产流程，自动进行信息流动态调整，发挥群控系统的功能。 3. 多轴化 多轴联动加工，零件在一台数控机床上一次装夹后，可进行自动换刀、旋转主轴头、旋转工作台等操作，完成多工序、多表面的复合加工，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。 4. 软硬件开放化 用户可根据自己的需要，对数控系统软件进行二次开发，用户的使用范围不再受生产商的制约。 5. 实时智能化 在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等方面发展。如编程专家系统故障诊断专家系统，当系统出了故障时，诊断、维修等实现智能化。(2) 功能发展方面 1. 用户界面图形化 用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口，图形用户界面要适合各种用户包括非专业用户的使用，通过窗口和莱单进行操作，可实现图形模拟、图形动态跟踪、仿真和快速编程等功能。 2. 科学计算可视化 信息交流已不再局限于用文字和语言表达，可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术可用于CADCAM、参数自动设定、刀具补偿、显示及加工过程的可视化仿真等。如最近厦门创壹软件有限公司开发的数控机床虚拟实现技术，用可视化3D技术展示了对数控机床的故障诊断与维修等功能。3 .插补和补偿多样化 插补方式有直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、多项式插补等。补偿功能有垂直度补偿、间隙补偿、圆弧插补时过象限的误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、刀具半径补偿、温度补偿等。 4. 高性能的内置PLC 数控系统内装高性能的PLC，可直接用梯形图或高级语言编程，可在线调试和在线编辑修改，建立自己的应用程序。 5. 多媒体技术应用 计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控系统，应用多媒体技术对各种信息可进行综合化，智能化处理。(3) 体系结构的发展方面 1集成化 采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路，及专用集成电路芯片，提高数控系统的集成电路密度和软硬件运行速度及系统的可靠性。 2. 模块化 实现数控系统的集成化和标准化，将CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，构成不同档次的数控系统。(4) 智能化、开放式新一代数控系统 1智能化 自动编程、加工过程智能监控、在线检测等。今后的数控系统将计算机智能技术，网络技术、多媒体技术、CADCAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程，即称为智能闭环控制体系，这种技术是利用传感器获得适时的信息，以增强制造者取得最佳产品的能力；智能数控系统通过对影响加工精度和效率的物理量进行检测、建模、提取特征、自动感知加工系统的内部状态及外部环境，快速做出实现最佳目标的智能决策，对进给速度、切削深度、坐标移动、主轴转速等工艺参数进行实时控制，使机床的加工过程处于最佳状态。 2. 开放式 开放式体系结构使数控系统有更好的柔性、适应性、通用性、扩展性，并向网络化、智能化方向发展。虚拟场景构造是虚拟加工系统的基础，基于OpenGL和Visual C+的虚拟加工系统框架的设计与研究为创建更加完善逼真的虚拟加工系统打下了一定的基础。本人只是对虚拟加工系统框架上做了初步的研究。由于系统中的机床模型外观与实际机床外观还有一定的出入；虚拟设备还没有和实际机床进行网络通讯；搬运小车导轨等虚拟加工线中的一些必要设备等，同时只是对加工线的动态几何仿真做了比较深入的研究，对设备的加工过程中的物理仿真研究较少。因此该系统还有不足之处，要建立功能完善的虚拟加工系统还需要进一步的研究。第2章 机械部分设计2.1 轴的设计计算2.1.1轴尺寸的计算选择轴的材料为45钢，热处理方式为正火处理初步估算当。由转速 n= 60/16 =3.75 r/min暂估轴的直径为60mm。轴的功率 P =f S = 120000 20.0503.75/60= 2.35 kw 取P = 2.35 kw。主轴最大输出转矩（暂不考虑效率） M =9550 （2-1） =9550 =2037N取系数A=103则 d=A （2-2） =103 =70 mm 考虑键槽削弱，取轴端直径增大4%5%，则取轴直径为75 mm。2.1.2 轴的校核轴的尺寸图如下：图2.1 轴的尺寸图1. 按弯扭合成强度条件校核轴1）画出空间力系图，如图中2.2a)所示。压轴力F=120000N2）求轴的弯矩M，并画出弯矩图，见图2.2b)。图2.2a) 空间力系图M1H=12000136.5=16380000 M2H=8200136.5=11193000图2.2b) 轴的弯矩图3）画轴的扭矩图，如图2.2 c)所示。已知T=5556000 图2.2c) 轴的扭矩图4)求计算弯矩Mca,并画计算弯矩图如图2.2 d)所示。根据：Mca=,并取=0.6，算得Mca0=33336 MCa1=333360 Mca2=33337图2.2d) 轴的弯矩图在此对传动轴进行强度的校核，具体过程如下：按扭矩强度条件计算 该传动轴只承受转矩作用，其强度条件为式中 轴的扭剪应力，MPa；T轴传递的转矩， P轴传递的功率，kw， n轴的转速，r/min， 轴材料的许用扭剪应力，取= 200 MPa， 轴的抗扭截面模量，。该轴为实心轴，则有： （2-3） 按弯扭合成强度计算，由第三强度理论计算： （2-4）式中危险截面上弯矩产生的弯曲应力； 转矩产生的扭剪应力。对于直径为的实心轴有：计算转矩： =5556000 Nm式中 根据转矩所产生应力的性质而定的应力校正系数，这里为脉动变化的转矩，取=0.6。将以上数据带入公式中得：d 70 mm。 考虑键槽削弱，取轴端直径增大4%5%，则取轴直径为75 mm。综上所述，取轴端最小直径d = 75mm满足强度要求。2.2 蜗轮和蜗杆的设计计算蜗杆头数 Z=1 涡轮齿数Z=45模数 m= 4 轴向齿距 p= 12.5 mm蜗杆直径系数q =14 导程角= 4 0508轴向齿形角= 20 蜗杆和涡轮的直径d= mq = 4 14=56mmd= m Z = 4 45= 180 mm齿顶高h=m齿根高 h=1.2m =4.8 mm全齿高 h= 2.2m = 8.8 mm齿顶圆直径 d= m(q+2) =64 mm d=m(Z+2)= 188 mm齿根圆直径d= m(q-2.4) =46.4mm d=m(Z-2.4)= 170。4 mm中心距a = m(q+ Z)/2 =118 mm2.3 联轴器的设计计算选用HL型弹性柱销联轴器，其型号为HL1，公称转矩为M = 160 Nm，许用转速 n = 7100 r/ min,转动惯量 I = 0.0064 Kgm。2.4 端齿盘的设计计算选择齿盘直径 D=280 mm ，齿盘齿数 n = 72齿盘内径 d = 200 mm齿长 F= 8 mm齿盘副厚度 H = 40 mm螺钉数量 n =8 , 分布直径 D= 230 mm , 直径 d = 11 mm2.5 轴承的选择深沟球轴承的选择：选择轴承代号为6218的深沟球轴承，其外形尺寸为内径d=90mm 外径D=160mm 宽度B=30mm。圆锥滚子轴承的选择：选择代号为30218的圆锥滚子轴承，成对使用，其外形尺寸为内径d=90mm 外径D=160mm 宽度B=30mm。2.6 轴上花键的设计 选择型号为选择GB/T1144-2001矩形内花键，花键副的规格10768016 内花键 10外花键 10其中10指花键的键数，16指键宽或键槽宽76指花键小径，80指花键的大径选择花键长度l=L=70 mm内花键的d的表面粗糙度0.81.6 取为1.6D的表面粗糙度为3.2 B的表面粗糙度为3.2外花键的d、D的粗糙度与内花键的相同B的表面粗糙度为1.6装配方式采用滑动式。2.7 刀架的设计计算根据车刀长度l= 100 mm，刀柄直径 d=35 mm，取刀架直径 D= 400 mm，刀架宽度 a = 90 mm。2.8 导轨的设计计算 选择整体式燕尾形导轨，采用平镶条调整导轨侧面间隙的结构。平镶条横截面积为矩形或平行四边形，以镶条的横向位移来调整间隙。平镶条一般放在受力小的一侧，用螺钉调节，螺母锁紧。因各螺钉单独拧紧，收紧力不一致，使镶条在螺钉的着力点有挠度，使接触不均匀，刚性差，易变性，调整较麻烦，故用于 受力较小，或短的导轨。第3章 动力部分3.1步进电动机的选择3.1.1 选择电机的种类按工作要求及工作条件选择。应选用用反应式步进电动机。3.1.2 选择电机的功率按照电动机的额定功率选择，选择时应保证P0Pr式中 P0电动机的额定功率，KW；Pr 工作机所需电动机功率，KW；所需电动机功率由下式计算Pr =式中PW 工作机所需有效功率，由工作机的工作阻力及运动参数确定； 电动机到工作机的总效率。1）工作负载根据实际工作需要 =120000N。 2）等效转动惯量的计算则齿轮的转动惯量分别为（齿轮为45钢，并将齿轮近似的看成圆柱体）同理，执行机构也可以看成圆柱体， ，则转动惯量为设电动机转子的转动惯量为（因为等效到电动机轴上的负载转动惯量大于电动机转动惯量一个数量级，所以值忽略不计） （3-1） 3）等效负载转矩由5式6-8得4）启动惯性转矩（）的计算这里以最不利于启动的快进启动速度进行计算，设启动加速（或制动减速）时间为t=0.3s(一般在0.31之间选取)，由于电动机转速，取加（减）速曲线为等加（减）速梯形曲线，故角加速度为则 5）步进电动机输出轴上的总负载转矩的计算6）步进电动机的选择上述计算均未考虑机械系统的传动效率，当选择机械传动总效率=0.7时在工作时，由于材料的不均匀等因素的影响，会引起负载转矩突然增大，为了避免计算上的误差以及负载转矩突然增大，引起步进电动机丢步，产生加工误差，可以适当考虑安全系数，安全系数一般可在1.22之间选取。这里取安全系数K=1.2，则步进电动机可按以下总负载转矩选取若选用电动机28BF001，其最大静转矩。在三相六拍驱动时，其步距角为0.75，为保证带负载正常加速起动和定停止，电动机的起动转矩必须满足由表3.7可知，则，故选用转速为n=1440 r/min，功率P = 7.5 KW的电机合适。第4章 液压系统的设计计算4.1 液压系统工作原理图4.1是轴左右移动的液压系统原理图。图4.2是轴左右移动的电磁阀顺序动作表。1、三位四通电磁换向阀 2、液压缸 3、溢流阀 4、液压泵图4.1 液压系统原理图表4.1 轴左右移动的电磁阀顺序动作表动作顺序 电磁阀1 电磁阀2 液压缸状态 液压阀 1 初始中间 2 + 左移 左 3 + 右移 右当电磁阀1和电磁阀2都断电时，液压缸处于初始状态。当电磁阀1断电，电磁阀2通电时，液压缸的活塞向左移动，活塞带动联轴器、轴、刀架一起向左移动。当电磁阀1通电，电磁阀2断电时，液压缸的活塞向右移动，活塞带动联轴器、轴、刀架一起向右移动。4.2 液压缸的设计计算4.2.1 选择液压缸的种类液压缸选用双作用单活塞杆液压缸，活塞在行程终了时缓冲。因为工作过程中需要往复运动。 4.2.2 液压缸的参数计算钢筒的连接结构在设计中缸选择法兰连接方式。这种结构简单，易加工，易装卸。缸口部分结构缸口部分采用了Y形密封圈、导向套、O形防尘圈和锁紧装置等组成，用来密封和引导活塞杆。由于在设计中缸孔和活塞杆直径的差值不同，故缸口部分的结构也有所不同。油缸放气装置通常油缸在装配后或系统内有空气进入时，使油缸内部存留一部分空气，而常常不易及时被油液带出。这样，在油缸工作过程中由于空气的可压缩性，将使活塞行程中出现振动。因此，除在系统采取密封措施、严防空气侵入外，常在油缸两腔最高处设置放气阀，排出缸内残留的空气，使油缸稳定的工作。排气阀的结构形式包括整体式和组合式。在设计中选用的是整体式。整体式排气阀阀体与阀针合为一体，用螺纹与钢筒或缸盖连接，靠头部锥面起密封作用。排气时，拧松螺纹，缸内空气从锥面间隙中挤出，并经斜孔排出缸外。这种排气阀简单、方便、但螺纹与锥面密封处同心度要求较高，否则拧紧排气阀后不能密封，会造成泄露。缓冲装置缓冲装置的工作原理是使钢筒低压腔内油液(全部或部分)通过节流把动能转换为热能，热能则由循环的油液带到液压缸外。缸体结构的基本参数确定缸的内径:=0.638M （2-1）按标准取整=0.640M缸活塞杆直径=（2-2）=0.573M （2-2）按标准取整=0.58M缸实际压力:= （2-3）缸实际回程力:= （2-4）顶出缸的直径:=0.226M按标准取整=0.25M顶出缸的活塞杆直径=0.177M按标准取整=0.18M顶出缸实际顶出力: = 顶出缸实际回程力：=各缸动作时的流量：缸进油流量与排油流量：(1)快速空行程时的活塞腔进油流量= （2-5）（2）快速空行程时的活塞腔的排油流量= （2-6）（3）工作行程时的活塞腔进油流量=（4）工作行程时的活塞腔的排油流量=（5）回程时的活塞杆腔进油流量=（6）回程时的活塞腔的排油流量=顶出缸的进油流量与排油流量：(1)顶出时的活塞腔进油流量=（2）顶出时的活塞杆的排油流量=（3）回程时的活塞杆腔进油流量=（4）回程时的活塞腔的排油流量=表4.2缸钢筒所选材料型号MPaMPa%4561036014 液压缸的设计计算筒壁厚计算 公式: =+ （2-7）当0.3时，用使用公式:= =0.107 m （2-8）取 =0.2m-为缸筒材料强度要求的最小，M -为钢筒外径公差余量，M-为腐蚀余量，M -试验压力，16M时，取=1.25P P管内最大工作压力为25 M -钢筒材料的许用应力，M =/n-钢筒材料的抗拉强度，M n安全系数，通常取n=5当时,材料使用不够经济,应改用高屈服强度的材料.筒壁厚校核额定工作压力, 应该低于一个极限值,以保证其安全. MPa=0.35=47MPa （2-9）=外径 D=内径同时额定工作压力也应该完全塑性变形的发生:=2.3320=86.9 MPa （2-10）-缸筒完全塑性的变形压力, -材料屈服强度MPa-钢筒耐压试验压力，MPa =30.4236.50 MPa （2-11）缸筒的暴裂压力 =2.3610=165.7MPa （2-12）缸筒底部厚度 缸筒底部为平面时:0.433 0.433 mm （2-13） 取 mm -筒底厚，MM 核算缸底部分强度按照平板公式即米海耶夫推荐的公式计算，缸底进油孔直径为20cm则 =0.6875 （2-14） = =69.8 MPa （2-15）按这种方法计算=100MPa 所以安全缸筒端部法兰厚度: =67.0mm （2-16） 取 h=100mm -法兰外圆半径; -螺孔直径; 螺钉 M30b螺钉中心到倒角端的长度=32cm = 42cm =48.5cm = =10cm h=10cm= =37cm = = =47.25cm校核法兰部分强度：=0.067cm （2-17） （2-18）其中 P=110.2=11.02KN/cm （2-19） =0.0335 （2-20） =0.367 （2-21） =1 （2-22） =0.42 （2-23）所以 =95.1MPa （2-24） =57.1+34.6=91.7 MPa 满足要求依据上面公式当垫片的厚度为大于10cm时就能满足要求，为了满足横梁的强度和工艺性，垫片厚度选用25cm。因此可以推算横梁的厚度取大于25cm即满足要求。 缸筒法兰连接螺钉：表4.3 螺钉所选材料型号MPaMPa%3554032017(1)螺钉处的拉应力= MPa = =8.5 MPa （2-25）z-螺钉数12根; k-拧紧螺纹的系数变载荷 取k=4; -螺纹底径, m(2)螺纹处的剪应力: =0.475 MPa （2-26） = MPa （2-27）-屈服极限 -安全系数; 5(3)合成应力:= = MPa （2-28）垫片与横梁间螺钉的校核：(1)螺钉处的拉应力= MPa = =3.8 MPa （2-29）z-螺钉数12根; k-拧紧螺纹的系数变载荷 取k=4; -螺纹底径, m(2)螺纹处的剪应力: =0.475 MPa （2-30） = MPa （2-31）-屈服极限 -安全系数; 5(3)合成应力:= = MPa （2-32）活塞杆直径d的校核：表4.4 活塞杆所选材料型号MPaMPa%45MnB10308359 （2-33）d=0.58M 满足要求F活塞杆上的作用力 活塞杆材料的许用应力，=/1.4 第5章 电路设计5.1芯片的选择及连接5.1.1芯片的选择电路的控制需要完成控制电动机的转向和转速以及LED的显示。由于完成的功能不是很多，并且要降低成本，所以选择8051单片机作为控制系统的处理芯片。8051的I/O口不能满足工作的要求，选择8255扩展I/O口。1）8051芯片本系统采用一片8051单片机实现对系统的控制,8051为8位单片机而且自带ROM和RAM，无需外接地，是比较常用的单片机，而且功能强大又全面，有复位信号端RST和外接晶体引线端XTAL1、XTAL2等，所以选用了8051作为控制芯片。芯片如下图所示：图5.1 8051芯片引脚图2）8255芯片8255的片选信号CS及口地址选择线A0、A1分别由8051的P0.7和P0.0、P0.1经地址锁存后提供。故8255的A、B、C口及地址分别为FF7CH、FF7DH、FF7EH、FF7FFH。8255的复位端与8031的复位端相连，也可以直接接地，前者应保证8255复位完毕后才开始初始化。8255的引脚图如下所示：8255引脚图如下所示：图5.2 8255引脚图3） 74LS373引脚连接8051与8279采用了74LS373译码器，该译码器引脚图如下：图5.3 74LS373引脚图主要引脚功能如下：D0D7：输入端。 Q0Q7：并行输出端。 G地。ADC0809在本次设计中的应用显示RAM容量为16*8，即显示器最大配置可达16位LED数码显示。其芯片引脚图如下图所示：图5.4 ADC0809芯片引脚图4）各引脚功能如下：IN7-IN0:模拟量输入通道。ADC0809对输入模拟量的要求主要有：信号单极性，电压范围为0-5V。A、B、C：地址线，模拟通道的选择信号。A为低位地址，C为高位地址。ALC：地址锁存允许信号。对应上ALC上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。ST：转换启动信号。ST上跳沿时，所有内部存储器清0；ST下跳沿时，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，ST应保持低电平。D7-D0：数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以与单片机的数据线直接相连。D0为最低位，D7为最高位。OE：输出允许信号。用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0，输出数据线呈高电阻；OE=1，输出转换得到的数据。CLK：外部时钟信号引入端。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此，有时钟信号引脚。简单应用时可由80C51的ALC信号提供。EOC：转化结束信号。EOC=0,正在进行转换;EOC=1,转换结束。使用中该状态信号既可以作为查询的状态标志，又可以作为中断请求信号使用。5.2 控制电路的软件设计主程序图框图5.5 主程序流程图其工作过程是：当数控装置发出换刀指令以后，液压油进入液压油缸的右腔，通过活塞推动主轴使刀盘左移，使定位端齿盘脱离啮合状态，为转位做好准备。当齿盘处于完全脱开位置时，啮合状态行程开关发出转位信号，电机开始带着蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮旋转使刀盘旋转任意个工位。当刀盘旋转到预定位置时，控制系统发出信号时电机停止运动，蜗轮停止运动，刀架处于预定位置。于此同时液压缸左腔进油，通过活塞将主轴和刀盘拉回，端齿盘啮合，刀盘完成精定位和夹紧动作。5.3 复位程序设计8051单片机属于8位单片机，它是Intel公司继MCS48系列的成功设计之后，于1980年推出的产品。由于MCS51系列具有很强的片内功能和指令系统，因而使单片机的应用发生了一个飞跃，这个系列的产品也很快成为世界上第二代的标准控制器。51系列单片机有5个中断源，其中有2个是外部输入中断源INT0和INT1。可由中断控制寄存器TCON的IT1（TCON.2）和IT0（TCON.1）分别控制外部输入中断1和中断0的中断触发方式。若为0，则外部输入中断控制为电平触发方式；若为1，则控制为边沿触发方式。这里是下降沿触发中断。数据的测量是在中断时进行的，每次中断测量一个数据。对于电平方式的外中断请求，若采样为高电平，表示没有中断请求，TCON寄存器的外中断请求标志位IE0或IE1继续为0，若采样为低电平，则中断请求有效，把IE0或IE1置1。这实际上就相当于把中断请求信号取反后锁定在相应的标志位中。对于脉冲方式的中断请求，若在相邻的机器周期采样到的是先高电平后低电平，则中断请求有效，把IE0或IE1置1，否则IE0或IE1继续为0。在脉冲方式下，为保证中断请求有效，中断请求脉冲高低电平的持续时间在12个晶振周期以上。5.4 动态显示设计在单片机应用系统中，普遍使用成本低廉、配置灵活的LED做显示器。常用的为48位八段LED数码管显示器，即需要48个LED数码管。实现这种显示的方法很多，但是，必须采用相应的措施才能实现多个LED的显示。本文介绍了一种设计方法，利用该方法设计的多路LED数码管显示系统具有硬件设备简单，可移植性好，成本低廉的特点，在各种仪表显示系统中应用效果良好。动态显示可以进行四位显示，从低位到高位依次进行动态扫描。显示缓存区首地址为内部RAM30和，以30H开始的四个单元用来存放要显示的四个BCD码；8255A的A口地址为7F01H；C口地址为7F03H；R0存放当前要显示的BCD玛的地址；DL是延时1ms子程序，动态显示过程中，每显示一位LED，都延时1ms，以保证其显示亮度。图5.6 电气控制原理图第七章 结 论完成毕业设计的过程是一个边复习边提高的过程，同时也是在对课题不断完善和改进的过程中把理论和实践结合的过程。设计过程中所涉及的内容有机械制造、液压传动和电气控制三个方面的知识，本次毕业设计提高了我对机电液一体化产品开发和设计能力，能够使其将所学的知识与实际应用结合起来，从而也提高了我对于知识的运用能力和解决工程实际问题的能力。这次设计通过对数控车床的自动换刀系统的研究设计，由编程实现对刀架精确回转的控制，使下道工序所需的工具快速准确地到达预定位置，满足数控自动加工系统的要求。设计包括的内容有：设计最多能够安装8把车刀的刀盘及其上的卡紧装置；刀架主轴的设计；液压缸的设计；刀架自动回转的单片机控制等。参考文献1 王晓明.电动机的单片机控制.第一版.辽宁：北京航空航天大学出版社，2005年5月 2 孙志礼，冷兴聚，魏延刚，曾海泉.机械设计.第一版.东北大学出版社，2004年7月3 孙桓，陈作模.机械原理.第六版.西安：高等教育出版社，2000年8月4 巩云鹏，田万禄,张祖立,黄秋波.机械设计课程设计. 第一版.东北大学出版社，2000年12月5 周希章,周全.如何正确选择电动机.机械工业出版社.2004年1月6 张建民等着.机电一体化系统设计.北京:北京理工大学出版社7 何立民编.MCS-51系列单片机应用系统设计.北京:北京航空航天大学出版社.19918王沛民等编.微型计算机与接口技术.西安:西北电讯工程学院出版社.19879 林有德等编.传感器及其应用技术.上海:上海科学技术文献出版社.199210 自动化控制网站.: _ HYPERLINK _11 成大先.机械设计图册.化学工程出版社12 蛛辉,曹桄等.画法几何及工程制图.上海科学技术出版社.2003年13 秦曾煌.电工学.高等教育出版社.2004年14 刘鸿文.材料力学.高等教育出版社.2004年15 王文斌等.机械设计手册.机械工业出版社.2005年第三版16 范真.加工中心. 化学工业出版社.2004.717 王积伟，章宏甲.液压传动.机械工业出版社.2006.1218 Chinese Journal of Mechanical Engineering19 popular mechanics 致 谢这次毕业设计的顺利完成，与老师、同学的热心帮助是分不开的。首先，要感谢我的指导老师，辽宁工业大学机械工程与自动化学院的潘静老师。每当我遇到问题请教她的时候，她都给予我耐心的指导。同时还要感谢身边的同学，大家的帮助是我快速进步的又一重要原因。另外，还要感谢机房的管理人员和工作人员，是他们的默默工作才为我们提供了一个整洁、舒适的设计环境。本次毕业设计之前，曾经阅读了大量的相关资料，从中汲取了丰富的知识，借此向这些作者们深表敬意。附 录主程序ORG 0000HAJMP MAINORG 000BH ；初始化AJMP QQQ1ZF:QQQ： MOV TMOD,#06H ；用T0方式2工作初始化MOV TL0,#DATA1SETB TH0,#DATA2 ； 计算脉冲个数实现速度1SETB EA,SETB ET0 ,SETB TROSJMP $,LOOP:MOV R7 #DATA3LOOP1:SETB P1.0,CLR P1.0DJNZ R7,LOOPRETQQQ1： MOV TMOD,#06H 用T0方式2工作初始化MOV TL0,#DATA4 计算脉冲个数实现速度2SETB TH0,#DATA5SETB EA,SETB ET0 ,SETB TROSJMP $,LOOP:MOV R7 #DATALOOP1:SETB P1.0,CLR P1.0DJNZ R7,LOOPRETQQQ2：MOV TMOD,#06H ；用T0方式2工作初始化MOV TL0,#DATA1 ；计算脉冲个数实现速度3SETB TH0,#DATA2SETB EA,SETB ET0 ,SETB TROSJMP $,LOOP:MOV R7 #DATA3LOOP1:SETB P1.0,CLR P1.0DJNZ R7,LOOPRETLOOP2:MOV RO,#QISHI ；存储每个速度值INC ROMOV RO,#TINGZHIINC RO,MOV RO,#SUDUYIINC RO,MOV RO,#SUDU2INC RO,MOV RO,#SUDU3INC RO,MOV RO,#SUDU4INC RO,MOV RO,#SUDU5INC RO,MOV RO,#TINGZHIMAIN： MOV. A，#03H 8155初始化，MOV DPTR，#7F00HMOVX DPTR ,AMOV R0,#78HMOV R3,#7CHMOV A,R3KEY1: ACALL KS1 延时6msJNZ LK1ACALL DISAJMP KEY1LK1: ACALL DIS 延时12msACALL DISACALL KS1JNZ LK2ACALL DISAJMP KEY1LK2:MOV R2,#0FEH 扫描MOV R4,#00HLK4:MOV DPTR,#7F01H 送PC口输出MOV A,R2MOVX DPTR,AINC DPTRINC DPTRMOVX A, DPTRJB ACC.0,LONEMOV A,#00HAJMP LKPLONE:JB ACC.1,LTWO ； 第二个键是否按下MOV A,#08HAJMP LKPLTWO:JB ACC.2,LTHR ； 第二个键是否按下MOV A,#10HAJMP LKPLTHR:JB ACC,3,NEXTMOV
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