经济型数控立式车床电气控制系统设计.doc

河南工业职业技术学院 毕 业 设 计 题目：经济型数控立式车床电气控制系统设计 教师：田林红 系别：机电工程系 专业：机电一体化 姓名：郭伟 班级：机电0705 目录 绪论 …………………………………………………………3 机械部分改造的设计及计算……………………………3 1.1 课题的来源与意义及总体方案的确定 ………………3 1.1.1 课题的来源与意义……………………………3 1.1.2 总体方案的确定：……………………………4 1.2 滚珠丝杠副的计算和选型 ……………………………5 1.2.1 确定系统的脉冲当量 ………………………6 1.2.2 切削力计算 …………………………………6 1.2.3 传动效率 ……………………………………8 1.3 步进电动机的选择………………………………………10 1.3.1 传动比的计算 ………………………………10 1.3.2 转动惯量的计算 ……………………………11 1.4 齿轮设计及强度校核计算 ……………………………16 1.4.1 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数 ……16 1.4.2 按照齿面接触疲劳强度校核 ………………16 1.4.3校核齿根弯曲疲劳强度 ……………………… 19 1.5 轴的设计（中间轴）及校核……………………………20 1.5.1 选择轴的材料…………………………………20 1.5.2 初步估算轴的最小直径………………………20 1.5.3 轴的结构设计…………………………………20 1.5.4 按弯扭合成应力校核轴的强度………………21 1.5.5 精确校核轴的疲劳强度………………………24 1.6 滚动轴承的选择和计算 ………………………………29 1.7 键联接的选择和强度校核（即中间轴） ………………31 1.7.1 大齿轮2与轴的键联接………………………31 1.7.2 小齿轮3和轴的键联接………………………31 2 机床横向伺服进给单元电气控制部分设计…………31 2.1 电气控制系统方案的确定 …………………………31 2.1.1 步进电动机与丝杠的联接…………………… 32 2.1.2 8051单片机的选择……………………………33 2.2 步进电动机开环控制系统设计……………………… 33 2.2.1 脉冲分配器 …………………………………34 2.2.2 光隔离电路 …………………………………38 2.2.3 步进电动机驱动电路 ………………………39 2.3 8255可编程控制芯片的扩展 …………………………40 2.4 辅助电路的设计 ………………………………………42 2.4.1 8051单片机的时钟电路 ……………………42 2.4.2 复位电路 ……………………………………43 2.4.3 越界报警电路 ………………………………44 2.5 操作板设计的简要介绍 …………………………… 44 设计小结 ………………………………………………………………45 致谢语 ……………………………………………………………46 参考文献 …………………………………………………………46 附图 1 CW6132横向伺服进给单元装配图及零件图 附图 2 机床电气控制电路原理图 绪论 随着我国生产技术进步，在机械制造业中，经济型数控机床越来越受到企业的欢迎。企业一方面投入大量资金购买数控车床，另一方面更新改造现有普通机床，通过 为普通机床添加数控装置，将普通机床改造成经济型数控机床，这是许多中小型企业面临的重要技改措施。 数控机床能够适应市场对产品多样化、高精度的要求。因此得到了越来越广泛的应用。但是，商品化的数控机床价格高，一致于推广应用受到限制，而我国又现存有大量的普通机床，利用较先进的数控 系统，对现有普通机床进行技术改造，对提高我国机械行业的数控加工技术具有 更重要意义。数控机床是衡量一个国家机械制造业水平的重要指标。根据我国机床拥有量大，生产 规模小的具体国情，将普通机床通过数控化改造为经济型数控机床是我国机械工业技术改造的这样目标。但从我国目前机械工业制造水平与发达国家相比差距较大， 而且从目前企业所面临的情况看，因数控机 床价格较贵，一次性投资较大，使企业心有余而力不足。 因此，我国作为机床大国。对普通机床数控化改造作为一种良好的有效途径。这样机床改造花费少，改造设计 针对性强、时间短，改造设计 后的机床大多能够克服机床的缺点和存在的问题，生产效率高。 1 机械部分改造的设计及计算 1.1课题的来源与意义及总体方案的确定 1.1.1 课题的来源与意义：