【CAD设计图纸】法兰盘831004加工工艺及钻4XΦ9孔夹具设计【全套终稿】

与机的串行通信经过，可以采用机将编好的程序送入本系统。

控制步进电动机的转动需要三个要素方向﹑转角和转速。

对于含有硬件环形分配器的驱动电源，方向取决于控制器送出的方向电频的高低，转角取决于控制送出的步进脉冲个数，而转速则取决于控制器发出的步进脉冲的频率。

在步进电动的控制中，方向和转角控制简单，而转速控制则比较复杂。

由于步进电动的转速正比于控制脉冲的频率，所以对步进电动机脉冲频率的调节，实质上就是对步进电动机的速度的调节。

步进电动机的调频的软件延时和硬件定时。

采用软件延时法实现速度的调节，程序简单，不占用其他硬件资源缺点是控制电动机转动的过程中，不能做其他事。

硬件定时要占用个定时器。

本设计没有从硬件上布置，由于单片机功能强大，采用软件延时。

当步进电动机的运行频率低于它本身的起动频率时，步进电动机可以用运行频率直接起动，并以该频率连续运行需要停止的时候，可以从运行频率直接降到零，无需升降频控制。

当步进电动机的运行频率为步进电动机有载起动时的起动频率时，若直接用起动，由于频率太高，步进电动机会失步，甚至会丢步，甚至停转同样在频率下突然停止，步进电动机会超程。

因此，当步进电动机在运行频率下工作时，就需要采用升降频控制，以使步进电动机从起动频率开始，逐渐加速升到运行频率，然后进入.。

任务书规定加工范围为，考虑工作行程应留有定余量，查表选取导轨的长度为。

距离额定寿命的计算上述所取的系列系列导轨副的滚道硬度为，工作温度不超过，每根导轨上配有两只滑块，精度为级，工作速度较低，载荷不大。

分别取硬度系数.，温度系数.，接触系数.，精度系数.，载荷系数.，代入式，得距离寿命远大于期望值，故距离额定寿命满足要求。

.滚珠丝杠螺母副的计算与选型最大工作载荷的计算如前所述，在立铣时，工作台受到进给方向的载荷与丝杠轴线平行，受到横向载荷与丝杠轴线垂直，受到垂直方向的载荷与工作台面垂直.已知移动部件总重量，按矩形导轨进行计算，取颠覆力矩影响系数.，滚动导轨上的摩擦系数.。

求得滚珠丝杠副的最大工作载荷..最大动工作载荷的计算设工作台在承受最大铣削力时的最快进给速度，初选丝杠导程，则此时丝杠转速。

取滚珠丝杠的使用寿命，代入，得丝杠寿命系数单位为。

查表，取载荷系数.，滚道硬度为时，取硬度系数.，代入式，求得最大动载荷初选型号根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，选择济宁博特精密丝杠制造有限公司生产的系列型滚珠丝杠副，为内循环固定反向器单螺母式，其公称直径为，导程为，循环滚珠为圈系列，精度等级取级，额定动载荷为，大于，满足要求。

传动效率η的计算将公称直径，导程，代入，得丝杠螺旋升角。

将摩擦角，代入η，得传动效率η.。

刚度的验算工作台上下两层滚珠丝杠副的支承均采用“单推单推”的方式。

丝杠的两端各采用对推力角接触球轴承，面对面组配，左右支承的中心距约为钢的弹性模量.х查表得滚珠直径.，丝杠底径.，丝杠截面积.。

忽略式中的第二项，算得丝杠在工作载荷作用下产生的拉压变形量。

根据公式，求该型号的电动机转子的转动惯量。

则加在步进电动机转轴上的总转动惯量为.计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩分快速空载和承受最大负载两种情况进行计算。

快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩由式可知，包括三部分部分是快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩部分是移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩还有部分是滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩。

因为滚珠丝杠副传动效率很高，根据式可知，相对于和很小，可以忽略不计。

则有根据式，考虑传动链的总效率，计算空载起动时折算到电动机转轴上最大加速转矩其中.式中空载最快移动速度，任务书指定为步进电动机步距角，预选电动机为.脉冲当量，本例.脉冲。

设步进电机由静止加速至所需时间.，传动链总效率.。

则由式求得.由式知，移动部件运动时，折算到电动机转轴上的摩擦转矩为式中导轨的摩擦因素，滚动导轨取.垂直方向的铣削力，空载时取传动链效率，取.最后由式求得快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩.最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩由式可知，包括三部分部分是折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩部分是移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩还有部分是滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩，相对于和很小，可以忽略不计。

则有其中折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩由公式计算。

有.再由式计算垂直方向承受最大工作负载情况下，移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩选择步进电动机的最大静转矩时，需要考虑安全系数。

取，则步进电动机的最大静转矩应满足初选步进电动机的型号为，查得该型号电动机的最大静转矩。

可见，满足要求。

步进电动机的性能校核最快工进速度时电动机的输出转矩校核任务书给定工作台最快工进速度，脉冲当量.脉冲，由式求出电动机对应的运行频率.。

从电动机的运行矩频特性曲线图可以看出在此频率下，电动机的输出转矩.，远远大于最大工作负载转矩.，满足要求。

最快空载移动时电动机输出转矩校核任务书给定工作台最快空载移动速度，求出其对应运行频率.。

在此频率下，电动机的输出转矩.，大于快速空载起动时的负载转矩.，满足要求。

最快空载移动时电动机运行频率校核与快速空载移动速度对应的电动机运行频率为。

查表知电动机的空载运行频率可达，可见没有超出上限。

起动频率的计算已知电动机转轴上的总转动惯量.，电动机转子的转动惯量，电动机转轴不带任何负载时的空载起动频率。

由式可知步进电动机克服惯性负载的起动频率为.说明要想保证步进电动机起动时不失步，任何时候的起动频率都必须小于.。

实际上，在采用软件升降频时，起动频率选得更低，通常只有。

综上所述，本次设计中工作台的进给传动系统选用步进电动机，完全满足设计要求。

.增量式旋转编码器的选用本设计所选步进电动机采用半闭环控制，可在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。

增量式旋转编码器的分辨力应与步进电动机的步距角.，可知电动机转动转时，需要控制系统发出个步进脉冲。

考虑到增量式旋转编码器输出的相信号，可以送到四倍频电路进行电子四细分，因此，编码器的分辨力可选线。

这样控制系统每发个步进脉冲，电动机转过个步距角，编码器对应输出个脉冲信号。

此次设计选用的编码器型号为盘状空心型，孔径，与电动速运行，停止前的降频可以看作是升频的逆过程。

虽然本设计采用了半闭环控制，加入了增量式编码器作为反馈信号，但是在编程过程中仍需设计升降频的部分，以使步进电动机运行平稳精确。

根据需要，可编写出驱动步进电动机的程序。

指令与指令完全兼容。

控制系统原理框图如图所示。

复位电路晶振电路螺纹光栅信号操作面板开关按钮信号隔离放大隔离放大隔离放大隔离放大隔离放大隔离放大隔离放大隔离放大向步进电动机向步进电动机刀架电动机卡盘电动机主轴电动机切削电动机方刀架位信号限位开关信号交流变频器主轴电动机单片机并行接口芯片转换芯片芯片芯片键盘与显示接口芯片串行口芯片控制系统原理框图.步进电动机的驱动电源选用设计中向步进电动机均为型，生产厂家为常州宝马集团公司。

选择与之匹配的驱动电源为型，输入电压为，相电流为，分配方式为二相八拍。

该驱动电源与控制器的接线方式如图所示。

.致谢在此感谢帮助我的同学和老师，这次课程设计的完成，离不开老师和同学的指导帮助和鼓励。

通过这次的课程设计，我对学习了机电体化系统设计方案的拟定有了定的认识，对传动元件和导向元件如滚珠丝杠螺母副等的工作原理，设计计算方案的工作原理，设计计算的选用原则，电动机的工作原则，选择控制驱动方式都有了定的认识。

在今后的学习生活中，这次课程设计的经历将起到重要帮助作用。

近两年的学习就要告段落，感谢那些爱我的人真诚的陪伴参考文献机电体化系统课程设计指导书尹志强等编著北京机械工业出版社机电体化系统设计曾励主编北京高等教育出版社型驱动电源接线图机尾部出轴相匹配，电源电压，每秒输出个脉冲，信号为电压输出。

.绘制进给传动系统示意图进给传动系统示意图如图所示。

伺服电动机主动齿轮从动齿轮滚珠丝杠工作台进给传动系统示意图．工作台控制系统的设计根据任务书的要求，设计控制系统的硬件电路时主要考虑以下功能接收键盘数据，控制显示接受操作面板的开关与按钮信息接受车床限位开关信号接受电动卡盘夹紧信号与电动刀架刀位信号控制，向步进电动机的驱动器控制主轴的正转，反转与停止控制多速电动机，实现主轴有级变速控制交流变频器，实现主轴无级变速控制切削液泵启动停止控制电动卡盘的夹紧与松开控制电动刀架的自动选刀与机的串行通信。

数控工作台的控制系统设计，控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。

本设计选用公司的位单片机，由于本身资源有限，所以扩展了片芯片用做程序存储器，存放系统底层程序扩展了片芯片用做数据存储器，存放用户程序由于数控工作台还需要加入铣刀运动控制和程序输入等指令，所以除设置了﹑方向的控制指令键，操作开停键，急停键和复位键等外还采用来管理扩展多种按键。

是种通用的可编程键盘显示器接口芯片，它能完成键盘输入和显示控制两种功能。

键盘部分提供扫描工作方式，可与个按键的矩阵键盘进行连接，能对键盘实行不间断的自动扫描，自动消除抖动，自动识别按键并给出键值。

显示部分包括组数码强度和可加工等优点，可以制作成墙体砌块保温板。

目前加气混凝土在我国已开始广泛应用于工业与民用建筑，作为承重或非承重结构材料和围护保温材料，成为新型建筑材料个重要组成部分。

加气混凝土优点如下原材料来源广泛加气混凝土砌块原料来源广泛，原材料主要是石灰水泥粉煤灰石膏。

重量轻，保温性能好和可加工性加气混凝土由于它自身多孔结构，般容重为。

其重量只相当于粘土砖，普通第章总论项目概况项目名称年产万立方米蒸压加气混凝土砌块生产线建设地址天津市大港电厂北高压走廊西企业名称天津祥顺建材制品有限公司设计单位常州同创建筑设计有限公司。

项目万。

我国加气混凝土产品以砌块为主，所有生产企业均生产砌块，只有少数工厂生产配筋板材复合板拼装大板等。

我国加气混凝土工业已有良好基础，现在已有砌块及板材国家产品标准应用技术规程标准图集施工须知技术系列丛书等。

但是，大部分国内企业工艺装备水平较低，产品质量不稳定，生产消耗较大。

产品竞争能力加气混凝土是种轻质多孔新型建筑材料，具有容重轻，保温性能好，具有定强度和可加工等优点，可以制作成墙体砌块保温板。

目前加气混凝土在我国已开始广泛应用于工业与民用建筑，作为承重或非承重结构材料和围