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1、毕业设计（论文）题 目普通冲床的数控改造 系 （院）自动化系专 业机械设计制造及其自动化班 级2008级2班学生姓名樊慧淑学 号2008090404指导教师 李宏伟 黄 超职 称 教 授 讲 师二一二年六月十日独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 二一二年 月 日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全
2、了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 二一二年 月 滨州学院本科毕业设计（论文）普通冲床的数控改造摘 要普通冲床的冲剪启停是通过机械机构由人工脚踏控制的，工件在工作台上的移动是由手动控制的，由于普通冲床加工精度较低、不能批量生产，自动化程度不高，随着当今工业设备对精密程度的要求越来越
3、高，普通冲床越来越不能满足生产要求。为了达到较高的加工精度，提高生产效率，可对普通冲床进行数控开环改造。主要从机械部分和控制部分两方面进行改造。首先是把普通冲床原有的工作台改造为含有纵横两个方向的工作台，控制系统利用微机对纵、横向系统开环控制，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杆。控制部分采用MCS-51系列单片机运动控制系统，使整个冲床实现自动进给，自动冲压等功能。为了协调机械部分和控制部分之间的关系，在冲床冲头需要安装位置传感器，以检测冲头的位置情况，从而使控制部分发出相应的指令控制冲头作出相应的动作。机械部分主要进行了滚珠丝杠和步进电机的选型及相关计算。控制部分主要从硬件和软件两个
4、方面进行了设计，在硬件设计中包括硬件框图及模块电路的设计，软件设计主要是对冲床加工流程的设计。关键词：普通冲床，数控改造，步进电机The CNC Transformation of General PunchAbstractOrdinary punch punching start-stop is through the machine by the artificial foot pedal control, The workpiece on the worktable movement is by manual control.Because ordinary punch processi
5、ng precision is low, not mass production, the degree of automation is not high, with the increasing demands of todays industrial equipment sophistication, the general press is increasingly unable to meet the production requirements. In order to reach a high machining accuracy, improve production eff
6、iciency, the general press numerical control open loop transformation.The transformation is mainly from the mechanical part and control part . The first is the original ordinary punch worktable engineered to contain two directions of the working table, the control system uses the computer to open-lo
7、op control on the vertical and horizontal system,the drive element adopts a step motor, drive system adopts a ball screw. The control part uses the MCS-51 series singlechip motor control system, so that the punch automatic feeding, automatic stamping and other functions. In order to coordinate the r
8、elationship between the mechanical part and control part, Position sensor needs to be installed in the press punch, to detect punch location, so that the control section to issue appropriate instructions to control the punch to make the appropriate action. The mechanical part of the ball screw and t
9、he selection of step motor and related calculation. The control part is mainly from two aspects of hardware and software designed, in the hardware design including the hardware block diagram and circuit design, the software design is mainly is designed for the punch processing process .Key words: Or
10、dinary punch, NC transformation, stepping motorii滨州学院本科毕业设计（论文）I目 录第一章 绪论11.1普通冲床数控改造的意义11.2.1 国内数控机床的研究现状11.2.2 国外数控机床的研究现状21.3 数控机床的发展趋势3第二章 普通冲床数控改造的总体方案设计42.1 普通冲床数控改造总体方案的确定42.2 普通冲床数控改造方案的选择42.3普通冲床数控改造的方案设计要求5第三章 进给伺服系统机械部分的设计与计算73.1工作台重量的估算73.2电机转速的确定73.3滚珠丝杠的设计计算与选择83.3.1确定滚珠丝杠的导程83.3.2确定脉冲
11、当量83.3.3滚珠丝杠轴向载荷的计算83.3.4当量载荷的计算93.3.5预期额定动载荷的计算93.3.6允许的最小螺纹底径的确定103.3.7确定滚珠丝杠的尺寸规格113.3.8确定滚珠丝杠的预紧力113.3.9滚珠丝杠预拉伸力与行程补偿值的计算123.4滚珠丝杠副支承用的轴承尺寸规格的确定123.5步进电机的相关计算与选择133.5.1 作用在滚珠丝杠上转矩的计算133.5.2负载转动惯量的计算133.5.3加速转矩的计算143.5.4电机的最大启动转矩的计算143.5.5电机连续工作的最大转矩143.5.6电机型号的选择15第四章 数控系统硬件设计164.1数控系统的硬件组成164.2
12、键盘/显示器接口电路的设计174.4掉电保护电路的设计194.5复位电路的设计204.6控制面板的设计21第五章 数控系统软件设计225.1数控系统软件设计概述225.2控制系统的I/O口分配225.3冲床改造后加工流程235.4主程序模块设计245.5中断服务程序设计25第六章 结论27参考文献28致 谢29附 录30II第一章 绪论1.1普通冲床数控改造的意义 随着冲床的不断发展和改进，现在市面上常用的有两种冲床，一种是比较早期的普通版型的冲床，另一种就是通过计算机控制的数控型的冲床。在早期由于科技比较落后，采用的普通型的冲床各项功能不是特别的完善，只能完成一些比较简单的工件的加工。同时其
13、生产效率要非常的低，根本无法完成当时市面上某些工件的需求。而且，普通型的冲床需要纯粹的手动操作，离不开人的监护，这样一来，生产一批量的工件花费比较大。随着数控型的冲床进入制造行业，种种的生产效率低，精度不高的担忧被通通解决了。虽然数控冲床有很多的优点，但数控型冲床普遍也存在一些困难。首先，数控冲床要比普通型的冲床贵的多，其次，将普通型的冲床抛弃面临很多负面影响。所以为了解决这一些问题，许多研究人员开始研究对普通型冲床的改造。对普通型冲床改造的方面非常多，不同的改造方式会获得不同的优化效果。其中对普通型冲床的数控改造是比较有价值的改造。将普通型冲床更新为数控型的冲床能够消除将所有普通型冲床换成数
14、控型冲床带来的种种负面影响。1.2.1 国内数控机床的研究现状在40年前，我国在数控方面已将取得了重大的发展，在数控冲床方面的发展成就也是比较显著的。从过去到现在数控冲床的发展已达到比较好的成绩，在国内有很多企业在数控冲床的生产方面有很大成就，基本上能满足市场对数控冲床的需求。经过国家部分政策的支持，我国在数控产业方面得到了快速的发展，有很多智能的数控产品相继出现。高端数控冲床的出现攻克了在生产方面的很多困难，提高了在生产方面的效率。也为今后在数控技术方面的改进更新提供了相当一部分技术支持，为提高我国工业技术提高贡献力量。在我国市场中，数控冲床的发展是非常迅速的，从40年前到现在，数控冲床历经
15、了各方面的提高，由国产低档的数控冲床最后发展到比较高档的产品，不同档次的冲床在不同的方面得到了不同的应用。对生产力的提高做出很大的贡献，随着数控冲床的发展，制造业形成了一个统一的数控产业，在世界上，我国在数控技术方面也有了一席之地。在国内，很多企业已经生产出功能比较齐全的数控系统设备，针对不同的使用用户，很多企业生产不同功能的数控设备。对数控要求比较低的企业，数控冲床制造商会生产一些功能一般，比较简单实用且价格比较合理的经济型数控冲床，对于那些对制造精度比较高的用户，数控冲床制造商会生产一些功能比较齐全，适合加工高精度工件的冲床。随着数控技术的不断发展，在很多高精度要求的场合，我国能生产自己的高精度数控冲床来解决问题，这一部分冲床的市场占有率也占到了相当高的比例。至今为止，像CNC这样高端的数控系统我国顺利的研发成功，对于这些数控系统研发，我国付出了很大的努力，同时我国对这一数控系统拥有自己的知识产权，打破了国外对中国数控技术发展的限制，为中国未来在数控技
