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1、毕业论文开题报告机械设计制造及其自动化Z5932型钻床数控化改造设计一、 选题的背景和意义 随着机械工程技术与微电子技术的结合，形成了一门跨学科的综合性的复合技术：机电一体化技术，它随着机械工程技术，微电子技术，计算机技术，激光技术，材料工程技术的发展而进步。在发达国家中机床的数控化比率已达25%以上，而我国还不到1%，随着国民经济的持续发展，各行业对数控机床的需求会逐年增加。对于中国的现实情况是，大多数工厂使用的机床都是一些六七十年代的产品，甚至使用早已淘汰的机床，中国的数控化任务是严峻的，如果大量的引进数控机床，对于大多数的企业是无法承受的，也是无法实现的。因此对于一些现有的机床进行数控化
2、改造是可行的，也是有意义的。本毕业设计课题：对Z5932型钻床的数控化改造，就是在这种形势下完成的。二、课题应遵循的指导思想本毕业设计课题：对Z5932型钻床的改造。方法是在原有机床的基础上，拆除机床的进给机构，然后安上步进电机，滚珠丝杠等，另外再设计一个控制电路，使电机在微机的控制下转动，自动完成进给，从而实现数控化改造。此次设计的指导思想是原机床的主要机构布局基本不变，尽量减少改动，以降低成本，缩短改造周期，同时机械机构改造部分应注意装配的工艺性，考虑正确的装配顺序，保证安装，调试，拆卸方便；需经常调整的部位调整应方便。三、设计目标（1）普通钻床数控化改造后应具有定位，纵向横向的直线插补功
3、能；还要有能暂停，进行循环加工等功能。（2） 钻床数控化改造后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应简化结构，降低成本，进给伺服系统采用开环控制系统。（3）要保证进给伺服系统的传动精度高和良好的平稳性。（4）在数控化改造后，钻床应能实现纵向和横向进给联动，并能提高生产效率和加工精度。4、 基本内容对Z5932型钻床工作台的横纵进给系统进行数控化改造设计与计算，要求达到的工作量：横向进给机构装配图一张（A0），纵向进给机构装配图一张（A0），三维外观图一张（A1），硬件电路图一张（A1），零件图一张（A1），软件框图一张（A1），1.5万字的说明书一份。五、设计方法本次毕业设计总的内
4、容大体分三个阶段：总体方案确定，关键部件设计，软件设计，同时，在设计过程中要贯穿技术经济效益分析和现代设计手段的应用。在确定总体方案时，要理解和分析设计任务所提出的主要功能和技术指标，同时针对设计任务的主要功能和技术指标要提出一些原理性的构想。功能原理构思和技术路线确定后，对运动，布局，传动，机构，控制以及软件等方面作出总体方案设计。这次设计要在最小的经济代价下完成，既尽量利用原有的设备零部件，在设计过程中尽量使用一些现代化手段比如CAD手段，本次设计将使用Solidworks三维造型软件，首先做出进给机构的立体模型，然后利用软件的功能生成平面图。六、设计步骤本次毕业设计大体分三个部分：进给机
5、构的机械部分设计，进给机构的硬件电路设计，进给机构的软件设计部分。6.1 机械部分设计计算脉冲当量的确定。根据工作台进给系统所要求的定位精度确定脉冲当量，考虑到机械传动系统的误差存在，脉冲当量值必须小于定位精度值，由于机床要求定位误差为，根据该精度要求可确定脉冲当量为mm/脉冲。传动比的选定。尽可能是i=1，这样可使步进电机直接与丝杠联结，有利于简化结构，提高精度，如果传动比达不到i=1，则应尽量选择一极传速机构。传动系统等效转动惯量计算。在电机选用时必须加以考虑，由于传动系统的各传动部件并不都与电机轴同轴线，还存在各传动部件转动惯量向电机轴折算问题。最后，要计算整个传动系统折算到电机轴上的总
6、转动惯量，既转动系统等效转动惯量。工作载荷分析及计算。钻削时安装工件的工作台是静止的，不做纵横向进给运动。因此，钻削时工作台载荷主要是垂直进给方向载荷，其大小与钻削轴向力F相同，方向相反，当钻削工作台不做垂直进给时，是工作台的静压垂直载荷，当工作台作持之以恒进给时，是工作垂直进给抗力。滚珠丝杠螺母副的选型和校核。滚珠丝杠螺母副由专门工厂制造。当类别，型号选定后，可以外购。滚珠丝杠的类别主要从三个方面考虑：循环方式，循环列数与圈数，预紧方式。在选择滚珠丝杠时，要做的计算有：最大工作载荷计算，最大动载荷C的计算及主要尺寸初选，传动效率计算，刚度验算，压杆稳定性验算及滚珠丝杠螺母副安装选择尺寸。导轨
7、的选型及计算。导轨的功用是导向和承载，进给运动导轨的动导轨与支撑导轨之间的相对速度较低。一般采用滚动导轨，或贴塑导轨，本设计采用贴塑导轨。驱动电机的选用。目前在伺服驱动系统中常用的驱动电机是步进电机，电液脉冲马达，直流伺服电机，交流伺服电机等。随着计算机技术的普及和应用，使步进电机的控制方式大为简化，因此本设计选用步进电机。6.2 控制系统硬件电路设计系统扩展。以8031单片机为核心的控制系统中必须扩展程序存储器，用以存放控制程序。同时，单片机内部的存储器容量较小，不能满足实际需要，还要扩展数据存储器。这种扩展就是配置外部存储器。另外，在单片机内部虽然设置了若干并行I/O接口电路，用来与外围设
8、备连接，但当外围设备较多时，不够用，因此，单片机要扩展输入输出接口芯片。键盘接口设计。键盘在单片机应用系统中是一个很关键的部件，它能实现向计算机输入数据，传送命令等功能，是人工干预计算机的主要手段。其实质是一组按键开关的集合。通常，按键所用开关为机械弹性开关，利用了机械触点的合，断作用。一般的键盘有独立式按键接口设计和矩阵式键盘接口，考虑到节省输入输出口，本次设计采用矩阵式键盘接口。步进电机控制电路。步进电机主要分反应式步进电机，永磁式步进电机，以及感应步进电机三种主要类型。其中反应式步进电动机机构最简单，是应用最广泛的一种。按控制绕组的项数分为三相，四相，五相，和六相等。数字式脉冲信号控制定子磁极上的控制绕组，按一定顺序依次通电，在定子和转子的气隙间形成步进式的磁极轴旋转。对于步进电机的驱动电路，考虑驱动电路要失真小，较好的前后沿和足够的幅度，因此选用高低压驱动电路。6.3 控制软件的设计监控程序。监控程序的作用是进行人机 对话和检测系统运行状态，一般包括系统初始化，命令处理循环，零件加工程序或作业程序输入，编辑，指令分析执行，以及系统自检等。直线插补程序。由于钻床在工作时，不做纵横运动，也没有圆弧曲线运动，因此只需设计直线插补程序。3
