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1、1毕 业 设 计题 目：步进驱动液压工作台的控制系统设计摘 要摆动碾压是汽车轮毂轴承单元铆合装配的一种新兴的压力加工方法，本文在调查研究国内外类似装置的功能、结构、特点和发展应用情况的前提下，结合摆辗技术的基本原理，设计了用于汽车轮毂轴承单元的铆合装配的专用摆碾机床。根据工艺特点，重点研究了该机床的控制系统，设计出合理的控制系统原理图，搭建控制系统平台，设计基于步进驱动液压工作台的控制系统。在本控制系统中，选用 AVR 单片机作为下位机，单片机作为控制系统的核心，控制步进电机的运转，以实现相应的工艺动作。本文完成控制系统软硬件设计，进行软硬件的调试实验，通过运行调试，该系统成功应用于摆碾旋压设
2、备，运行稳定可靠。关键词：轮毂轴承单元；铆合装配；步进电机；AVR2AbstractOscillating roller is the automobile hub bearing unit riveting assembly of a new pressure processing method, based on the investigation and study of domestic and foreign similar device function, structure, characteristics and the development of application c
3、onditions, combined with the rotary forging technology basic principle, design for automobile wheel hub bearing unit riveting assembly for swinging grinding machine tool. According to process characteristics, focus on the machine tool control system, design a reasonable the principle diagram of cont
4、rol system, building control system design based on the platform, stepping driving hydraulic platform control system. In this control system, using AVR MCU as the next machine, single chip microcomputer as the control core of the system, control of stepper motor running, to achieve the corresponding
5、 action. This paper completes the control system hardware and software design, software and hardware debugging experiment, through debugging, the system was successfully applied to a pendulum roller spinning equipment, stable and reliable operation.Key words: hub bearing unit; riveting assembly; ste
6、pping motor; AVR3目 录摘 要 .1Abstract .2目 录 .3第一章 绪 论 .51.1 引言 .51.2 本课题的研究意义与主要任务 .51.3 最新汽车轮毂轴承铆接工艺应用 .51.4 铆接机铆接质量情况及旋压铆合技术的优越性 .71.5 汽车轮毂轴承单元的国内外情况调查 .81.6 汽车轮毂轴承单元的发展和前景 .12第二章 摆动辗压基本原理及工艺点 .142.1 摆动辗压的原理 .142.2 摆动辗压的特点 .152.3 摆辗旋压设备总体方案 .152.3.1 摆辗机的主要技术指标 .152.3.2 总体方案的论证设计 .162.3.3 运动功能分析 .172.
7、3.4 机床总体结构布局设计 .18第三章 机床的总体方案和工作台结构设计 .203.1 机床总体方案设计 .203.2 主要部件设计计算 .203.2.1 丝杆的设计 .203.2.2 滚动轴承的选则与校核 .243.2.3 丝杆的强度计算和稳定性计算 .25第四章 步进电机工作原理及电机选型 .274.1 步进电机原理分析 .274.2 步进电机产生振动的原因 .294.3 抑制步进电机产生振动的办法及措施 .294.4 步进电机计算及选型 .304.5 90BYG4501 的参数 .31第五章 控制系统硬件电路设计 .335.1 微控部分（模拟模式） .3345.2 M16 的引脚说明
8、.355.3 系统板 .365.3.1 复位部分 .365.3.2 晶振电路的设计 .375.3.3 ISP 下载接口设计 .385.3.4 串口通信 .385.4 驱动板 .40第六章 控制系统程序设计 .406.1 系统流程图设计 .406.2 程序清单 .41第七章 总结 .45致 谢 .46参考文献 .475第一章 绪 论1.1 引言 近年来，汽车工业迅速发展，汽车轮毂轴承单元的制造技术在不断发展，将旋压用于轮毂轴承单元的轴铆合装配，是当前轮毂单元制造技术的最新进展。旋压（摆动碾压）是一种新兴的压力加工方法，属于局部加压，连续成形，具有省力零件尺寸精度高振动小噪音低投资小等优点。从七十
9、年代开始，在世界锻造行业被广泛应用，军工产品如导弹壳的制造等是其最重要的应用领域之一。目前在国内的研究还处于空白状态，设计开发出用于轮毂轴承单元轴端铆合装配的专用生产设备，将填补国内空白，使有关轴承生产企业突破新型轮毂单元装配制造的工艺瓶颈，有重大创新意义。1.2 本课题的研究意义与主要任务轮毂轴承单元的铆合技术显然在当代和将来的汽车发展中都起到十分重大的作用，但是当代的中国的大部分工厂都没有相应的专用铆合设备或者是工厂因受到技术的封锁而不能引进国外的设备和技术。国内的轮毂轴承的市场大部分都由国外的厂家占用。本文的主要任务是调查研究国内外类似装置的功能、结构、特点和发展应用情况的前提下，结合摆
10、辗技术的基本原理，设计了用于汽车轮毂轴承单元的铆合装配的专用摆碾机床。根据工艺特点，重点研究了该机床的控制系统，设计出合理的控制系统原理图，搭建控制系统平台，设计基于步进驱动液压工作台的控制系统。在本控制系统中，选用 AVR 单片机作为下位机，单片机作为控制系统的核心，控制步进电机的运转，以实现相应的工艺动作。完成控制系统软硬件设计，进行软硬件的调试实验。1.3 最新汽车轮毂轴承铆接工艺应用汽车轮毂轴承的作用主要是承受汽车的重量及为轮毂的传动提供精确的向导。轮毂轴承既承受径向载荷又承受轴向载荷，是一个非常重要的安全件。现在国产车大多仍采用传统的两套单独的圆锥滚子轴承或角接触球轴承，这种结构在汽车装配时要经过调整游隙、预紧、加脂等诸多工序，参杂较多人为控制因素，装配难度较大，从而造成汽车装配线加长，成本过高且可靠性差，难以适应激烈的市场竞争。 近年来，随着前置前驱动轿车的飞速发展，轮毂轴承发生了
