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1、毕业设计（论文）任务书姓 名： 李帆专 业： 机械设计制造及其自动化设计（论文）题目：CKJ6163经济型数控车床设计设计方案及参数：横向伺服进给机构设计与计算 设计内容1、横向伺服进给机构设计与计算包括：滚珠丝杠副的设计计算及选择，中间齿轮设计计算轴承选择、校核，步进电机的选择、绘制改动部分机械结构装配图2、数控系统设计（包括微机数控系统框图设计，微机数控系统电路原理图设计和绘制）3、数控插补软件的设计，以数字积分法直线插补为例，在Visual Basic平台下对数控插补运算编程，实现了数控插补过程的可视化。 河北工程大学毕业设计（论文）评语学生姓名： 李帆 专业班级： 机械设计制造及其自动
2、化 毕业设计（论文）题目： CKJ6163经济型数控车床设计 1、指导教师评语： 指导教师（签字） 年 月 日 2、评阅人评语： 评阅人（签字） 年 月 日 3、答辩组评语： 答辩组长（签字） 年 月 日 河北工程大学毕业设计摘要 本设计对普通车床CW6163进行数控化改造。内容有横向进给传动系统的设计，内容包括：滚珠丝杠副的设计计算及选择，齿轮选型设计计算，轴承选择、校核，步进电机的选择、绘制改动部分机械结构装配图；控制系统的硬件设计，包括扩展程序存储器，数据存储器，键盘与显示电路，I/O接口电路等；以及数控插补软件的设计，以数字积分法直线插补为例，理论分析了插补的宏观运动轨迹，推导出插补运
3、算公式，并在Visual Basic平台下对数控插补运算编程，实现了数控插补的可视化。关键词：数控化改造 插补 数字积分法 Visual BasicAbstractThe paper presents the process of numerical control reforming of CW6163. It contains the design of transverse feed system, including design, calculation and selection of the ball screw pair, gear type selection, bearin
4、g and stepper motor selection, drawing the part of the mechanical structure; design hardware of control system , including extend ROM ,RAM, keyboard and display circuit, I/O interface circuit. In addition to , design CNC interpolation software based on Visual Basic , realizing the visualization of n
5、umerical control interpolation.Keywords : NC transformation, linear interpolation , digital integration,Visual BasicII目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1数控发展简史11.2数控机床的组成及特点11.2.1程序载体11.2.2输入/输出装置11.2.3数控装置11.2.4伺服系统21.2.5机床本体21.2.6数控车床的特点21.3 数控插补技术21.3.1数控插补原理概述21.3.2 插补方法的分类31.4数控机床的发展趋势41.5车床数控化改造的必要性41.6
6、本次设计的主要任务5第2章 总体方案的确定62.1横向进给系统的改造与设计方案62.2 数控系统的硬件设计62.3 数控系统控制软件的设计62.3.1 设计方法的选择62.3.2设计语言的选择8第3章 横向进给传动部件的计算与选型93.1 主切削力及其切削分力的计算93.1.1计算主切削力FZ93.1.2计算各切削分力93.2 导轨摩擦力的计算103.3 计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力103.4 确定进给传动链的传动比i和传动级数103.5 齿轮传动比计算与选型113.5.1 齿轮的设计选型113.5.2 按齿面接触强度设计113.5.3计算123.5.4 按齿根弯曲强度设计133.5.5 几
7、何尺寸计算143.6滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算143.7滚珠丝杠螺母副的承载能力校验163.7.1 临界压缩载荷的校验163.7.2 临界转速的校验173.7.3 额定寿命的检验173.8 支承用轴承的选择与校核173.8.1 轴承的选择183.8.2 轴承的校核183.9计算机械传动系统的刚度193.9.1 计算滚珠丝杠的拉压刚度193.9.2 计算滚珠丝杠螺母副支承轴承的刚度Kb193.9.3 计算滚珠与滚道的接触刚度Kc203.9.4 计算传动系统的综合拉压刚度K203.9.5 计算滚珠丝杠螺母副的扭转刚度203.10 驱动电动机的选型与计算203.10.1 计算负载惯量203.10
8、.2 计算负载力矩213.10.3 计算加速力矩223.10.4计算横向进给系统所需的各种力矩223.10.5选择驱动电动机的型号233.11 机械传动系统的动态分析243.12 机械传动系统的误差计算与分析243.12.1计算机械传动系统的反向死区253.12.2计算由综合拉压刚度变化引起的定位误差253.12.3计算滚珠丝杠应扭转变形产生的误差253.13 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号253.13.1确定滚珠丝杠螺母副的精度等级253.13.2确定滚珠丝杠螺母副的规格型号26第4章 微机数控系统硬件的设计274.1 硬件电路设计内容274.1.1绘制系统电气控制结构框图274.1
9、.2 选择中央处理单元CPU的类型274.1.3 存储器扩展电路设计284.1.4 I/O接口电路设计284.2 8031单片机简介284.2.1 8031单片机的特征284.2.2 8031芯片引脚及其功能294.2.3 8031芯片的存储器结构及地址分配314.2.4 特殊功能寄存器324.3 存储器扩展电路324.3.1 程序存储器的扩展324.3.2 数据存储器的扩展354.3.3 译码电路的设计364.4 I/O口的扩展374.4.1 8155通用可编程接口芯片374.4.2 键盘接口电路设计394.4.3 LED显示器接口414.5 步进电机接口及其辅助电路424.5.1 脉冲分配
10、器434.5.2 光电隔离电路444.5.3 8031的时钟电路454.5.4 复位电路454.5.5 越界报警电路464.5.6 掉电保护电路46第5章 基于Visual Basic的插补软件设计485.1 数字积分法插补485.2 数字积分法直线插补的基本原理495.3 Visual Basic程序设计语言简述525.4 软件设计535.4.1 对象属性535.4.2 软件截图55第6章 结论58参考文献59附录60致谢65 IV第1章 绪论1.1数控发展简史 1948年，美国帕森斯公司提出计算机控制机床的设想，1952年，该公司在美国麻省理工学院的协助下，成功试制第一台三坐标数控铣床，这
11、是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代的开始，具有划时代的意义和深远的影响。数控加工是现代制造技术的基础，世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究和发展。 数控机床发展到今天，已经经历了几代的变化：第一代：1952年到1959年采用电子管元件构成的专用数控（NC）装置；第二代：1959年到1964年采用晶体管电路的NC装置；第三代：1965年到1970年采用小、中规模集成电路的NC装置；第四代：1971年到1974年采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统（CNC）；第五代：1974年开始采用微型电子计算机控制的系统（MNC）。1.2数控机床的组成及特点1.2.1程序载体在加工过程中，机床的全部动作过程和刀具相对于工件的运动轨迹，都是通过编制加工程序以一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、磁盘、磁带等。1.2.2输入/输出装置输入/输出装置可将不同加工信息传递于计算机。目前，可以利用机床上的显示屏及键盘手动输入加工程序指令，也可利用CAD/CAM软件在计算机上编程，然后通过计算机通信将程序上传到数控装置，大大方便了信息输入工作。1.2.3数控装置数控装置是数控机床的核心与主导，它接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计
