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NANHUA University
畢業(yè)設計(論文)
題 目 XTK7140數控立式銑鏜床及控制系統(tǒng)設計
學院名稱 機械工程學院
指導教師 顏 竟 成
職 稱 教 授
班 級 機械設計與制造及其自動化011班
學 號 20014410142
學生姓名 匡 小 鳳
2005年 6 月 15日
南華大學本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告
設計（論文）題目
XTK7140數控立式銑鏜床及控制系統(tǒng)設計
設計（論文）題目來源
自選課題
設計（論文）題目類型
工程設計
起止時間
2005.2.28-2005.6.15
一、 設計（論文）依據及研究意義：
依據：對現有數控銑鏜床進行分析研究，進而提出新的設計思路方案。
研究意義：自動控制的數控立式銑鏜床，與傳統(tǒng)的半臥半立式床不同的是：該機床采用立柱，它的垂直進給方向運動通過步進電機帶動主軸箱上下移動來實現。
二、 設計（論文）主要研究的內容、預期目標：（技術方案、路線）
設計內容及目標：
1. 調查分析XTK7140數控立式銑鏜床的加工特點，確定新設計數控立式銑鏜床的主要技術參數。
2. 進行數控立式銑鏜床的總體方案和控制系統(tǒng)總體方案設計。
3. 完成主運動和進給運動的機械結構設計。
4. 完成控制系統(tǒng)硬件和軟件設計。
三、設計（論文）的研究重點及難點：
1．主運動的運動、強度和動力計算及主軸箱部件的設計與計算。
2．控制系統(tǒng)控制電路的設計及創(chuàng)新。
四、 設計（論文）研究方法及步驟（進度安排）：
方法：根據設計任務書的要求，在老師的指導下查相關資料，逐步弄清設計中的難點，全面考慮設計中應該考慮到的各個相關環(huán)節(jié)。
步驟：2.28-3.31 調查分析，選擇設計方案，進行總體方案設計及理論計算。
4.1-4.30 機械結構設計計算、校核，繪制機械圖，完善結構。
5.1-5.31 控制系統(tǒng)硬件和軟件設計計算，繪制電路圖。
6.1-6.16 整理圖紙，寫說明書，完善相關資料，準備答辯。
五、 進行設計（論文）所需條件：
1． 機電一體化系統(tǒng)設計相關資料
2． AUTOCAD、CAXA、PRO/E、PROTEL等相關軟件。
3． 機械設計制造相關資料。
4． 相關機械設計手冊。
5． 計算機一臺。
6． 參預生產現場，收集相關參數。
六、 指導教師意見：
簽名： 年 月 日
南 華 大 學
畢業(yè)設計(論文)任務書
學 院： 南華大學機械工程學院
題 目： XTK7140數控立式銑鏜床及控制系統(tǒng)設計
起止時間： 2005 年 2 月 28 日至 2005 年 6月 15 日
學 生 姓 名： 匡 小 鳳
專 業(yè) 班 級： 機械設計制造及其自動化011班
指 導 老 師：
教研室主任：
院 長：
2005 年 2月 28 日
設計（論文）內容及要求
(一) 題目：XTK7140數控立式銑鏜床及控制系統(tǒng)設計
給出條件：主運動部分Z=16級；進給運動部分 橫縱向脈沖當量0.01mm。
(二) 設計內容
1. 調查分析XTK7140數控立式銑鏜床的加工特點，確定新設計數控立式銑鏜床的主要技術參數。
2. 進行數控立式銑鏜床的總體方案和控制系統(tǒng)總體方案設計。
3. 完成主運動和進給運動的機械結構設計。
4. 完成控制系統(tǒng)硬件和軟件設計。
(三) 任務和要求
1. 根據總體設計方案，繪制XTK7140數控立式銑鏜床總圖一張（A0手工圖）。
2. 進行主運動的運動、強度和動力計算，繪制主軸箱部件展開圖一張（A0計算機圖）。
3. 進行進給運動的運動強度動力計算，繪制縱向數控進給機構部裝圖一張（A0或A1計算機圖）。
4. 繪制數控銑鏜床主軸零件圖一張（三維A2計算機圖）。
5. 根據控制系統(tǒng)總體設計方案繪制控制系統(tǒng)電路圖一張（A0計算機）。
6. 科技譯文（不少于3000漢字，原文可自選或由指導教師提供）。
7. 編寫畢業(yè)設計說明書一套（不少于一萬字，有英文摘要，全部用計算機打出）。
(四) 主要參考資料
1. 《機械設計手冊》，機械工業(yè)出版社。
2. 《實用機床設計手冊》，遼寧科技出版社。
3. 《機床設計圖冊》，上?？萍汲霭嫔纭?
4. 《TTL集成電路手冊》
5. 《存儲器手冊》
6. 《機床主軸變速箱設計指導書》，機械工業(yè)出版社。
7. 《機床數控系統(tǒng)設計指導書》，中國科技出版社。
8. 《數控機床與編程實用教程》，化學工業(yè)出版社。
摘要：本次設計通過對現有數控銑鏜床的分析研究，提出一種新的設計方案,其自動化程度更高，結構也相對比較簡單。這一點在論文會得以體現。本方案中，主軸箱采用電磁離合器實現有級變速，在X、Y、Z三個方向上的進給運動均采用滾珠絲桿，而動力則由步進電動機通過調隙齒輪來傳遞，并且采用單片機進行數字控制。
控制系統(tǒng)采用MCS-51系列單片機，通過擴展程序存儲器、數據存儲器和I/O接口實現硬件電路的設計。論文中也對軟件系統(tǒng)的設計做出了相關說明。
關鍵詞：電磁離合器 滾珠絲桿 步進電機 單片機系統(tǒng)擴展
Abstract: This design tries a new method after the analyze and research of the exited numerical control bed for mill and bore with the higher automatization degrees and the simpler configuration, which will be explained in the paper. In the method, electromagnetism clutch is used for the realization of the level shift in the headstock, and in the motion of , we all adopt ball bearing thread haulm for the X、Y、Z direction ,
The power of which is step by step electromotor transferred by gear that used for adjusting gaps. And more, we used singlechip for numerical control.
The control system introduces MCS-51 series singlechip, and the realization of hardware circuit was accomplished by enlarging program memorizer、data memorizer and I/O meet meatus. Also, the paper explained the design for software system.
Keywords: Electromagnetism clutch、Ball bearing thread haulm、
The step by step electromotor、The enlarge for SCM system
目 錄
第一部分 機床總體布局設計 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1
l 1-1 機床總體尺寸參數的選定 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1
l 1-2 機床主要部件及其運動方式的選定 ┄┄┄┄┄┄┄1
l 1-3 機床總體布局的確定 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2
第二部分 主傳動的設計 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
l 2-1擬定轉速圖 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
l 2-2主傳動主要零件的強度計算 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7
第三部分 進給系統(tǒng)的設計計算 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27
l 3-1垂直進給系統(tǒng)的設計計算 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27
l 3-2橫向進給系統(tǒng)的設計計算 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄36
第四部分 控制系統(tǒng)的設計 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄40
l 4-1控制系統(tǒng)總體方案的擬定 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄40
l 4-2總控制系統(tǒng)硬件電路設計 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄41
l 4-3部分控制程序 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄56
l 4-4控制系統(tǒng)的軟件設計┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄61
參考文獻 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄66
謝辭 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄67