LoL赛事- LoL投注- 2025年最佳英雄联盟投注网站300400数控激光切割机XY工作台部件及单片机控制设计[1]【5张CAD图纸】zip

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　　毕毕 业业 设设 计计 任任 务务 书书 2008 年 2 月 19 日 毕业设计题目300400 数控激光切割机 XY 工作台部件及单片机控制设计指导教师曾文萱职称讲师专业名称机电一体化技术班级机电 50532学生姓名江礼杰学号5020053206设计要求1.完成资料翻译一份（3000 字以上）2.完成毕业设计调研报告一份；3.完成 300400 数控激光切割机 XY 工作台部件及单片机控制设计；4.完成相关程序设计；5.完成毕业设计说明书一份；6.完成相关图纸。序号内容时间安排1外文资料翻译2008.2.20 至2008.2.292搜集相关资料并调研，完成调研报告2008.3.1 至2008.3.53进行控制电路的设计，XY 工作台部件的设计和选择，并完成相关硬件的选择和程序的编写，编写说明书，绘制相关图纸。 2008.3.6 至2008.4.84整理毕业设计说明书并定稿，准备答辩2008.4.9 至2008.4.10完成毕业课题的计划安排5答辩2008.4.12答辩提交资料外文资料翻译，毕业设计调研报告，毕业设计说明书，相关图纸计划答辩时间2008.4.12 无锡职业技术学院无锡职业技术学院 2008 年年 2 月月 19 日日分类号 密级无无锡锡职职业业技技术术学学院院毕毕业业设设计计说说明明书书题题 目目 300400 数控激光切割机 XY 工作台部件及单片机控制设计 英文并列题目英文并列题目 300 400 CNC laser cutting machine XY table parts and SCM control design学生姓名 : 江礼杰 专 业 : 机电一体化技术 指导教师 : 曾文萱 职 称: 讲 师 毕业设计说明书提交日期 2008.4.11 地址：无锡职业技术学院无锡职业技术学院毕业设计说明书I300400 数控激光切割机 XY 工作台部件及单片机控制设计摘要摘要：激光切割的适用对象主要是难切割材料，如高强度、高韧性材料以及精密细小和形状复杂的零件，因而数控激光切割在我国制造业中正发挥出巨大的优越性。本文设计了一台单片机控制的数控激光切割机床，主要完成了：机床整体结构设计，Z轴、XY 轴的结构设计计算、滚珠丝杠、直线滚动导轨的选择及其强度分析；以步进电机为进给驱动的驱动系统及其传动机构的分析设计计算；以 89C51 为主控芯片的数控系统硬件电路设计、系统初始化设计及系统软件方案设计和步进电机的控制程序设计。关键词关键词 CNC，激光切割机床，XY 工作台，单片机无锡职业技术学院毕业设计说明书II300 400 CNC laser cutting machine XYtable parts and SCM control design ABSTRACT：Laser cutting machine tool was usually used for the hard-cutting material, such as high-strength material, high precision ductile materials, and smart and complicated components. So, CNC laser cutting has been playing an important role in Chinas manufacturing industry.This paper describes the design of a SCM-controlled CNC laser cutting machine tools. More attention was paid on the overall machine design, Z axis, XY axis in the design, ball-screw and the choice of linear motion guide and intensity analysis; the drive system into which stepper motor was put and the analysis of the drive system design; 89C51 chip was mainly used for the design of hardware circuit, the design of system initialization and the design of stepper motors controlling program.Key words CNC, laser cutting machine tools, XY table ,Single chip microcomputer 无锡职业技术学院毕业设计说明书III目目 录录第一章第一章 绪论绪论 11.1 激光技术概述 11.2 激光切割机的应用 11.3 设计任务 11.4 总体设计方案分析 2第二章第二章 机械部分机械部分 XY 工作台及工作台及 Z 轴的基本结构设计轴的基本结构设计42.1 XY 工作台的设计42.1.1 主要设计参数及依据42.1.2 XY 工作台部件进给系统受力分析 42.1.3 初步确定 XY 工作台尺寸及估算重量42.2 Z 轴随动系统设计5第三章第三章 滚珠丝杠传动系统的设计计算滚珠丝杠传动系统的设计计算 73.1 滚珠丝杠副导程的确定 73.2 滚珠丝杠副的传动效率 7第四章第四章 直线滚动导轨的选型直线第五章第五章 步进电机及其传动机构的确定步进电机及其传动机构的确定 115.1 步进电机的选用 115.1.1 脉冲当量和步距角 115.1.2 步进电机上起动力矩的近似计算 115.1.3 确定步进电机最高工作频率 125.2 齿轮传动机构的确定 125.2.1 传动比的确定 125.2.2 齿轮结构主要参数的确定 125.3 步进电机惯性负载的计算 13第六章第六章 传动系统刚度的确定传动系统刚度的确定 156.1 根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度 156.2 根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度 15第七章第七章 消隙方法与预紧消隙方法与预紧 177.1 消隙方法 177.1.1 偏心轴套调整法 17无锡职业技术学院毕业设计说明书IV7.1.2 锥度齿轮调整法 187.1.3 双片齿轮错齿调整法 187.2 预紧 19第八章第八章 控制系统设计控制系统设计 208.1 确定机床控制系统方案 208.2 主要硬件配置 208.2.1 主要芯片选择 208.2.2 主要管脚功能 208.2.3 EPROM 的选用 218.2.4 RAM 的选用 228.2.5 89C51 存储器及 I/O 的扩展 228.2.6 8155 工作方式查询 238.2.7 状态查询 248.2.8 8155 定时功能 258.2.9 芯片地址分配 268.3 总体程序控制 278.3.1 流程图 278.3.2 总程序 278.4 键盘设计 288.4.1 键盘定义及功能 288.4.2 键盘程序设计 298.5 显示器设计 338.5.1 显示器显示方式的选用 338.5.2 显示器接口 348.5.3 8155 扩展 I/O 端口的初始化 348.6 插补原理 358.7 光电隔离电路 358.8 越界报警电路 36第九章第九章 步进电机接口电路及驱动步进电机接口电路及驱动 39第十章第十章 总总 结结 40致致 谢谢 41参考文献参考文献42无锡职业技术学院毕业设计说明书第一章 绪论1.11.1 激光技术概述激光技术概述激光被誉为二十世纪最重大的科学发现之一，它刚一问世就引起了材料科学家的高度重视。1971 年 11 月，美国通用汽车公司率先使用一台 250W CO2 激光器进行利用激光辐射提高材料耐磨性能的试验研究，并于 1974 年成功地完成了汽车转向器壳内表面（可锻铸铁材质）激光淬火工艺研究，淬硬部位的耐磨性能比未处理之前提高了 10 倍。这是激光表面改性技术的首次工业应用。多年以来，世界各国投入了大量资金和人力进行激光器、激光加工设备和激光加工对材料学的研究，促使激光加工得到了飞速发展，并获得了巨大的经济效益和社会效益。如今在中国，激光技术已在工业、农业、医学、军工以及人们的现代生活中得到广泛的应用，并且正逐步实现激光技术产业化，国家也将其列为“九五”攻关重点项目之一。 “十五”的主要工作是促进激光加工产业的发展，保持激光器年产值 20的平均增长率，实现年产值 200 亿元以上；在工业生产应用中普及和推广加工技术，重点完成电子、汽车、钢铁、石油、造船、航空等传统工业应用激光技术进行改造的示范工程；为信息、材料、生物、能源、空间、海洋等六大高科技领域提供崭新的激光设备和仪器。数控化和综合化把激光器与计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的工件定位相结合，形成研制和生产加工中心，已成为激光加工发展的一个重要趋势。1.21.2 激光切割技术的应用激光切割技术的应用 激光切割是用聚焦镜将 CO2 激光束聚焦在材料表面使材料熔化,同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料,并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动,从而形成一定形状的切缝。从二十世纪七十年代以来随着 CO2 激光器及数控技术的不断完善和发展,目前已成为工业上板材切割的一种先进的加工方法。在五、六十年代作为板材下料切割的主要方法中：对于中厚板采用氧乙炔火焰切割；对于薄板采用剪床下料,成形复杂零件大批量的采用冲压,单件的采用振动剪。七十年代后,为了改善和提高火焰切割的切口质量,又推广了氧乙烷精密火焰切割和等离子切割。为了减少大型冲压模具的制造周期,又发展了数控步冲与电加工技术。各种切割下料方法都有其有缺点,在工业生产中有一定的适用范围。激光切割机是光、机、电一体化高度集成设备，科技含量高，与传统机加工相比，激光切割机的加工精度更高、柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低产品成本，减轻工人负担，对制造业来说，可以说是一场技术革命。激光切割的适用对象主要是难切割材料，如高强度、高韧性、高硬度、高脆性、磁性材无锡职业技术学院毕业设计说明书料，以及精密细小和形状复杂的零件。激光切割技术、激光切割机床正在各行各业中得到广泛的应用。因此研究和设计数控激光切割有很强的现实意义。微机控制技术正在发挥出巨大的优越性。1.31.3 设计任务设计任务本次设计任务是设计一台单片机（89C51 主控芯片）控制激光切割机床，主要设计对象是 XY 工作台部件及 89C51 单片机控制原理图。而对激光切割机其他部件如冷水机、激光器等不作为设计内容要求，只作一般了解。单片机对 XY 工作台的纵、横向进给脉冲当量0.001mm/ pluse。工作台部件主要构件为滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、步进电机、工作台等。设计时应兼顾两方向的安装尺寸和装配工艺。1.41.4 总体设计方案分析总体设计方案分析参考数控激光切割机的有关技术资料，确定总体方案如下：采用 89C51 主控芯片对数据进行计算处理，由 I/O 接口输出控制信号给驱动器，来驱动步进电机，经齿轮机构减速后，带动滚珠丝杠转动，实现进给。其原理示意图 1-1。图图 1-1 系统总体原理图系统总体原理图微机控制线 系列单片机控制 XY 工作台线路图。步进电机参照 RORZE 株式会社的产品样本选取，以保证质量和运行精度,同时驱动器也选用 RORZE 的配套驱动器产品。控制器驱动器驱动器步进电机步进电机X 向工作台Y 向工作台无锡职业技术学院毕业设计说明书滚珠丝杠的生产厂家很多，本设计参照了汉江机床厂、南京工艺装备制造厂的样本资料，力求从技术性能、价格状况、通用互换性等各方面因素考虑，最后选用南京工艺装备厂的FFZD 系列滚珠丝杠，即内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杠副。本设计弃用 Z80，而选用单片机。单片机体积小、抗干扰能力强，对环境要求不高，可靠性高，灵