机电一体化课程设计(2011).ppt

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1、机电一体化系统设计课程设计华北电力大学机械系2021年10月5日一、CA6140普通车床经济型数控化改造设计C表示车床，A表示第一次重大改进，6表示落地及普通车床，1表示普通车床，40是机床主参数，最大回转直径为400毫米。1、课程设计的目的和要求(1)．能够正确运用机械制图、机械设计、数控技术、微机控制技术、单片机应用基础、机电一体化系统设计等课程的基本理论和有关知识，学会进行机电一体化系统设计时的方案分析、比较、拟订；掌握进行机电设备设计的设计步骤；掌握机电系统设计的设计方法。(2)．通过对数控设备的机械部分设计，掌握数

2、控设备工作原理、学会机械系统设计步骤、学会典型零件的设计计算方法或选型计算方法、提高结构分析能力和设计能力。(3)．通过对数控设备控制系统硬件和软件的设计，掌握控制系统工作原理、熟悉数控系统硬件设计的基本方法、掌握元器件的选用原则、提高应用计算机进行电气原理图设计的能力、提高编制控制软件的能力。(4)．通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养分析问题和解决问题的能力。(5)．提高查阅手册、使用图表、应用标准以及编写技术文件资料的能力。1.2课程设计的内容1.2.1数控装置总体方案的确定⑴．数控装置设计参数的确定或机床改造部分

3、及现存设备总体情况描述。⑵．总体方案的分析、比较、论证及最终确定。1.2.2机械系统设计⑴．系统脉冲当量确定⑵．机械部件的总体尺寸及重量的估算⑶．切削力计算⑷．传动元件及导向元件的设计、计算和选用⑸．步进电机选型计算⑹．机械系统结构设计及部件装配图绘制数控装置总体方案的确定（1）数控部分改造采用51系列单片机组成控制系统，由功率步进电机经一级齿轮减速后驱动X、Y、Z三轴（亦可用联轴器将步进电机与丝杠直接联结起来，以减小径向尺寸）。机床中的主轴、冷却、润滑和刀架等均需系统自动控制，为此需设计接口转换电路和强电控制电路。电器元件可

4、保留使用原机床中的变压器、自动断路器、接触器等。拆除原电控箱，原位安装改制后的电控箱。(2)机械部分改造主传动系统不变，主轴加装光电编码器供加工螺纹用；进给传动系统采用滚珠丝杠螺母副代替原有普通丝杠螺母副。数控装置总体方案的确定（1）主传动系统保留原机床的主轴手动变速。改造后使其主运动和进给运动分离，主电机的作用仅为带动主轴旋转。增加一只电磁离合器，用以接收数控系统的停机制动信号以控制原制动装置制动停车。加工螺纹或丝杠时，为保证主轴每转一转，刀具准确移动一个导程，需配置主轴脉冲发生器作为主轴位置信号的反馈元件。脉冲发生器采用同

5、轴安装，橡胶管柔性联接，意在实现角位移信号传递的同时，又能吸收车床主轴的部分振动，从而使主轴脉冲发生器转动平稳，传递信号准确。数控装置总体方案的确定（2）进给系统原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠、光杠等全部拆除，纵向进给系统以步进电机作为驱动元件，经一级齿轮减速转矩增大后，由滚珠丝杠传动。滚珠丝杠仍利用原丝杠位置，其螺母副通过托架安装在床鞍底部，滚珠丝杠两端加装接套、接杆及支承，与床身尾部步进电机相联接。步进电机经减速后和滚珠丝杠用套筒联轴器连接。横向进给系统中保留原手动机构，在原支承部位安装滚珠丝杠螺母副后，步进电

6、机及减速器安装在横向溜板后方。数控装置总体方案的确定（3）刀架部分根据实际机床的加工切削需要和系统的T功能控制性能，拆除原刀架和小拖板，可换上四方位自动刀架。刀架内带小容量交流电动机，控制正转选刀。内置的霍尔元件检测刀位位置，电动机反转完成刀具定位。1.2.3微机数控系统设计⑴．微机数控系统总体控制方案设计⑵．主芯片选型分析⑶．存储器扩展电路设计⑷．I/O接口电路及外接电路的设计⑸．伺服控制电路设计⑹．系统控制软件设计1.2.4课程设计说明书编制⑴．说明书是课程设计的总结性技术文件，应叙述整个设计的内容。包括总体方案的确定，系

7、统框图的分析，机械传动系统设计计算，微机控制系统的选型说明以及外电路的设计计算，控制软件设计及其功能说明等。⑵．说明书的字数不少于1万2千字。1.2.5图纸⑴．机械结构装配图(A1图纸，可采用电脑绘图)。要求视图基本完整、符合标准。其中至少要有一个坐标轴的完整剖视图。⑵．微机控制系统电气原理图，A3排版要求用Protel等EDA软件完成图纸绘制。1.3课程设计进度本课程设计用2周时间完成。各部分所占时间分配大致如下：⑴．总体方案设计及论证1天⑵．机械系统设计计算1天⑶．机械系统装配图绘制3天⑷．电气系统硬件设计2天⑸．软件设计

8、2天⑹．说明书整理及答辩准备2天⑺．答辩1天2课程设计任务书2.1课程设计题目CA6140普通车床经济型数控化改造设计2.2课程设计内容数控改造总体方案设计机床进给系统机械结构设计与计算微机数控系统选型设计微机控制软件设计2.3课程设计具体要求2.3.1机械系统结构设计要求采