双工位移动工作台的电路设计
两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计
机电综合课程设计摘要：本设计是完成一两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计；完成交流电机启停的电气控制系统设计。
其硬件部分共包括键盘操作、单片机控制、输入电路、控制电路、显示电路等五个主要组成部分。
设计的总体思路是准确安全的对工作台和电机进行控制。
位置信号和按键信息通过传输线传送给单片机和键盘接口芯片，数据经过处理，将按键信息串行方式传送给单片机，单片机通过相应的程序，向控制回路发送控制信号，进而控制工作台的动作，实现对硬件设备的控制。
关键词：键盘操作，单片机控制，数码管显示。
一．前言机电一体化是以机械技术和电子技术为主题，多门技术学科相互渗透、相互结合的产物，是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。
机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。
本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。
采用微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率，保证加工质量。
此外，由于微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点，微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节省得多，且又便于一般工人掌握操作和维修。
因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。
本设计中用到的步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件，具有快速起动和停止的特点。
其驱动速度和指令脉冲能严格同步，具有较高的重复定位精度，并能实现正反转和平滑速度调节。
它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响，因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。
本设计完成了如下要求：（1）单片机控制系统电路原理图的设计（2）控制系统电路印制版的绘制（3）利用单片机编程实现两坐标系统的手动、自动和回位等运动（4）实现两坐标工作台极限移动的保护及显示、报警（5）设计交流电机的点动、正反转控制和星-三角形启动的电气控制原理图（6）电气控制电路有相应的保护电路（过载、过压、欠压等）（7）熟悉机电系统常用元器件（PLC、交流电机、直流电机、步进电机）此次“机电一体化课程设计”主要简单设计出数控机床系统，其实离实际真正工业用数控机床还有很大的距离。
设计一台微机控制XY两坐标工作台综合课程设计说明
原始数据：设计一台微机控制XY两坐标工作台，采用MCS-51单片机控制，控制方式采用步进电动机开一、系统总体设计方案由设计任务书知，本次设计可采用如下方案：（一）机械系统1、传动机构采用滚珠丝杠副与齿轮或带减速。
2、导出机构采用滚动直线导轨。
3、执行机构采用步进电机。
（二）接口设计1、人机接口（1）采用键盘或BCD码盘作为输入。
（2）采用LED作为电源等指示标志。
（3）采用蜂鸣器或扬声器作为警报装置。
（4）采用数码管作为显示器。
2、机电接口采用光电耦合器作为微型机与步进电机驱动电路的接口，实现电气隔离。
（三）伺服系统设计本次设计的系统精度要求不高，载荷不大，因此采用开环控制。
（四）控制系统设计对整体设计方案的说明:机电一体化机械系统应具备良好的伺服性能（既高精度、快速响应性和稳定性好）从而要求本次设计传动机构满足一下几方面：（1）转动惯量小在不影响机械系统刚度的前提下，传动机构的质量和转动惯量应尽量减小。
否则，转动惯量大会对系统造成不良影响，机械负载增大；系统响应速度降低，灵敏度下降；系统固有频率减小，容易产生谐振。
所以在设计传动机构时应尽量减小转动惯量。
（2）刚度大刚度是是弹性体产生单位变形量所需的作用力。
大刚度对机械系统而言是有利的:①伺服系统动力损失随之减小。
②机构固有频率高，超出机构的频带宽度，使之不易产生共振。
③增加闭环伺服系统的稳定性。
所以在设计时应选用大的刚度的机构。
（3）阻尼合适机械系统产生共振时，系统的阻尼增大，其最大振幅就越小且衰减也快，但大阻尼也会使系统的稳定误差增大，精度降低，所以设计时，传动机构的阻尼要选择适当。
此外还要求摩擦小（提高机构的灵敏度）、共振性好（提高机构的稳定性）、间歇小（保证机构的传动精度），特别是其动态特性应与伺服电动机等其它环节的动态特性相匹配。
开环控制原理图1、控制部分方案选择控制方案不外乎三种：开环控制、半闭环控制、闭环控制。
上图为“开环控制”，若在“机械传动”机构中引出反馈给控制部分，在经过比较放大的则为“半闭环控制”。
A2J-PK972卧式双面双工位移动工作台镗孔车端面组合机床夹具设计
ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY本科毕业设计说明书A2J-PK972卧式双面双工位移动工作台镗孔车端面组合机床夹具设计A2J-PK972 Horizontal Double-side Double-post Mobile Workstations Boring And Turning Surface CombinationMachine of Jig Design系（院）名称：机械工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化08（2）班学生姓名：学生学号：指导教师姓名：指导教师职称：2012年5月毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：目录中文摘要、关键词 (1)英文摘要、关键词 (2)引言 (3)第1章组合机床夹具设计的介绍 (4)1.1 组合机床夹具的概述 (4)1.2 组合机床夹具的主要特点 (4)1.3 组合机床夹具的设计要求 (4)1.4 夹具的组成 (5)第2章定位方案的确定 (6)2.1 定位设计的基本原则 (6)2.2 定位方式的选择 (6)2.3 工件的定位原理分析 (6)2.4 定位支撑系统 (7)2.5 定位基准的选择要求 (7)2.6 定位销及其操纵机构 (8)第3章定位误差的计算 (9)3.1 确定两销中心距及公差 (9)3.2 确定圆柱销直径和公差 (9)3.3 确定菱形销直径和公差 (9)3.4 计算镗孔车端面时的定位误差 (10)第4章夹紧方案的确定 (12)4.1 夹紧机构 (12)4.2 夹紧力的确定与计算 (12)4.2.1 夹紧力的方向的选择要求 (12)4.2.2 夹紧力作用点的选择原则 (13)4.2.3 夹紧方式的确定 (13)4.2.4 夹紧力大小的确定 (13)第5章夹具体的设计 (20)5.1 夹具体设计的基本要求 (20)5.2 夹具体总体尺寸的确定 (20)第6章组合机床的应用范围及夹具的发展方向 (21)6.1 组合机床的应用范围 (21)6.2 机床夹具的发展方向 (21)结论 (23)致谢 (25)参考文献 (26)A2J-PK972卧式双面双工位移动工作台镗孔车端面组合机床夹具设计摘要：组合夹具是在夹具零部件高度标准化、规格化、系列化的基础上发展起来的,使用组合夹具可节约夹具设计制造工时和材料、缩短生产准备周期、保证产品质量、提高生产率、减轻劳动强度，有效的促进了生产。
任务书-移动工作台(双面双工位)电气系统设计及其虚拟设备
毕业设计（论文）任务书注：1、本任务书一式三份，系、教师、学生各执一份；2、学生须将此任务书作为附件，装订在毕业设计报告（论文）中。
技术要求使用组态王软件开发运动显示的虚拟设备、要求能示意计算机屏幕的按钮进行操作，同时也能使用PLC程序进行控制、并使用M信号在PLC中发生汽缸位置和方式选手等信号，即通过PLC的程序控制虚拟设备的动态动作以便检查PLC程序的正确性，并编写使用说明和主要元器件明细表。
其中移动工作台上安装零件，移动工作台有前后二个工位，一工位和二工位，一工位有左右二个动力头分别对零件加工，移动工作台在一工位加工完成后移动带二工位，二工位也要二个动力头继续对零件进行加工，加工完后移动工作台退回到一工位，松开连接，安装新的零件后继续进行加工。
1. 本机床主要有一个移动双工位工作台和四个动力头组成。
一工位左滑台进行钻孔加工，一工位右滑台进行粗镗加工，二工位左滑台是攻丝工位，二工位右滑台是精镗孔加工（要求到终点时进行镗刀定向后才能退出，故使用变频器控制主轴）2.本机床的工作台、夹紧装置、动力滑台都采用液压驱动。
3.液压电机的功率为3KW，夹紧油缸使用二位阀控制（双电磁铁），移动工作台油缸、一工位左滑台、一工位右滑台，二工位左滑台、二工位右滑台油缸采用三位阀（双电磁铁）。
4.紧急停止时要求停止液压电机和其它动力电机的转动，并且要求停止PLC的电源供给。
5.自动方式移动工作台在一工位，操作人员按工件夹紧按钮后，工件夹紧后，一工位左右动力头开始加工。
6. 一工位右滑台进行粗镗加工，主轴电机功率为4KW，滑台向前到工进开关启动电机，动力滑台的工进有行程调速阀调速，到终点时有行程开关发讯，行程开关发讯后主轴电机停止，主轴电机停止5秒后滑台退到原位后，一工位右滑台的动作完成。
7. 一工位左滑台进行钻孔加工，主轴电机功率为4KW，滑台向前时启动电机，滑台的工进有行程调速阀调速，到终点时有行程开关和压力继电器发讯，退到原位后停止主轴电机，一工位右滑台的动作完成。
【原创】数控移动工作台的设计
摘要数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床。
它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。
它是由主机，CNC，驱动装置，数控移动工作台的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。
此次设计包括移动工作台的进给设计。
控制系统部分包括步进电机的选用及硬件电路设计和工作台系统设计，说明了的扩展，键盘显示接口的设计等等。
该控制系统采用工作台中断控制系统结构及子程序结构，因为子程序结构简单、条件明确在数控系统中应用比较多。
中断结构采用模块化结构设计，因为这种结构便于修改和扩充，编制较为方便，便于向多处理机方向发展。
本文以普通数控移动工作台为研究对象，介绍数控移动工作台主-从式控制系统的设计过程。
本设计采用PC 机为上位机，8051为核心的单片机系统作下位机，以打印口作为两者间的通讯接口，构成主—从式控制系统。
该类型机床可以利用微型计算机丰富的软硬件资源，可以编制出具有友好的人机界面的系统控制工作台；可以利用单片机系统结构相对简单、工作可靠、价格便宜的特点，并借助C语言、汇编语言等编制出执行机构的位置控制软，可以使原数控移动工作台的扩充性及开放性更强，使数控编程更加方便、高效，也为将来数控移动工作台的网络控制打下基础。
本文着重阐述数控移动工作台及及主-从式系统的概述；上位机与下位机间通讯接口及通讯模式的选择；下位机硬件设计；步进电动机控制程序。
关键词：数控移动工作台；开放式数控系统；电动机AbstractThe numerical control lathe called the numerical control (Numbercal Control, is called NC) the engine bed. It is based on the numerical control, has used the numerical control technology, is loaded with the procedure control system the engine bed. It is by the main engine, CNC, the drive, the numerical control engine bed auxiliary unit, the programming machine and other some appurtenances is composed.This design including the engine bed overall layout design, longitudinal enters for the design, also includes the gear modulus computation and the examination, the main axle rigidity examination and so on. The control system partially including step-by-steps the electrical machinery to select and the hardware circuit design and the software system design, explained the chip expansion, keyboard demonstration connection design and so on.This article takes the ordinary numerical control machine tool as the research object, and introduces the design process of a master-slave system. In order to use the abundant software and hardware resources of IPC and to compile software of system which is friendly to users, and in order to compile the control software of execution machinery by C and Assembly language at the same time, this CNC system adopts the master-slave structure and parallel communication method. The master computer sends control instructions and parameters to the slave computer under Windows98, for the sake of making the slave computer work well. This system enhances the expanse and open ability of the original CNC machine tools, makes the NC programming become easy and efficient, and It also set a foundation for the numerical control machine tool in the field of the network control. There are three principal parts in the full text: the summary of CNC and the master-slave system; the communication port and mode between the master and slave computer; the control procedure of the step motor.Keywords：Numerical control; Machine tool; Open-loop；Step motor目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (3)1.1 两坐标数控移动工作台的课题研究意义 (3)1.2 两坐标数控移动工作台的课题研究主要内容 (3)第2章数控移动工作台机械结构 (3)2.1 进给系统组成 (3)2.2 齿形带传动设计 (4)2.2.1 带和带传动 (5)2.2.2 齿形带的选择 (6)2.3 步进电机的选择 (7)2.3.1 步进电机概述 (8)2.3.2 步进电机的选择 (10)2.4 丝杠螺母设计 (11)2.4.1 滚珠丝杠螺母副类型选择 (11)2.4.2 滚珠丝杠螺母副型号及其校核 (12)第3章数控移动工作台工作台控制系统 (14)3.1 工作台控制系统的组成 (14)3.1.1 工作台控制的组成 (14)3.1.2 信号流程分析 (14)3.2 主要功能介绍 (15)第4章工作台基本结构 (20)4.1 工作台整体结构 (20)4.1.1 运动结构 (20)4.1.2 中断工作台结构 (20)4.2 工作台基座的结构 (21)4.3 滑座的结构 (23)第五章控制系统工作台部分 (25)5.1 机械加工主体运行程序 (25)5.2 第一象限到四象限直线插补主体加工子程序 (27)结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)第1章绪论1.1 两坐标数控移动工作台的课题研究意义数控移动工作台具有经济实用，结构简单，操作方便，价格低廉的特点，它的特控制系统通常采用单片机（8位、16位、32位）作控制器，驱动电机采用步进电动机，多数采用开环控制，由于数控系统具有较高的性能价格比，因而广泛地应用于机床产品的升级换代和普通普通机床的技术改造上。
X-Y双坐标数控工作台设计
目录绪论 (4)第一章：总体方案设计 (4)1.1 设计任务 (4)1.2 总体方案确定 (6)第二章：机械系统设计 (6)2.1 工作台外形尺寸及重量估算 (7)2.2滚动导轨的参数确定 (8)2.3 滚珠丝杠的设计计算 (11)2.4 电机的选用 (14)2.5 伺服电机惯性负载的计算 (15)2.6 轴承的选用 (15)2.7 轴承的类型 (15)2.8 轴承调隙、配合及润滑 (15)2.9 滚动轴承的密封装置 (16)2.10 本章小结 (16)第三章控制系统硬件设计 (16)3.1 CPU板 (16)3.2 驱动系统 (19)3.3 传感器及软硬件设计 (20)第四章控制系统软件设计 (25)4.1 总体方案 (25)4.2 主流程图 (25)4.3 INT0中断服务流程图 (26)4.4 INT1中断服务流程图 (27)第五章参考文献 (20)任务书班级：学号：姓名：题目：双坐标数控工作台设计（200×200）时间：2009年11月6日至2009年12月25日共6周要求：设计一台双坐标数控工作台并开发其控制、驱动系统，工作台行程200×200mm，台面尺寸160×320，俩坐标分辨率分别为δ=0.001mm/step,承受最大轴向载荷Fxmax=600N，Fymax=850N，最大移动速度Vxmax=Vmax=1m/min。
（要求采用滚珠丝杠和滚动导轨，必要时增加减速机）具体任务：1、确定总体方案，绘制系统组成框图1张（A2）；2、进行必要的匹配计算，选择适当的元器件；3、机械部分装配图1张（A0）；4、数控系统控制电路设计，绘制电气原理图1张（A1或A0）；5、编写设计说明书1份（不少于8000字）。
班级：学生：指导教师：第一章、总体方案设计1.1 设计任务设计一台双坐标数控工作台并开发其控制、驱动系统，工作台行程200×200mm，台面尺寸160×320，俩坐标分辨率分别为δ=0.001mm/step,承受最大轴向载荷Fxmax=600N，Fymax=850N，最大移动速度Vxmax=Vmax=1m/min。
两坐标轴XY工作台机电系统设计
一、前言随着科学技术的迅猛发展，数控机床已是衡量一个国家机械制造水平的重要标志。
目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3％。
用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。
采用经济型数控系统对普通机床数控改造，尤其适合我国机床拥有量大、生产规模小的具体国情。
《电气时代》、《机械工人》、《电气应用》等多家杂志为满足广大企业技术改造发展生产的需要，多次联合举办学习班，为企业提供权威、经济、可行、实用的技术指导，改造费用为新购置费用的四分之一到三分之一。
普通机床的数控改造有两方面的意义：1、微观看改造的意义从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。
（1）可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。
由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。
（2）可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。
由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。
数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了“柔性自动化”。
（3）加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。
（4）可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。
（5）拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。
（6）由以上五条派生的好处。
如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。
双向移位显示器课程设计
双向移位显示器课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习双向移位显示器的相关知识，让学生掌握以下知识目标：1.了解双向移位显示器的基本原理和结构。
2.掌握双向移位显示器的编程方法。
3.学会使用双向移位显示器进行数据展示。
4.能够独立完成双向移位显示器的组装和调试。
5.能够运用双向移位显示器进行实际问题的解决。
情感态度价值观目标：1.培养学生对新技术的兴趣和好奇心，提高学生学习科技的积极性。
2.培养学生团队合作精神，提高学生沟通协作能力。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几个部分：1.双向移位显示器的基本原理和结构。
2.双向移位显示器的编程方法。
3.双向移位显示器的应用案例。
教学大纲安排如下：1.第1-2课时：介绍双向移位显示器的基本原理和结构。
2.第3-4课时：讲解双向移位显示器的编程方法。
3.第5-6课时：通过案例分析，让学生掌握双向移位显示器的应用。
三、教学方法为了提高教学效果，将采用以下教学方法：1.讲授法：用于讲解双向移位显示器的基本原理和结构。
2.讨论法：通过分组讨论，让学生深入理解双向移位显示器的编程方法。
3.案例分析法：通过分析实际案例，让学生掌握双向移位显示器的应用。
4.实验法：让学生亲自动手操作，增强实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将准备以下教学资源：1.教材：《双向移位显示器教程》。
2.参考书：相关技术文档和案例分析。
3.多媒体资料：教学PPT、视频教程。
4.实验设备：双向移位显示器、编程器、调试器等。
通过以上教学资源，丰富学生的学习体验，提高学习效果。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，将采用以下评估方式：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与度、提问回答等情况，评估学生的学习态度和理解程度。
2.作业：布置与课程内容相关的作业，评估学生的掌握情况。
3.考试：定期进行考试，测试学生对课程知识的掌握程度。
评估方式将根据学生的表现进行综合评分，以全面反映学生的学习成果。