南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目：經(jīng)濟型數(shù)控車床控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計專業(yè)：自動化（數(shù)控技術(shù)應(yīng)用）班級：數(shù)控033學(xué)號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：2007年3月本科畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告學(xué)生姓名王慧蘊學(xué)號Z35702203專業(yè)自動化（數(shù)控技術(shù)應(yīng)用）指導(dǎo)教師華茂發(fā)職稱副教授所在院系自動化學(xué)院課題來源自擬課題課題性質(zhì)工程設(shè)計課題名稱經(jīng)濟型數(shù)控車床控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和意義經(jīng)濟型數(shù)控車床是以單片機為控制核心、以步進電機為驅(qū)動、以開環(huán)控制方式為基礎(chǔ)的一種簡易數(shù)控系統(tǒng)。此次主要以它的控制系統(tǒng)為研究對象，進行硬件電路設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計的具體內(nèi)容：1、采用8031作為主CPU，外擴32K程序存儲器，8K數(shù)據(jù)存儲器；2、用89C2051作為從CPU，控制三排LED顯示；3、鍵盤用8155擴展；4、X軸、Z軸步進電機正、反轉(zhuǎn)脈沖信號經(jīng)鎖存器輸出；5、用8255擴展若干輸入、輸出信號接口。本課題研究的意義：本課題對經(jīng)濟型數(shù)控車床控制系統(tǒng)硬件電路進行設(shè)計,其研究意義如下：1、經(jīng)濟型數(shù)控車床價格便宜，性能價格比適中，與中高檔數(shù)控車床相比，前者只需一萬元左右，后者則需要十萬甚至幾十萬元。因此，它特別適合于改造在設(shè)備中占有較大比重的普通車床，適合在生產(chǎn)第一線大面積推廣。2、經(jīng)濟型數(shù)控車床適用于多品種、中小批量產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)，對產(chǎn)品的適用性強。在普通車床上加工的產(chǎn)品，大都可以在經(jīng)濟型數(shù)控車床上進行。加工不同零件，只要改變加工程序，很快適應(yīng)和達到批量生產(chǎn)的要求。這就為單件、小批量以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利。它縮短了生產(chǎn)準備周期，而且節(jié)省了大量工藝裝備費用。對于使用點位控制系統(tǒng)的多孔零件的加工，當(dāng)需要修改設(shè)計，改變其中某些孔的位置和尺寸時，只需局部修改增刪穿孔帶的相應(yīng)部分，花費很短的生產(chǎn)準備時間就可以把修改后的新產(chǎn)品制造出來，為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不斷更新提供了有利條件。3、經(jīng)濟型數(shù)控車床可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低廢品損失。數(shù)控裝置有較高的加工精度，加工出的產(chǎn)品尺寸一致性好，合格率高。如包縫機殼車內(nèi)槽，質(zhì)量要求高，手工加工時廢品和返修品率高達70%，用經(jīng)濟型數(shù)控車床加工幾乎沒有廢品。數(shù)控機床的傳動系統(tǒng)與機床結(jié)構(gòu)都具有很高的剛度和熱穩(wěn)定性，提高了產(chǎn)品的制造精度，特別是數(shù)控機床的自動加工方式避免了生產(chǎn)者的人為操作誤差，同一批加工零件的尺寸一致性好。產(chǎn)品合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。4、經(jīng)濟型數(shù)控車床能解決復(fù)雜零件的加工精度控制問題。如一個復(fù)雜工件，原來有一個高級車工用雙手搖動兩個手柄，邊加工邊對樣板，每件需16小時，費時費力，且質(zhì)量無法保證，而在改造后的經(jīng)濟型數(shù)控車床上加工，僅用45分鐘，提高工效20倍。5、經(jīng)濟型數(shù)控車床能節(jié)約大量工裝費用，降低生產(chǎn)成本。手工操作需要大量不同類型的靠模和成形刀具，用經(jīng)濟型數(shù)控車床加工可以不用工裝，不僅節(jié)約了工裝費用，還減輕了工具制造部門的壓力。6、經(jīng)濟型數(shù)控車床可以提高生產(chǎn)率。零件加工所需要的時間包括機動時間與輔助時間兩部分。經(jīng)濟型數(shù)控車床能夠有效減少這兩部分時間，因而加工生產(chǎn)率比一般機床要高得多。數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速和進給量的范圍比普通機床的范圍大，每一道工序都能選用最有利的切削用量，良好的結(jié)構(gòu)剛性允許數(shù)控車床進行大切削用量的強力切削，有效地節(jié)省了機動時間。數(shù)控車床移動部件的快速移動和定位均采用了加速與減速措施，因而選用了很高的空行程運動速度，消耗在快進、快退和定位的時間比一般機床的少得多。數(shù)控車床在更換零件時幾乎不需要重新調(diào)整車床，而零件有都安裝在夾緊裝置中，用于停機進行零件安裝調(diào)整的時間可以節(jié)省不少。7、經(jīng)濟型數(shù)控車床可以減輕工人的勞動強度。使用經(jīng)濟型數(shù)控車床，將工人從緊張、繁重的勞動中解脫出來。對零件的加是按事先編好的程序自動完成的，操作者除了安放穿孔紙帶或操作鍵盤、裝卸零件、關(guān)鍵工序的中間測量以及觀察機床的運動之外，不需要進行繁重的重復(fù)性手工操作，勞動強度和緊張程度均可大為減輕，勞動條件也得到相應(yīng)的改善。8、經(jīng)濟型數(shù)控車床可以提高工人的素質(zhì)，促進技術(shù)進步。數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，擴大了工人的視野，帶動可學(xué)習(xí)微電子技術(shù)的熱潮，為工人由“體力型”向“智力型”過渡創(chuàng)造了條件，促進了工廠的技術(shù)進步。9、經(jīng)濟型數(shù)控車床可以增強企業(yè)的應(yīng)變能力，為提高企業(yè)競爭能力創(chuàng)造了條件。企業(yè)應(yīng)用經(jīng)濟型數(shù)控對設(shè)備進行改造后，提高了加工精度和批量生產(chǎn)的能力，同時又保持“萬能加工”和“專用高效”這兩種屬性，提高設(shè)備自身對產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的應(yīng)變能力，增強了企業(yè)的競爭能力。10、經(jīng)濟型數(shù)控車床的功能實用，軟件功能不低于同樣配置的一般伺服電機的功能，基本上可以滿足加工要求。全功能數(shù)控系統(tǒng)雖然功能豐富，但成本高，我國一般中小型企業(yè)購置困難，而大量的機械零件需要高速加工制造，需要大量便宜且自動化程度很高的加工設(shè)備。由于步進電機的數(shù)控系統(tǒng)在某種意義上可以裝備這個檔次的設(shè)備，所以經(jīng)濟型數(shù)控車床是適合我國國情的高效自動化車床。文獻綜述隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展,傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革,普通機床已經(jīng)無法滿足社會發(fā)展的需要。經(jīng)濟型數(shù)控車床控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計,最主要的是對單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計。文獻12345等都是關(guān)于單片機方面的內(nèi)容，其中3和4介紹了MCS-51系列單片機的基礎(chǔ)知識，如單片機的總體結(jié)構(gòu)，引腳的描述，以及外部擴展問題等；文獻2以89C51單片機為典型機，詳細介紹片內(nèi)結(jié)構(gòu)、工作原理、接口技術(shù)和單片機在各領(lǐng)域中的應(yīng)用；文獻15介紹了如何設(shè)計單片機系統(tǒng)，提供了大量實用電路和程序并舉例了應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試，注重理論聯(lián)系實際，著重實際應(yīng)用。設(shè)計數(shù)控車床控制系統(tǒng)硬件電路必須了解數(shù)控車床的外觀以及它是如何工作的，這樣才能知道該如何著手。文獻67910111213都是關(guān)于數(shù)控或數(shù)控車床方面的內(nèi)容，文獻671112主要是對當(dāng)前數(shù)控機床的介紹，可參考其中的數(shù)控車床的外觀以及工作的方式。文獻91013介紹了數(shù)控機床的發(fā)展趨勢，以及數(shù)控系統(tǒng)先進理念和相應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)。畫電路原理圖和電路板圖需用到軟件PROTEL99SE，文獻8詳細介紹了如何設(shè)計電路原理圖、畫元件圖、設(shè)計電路板圖、畫元件封裝圖和電路仿真等。參考文獻：1、何立民MCS-51單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990年2、李朝青單片機原理及接口技術(shù)北京：北京航空航天大學(xué)出版社，19993、趙德安等單片機原理與應(yīng)用北京：機械工業(yè)出版社，20044、李學(xué)海標準80C51單片機基礎(chǔ)教程北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20065、汪道輝單片機系統(tǒng)設(shè)計與實踐北京：電子工業(yè)出版社，20066、汪木蘭數(shù)控原理與系統(tǒng)北京：機械工業(yè)出版社，20047、邵群濤數(shù)控系統(tǒng)綜合實踐北京：機械工業(yè)出版社，20048、夏路易石宗義電路原理圖與電路板設(shè)計教程PROTEL99SE,20029、張俊魏紅根數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢智能化數(shù)控系統(tǒng)制造技術(shù)與機床，2004年第04