南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 目錄 引言 （ 1） 一 總體方案設(shè)計 （ 2） （一） 總體方案的擬定（ 2） （二） 主要技術(shù)參數(shù)的確定（ 2） 二 儲絲走絲部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 （ 3） （一） 儲絲走絲部件運(yùn)動設(shè)計（ 3） 1對高速走絲機(jī)構(gòu)的要求 （ 3） 2高速走絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及特點（ 4） （二） 儲絲走絲部件主要零件強(qiáng)度計算（ 10） 1齒輪傳動比的確定（ 10） 2齒輪齒數(shù)的確定（ 10） 3傳動件的估算（ 12） 4齒輪模數(shù)估算（ 13） 5. 齒輪模數(shù)的驗算 （ 14） （三） 儲絲走絲部件主要零件強(qiáng)度驗算（ 16） 1齒輪強(qiáng)度的驗算（ 16） 2主軸的驗算（ 19） （四） 主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計（ 21） 1軸承配置形式（ 21） 2主軸組件的調(diào)整和預(yù)緊（ 22） 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 三 進(jìn)給傳動設(shè)計 （ 22） （一） 進(jìn)給傳動運(yùn)動設(shè)計（ 22） 1 脈沖當(dāng)量和傳動比的確定（ 22） （二）滾珠絲桿螺母副的型號選擇和滾珠絲桿的選型和校核（ 23） 1 滾珠絲桿螺母副的型號選擇（ 23） 2 滾珠絲桿的選型和校核（ 25） （三）步進(jìn)電機(jī)的選擇（ 28） 1根據(jù)脈沖當(dāng)量和最大靜轉(zhuǎn)矩初選電機(jī)型號 (28) 2啟動矩頻特性校核 (30) （四）進(jìn)給機(jī)構(gòu)支承設(shè)計（ 31） 1 螺桿的支承形式（ 31） 2 螺桿的支承方式（ 31） 四 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計 （ 32） （一）高頻脈沖電源 （ 32） （二）數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計（ 33）(三 )控系統(tǒng)硬件的電路設(shè)計（ 34） 1 單片機(jī)設(shè)計（ 34） 2 系統(tǒng)擴(kuò)展（ 38） 3 I/O 口的擴(kuò)展（ 42） 4 顯示器的接口設(shè)計（ 48） 5 步進(jìn)電機(jī)控制電路設(shè)計 （ 50） 6 光電隔離電路設(shè)計（ 57） 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 部分控制程序（ 58） 8 其他接口電路設(shè)計（ 70） 參考文獻(xiàn) （） 謝辭 （） 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 摘要 : 電火花線切割加工（ wire-EDM）是一 種基于電火花加工技術(shù)的適應(yīng)性流程加工技術(shù)，它可以被用在具有二維到三維復(fù)雜形狀的而且是導(dǎo)電的原材料的加工上。電火花線切割加工最常見的應(yīng)用是在壓模、擠壓模、粉末冶金的鑄模和標(biāo)準(zhǔn)摸板的裝配工中。這樣就可以加工出以往依靠花費(fèi)很高磨床或昂貴的傳統(tǒng)意義上的電火花的電極來進(jìn)行加工的工件。由于電火花線切割加工技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)，是機(jī)械、電工、電子、數(shù)控、自動控制、計算機(jī)應(yīng)用等多門學(xué)科、專業(yè)知識的綜合運(yùn)用。 我的設(shè)計課題是 DK7732 數(shù)控高速走絲電火花線切割機(jī)及控制系統(tǒng)設(shè)計。DK 為數(shù)控電加工機(jī)床， 77 為電火花線切割機(jī)床， 32 為機(jī)床工作臺寬度。 此次設(shè)計包括機(jī)床的總體布局設(shè)計，橫向進(jìn)給、縱向進(jìn)給設(shè)計，其中還包括齒輪的強(qiáng)度計算，滾珠絲桿較核，軸承壽命的驗算?？刂葡到y(tǒng)部分包括步進(jìn)電機(jī)控制電路和脈沖電源電路，這是數(shù)控電火花加工機(jī)床的重點設(shè)計部分，也是難點。步進(jìn)電機(jī)電路設(shè)計包括硬件電路設(shè)計和軟件系統(tǒng)設(shè)計。詳細(xì)說明了芯片的擴(kuò)展、鍵盤顯示器接口的設(shè)計等等。脈沖電源電路采用高低壓復(fù)式脈沖電源，它是由晶體管及分立元件組成的電路，輸出高低壓復(fù)式脈沖，可以同時供給兩個放電間隙加工，提高生產(chǎn)效率。 關(guān)鍵字： 數(shù)控高速電火花線切割加工、主軸運(yùn)動、步進(jìn)電 機(jī)、脈沖電源。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 Abstract: Wire electrical-discharge machining(wire-EDM) is an adaptation of the basic EDM process, which can be use for cutting complex two-and-three-dimensional shapes through electrically conducting materials. Wire-EDM is most commonly used for the fabrication of press stamping dies, extrusion dies, powder composition dies, profile gages, and templates. Complicated cutouts can be made in difficult-to-machine metals without the need for high-cost grinding or expensive shaped EDM electrodes, Because the technology of wire electrical-discharge machining is the technology of mechatronics, and it is the integrate application of many subjects and professional knowledge, for example mechanism, electrician, electron, numerical control, auto control and computer application. My design subject is DK7732 numerical control electrical-discharge perforation molding machining tool. DK means numerical control machining tool. 77 means wire electrical-discharge perforation molding machining tool. 32 means the width of tools worktable. The design contains collectivity distribution design, landscape orientation feed design, portrait feed design, circumgyrate worktable design. It still includes intension calculation of gear wheel, the checking of ball bearing pole and the calculation of axis gearing life-span. The controlling system part contains the circuit of step-by-step electromotor control and the circuit of pulse electrical source. This part is the most important part of numerical control electrical-discharge machining tool, and it is very hard for me. The design of step-by-step electromotor control includes hardware circuit design and software system design. It explains the enlarging of CMOS chip and the design of keyboard display interface. The circuit is composed by transistor and unattached elements, it exports high and low voltage pulse, which can apply with two electrical-discharge interval and improve productivity. Key words: Numerical control wire electrical-discharge machining, principle axis motion, step-by-step electromotor, pulse electrical source 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 前言 畢業(yè)設(shè)計可謂是大學(xué)四年對所學(xué)知識綜合的一次大的考驗也是在走向工作南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 崗位的一次練兵，更進(jìn)一步鍛煉了自己的動手能力和團(tuán)隊的合作能力，真正做到了理論聯(lián)系實際教與學(xué)的一次有理結(jié)合。 數(shù)控電火花線切割機(jī)的設(shè)計具體的說來應(yīng)該包括走絲設(shè)計， X、 Y 坐標(biāo)工作臺設(shè)計，脈沖電源的設(shè)計，控制部分的設(shè)計等。按照設(shè)計的任務(wù)書，首先要了解該機(jī)床調(diào)查研究電火花線切割機(jī)的加工特點，確定 DK7732 線切割機(jī)床的具體 技術(shù)參數(shù)，從而在第一階段我們在衡冶進(jìn)行了實地的參觀測繪，初步確定參數(shù)，對照已有的院數(shù)控中心 DK7725 型線切割機(jī)更進(jìn)一步確定具體的設(shè)計參數(shù)，根據(jù)已有的參數(shù)再對機(jī)床總體方案及控制系統(tǒng)總體方案進(jìn)行確定。具體到設(shè)計時對各個方案再進(jìn)行點對點的修改。接下來就是進(jìn)行必要的設(shè)計與計算選型工作，就是將整體機(jī)床的設(shè)計又分為幾個部分各個去突破大體就是機(jī)械部分和電氣部分。再具體到各個組件或零件。 雖說設(shè)計是個人的行為，但由于自己的知識欠缺且設(shè)計的內(nèi)容跨越比較大包括電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計，很多地方肯定是難以具到，當(dāng)然有在顏 竟成教授的悉心指導(dǎo)下，很多不懂的地方這正是我們要學(xué)的地方，同時在多方面有同學(xué)們的提示才得將設(shè)計順利進(jìn)行。這畢竟是一個學(xué)習(xí)階段的畢業(yè)設(shè)計很多方面都是在邊學(xué)邊用中進(jìn)行的，或者說很多方面的設(shè)計還是停留在模仿的階段比如電氣部分，控制部分都不是很成熟的設(shè)計。 第一章 總體方案設(shè)計 一、線切割機(jī)床的現(xiàn)狀簡介 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 我國數(shù)控線切割機(jī)床的擁有量占世界首位，技術(shù)水平與世界先進(jìn)水平差距也逐漸縮小。尤其近年來，計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用和線電極電火花加工技術(shù)的結(jié)合。實現(xiàn)了各種復(fù)雜形狀的模具和零件加工的 自動化，其控制精度可達(dá) 1 m，實際加工 精度可達(dá) 0.01mm。表面粗糙度可達(dá) 1.252.5 m。數(shù)控線切割機(jī)床是精密金加工線切割加工技術(shù)是線電極電火花加工技術(shù)，是電火花加工技術(shù)中的一種類型，簡稱線切割加工。圖 1.1 中是線切割機(jī)床加工的工作原理示意圖 脈沖電源圖紙 程序鍵盤數(shù)控裝置介質(zhì)液泵步進(jìn)電機(jī)儲絲筒 圖 1.1 線切割機(jī)工作原理示意圖 線切割機(jī)床采用鉬絲作為電極絲。被切割的工件為工件電極，電極絲為工具電極。脈沖電源發(fā)出連續(xù)的高頻脈沖電壓，加到 工件電極和工具電極上（電極絲）。在電極絲與工件之間加有足夠的、具有一定絕緣性能的工作液。當(dāng)電極絲與工件間的距離小到一定的程度時，工作液介質(zhì)被擊穿，電極絲與工件之間形成瞬時火花放電，產(chǎn)生瞬時間高溫，生成大量的熱，使工件表面的金屬局部熔化，甚至汽化；再加上工作液體介質(zhì)的沖洗作用，是得金屬被蝕除下來。這就是線切割機(jī)床的加工原理。工件在機(jī)床坐標(biāo)工作臺上，按數(shù)控裝置或微機(jī)程序控制下的預(yù)定軌跡進(jìn)行加工最后得到所需要的形狀的工件。 1.數(shù)控線切割加工的主要特點如下 ： 1）； 線切割加工可以用于一般切削方法難以加工或者無法加 工的形狀復(fù)雜的工件南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 加工，如沖模、凸輪、樣板、外形復(fù)雜的精密零件及狹窄的縫隙。尺寸精度可以達(dá)到 0.01-0.02mm，表面粗糙度值 Ra 可達(dá)到 1.25 m。 2）； 先切割加工可以用于對一般切削方法難以加工或者無法加工的金屬材料和半導(dǎo)體材料的工件進(jìn)行加工，如淬火鋼、硬質(zhì)合金鋼、高硬度金屬等，但無法實現(xiàn)對非金屬導(dǎo)電材料的加工。 3）； 線切割加工直接利用線電極電火花進(jìn)行加工，可以方便的調(diào)整加參數(shù)，如調(diào)節(jié)脈沖寬度、脈沖間隔、加工電流等，提高線切割加工精度，也可通過調(diào)節(jié)實現(xiàn)加工過程的自動化控制。 4）； 線切割加工的效率低 ，成本較高，不適合于加工形狀簡單的批量零件。 二、 線切割機(jī)床的總體方案的擬定 線切割機(jī)床具體加工過程為：加工者根據(jù)圖紙中的工件尺寸，編制成一定的程序，并且通過鍵盤或光電機(jī)等輸入設(shè)備將程序輸入到控制器中去。在控制系統(tǒng)接受到輸入的程序后，將其存入存儲器中。點火花先切割機(jī)在收到命令后，就開始運(yùn)行程序，通過微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算。每運(yùn)算一次，發(fā)出一個進(jìn)給脈沖，然后經(jīng)過功放驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，使機(jī)床工作臺按預(yù)定的軌跡進(jìn)行加工。運(yùn)絲系統(tǒng)由運(yùn)絲電機(jī)傳動給儲絲筒，通過行程開關(guān)使儲絲筒作往復(fù)運(yùn)動，從而使得鉬絲運(yùn)動。鉬絲經(jīng)過機(jī)架 上的導(dǎo)輪與工件相接近，小到一定的距離。乳化液泵即工作液將線切割機(jī)專用乳化液通過噴嘴噴入工作切口上，高頻脈沖電源產(chǎn)生的連續(xù)高頻脈沖被分別加到鉬絲與工件之間的間隙進(jìn)行檢測，檢測信號的大小送入變頻電路，再由變頻電路產(chǎn)生的頻率大小來控制微機(jī)的進(jìn)給速度。當(dāng)間隔增大時就加快進(jìn)給速度，當(dāng)間隙減小時，就減慢進(jìn)給速度，以保持均衡的放電間隙，從而也維持了一定的加工電流。 1）； 電火花線切割機(jī)床屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定的加工精度的前提下，應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)應(yīng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。 2）； 為了保證進(jìn) 給伺服系精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲桿螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動剛度和消除間隙。齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)統(tǒng)的傳動。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3）； 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機(jī)控制系統(tǒng)中除了 CPU 外，還包括擴(kuò)展程序存儲器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器， I/O 接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器；包括光隔離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路。此外，系統(tǒng)中還應(yīng)該包括脈沖發(fā)生電路和其它輔助電路 4）； 電火花線切割機(jī)床具有定位、縱向和橫向的直線插補(bǔ)功能；還能要求暫停，進(jìn)行循環(huán)加工等。因此，數(shù)控系 統(tǒng)選取連續(xù)控制系統(tǒng)。 5）； 縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動鏈，它們由步進(jìn)電機(jī)、齒輪副、絲桿螺母副組成，傳動比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的。 6）； 采用滾動道軌可以減少道軌見的摩擦阻力，便于工作臺實現(xiàn)精確和微量移動，且潤滑方法簡單。 7）； 根據(jù)電火花線切割機(jī)床最大的加工尺寸，加工精度，控制速度和經(jīng)濟(jì)性要求，一般采用 8 位微機(jī)。在 8 位微機(jī)中， MCS-51 系列單片機(jī)具有集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，抗干擾能力強(qiáng)，具有很高的性能價格比。因此，可以選擇 MCS-51 系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。 在上述的基礎(chǔ)上，有條件的還可以進(jìn)一 步實現(xiàn)鉬絲的角度調(diào)節(jié)，使加工過程更加細(xì)致。 三、具體各部件的組成介紹 線切割機(jī)床主要由機(jī)械系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和微機(jī)控制系統(tǒng)組成。其主體結(jié)構(gòu)由床身、坐標(biāo)工作臺、線架、運(yùn)絲裝置、工作液箱、機(jī)床電器、夾具、保護(hù)罩及機(jī)床附件等部分組成。 1）；機(jī)械系統(tǒng) 機(jī)械系統(tǒng)主要由床身。坐標(biāo)工作臺、線架及運(yùn)絲裝置等組成。 機(jī)床床身是箱形結(jié)構(gòu)的鑄件，是安裝坐標(biāo)工作臺、線架及運(yùn)絲裝置的基礎(chǔ)，要有較好的剛性，以保證機(jī)床的加工精度。床身既能起支撐和連接坐標(biāo)工作臺、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)和線架等部件的作用，又起安裝機(jī)床電器、存放工作液的 作用。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 坐標(biāo)工作臺主要由工作臺上拖板、中拖板、下拖板、絲趕和齒輪變速箱等部件組成。拖板的縱向和橫向運(yùn)動是采用“一 V 一平”滾動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。如下圖所示 圖 1.2 線切割機(jī)坐標(biāo)工作臺 圖 1.2 中是線切割機(jī)坐標(biāo)工作臺的結(jié)構(gòu)。坐標(biāo)工作臺用于安裝并且?guī)庸ぜ诠ぷ髋_平面內(nèi)作 x、 y 兩個方向的移動。坐標(biāo)工作臺分為上下兩層，分別與 x、y 軸絲杠相連。由兩個步進(jìn)電機(jī)通過兩對消隙齒輪及絲杠轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)兩個方向的運(yùn)動。步進(jìn)電機(jī) 每接收到微機(jī)發(fā)出的一個脈沖信號，其輸出軸就轉(zhuǎn)動一個步距角。通過消隙齒輪變速帶動絲杠轉(zhuǎn)動，使工作臺在相對應(yīng)的方向上移動 0.001mm。坐標(biāo)工作臺的有效行程就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動絲杠的轉(zhuǎn)動對應(yīng)的移動距離。絲杠前端采用兩只角接觸軸承來消除間隙，可調(diào)整予緊力，使間隙接近零，具有轉(zhuǎn)動靈活、精度高、壽命長等優(yōu)點而被采用。由于控制系統(tǒng)采用開環(huán)控制，機(jī)床加工精度主要由坐標(biāo)工作臺的運(yùn)動精度來確定。 線架安裝在儲絲筒與工作臺之間。為了滿足不同厚度工件的要求，機(jī)床采用可變跨距結(jié)構(gòu)的線架，以確保上下導(dǎo)輪與工件的最佳距離，減小電極絲的抖動 ，提高加工精度。線架采用鑄件結(jié)構(gòu)，提高線架的剛性對加工精度有很大的影響。線架的下懸臂固定在立柱上，上懸臂可沿立柱導(dǎo)軌做上下升降。導(dǎo)輪置于線架懸臂的前端采用密封結(jié)構(gòu)組成裝在懸臂上。下圖為先切割機(jī)床的線架部件結(jié)構(gòu)。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 圖 1.3 線架部件結(jié)構(gòu) 運(yùn)絲裝置由儲絲筒、儲絲筒拖板及傳動系統(tǒng)組成。儲絲筒由薄壁管制成，具有重量輕、慣性小、耐腐蝕等優(yōu)點。儲絲筒主軸通過。聯(lián)軸器中裝有耐油橡膠墊片，對電機(jī)換向瞬間 產(chǎn)生的沖擊起到機(jī)械緩沖作用，以減少振動，從而延長傳動軸的使用壽命。如下頁圖所示，它是線切割機(jī)床運(yùn)部件結(jié)構(gòu)，儲絲筒主軸裝有兩對變速齒輪，帶動傳動絲桿，使儲絲筒與拖板作往復(fù)運(yùn)動使鉬絲有規(guī)律的等距離排列在儲絲筒上。拖板儲絲筒的頻繁換向是采用行程開關(guān)控制來實現(xiàn)的，它具有控制簡單，動作靈敏、換向噪聲小、震動輕、使用壽命長等優(yōu)點。左右撞塊間的距離可以調(diào)節(jié)，一般根據(jù)鉬絲的長短來確定。鉬絲兩端留有一定的余量，當(dāng)行程開關(guān)失靈時，可切斷電機(jī)電源，確保機(jī)床的安全。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 圖 1.4 運(yùn)絲部件結(jié)構(gòu) 2）；傳動系統(tǒng) 傳動系統(tǒng)由工作臺、運(yùn)絲裝置和線架所組成。傳動系統(tǒng)包括工作臺傳動系統(tǒng)、運(yùn)絲裝置傳動系統(tǒng)和電極絲運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)。工作臺傳動系統(tǒng)主要是 x 軸和 y 軸方向傳動，下頁圖是工作臺傳動系統(tǒng)圖。 圖 1.5 工作臺傳動系統(tǒng)示意圖 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 X 軸向傳動路線如下。控制系統(tǒng)發(fā)出進(jìn)給脈沖， x軸步進(jìn)電機(jī)接收到這個進(jìn)給脈沖信號，其輸出軸就轉(zhuǎn)動一個步距角，通過一 對齒輪變速帶動絲杠轉(zhuǎn)動。兩齒輪嚙合變速后帶動絲杠，通過螺母帶動拖板，使工件實現(xiàn) x軸向移動。 Y 軸向傳動路線與 x軸類似。 運(yùn)絲裝置的傳動系統(tǒng)主要是機(jī)床行程開關(guān)。運(yùn)絲裝置機(jī)構(gòu)帶動電極絲以一定的線速度運(yùn)動，并將電極絲整齊的盤繞在儲絲筒上。行程開關(guān)控制儲絲筒的正反轉(zhuǎn) 向 。 下 圖 是 線 切 割 機(jī) 床 運(yùn) 絲 裝 置 傳 動 系 統(tǒng) 圖 圖 1.6 運(yùn)絲裝置傳動系統(tǒng) 運(yùn)絲裝置的傳動路線是：電動機(jī)轉(zhuǎn)動，通過聯(lián)軸器帶動儲絲筒按一定的速度運(yùn)動旋轉(zhuǎn) 。同軸上一對齒輪嚙合傳動再傳給另外一對齒輪。經(jīng)兩對齒輪的變速傳動，帶動絲杠、螺母后驅(qū)動拖板移動，并使電極絲整齊地盤繞在儲絲筒上。 電極絲運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要是由儲絲筒旋轉(zhuǎn)，帶動電極絲做正反向交替運(yùn)動。排絲導(dǎo)輪保持電極絲整齊排列在儲絲筒上，經(jīng)過線架作來回高速移動（線速度為8m/s），進(jìn)行切割加工。電極絲傳動路線是由儲絲筒經(jīng)過排絲輪，再經(jīng)過導(dǎo)電輪，由上導(dǎo)輪切割工件，在經(jīng)下導(dǎo)輪后，回儲絲筒進(jìn)行往復(fù)盤繞。 3）；機(jī)床潤滑及工作液系統(tǒng) 線切割機(jī)床有機(jī)床潤滑系統(tǒng)和工作液系統(tǒng)。 機(jī)床潤滑系統(tǒng)對線切割機(jī)床各個運(yùn)動副進(jìn)行潤滑，以保證 機(jī)床各個運(yùn)動部件南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 靈活可靠。手搖工作臺做縱橫向移動應(yīng)輕松靈活，撥動儲絲筒、導(dǎo)輪均應(yīng)旋轉(zhuǎn)自如，輕便靈活。工作臺各部位的運(yùn)動副潤滑，重點是絲杠、螺母和齒輪箱及拖板滑道等。一般要求加油時間為每周一次。運(yùn)絲部件各部位的運(yùn)動副潤滑，重點是齒輪、絲杠、螺母和拖板導(dǎo)軌等。一般要求加油時間為每周一次。 工作液系統(tǒng)由工作液、工作液箱、工作液泵和循環(huán)導(dǎo)管組成。工作液起截緣、排屑、冷卻等作用。工作液一般采用（ 710） %的植物皂化或 DX-1 油酸鉀乳化液水溶液。工作方式由工作液泵供給工作液循環(huán)噴注的壓力進(jìn)行工作。每次脈沖放電后，工件 與電極絲之間必須迅速恢復(fù)截緣狀態(tài)，這是靠工作液的絕緣作用實現(xiàn)的。工作液噴注在切口中，使得脈沖放電不能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定持續(xù)的電弧放電，否則會影響加工質(zhì)量和精度。在加工過程中，工作液的噴煮壓力會將加工過程中產(chǎn)生的金屬小顆粒迅速從電極之間沖走，保證正常加工。工作液還可以起冷卻作用，冷卻受熱的電極和工件，防止工件變形。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第二章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計 一同步帶傳動的設(shè)計計算 同步帶傳動設(shè)計計算的主要內(nèi)容是根據(jù)傳遞的名義功率、轉(zhuǎn)速、速度筆及工況來正確選擇同步帶的型號、帶長、帶寬及帶輪的齒數(shù)和直徑。計算步驟如下 。 1. 計算設(shè)計功率 pd=(k+k1+k2)pm(kw) 式中： pm為同步帶傳遞的名義功率（ kw）由電機(jī)的選擇名義功率為 1.1kw,以知設(shè)計參數(shù)； k0 為載荷修正系數(shù)參考機(jī)電綜合設(shè)計表 2-14 為輕負(fù)荷傳遞功率且工作時間為普通使用每日 8h-10h 所以 k0 取 1.5。 k1 為使用張緊輪修正系數(shù)見表 1，由表可取 k1=0.1； k2 為增速傳動修正系數(shù)見表 2，此處為減速傳動所以 k2=0。 表 2.1 使用張緊輪修正系數(shù) k1 表 2.2 增速傳動修正系數(shù) k2 壓緊輪的位置 系數(shù) 增速比 系數(shù) 松邊內(nèi)側(cè) 0 1.00-1.24 0 松邊外側(cè) 0.1 1.25-1.74 0.1 緊邊內(nèi)側(cè) 0.1 1.75-2.49 0.2 緊邊外側(cè) 0.2 2.50-3.49 0.3 所以 pd=（ k0+k1+k2） pm=（ 1.5+0.1+0） pm=1.6 1.1kw=1.76kw 2選擇帶的型號 由設(shè)計功率 pd=1.76kw 和小帶輪轉(zhuǎn)速 n1由 下圖 選出同步帶的型號并由機(jī)械設(shè)計手冊查到對應(yīng)的節(jié)距 pd（ mm）。 電極絲額定移動速度為 11m/s。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 儲絲筒的直徑由前面確定為 D=146mm n D=11m/s n=11/0.146 3.14m/s=24r/s=1440r/min 由 同步帶選型圖 易知對應(yīng)點選擇小帶輪為 L 型同步帶輪對應(yīng)的節(jié)距 pb=9.525mm 基準(zhǔn)寬度為 25.4mm。 周節(jié)制梯形同步帶輪 又稱標(biāo)準(zhǔn)同步帶輪梯形同步帶輪的齒廓形狀可以采用漸開線齒型前者用漸開線輪刀具范成法加工而成其齒形取決于刀具。此處采用的漸開線齒形。 M X LX X LXL LXHX X H 圖 2.1 同步帶選型圖 3.確定帶輪齒數(shù) z 與直徑 d 由前面所選絲杠 D=24mm p 導(dǎo)程 =3mm 由儲絲筒運(yùn)絲原理即轉(zhuǎn)筒每轉(zhuǎn)一圈儲絲筒整體向左或向右移動一個電極絲的直徑。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 由電極絲的直徑 D 絲 =0.2mm 而按照相關(guān)規(guī)定儲絲筒整體移動的距離應(yīng)該在一個電極絲直徑范圍內(nèi)且誤差不應(yīng)該 超過 0.05mm才不會出現(xiàn)斷絲的現(xiàn)象。 即可取 S 距 =0.25mm （為誤差范圍以內(nèi)） 由 S 距 =i p 絲 =0.25mm 所以 I=0.25/3=0.0833=1/12 即絲杠每轉(zhuǎn)一圈儲絲筒轉(zhuǎn) 12 圈 由帶輪最少許用齒數(shù)表查之小帶輪最少許用齒數(shù)為 14此處選用 16 齒稍大 2 齒比較合理從而大帶輪的齒數(shù)為 Z2=Z1 I=12 16=192 齒 由 Z2=192 查手冊 GB11361-89 易知無可選用的帶輪且選用的話直徑將超過400mm故不易裝配從而應(yīng)選擇另一方按。 為了將同步帶輪的直徑減 小可采用二級傳動由傳動比的計算： 表 2.3 帶輪最少許用齒數(shù) 小帶輪轉(zhuǎn)速 帶型號 n1/（ r/min） MXL XXL XL L H XH X 帶輪最少許用齒數(shù) 900 - - 10 12 14 22 900- 1200 12 12 10 12 16 24 1200- 1800 14 14 12 14 18 26 1800- 3600 16 16 12 16 20 30 3600- 4800 18 18 15 18 22 - 可采用 Z1=16 Z2=48 Z3=18 Z4=72 即 Z1/Z2 Z3/Z4=0.0833 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 從所查小帶輪與基準(zhǔn)寬度： 小帶輪直徑 d1=PbZ1/ =9.525 16/3.14=48.53mm 第二帶輪直經(jīng) d2=PbZ2/ =9.525 48/3.14=145.60mm 第 三帶輪直經(jīng) d3=PbZ3/ =9.525 18/3.14=54.60mm 第四帶輪直徑 d4=PbZ4/ =9.525 72/3.14=218.40mm 4.選擇帶長 Lp 根據(jù)以知中心距 A（ mm）的要求或初選中心距 A，計算帶長 Lp 以知中心距 A1=182mm A2=193mm Lp1=2Acos 1+（ d1+d2） /2+（ d2 d1） /180（ mm） =2 182 cos30.9 +（ 218.4+48.53） /2+ 30.9 (218.4 48.53)/180 =321.9+304.78+91.54 =718.22mm 其中 1=arcsin(d2 d1)/2A1 =arcsin(218.40 48.53)/182=30 Lp2 =2Acos 2+（ d3+d4） /2+（ d4 d3） /180（ mm） =2 193 cos15.5 +（ 145.6+54.6） /2+ 15.15 (145.6 48.53)/180 =375.12+314.31+15.23=704.66 其中 2=arcsin(d4 d3)/2A2 =arcsin(145.6 48.3)/2 193 =15.15 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 按手冊查選擇最接近計算帶長值的標(biāo)準(zhǔn)帶長（節(jié)線長）及相應(yīng)長度代號，并查出該帶的齒數(shù) zb。 按 GB11616-89 為了使皮帶有一定的張緊力度故可選擇長度代號為 270 的L 型同步 帶 其齒數(shù)為 72 齒節(jié)線長 685.8mm in27 極限偏差 0.61 in 0.024 5.實際傳動中心距離 A 的確定 根據(jù)所選的標(biāo)準(zhǔn)帶長求出實際中心距 A。 A M+ /)(8/1 2122 ZZPbM M1=Pb/8(2Zb Z1 Z2) M2=Pb/8(2Zb Z3 Z4) M1=9.524/8(2 160 16 72)=276.196 M2=9.524/8(2 160 48 18)=302.38 所以 A1 276.196+ 276.1962 1/89.524(72 16)/ 545 A1 302.387+ 302.3872 1/89.524(48 18)/ 602.387 在 z1/z2 之值很大時，還有一個精確中心距計算公式。但是，通常同步帶傳動中心距是可以調(diào)整的，以邊獲得同步帶傳動必須有的適當(dāng)?shù)膹埦o力。 6.選擇帶寬 bs 帶寬的選擇準(zhǔn)則是限制作用在同步帶寬上的拉力，以保證同步帶的強(qiáng)度和使用南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 壽命，工作是不發(fā)生失效。 1）； 根據(jù) 帶型、小帶輪齒數(shù) z1 及轉(zhuǎn)速由手冊查的對應(yīng)的同步帶的基準(zhǔn)寬度 bs。及基準(zhǔn)額定功率 p。（ kw）。 查得帶型為 L型 小帶輪齒數(shù)為 16齒 且轉(zhuǎn)速為 1440r/min 另一小帶輪齒數(shù)為 18 齒 轉(zhuǎn)速為 320r/min。 對應(yīng)同步帶的基準(zhǔn)寬度 bs0 為 25.4mm p。 =1.1kw。 2）； 計算同步帶傳動的嚙合齒數(shù) zm。 Zm1=entZ1/2 PbZ1/(2 2 A) (Z2 Z1) =ent16/2 9.542 16/2 2 545 (72 16) =ent7.21=7 6 Zm2=entZ3/2 Pbz2/(2 2 A) (Z3 Z4) =ent18/2 9.542 16/2 545 (48 18) =ent8.14=8 6 3)； 計算嚙合齒數(shù)系數(shù) Kz。 當(dāng) Zm 6 時， Kz=1；當(dāng) Zm 6 時 Kz=1 0.2（ 6 zm） 故 Kz1=1 Kz2=1 4） ； 確定帶寬系數(shù) Kw Kw=（ bs/bs。） 1.14 當(dāng)帶寬 bs 尚未確定， 可由該式建立帶寬 bs 與基準(zhǔn)帶寬 bs0 的關(guān)系 5）； 確定額定功率 p p KzKwP。 (kw) 1.1kw 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6)； 選擇帶寬 bs 根據(jù)設(shè)計要求，同步帶傳動的設(shè)計功率應(yīng)小與所選型的額定功率 P，即 Pd P。根據(jù)此條件，導(dǎo)出帶寬 bs 的計算公式。同步帶帶寬值 bs bs。（ Pd/KzP。） 1/1.14（ mm） =25.4（ 9.524/1 1.1） 1/1.14=16.8（ mm） 根據(jù)表 4，選擇標(biāo)準(zhǔn)帶寬 bs 及代號，并且要考慮到標(biāo)準(zhǔn)帶寬 bs 值應(yīng)大于計算帶寬值。 表 2.4 XL L H XH XXH 型標(biāo)準(zhǔn)帶寬 bs/mm XL L H XH XXH 代號 帶寬 代號 帶寬 代號 帶寬 代號 帶寬 代號 帶寬 025 6.4 050 1 2.7 075 19.1 200 50.8 200 50. 031 7.9 075 19.1 100 25.4 300 76.2 300 76.2 037 9.5 100 25.4 150 38.1 400 101.6 400 101.6 此處選擇 L 型標(biāo)準(zhǔn)帶寬 代號為 075 帶寬為 19.1 的同步帶一對。 二滾珠絲杠螺母副的選型和校核 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1.滾珠絲杠螺母副類型選擇 滾珠絲杠螺母副有專門工廠制造，當(dāng)類別、型號選定和校核后，可以外購。滾珠絲杠副的類別主要從三個方面考慮：循環(huán)方式、循環(huán)列數(shù)與圈數(shù)、預(yù)緊方式。 鋼珠在絲杠與螺母之間的滾動是一個循環(huán)閉路 。根據(jù)回珠方式，可分為兩類：內(nèi)循環(huán)，回珠器處在螺母之內(nèi)。外循環(huán)，插管式回珠器位于螺母之外。 鋼珠每一個循環(huán)閉路內(nèi)所含導(dǎo)程數(shù)稱為圈數(shù)。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副的每個螺母有 2 列， 3 列， 4 列， 5 列等幾種，每列只有一圈。外循環(huán)每列有 1.5 圈， 2.5圈， 3.5 圈等幾種，剩下的半圈作回珠。外循環(huán)滾珠絲杠的每個螺母有 1 列 2.5圈，一列 3.5 圈， 2 列 1.5 圈， 2 列 2.5 圈等種類較多。 為了消除間隙和提高滾珠絲杠副的剛度，可以預(yù)加載荷，使它在過盈的條件下工作，稱為預(yù)緊。常用的滾珠絲杠副預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊、雙螺母螺紋式預(yù)緊、 雙螺母齒差式預(yù)緊等。預(yù)緊后的剛度可提高到為無預(yù)緊時的 2倍。但是，預(yù)加載荷過大，將使壽命下降和摩擦力矩加大。通常，滾珠絲杠在出廠時，就已經(jīng)由制造廠調(diào)好預(yù)加載荷，并且預(yù)加載荷往往與絲杠副的額定動載荷有一定的比例關(guān)系。預(yù)緊方式見下頁表。 2.主要參數(shù)及代號 1）； 滾珠絲杠副的參數(shù) 1.1、公稱直徑 dm，公稱直徑即滾珠絲杠的名義直徑， dm 越大，承載能力越大。數(shù)控機(jī)床常用的進(jìn)給絲杠的公稱直徑 dm為 30mm到 80mm。 2.2、基本導(dǎo)程 L0。絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn) 2 rad 時，螺母的軸向位移。與進(jìn)給系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的要求有 關(guān)。 3.3、 精度等級。滾珠絲杠副按其使用范圍及要求可分為 7 個精度等級。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 表 2.5 滾珠絲杠副的預(yù)緊方式 類別 調(diào)整方法 特點 調(diào)整墊片厚度，使螺母 結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，剛度 產(chǎn)生軸向位移 高；但調(diào)整不便，滾道有磨 墊片式 損時，不能隨時消除間隙和 和預(yù)緊。適用于高剛度重載 荷。 螺紋式 調(diào)整端部的圓螺母使螺母 結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整 產(chǎn)生軸向位移 方便但準(zhǔn)確性差，且易松動 用于剛度要求不高或需隨 時調(diào)節(jié)預(yù)緊力的傳動 齒差式 兩螺母在凸緣上有外齒分別 能夠精確的調(diào)整預(yù)緊力， 緊固在螺母座兩端的內(nèi)齒圈 但結(jié)構(gòu)尺寸較大，裝配 嚙合。 調(diào)整較復(fù)雜，宜用于高精 度的傳動 機(jī)構(gòu)。 3.最大工作載荷的計算 滾珠絲杠上的工作載荷 Fm（ N）是指滾珠絲杠副在驅(qū)動工作臺時滾珠絲杠所乘受的軸向力，也叫做進(jìn)給牽引力。它包括滾珠絲杠的走刀抗力及與移動體重力和作用在導(dǎo)軌上的其他切削力相關(guān)的摩擦力。 Fm由以下經(jīng)驗公式。 矩形導(dǎo)軌 Fm KFl+f1（ Fv+Fc+G） 燕尾導(dǎo)軌 Fm KFl+f1（ Fv+ Fc+G） 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 三角形或綜合導(dǎo)軌 Fm KFl+f1（ Fv+G） 式中： Fl,Fv,Fc 分別為工作臺進(jìn)給方向載荷、垂直載荷和橫向載荷（ N）； G 為移動部件的重力； K 和 f1 分別為考 慮顛覆力矩的影響的實驗系數(shù)和導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)隨導(dǎo)軌型式不同而不同。 對于矩形導(dǎo)軌 K=1.1,f1=0.15 燕尾導(dǎo)軌 K=1.4, f1=0.2 三角形或綜合導(dǎo)軌 K=1.15, f1=0.180.18 而滾動導(dǎo) f1 0.00250.005 由線切割機(jī)床坐標(biāo)工作臺 可初選擇 K=1.15 f1=0.015 Fv=200 10=2000N G=Fv+G 臺重 (200+200) 10=4000N 所以 Fm=1.15 0+f1(2000+4000)=0.15 6000=900N 4.最大動負(fù)載 c 的計算及主要尺寸初選 滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動載荷 Ca 選擇用，最大動載荷計算原理與滾動軸承相同。 滾珠絲杠最大動載荷 C 可用下式計算 C= 3L fmFm 式中： L 為工作壽命，單位為 1000000r,L=60nt/1000000； 由 t 150000h 即額定使用壽命（ h）， n 1000v/L。； v 為最大切削力條件下的進(jìn)給速度（ m min），可取最高速度的 1/21/3； L。為絲杠的基本導(dǎo)程（ mm），計算時，可根據(jù)快進(jìn)速度 vmax 和絲 杠最大轉(zhuǎn)速 nmax 初選一個數(shù)值（ L。1000max/nmax） ,待剛度驗算后再確定； t 為額定使用壽命（ h），可取 t 15000h；fm 為運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，無沖擊取 .，一般情況取 1.21.5,有沖擊振動取 1.52.5；Fm為滾珠絲杠工作載荷（ N）。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 由 n=1000v/L。 =1000 0.1/5 =20 其中 v 進(jìn)給速度由機(jī)床給定參數(shù) L。為絲杠導(dǎo)程取 L。 =5mm L=60nt/1000000 =60 20 15000/1000000=18000000r C=3L fmFm =318 1.2 900 =2830N 其中 fm=1.2 為運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)取 1.2 Fm=900N 為工作載荷 初選滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格，相應(yīng)的額定動載荷 Ca 不得小于最大動載荷 C：CaC。 初選絲杠副尺寸規(guī)格 CLM3205-3.5-P3 =2 51 為絲杠的螺旋升角 Ca=16100N 滾珠絲杠額定動載荷 Coa=52750N 滾珠絲杠額定靜載荷 由 Coa=16100C 且 Coa/Fm=161002830=5.63 所以符合標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)滾珠絲杠副在靜態(tài)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)（ n 10r/min）下工作并受載荷，那么還要考慮其另一種失效形式 滾珠接觸面上的朔性變形。即考慮滾珠絲杠的額定靜載荷Coa 是否充分的超過了滾珠絲杠的工作載荷 Fm，一般使 Coa/Fm=23。滾珠絲杠的 Ca 和 Coa 值由手冊查之為上 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 面的取值。 5.傳動效率的計算 滾珠絲杠螺母副的傳動效率 =tg /tg( + ) 式中：為絲杠的螺旋生角，可根據(jù)初選型號查出為以上值； 為摩擦角，滾珠絲杠副 的滾動摩擦系數(shù) f=0.0030.004, 其摩擦角傳動效率較高約等于 10。 滾珠絲杠副的傳動效率較高一般為 0.80.9 之間。 由給定值 =tg /tg( + ) =tg2 51 /tg(2 。 51 、 +10、 ) =0.04/0.047 =0.85 所以其傳動效率符合給定的標(biāo)準(zhǔn)值。 6.剛度的驗算 滾珠絲杠的軸向變形將引起絲杠導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響其定位精度和運(yùn)動平 穩(wěn)性。滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形、絲杠與螺母之間滾道的接觸變形、絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形較小，對縱向的影響更小，可忽略不記。絲杠軸承的軸向接觸變形計算方法可參考機(jī)械設(shè)計手冊?？晒L珠絲杠支撐使用的滾動軸承種類很多一般有接觸叫為 60 度的推力角接觸球軸承，可以背靠背或面對面的組配，此處采用角接觸球軸承以反向安裝。 因此，其實只要滾珠絲杠的支撐的剛度設(shè)計的好，軸承的軸向接觸變形在此可以不予考慮。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 ）；滾珠絲杠的拉壓變形量 1 滾 珠絲杠應(yīng)計算滿載時拉壓變形量 1= FmL/EA(mm) 式中： 1 為在工作載荷 Fm 作用下絲杠總長度上拉伸或壓縮的變形量（ mm）； Fm 為絲杠的工作載荷 (N)；L 為滾珠絲杠在支撐間的受力長度 (mm)； E為材料的彈性模量，對剛 E=206000Mpa；A 為滾珠絲杠按內(nèi)徑確定的截面積（ mm）；“ +”號用與拉伸，“ ”好用與壓縮。也可以從工廠的滾珠絲杠樣本的圖表中查出單位長度軸向拉伸壓縮變形量，然后求出支撐間受力長度的變形量。 1= FmL/EA(mm) = 900x578/803.84x206000 = 0.0031mm 即拉伸與壓縮在不同的受力情況下都可出現(xiàn) 其中 L=578mm由選形確定 E=206000Mp A= 16 16=803.84mm 2）；滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量。 該變形量與滾珠列、圈數(shù)有關(guān)，即與滾珠總數(shù)量有關(guān)，與滾珠絲杠的長度無關(guān)。可從工廠的產(chǎn)品樣本中查出，或用下式計算 無予緊力時 1=0.0038 3 2)1/Dw(Fm/Z（ mm） 有予緊力時 2=0.0013Fm/ 3 DwFyjZ2 （ mm） 式中： Dw 為滾珠直徑（ mm）； Z滾珠總數(shù)量 Z =Zx 圓數(shù) x列數(shù)； Z 為一圈的滾珠數(shù)， Z= dm/Dw(外循環(huán) )， Z=（ dm/Dw） -3（內(nèi)循環(huán)） dm 為 滾 珠 絲 杠 的 公 稱 直 徑 （ mm ）； Fyj 為 予 緊 力南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （ kgf,1kgf=9.8N） ；Fm為滾珠絲杠工作載荷（ kgf,1kgf=9.8N）。 當(dāng)滾珠絲杠有予緊力時，且予緊力為軸向工作載荷的 1/3 時， 2 值可減少到一半左右。 此坐標(biāo)工作臺采用無予緊力無予緊力時 1=0.0038 3 2 )1/Dw(Fm/Z （ mm） =0.0038 3 20/186)1/3.175(90 （ mm） =0.0074mm Dw=3.175mm Z = Z圓數(shù)列數(shù) =31 3 2=186 Z= dm/Dw=3.14 32/3.175=31 3）；滾珠絲杠副剛度的驗算 絲杠的總變形量 = 1+ 2 應(yīng)小于允許的變形量。一般值不應(yīng)大于機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)規(guī)定的定位精度值的一半?；蛘撸薪z杠精度等級查出規(guī)定長度上允許的螺距誤差，則相應(yīng)長度上的變形兩應(yīng)比它小。否則，應(yīng)考慮選用較大公稱直徑的滾珠絲杠副。 7.壓桿穩(wěn)定性驗算 滾 珠絲杠通常屬于受軸向力的細(xì)長桿，若軸向工作負(fù)載過大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向屈曲，即失穩(wěn)。失穩(wěn)時的臨界載荷 Fk 為 Fk=fz 2EI/L2(N) 式中 E 為絲杠材料彈性模量，對鋼 E=20.6 104Mp；I 為截面慣性矩，對絲杠圓截面 I= d14/64(mm4)(d1 為絲杠底徑 )； L 為絲杠最大工作長度（ mm）； fz 為絲杠支撐方式系數(shù)，參考下圖與下表 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 圖 2.2 滾珠絲杠常用的支撐方式 滾珠絲杠的支撐方式系數(shù)表 方式 一端固定一端自由 一端固定一端簡支 兩端固定 兩端簡支 fz 0.25 2.0 4.0 1.0 圖中第一個為一端軸向固定一端自由，常用于短絲杠和樹直安裝的絲杠。圖中第二個為一端固定一端簡支，常常用于較長的臥式絲杠。圖中第三個為兩端固定常用于長絲杠或高轉(zhuǎn)速、高精度、高強(qiáng)度的地方。 臨界載荷 Fk 與絲杠工作載荷 Fm 之比稱為穩(wěn)定安全系 數(shù) nk,如果 nk 大于許用穩(wěn)定性安全系數(shù) nk，則該滾珠絲杠不會失穩(wěn)。因此，滾珠的絲杠的壓竿穩(wěn)定條件為 n k=Fk/Fm nk 一般取 nk=22.54,考慮到絲杠自重對水平滾珠絲杠的影響可取 nk 4 由 Fk=fz 2EI/L2(N) 其中 fz 取 4.0 E=2.0x104Mp 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 I= d14/64=3.14 304/60=42390 L=490mm 固 Fk=4.0 9.8596 20.6 104 42390/240100 =1434358.675N 所以 nk Fk/Fm=1434358.675/900 nk 所以滾珠絲杠副的壓桿穩(wěn)定性符合要求。 三、導(dǎo)軌的選型與計算 導(dǎo)軌的功用是是導(dǎo)向和承載。例如車床的溜板和床身導(dǎo)軌是屬于進(jìn)給導(dǎo)軌，進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌的動導(dǎo)軌與支承導(dǎo)軌之間的相對運(yùn)動速度較低。滾動導(dǎo)軌在兩導(dǎo)軌面間裝有球、滾子或滾針等滾動元件，具有滾動磨擦性質(zhì)，廣泛地用于進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌。貼塑導(dǎo)軌也具有良好的減摩擦、抗撕傷能力強(qiáng)低速不易出現(xiàn)爬行、但是，因為塑料剛度低，會產(chǎn)生較大的彈性變形和接觸變形，局部壓強(qiáng)大是會影響運(yùn)動的精度。綜合兩種導(dǎo)軌的優(yōu)缺點 ，在這里 DK7732 線切割機(jī)床初步選用 SGDSWC1 2x1000D.滾動導(dǎo)軌。 1、滾動導(dǎo)軌 1）；滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)及配置 直線運(yùn)動支撐中，有滾動體不作循環(huán)運(yùn)動的直線滾動導(dǎo)軌和滾動體做循環(huán)運(yùn)動的直線滾動導(dǎo)軌，后者叫做直線滾動導(dǎo)軌副（塊）組件。 直線滾動導(dǎo)軌副包括導(dǎo)軌條和滑塊兩部分。導(dǎo)軌通常為兩根，裝在支撐件上，每根導(dǎo)軌條上有兩個滑塊，固定在移動件上。如移動件較長，也可在一跟導(dǎo)軌條上裝 3 個或 3 個以上滑塊。如移動件較寬，也可以用 3 根或 3 根以上的導(dǎo)軌條。如果移動件的剛度較高，則少裝為好。在兩條導(dǎo)軌中，一條為基準(zhǔn)導(dǎo)軌上有基準(zhǔn)面 A，滑塊上有基準(zhǔn)面 B ；另一條為從動導(dǎo)軌。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2）；滾動導(dǎo)軌的予緊 直線滾動導(dǎo)軌副分為整體型直線滾動導(dǎo)軌副和分離型直線滾動導(dǎo)軌副。整體型的直線滾動導(dǎo)軌副有制造廠用選配不同直線剛球的 辦法來決定間隙或予緊?？筛鶕?jù)要求的予緊訂貨，不需自己調(diào)整。分離型直線滾動導(dǎo)軌副，應(yīng)由用戶根據(jù)需要，按規(guī)定的間隙進(jìn)行調(diào)整或予緊。 3）；線滾動導(dǎo)軌副的計算 直線滾動導(dǎo)軌副的計算與滾動軸承相仿，以在一定的載荷下行走一定的距離， 90%的支撐不發(fā)生蝕點為依據(jù)。這個載荷稱為滾動導(dǎo)軌的額定動載荷 Ca，可從產(chǎn)品樣本中查到。以上 海組合夾具廠兩種型號（ SGDA 和 SGDB）直線滾動導(dǎo)軌副的主要參數(shù)，其中 Ca 為額定動載荷， Coa 為額定靜載荷（ kN）。這個行走的距離稱為滾動導(dǎo)軌的距離額定壽命，它可根據(jù)滾動導(dǎo)軌的額定動載荷 Ca 用于下列公式進(jìn)行計算。 滾動體為球時 L=50(CafHftfc/Ffw)3 滾動體為滾子時 L=100(CafHftfc/Ffw)10/3 式中： L 為滾動導(dǎo)軌副的距離額定壽命（ km）； Ca 為額定動載荷（ N） ,初選滾動導(dǎo)軌型號后，可從樣本中查出； F 為每個滑塊上的工作載荷（ N）； fH=0.8.為 50HRC時 fH=0.53； fT 為溫度系數(shù)，當(dāng)工作溫度不超過 100 度時， fT=1； fc 為接觸系數(shù)，每根導(dǎo)軌條上裝有二個滑塊 fc=0.81，裝三個滑塊時 fc=0.72，裝四個滑塊時fc=0.66； fw 為載荷 /速度系數(shù)，無沖擊振動或 v 15m/min 時 fw=11.5，輕沖擊振動或 15m/minv60m/min 時fw=2.03.5。 由初步選定的結(jié)果查手冊知道 導(dǎo)軌的 Coa=86 Ca=54 (KN) fH=0.8 fT=1 fc=0.81 fw=1.5 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 F=1/4 6000N=1500N 所以 L=50(5.4 104 0.8 1 0.81/1500 1.5)3 =3761Km 如果把距離額定壽命 L 換算成為小時額定壽命 Lh，則 Lh=L 103/2ns 60=3761 103/2 3 0.4 60 =2.6 104h =2.9 年 即為期望值 式中： S 為移動件行程長度（ m）； n 為移動件每分鐘往復(fù)次數(shù)（ min-1）。 從產(chǎn)品樣本中選定的滾動導(dǎo)軌副的型號，由查出的額定動載荷 Ca，由計算距離額定壽命 L 或小時額定壽命 Lh，若 L 或 Lh大于滾動導(dǎo)軌 的期望壽命定為 50km，滾子導(dǎo)軌的距離期望壽命為 100km。 但是如果滾動導(dǎo)軌的工作速度較低，靜載荷較大，則選擇滾動導(dǎo)軌時應(yīng)考慮相應(yīng)的額定靜載荷 Coa 不小于工作載荷的 2 倍。額定靜載荷 Coa 也可以從樣本中查出。 4）； 滾動導(dǎo)軌的潤滑與防護(hù) 滾動導(dǎo)軌采用潤滑脂潤滑。常用的牌號為 ZL-2 里基潤滑脂。（ GB7324-87， 2 號）。它的優(yōu)點是不會泄露，不需經(jīng)常加油；缺點是進(jìn)塵屑后易磨損導(dǎo)軌?？刹捎脤ｉT的防護(hù)方式。 四儲絲筒旋轉(zhuǎn)組合件的選擇 儲絲筒組合件主要是由儲絲筒、聯(lián)軸器軸承座組成 1. 儲絲筒 。 儲絲筒是電極絲穩(wěn)定移 動和整齊排繞的關(guān)鍵部件之一，一般用 45 鋼制成。為減小轉(zhuǎn)動慣量，筒壁應(yīng)該盡量薄，按機(jī)床規(guī)格的不同，選用范圍為 1.55南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 為進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)動慣量，也可選用鋁鎂合金材料制造。 儲絲筒壁厚度要均勻，工作表面要有較好的表面粗糙度，一般 Ra 為 0.8 m。為保證絲筒組合件動態(tài)平衡，應(yīng)嚴(yán)格控制內(nèi)孔、外圓對支撐部分的同軸度。 儲絲筒與主軸裝配后的徑向跳動量不應(yīng)大于 0.01mm。一般裝配后，以軸的兩端中心孔定位，重磨儲絲筒外圓和與軸承配合的軸徑。 2. 聯(lián)軸器 。 走絲機(jī)構(gòu)中運(yùn)動組合件的電動機(jī)軸與儲絲筒中心軸，一般不采用整體的長軸， 而是利用聯(lián)軸器將二者聯(lián)在一起。由于儲絲筒運(yùn)行時頻繁的換向，聯(lián)軸器瞬間受到正反剪切力很大，因此多用彈性聯(lián)軸器和磨擦錐式聯(lián)軸器。 1）；彈 性聯(lián)軸器見圖 。 圖 2.3 彈性聯(lián)軸器 彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，慣性力矩小，轉(zhuǎn)向較平穩(wěn)，無金屬撞擊聲，可減小對儲絲筒中心軸的沖擊。彈性材料采用橡膠、塑料或皮革。這種聯(lián)軸器的優(yōu)點是，容許電動機(jī)軸與儲絲筒軸有不同心和不平行（如最大不同心允許為0.20.5mm，最大 不平行為 1 度），缺點是由它聯(lián)結(jié)的兩根軸在傳遞扭矩時會南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 有相對轉(zhuǎn)動。 2）；磨擦錐式聯(lián)軸器 摩擦錐式聯(lián)軸器可帶動轉(zhuǎn)動慣量較大的大、中型機(jī)床儲絲筒旋轉(zhuǎn)組合件。此種聯(lián)軸器可傳遞較大的扭矩，同時在傳動負(fù)荷超載時，摩擦面之間的滑動還可起到過載保護(hù)作用。因為錐形摩擦面會對對電動機(jī)和儲絲筒產(chǎn)生軸向力，所以在電機(jī)主軸的滾動支撐中，應(yīng)選用向心止推軸承和單列圓錐磙子軸承。另外，還要正確選用彈簧規(guī)格。彈力過大，會增大軸向力，影響中心軸的正常轉(zhuǎn)動。 綜合上所概括的兩種聯(lián)軸器的特點，在這里可以選擇彈性聯(lián)軸器作為這里聯(lián)結(jié)所用。 五 步進(jìn)電機(jī)的選用 步進(jìn)電動機(jī)又稱為脈沖電動機(jī)，是一種把電脈沖信號轉(zhuǎn)換成與脈沖數(shù)成正比的角位移或直線位移的執(zhí)行元件。具有以下四個特點：轉(zhuǎn)速（或線速度）與脈沖頻率成正比；在負(fù)載能力允許的范圍內(nèi)，不因電源電壓、負(fù)載、環(huán)境條件的波動而變化；速度可調(diào)，能夠快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)；定位精度高、同步運(yùn)行特性好。 數(shù)控電火花成型機(jī)的動力系統(tǒng)要求電動機(jī)定位精度高，速度調(diào)節(jié)方便快速，受環(huán)境影響小，且頜定功率小，并且可用于開環(huán)系統(tǒng)。而 BF 系列步進(jìn)電動機(jī)為反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)，具備以上的所有條件，我們選用的型號 90BF004 的電 動機(jī)作為主運(yùn)動的動力源。 選用時主要有以下幾個步驟： 1.根據(jù)脈沖當(dāng)量和最大靜轉(zhuǎn)矩初選電機(jī)型號 2.步距角 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 初選步進(jìn)電機(jī)型號，并從手冊中查到步距角b，由于 pbiL 3600 綜合考慮，我初選了 ,1,5.1 ib 可滿足上式的要求。 3.矩頻特性 步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩maxjM是指電機(jī)的定位轉(zhuǎn)矩。步進(jìn)電機(jī)的名義啟動轉(zhuǎn)矩mpM與最大靜轉(zhuǎn)矩maxjM的關(guān)系是； maxjmp MM 步進(jìn)電機(jī)空載啟動是指電機(jī)在沒有外加工作負(fù)載下的啟動。步進(jìn)電機(jī)所需空載啟動力矩按下式計算： 0MMMM kfkakq 式中： kqM 空載啟動力矩； kaM 空載啟動時運(yùn)動部件由靜止升速 到最大快進(jìn)速度折算到電機(jī)軸上的加速力矩； kfM 空載時折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩； 0M 由于絲桿預(yù)緊折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩； 而且初選電機(jī)型號時，應(yīng)滿足步進(jìn)電動機(jī)所需空載啟動力矩小于步進(jìn)電動機(jī)名義啟動轉(zhuǎn)矩，即： m a xjmpkq MMM 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 計算kqM的各項力矩如下： 1）；加速力矩 J= 22521 /108.1 iMRJJ =1.8 10 55 108.8 = 25106.10 mKg mrvn p b 4000360005.0 5.14800360m a xm a x 2112m ax 101060 4 0 0 02)108.1106.10(10602 tnJM kq =0.519N/m 2）；空載摩擦力矩 48.02427.096.132 0 iLGfMkf =0.6 mN 3）；附加摩擦力矩 )1(2 2000 iLFM YJ = )92.01(48.02 440 2 = mN 222.1 0MMMM kfkakq 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 =0.519+0.6+1.222 =2.341 mN maxjmq MM =0.951 25 =23.775 mN 4）；啟動矩頻特性校核 步進(jìn)電機(jī)有三種工況：啟動、快速進(jìn)給運(yùn)動、工進(jìn)運(yùn)行。 前面提出的m a xjmqkq MMM ，僅僅是指初選電機(jī)后檢查電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩是 否滿足要求，但是不能保證電機(jī)啟動時不丟步。因此，還要對啟動矩頻特性進(jìn)行校核。 步進(jìn)電機(jī)啟動有突跳啟動和升速啟動。 突跳啟動時加速力矩很大，啟動時丟步是不可避免的。因此很少見。而升速啟動過程中只要升速時間足夠長，啟動過程緩慢，空載力矩kqM中的加速力矩kaM不會很大。一般不會發(fā)生丟步現(xiàn)象。 六、進(jìn)給機(jī)構(gòu)的支承設(shè)計 1.絲桿的支承形式 滾珠絲桿的支承和支承方式將影響絲桿副的剛度，因此，對運(yùn)動精度要求高時應(yīng)審慎的加以選擇。常見的支承形 式有以下幾種： 1）； 絲桿一端安裝兩個深溝球軸承或者角接觸軸承或者圓錐滾子軸承的稱為固定支承；螺母相當(dāng)于固定支承。 2）； 安裝一個深溝球軸承或者角接觸球軸承或者圓錐滾子軸承的鉸支承；因此絲桿的支承方式有兩端固定；一端固定，一端鉸支；一端固定，一端自由等南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 幾種； 本設(shè)計采用的是兩端固定的支承。 2.螺桿的支承方式 螺桿的支承方式有以下四種： 1）； 雙推自由支承： 將兩個方向相反的推力球軸承和兩個深溝球軸承裝在一端，另一端自由。 特點：適用于短螺桿。 2） ；雙推支承 將兩個方向相反的推力球軸承和兩個深溝球軸承裝在 一端，另一端裝一個或兩個深溝球軸承。 特點：螺桿水平安裝時，可減少或避免因自重產(chǎn)生的彎曲或高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，自由端的晃動。 適用于長螺桿。 3） ；單推單推或雙推單推 兩端各安裝一個方向相反的推力球軸承和一個深溝球軸承或一端裝兩個方向相反的推力球軸承和兩個深溝球軸承，另一端裝一個推力球軸承。 特點：可預(yù)拉伸螺桿，以減少或消除螺桿水平安裝時，因自重產(chǎn)生的彎曲，當(dāng)軸承預(yù)緊力大于螺桿載荷的 1/3 時，螺桿拉壓剛度可提高四倍，且不會承受壓力，無失穩(wěn)現(xiàn)象。 4） ；雙推雙推 兩端各安裝兩個方向相反的推力球軸承和兩個深溝球軸承。 特點：優(yōu)點與單推單推式相同，當(dāng)超過預(yù)計溫度時，不會因螺桿伸長使軸承南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 產(chǎn)生間隙。 缺點：調(diào)整較復(fù)雜。 第三章 電氣系統(tǒng)控制 電氣系統(tǒng)主要由高頻脈沖電源、直流電源和電氣控制系統(tǒng)組成。高頻脈沖電源是進(jìn)行線電極切割的能源。直流電源主要是 24v 直流源驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)用。電氣控制系統(tǒng)主要是控制工作液泵電機(jī)和儲絲筒電機(jī)等用。 一、 DK77 型線切割機(jī)床脈沖電源原理。 高頻脈沖電源又稱脈沖電源，其作用是把工頻 50Hz 的交流電轉(zhuǎn)換成幾百赫茲的高頻的單向脈沖電源，為高速旋轉(zhuǎn)的線切割機(jī)提供一系列不同脈寬的矩形脈沖 。 線切割機(jī)床電子控制系統(tǒng)主要是高頻脈沖電源電路，它是線切割機(jī)床的重要部分，用高頻脈沖使得電極絲與工件產(chǎn)生火花放電，對工件進(jìn)行電腐蝕加工。通過調(diào)節(jié)高頻脈沖使工件滿足加工精度的要求。高頻脈沖電源整流電路、主振電路、脈寬調(diào)節(jié)電路、功率放大電路等組成。主振電路中有數(shù)字振蕩電路和模擬振蕩電路及分立元件電路。新型機(jī)床的功率放大電路主要是在功率管選取上有改進(jìn)，從普通的三極管功放到大功率、低功耗管和場效應(yīng)管及功率模塊均有不同，但是實際加工生產(chǎn)用的機(jī)床大多數(shù)采用的還是早期的電路，技術(shù)改造也著重在控制器部分，均采用 具有微機(jī)控制系統(tǒng)、輸入鍵盤器和數(shù)控顯示器 LED 或 LCD 的設(shè)備。 該電源主要是由整流電路、主振電路和功放電路組成。整流電路由變壓器將三相 380v 電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槿?42v 和三相 7v 電壓，通過二極管進(jìn)行整流。電路形式是三相全波整流電路，為脈沖電源提供 100v 直流電壓和 10v 直流電壓，功給功放電路和工作電路電源。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 二、數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計 1數(shù)控系統(tǒng)總體方按的擬定 機(jī)電一體化控制系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成?？刂葡到y(tǒng)的控制對象主要包括各種機(jī)床，如車床、銑床等等?？刂葡到y(tǒng)的基本組成如下圖所示 ： 圖 3.1 控制系統(tǒng)框圖 具體微機(jī)控制系統(tǒng)是一 MCS-51 系列高檔八位單片機(jī)為核心，采用 8032cpu芯片。存儲器也采用了較大的容量的存儲器，用來存放控制程序及擴(kuò)展程序的 EPEOM采用了 256k 容量 27256 芯片，用來存放輸入加工圖形程序的 RAM 采用了 256k容量的 62256 芯片，以增強(qiáng)微機(jī)的功能。接口電路使用了可編程并行接口電路芯片 8255，顯示部分采用了數(shù)碼管來顯示參數(shù)，鍵盤輸入和輸出顯示由鍵盤 /顯示接口電路芯片 8279 來控制。具體系統(tǒng)組成圖如下： 通信接口 微 機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 機(jī) 床 開關(guān)量控制電路 步進(jìn)電機(jī) 主 運(yùn)動驅(qū) 動電路 主軸電動機(jī) 軟件 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 型單片機(jī)輸入輸出接口電路步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)電路驅(qū)動電路 電 源變頻信號鍵盤取樣信號顯示電源 程控機(jī)頭軸步進(jìn)電機(jī)軸步進(jìn)電機(jī) 圖 3.2 線切割機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)組成 二、數(shù)控系統(tǒng)硬件的電路設(shè)計 1.單片機(jī)設(shè)計 單片機(jī)通常是指芯片本身，它是由芯片制造商生產(chǎn)的，在它上面集成的是一些作為基本組成部分的運(yùn)算電路、控制器電路、存儲器、中斷系統(tǒng)、定時器 /計數(shù)器以及輸入 /輸出口電路等。但一個單片機(jī)芯片并不能把計算機(jī)的全部電路都集成到其中，有些元件如復(fù)位電路的石音晶體、電阻、電容等只能以散件的形式出現(xiàn)。此外，在實際 的控制應(yīng)用中，常常需要擴(kuò)展外圍電路和外圍芯片。 通常所說的單片記系統(tǒng)都是為實現(xiàn)某一控制應(yīng)用需要由用戶設(shè)計的，是一個圍繞單片機(jī)芯片而組建的計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。在單片機(jī)系統(tǒng)中， 單片機(jī)處于核心地位，是構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件基礎(chǔ)。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2.MCS-51系列單片機(jī)的設(shè)計 MCS-51 系列單片機(jī)的所有產(chǎn)品都含 8051 除程序存儲器外的基本硬件，都是在 8051 的基本上改變部分資源。（程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、 i/o 口、定時 /計數(shù)器及一些其他特殊部件）。在控制系統(tǒng)設(shè)計中，我們采用的是 8031， 8031 可尋址 64kb 字節(jié)程 序存儲器和 64kb 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器。內(nèi)部沒有程序存儲器，必須外接 EPROM 程序存儲器。 8031 采用 40 條引腳的雙列直插式封裝（ DIP），引腳和功能分三部分。 1)；電源及時鐘引腳 此部分引腳包括電源引腳 Vcc、 Vss 及時鐘引腳 XTAL1、 XTAL2。 電源引腳接入單片機(jī)的工作電源。 Vcc（ 40 腳）：接 +5v 電源。 Vss（ 20 腳）：接地。 時鐘引腳（ 18、 19 腳）：外接晶體時與片內(nèi)的反相器構(gòu)成一個振蕩器，它提供單片機(jī)的時鐘控制信號。時鐘引腳也可外接晶體振蕩器。 XTAL1（ 19 腳）：接外不晶體的一個引 腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端。當(dāng)采用外接晶體振蕩器時，此引腳應(yīng)接地。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體的另一端，在單片機(jī)內(nèi)部接至反相放大器的輸入端。若采用外部振蕩器時，該引腳受振蕩器的信號，即把信號直接接至內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 2)；控制引腳 它包括 RST、 ALE、 PSEN、 EA 等。此內(nèi)引腳提供控制信號，有些引 RST/VPD（ 9 引腳）：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時，在此引腳加上兩個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位（ RST）。復(fù)位后使此引腳電平為。 v 的低電平，以保證單片機(jī)正常工作。掉電期間，此 引腳可接備用電源（ vpd）以保持內(nèi)部 RAM 中的數(shù)南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 據(jù)不丟失。當(dāng) Vcc 于規(guī)定值，而 VPD 定的電壓范圍內(nèi) (5。 )時，就向內(nèi)部提供電源。 3)；輸入 /輸出管腳 P0.00.7(3239 腳 ) p0 是個 8 位漏極開路型雙向 I/O 口。在訪問外部存儲器時，它是分時多路轉(zhuǎn)換的地址和數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。在 EPROM 編程時，它接收指令字節(jié)，而在驗證程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。 Po 能以吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 LSTTL 輸入。 P1.0p1.7(18 腳 ) p1 是個帶有 內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 接口。對 EPROM編程 2 的證時，它接收低 8 位地址。 P1 能驅(qū)動 4 個 LSTTL 輸入。在 8032/8052中， p1.0 還相當(dāng)于專用功能端 T2，即定時器記數(shù)觸發(fā)輸入端。 P1.1 還相當(dāng)于專用功能端 T2EX，即定時器 T2 的外部控制端。 P2.0p2.7（ 2128 腳） p2 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 接口。在訪問外部存儲器時，它送出高 8 位地址。在對 EPROM 編程和程序驗證期間，它接受高位地址。 P2 可以驅(qū)動 4 個 LS TTL 輸入。 P3.0p3.7 （ 1017 腳） p3 是一個帶內(nèi)部上 拉電阻的 8 位雙向 I/O 接口。在MCS-51 中，這 8 個管腳還用于專門功能， p3 能驅(qū)動 4 個 LSTTL 輸入。 3.系統(tǒng)擴(kuò)展 系統(tǒng)擴(kuò)展包括存儲器的擴(kuò)展、輸入輸出接口芯片的擴(kuò)展。其中存儲器的擴(kuò)展包括數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展和程序存儲器的擴(kuò)展。 1)；程序存儲器的擴(kuò)展 MCS-51 系列單片機(jī)的程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間是相互獨(dú)立的。程序存儲器尋址空間為 64kb（ 000H0FFFFH） ,其中 8051、 8751 片內(nèi)有 4kbROM或 EPROM， 8031 片內(nèi)不帶 ROM .當(dāng)片內(nèi) ROM 不夠或采用 8031 芯片時，需擴(kuò)展程序存儲器。 用作程序存儲器的器件是 EPROM 和 EEPRO