3486_剪板机数控对刀系统设计.docx

剪板机数控对刀系统设计摘要本文的主要内容是对剪板机数控对刀系统作了介绍，较为详细地阐述了系统的设计思路，对部分硬件电路和系统的构造进行了分析和介绍。对刀系统的控制主要采用的是8051单片机控制系统，控制步进电机驱动滚珠丝杠带动挡料板做水平运动，滚珠丝杠与步进电机采用联轴器直接连接，避免了齿轮传动的误差，在滚珠丝杠的一端装有光电编码器，能够即时检测当前电机转速与转向。为了在对刀过程中提高对刀精度，使挡料板只能够做水平运动，采用滚珠丝杠螺母带动挡料板在导轨上运动，控制系统采用主要由MCS-51系列单片机805ICPU以及相应的扩展芯片，结合程序控制步进电机的正反转，驱动滚珠丝杠带动挡料板做机械运动，从而完成系统的对刀任务。关键词自动化机械生产过程控制单片机剪板机AbstractThemaincontentofthispaperistheshearonthecuttingmachinetoolnumericalcontrolsystemisintroduced,moredetailedexpositionofthedesignideas,someofthehardwarecircuitsandsystemsforthemainprogramwasintroducedandanalysed.Theknifesystemisbasedonthe8051MCUcontrolsystem,controlofsteppermotor-drivenballscrew-drivenexpectedtoblockthelevelofmovement,ballscrewcouplingwithasteppermotorconnecteddirectlytoavoidageartransmissionerror,BallScrewsidewithphotoelectricencoder,abletoimmediatelydetectthecurrentmotorspeedandsteering.Inordertoimprovetheknifeintheknifeprecisionsothattheboardcanonlyblockexpectedtodothelevelofmovement,usingnutBallScrew-drivenblockmaterialintherailsmovement,themaincontrolsystemusedbytheMCS-51seriesandtheMCU8051CPU.Thecorrespondingexpansionofchips,withthepositiveandcontrolledsteppermotor,driveballscrew-drivenblockexpectedtodomechanicalmovement,thuscompletingthetaskoftheknife.Keywords：automatedmachine,productionprocesscontrol,singlechip,cuttingplatemachine1 绪论11 1目12 .2本课题的国内外概况21332总体方案的拟定52.1自动剪板机的工作原理52.2352.3传统元件的选用623111*勾62.3.2彳专*62.3.3导向支撑部件72.3.4滚珠丝杠副的轴向间隙消除72.3.582. 4HcJIJ82. 4.183. 4.2光电耦合器的应用84. 4.3控制系统硬件部分83机械部分的设计95. 1滚珠丝杠的计算和选用93. 1.1丝杠副的计算载荷103. 1t2VI"算额定动荷10313Zf专IT123. 1.4,11'133. 1.5冈IJ度Vl一算143. 2步进电机的计算和选用153. 2.1计算步进电机负载转矩154. 2.2计算步进电机启动转矩155. 2.3计算最大静转矩156. 2.4步进电机参数校核164单片机数控系统硬件的设计164.2选择中央处理器的类型177. 2.18051单片机I可介174. 2.28051引脚功能描述184. 3地址锁存器设计194. 4程序存储器说明204. 5键盘以及显示芯片的设计224. 5.18279功能介绍224. 5.28279_!_!彳工。234. 5.38279的命令字及其格式244. 5.48279的状态字及其格式254. 5.58279数据输入/输出格式264. 5.68279译码和编码方式264 .6硬件电路设计275 .7单片机数控系统软件的设计274. 7.18279初始化程序：284. 7.2控制程序编制：305结束语346总结35参考文献37致谢38附录391绪论.课题的来源自从第二次工业革命以后，机械工业在工业中占了很大的比重，要生产出各种大型机械，就得有相应的材料例如：45、HT200、Q235等等的加工材料，这些加工材料又少不了剪板机的剪切,所以剪板机在现代工业发展中起着很大的作用。剪板机的加工精度的好坏主要取决于剪板机的对刀系统，为了优化剪板机的加工，提高加工精度和效率，我主要是设计剪板机对刀系统，同时采用机电一体化提高对刀的精度和效率。1,1随着工业的不断发展，生产率得到了很大的提高，人们的生活质量得到了很大的提高，这些都往往离不开生产设备的技术改进，在这当中剪板机就是一个重要的角色，剪板机在很多的场合都能用到，在机会所有的机械设备生产厂中都要剪板机的身影。剪板机是用一个刀片相对另一刀片作往复直线运动剪切板材的机器。是借于运动的上刀片和固定的下刀片，采用合理的刀片间隙，对各种厚度的金属板材施加剪切力，使板材按所需要的尺寸断裂分离。剪板机属于锻压机械中的一种，主要作用就是金属加工行业。产品广泛适用于航空、轻工、冶金、化工、建筑、船舶、汽车、电力、电器、装潢等行业提供所需的专用机械和成套设备。机电一体化是一门面向应用的技术，代表了机械产品的柔性化和智能化发展方向。最早提出这个并用于实践的日本目前已成为世界制造强国。经过三十年的发展，机电一体化产品早已经遍布从航天航空到日常办公等领域，极大的推动了各个领域的技术发展。机电一体化技术得到世界各国政府和企业界的广泛重视，也是我国政府大力支持的重要研究方向和发展的重点。131运用单片机也是实现机电一体化的一个重要方法。单片机全称为单片微型计算器，又称为微控制器，是把中央处理器CPU、随时和只读存储器、定时/计数器，各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片的微型计算机。单片机小巧灵活、成本低、易于产品化。它能方便地组装成各种智能式控制设备已经各种智能仪表。面向控制，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务,从而获得最佳性价比。抗干扰能力强，侍应温度范围宽，在各种恶劣条件下都能可靠地工作，这是其他机型所无法比拟的。可以很方便地实现多机和分布式控制，使整个系统的效率和可靠性大为提高。单片机有很强的逻辑控制能力，特别是具有很强的位处理能力，由于单片机的引脚数目有限，为了解决需要的引脚数和实际的信号线之间的问题，所以我们一般采用了更用引脚的方法0引脚处于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分。由于单片机的外部扩展非常能力强，如果内部的各种功能不能满足应用需求时，我们需要在外部进行扩展（如扩展ROM、RAM、I/O接口，定时器/计数器，中断系统等），与许多通用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计带来极大的方便和灵活性。这次毕业设计的运用单片机的优点对原有剪板机的对刀系统进行改进，实现自动控制，提高对刀系统的精度和效率。1.2本课题的国内外概况国内现状剪板机主要用于剪切金属板材，是重要的金属板材加工机床。其不仅用于机械制造业，还是金属板材配送中心必不可少的装备，应用范围特别广泛。剪板机是借于运动的上刀片和固定的下刀片，采用合理的刀片间隙，对各种厚度的金属板材施加剪切力，使板材按所需要的尺寸断裂分离。常用来剪裁直线边缘的板料毛坯，主要应用于金属加工行业。剪板机按结构分为闸式剪板机和摆式剪板机两类；按传动方式分，有机械传动剪板机和液压传动剪板机两类。剪板机是通过曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转换滑块的直线往复运动，对板料进行剪切加工的剪切机械，机械剪板机是金属板料剪切的专业设备，广泛用于汽车、造船、建材、五金机械、金属结构的薄板剪切下料使用，被剪切板料以抗拉强度48公斤/毫米以内为基准，如需剪切其他高强度板料时，应相应减少剪切板料厚度。为了提高本机的整体抗拉强度，采取钢板焊接结构，并具有结构紧凑等特点。本剪板机是用于板料剪切的通用剪板机。适用于剪切、落料、弯曲、浅拉伸成型和其他冷冲压工作。主要由曲柄滑块机构和星轮机构组成，结构简单，实用性高。今后我国的研究重点可能会向以下几个方面发展：（1）剪板机用于许多金属加工和薄板开料操作，所以要求剪板机结构设计多样灵敏度高。（2）由于所需产品多样性要求提高剪板机剪切能力。（3）为了满足广大用户的要求，提高剪板机的产能势在必行。（4）在提高剪板机产能和产品多样性以及同时提高剪板机剪切能力的前提下必须还要提高剪板机的安全性。国外现状剪板机是带有自动送料装置，可完成板料高效率、精密加工的机械剪板机，具有自动、高速、精密三个基本要素随着中国加入WTO以来，我们回过头来瞻望祖国的制造业，就拿剪板机的成长来看吧剪板机床的成长越来越成为机械制造行业的中流砥柱，通用型高性能剪板机，广泛适用于航空、汽车、农机、电机、电器、仪器仪表、医疗器械、家电、五金等行业。锻压机械是指在锻压加工中用于成形以及分离的机械设备，1842年，英国工程师史密斯创制第一台蒸汽锤，开始了蒸汽动力锻压机械的时代。1795年，英国的布拉默发明水压机，但直到19世纪中叶，因为大锻件的需要才应用于锻造随着电动机的发明，十九世纪末出现了以电为动力的机械剪板机以及空气锤，并获得快速成长二十世纪初，锻压机械改变了从19世纪开始的向重型以及大型方向成长的趋向，转而向高速、高效、自动、精密、专用、多品种出产等方向成长于是出现了每分种行程2000次的剪板机所谓剪板机一般是指每分钟的行程次数为普通剪板机的5-10倍的剪板机。