【正文】 \onably sophisticated ponent) and generating manufacturing plans, preparing paIt programs and producing the pm is possible in days rather than weeks. In general, the tatal en!?ineering aI1d manufacturing time has been markedly using integrated CAD/CAM methodalogies. 2 Computer Aided lVIanufacturing The scientific study of metalcutting and autamatian techniques are pnxlucts af the twentieth century. Two. pianeers of these techniques were Frederick Taylar and Henry Ford. During tl1e early 1900s, the improving U. S. standard af living brought a new high in penlOnal wealth. 39。成功的完成了這次設(shè)計(jì)，這次的經(jīng)歷為我們以后作為工程技術(shù)人員打下了良好的基礎(chǔ)?；亓?，使工具電極沿X軸、Y軸、Z軸回到機(jī)械零點(diǎn)。I/O寄存器地址分別為:命令/狀態(tài)字寄存器地址7F00H,PA口地址為7F02H,PB口地址為7F03H,定時器/計(jì)數(shù)器低字節(jié)寄存器地址為7F04H,定時器高字節(jié)寄存器地址為7F05H. 8155的擴(kuò)展電路圖 鍵盤、顯示器接口設(shè)計(jì) 矩陣式鍵盤接口設(shè)計(jì)矩陣式鍵盤適用于按鍵較多的場合,它由行線和列線組成,按鍵位于行、4的行、,矩陣鍵盤比獨(dú)立鍵盤節(jié)省了很多I/O口.按鍵設(shè)置在行、列線分別連接到按鍵開關(guān)兩端..行線通過上拉電阻接到+,行線處于高電平狀態(tài),而當(dāng)有按鍵按下時,則行線電平為低。第7位用來設(shè)置定時器/計(jì)數(shù)器的操作。8155/8156芯片內(nèi)包含有256個字節(jié)RAM，2個8位和一個6位的可編程并行I/O口，一個14位定時器/計(jì)數(shù)器。常用的MCS51并行I/O接口擴(kuò)展方法主要有四種：采用可編程的并行接口電路，如8255A；采用可編程的RAM/IO擴(kuò)展器，如8155；采用TTL或CMOS電路的三態(tài)門、鎖存器，如74LS3774LS3774LS244；利用MCS51的并行擴(kuò)展并行I/O接口。6264的地址范圍為0000H7FFF。正因?yàn)槿绱?，?shù)據(jù)存貯器與程序存貯器可完全重疊，均為0000HFFFFH，但數(shù)據(jù)存貯器與I/O口與外圍設(shè)備是統(tǒng)一編址的，即任何擴(kuò)展的I/O口以及外圍設(shè)備均占用數(shù)據(jù)存貯器地址。如果只擴(kuò)展一片程序存貯器EPROM，故可將片選端CE直接接地。用作程序存貯器的常用的器件是EPROM。上圖那上電按鈕復(fù)位電路只需將一個常開按鈕開關(guān)并聯(lián)于上電復(fù)位電路，按下開關(guān)一定時間就能使RST引腳端為高電平，從而使單片機(jī)復(fù)位。它是施密特觸發(fā)輸入，當(dāng)振蕩器起振后，該引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期（即24個時鐘周期）以上的高電平，使器件復(fù)位，只要RST保持高電平，MCS51便保持復(fù)位狀態(tài)。單片機(jī)的時鐘產(chǎn)生方式有內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式兩種，大多單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式。P0口（）：為雙向8為三態(tài)I/O口，當(dāng)作為I/O口使用時，可直接連接外部I/O設(shè)備。在從外部程序存儲器指令（或常數(shù)）期間，每個機(jī)器周期兩次有效。復(fù)位后應(yīng)使此引腳電平為的低電平，以保證單片機(jī)正常工作。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端。8031采用40條引腳的雙列直插式封裝（DIP），引腳和功能分為三個部分。 步進(jìn)電機(jī)參數(shù)表型號主要技術(shù)參數(shù)相數(shù)步距角電壓(V)相電流(A)最大靜轉(zhuǎn)矩 ()空載起動頻率空載運(yùn)行頻率分配方式55BF00332731800180003相8拍外形尺寸(mm)重量(kg)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量()外直徑長度軸直徑55906步進(jìn)電機(jī)性能校核包括最快工作進(jìn)給速度時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核、最快空載移動時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核和起動頻率的校核等。由于本設(shè)計(jì)采用的是二級傳動，則有等效轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算如下：折算到步進(jìn)電機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量為：式中：分別為為齒輪的轉(zhuǎn)動慣量；為滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量；為移動部件的質(zhì)量。為便于計(jì)算取傳動比。②結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，但準(zhǔn)確性差，且易于松動，適用于剛度要求不高或隨時調(diào)節(jié)預(yù)緊的傳動。同時由于滾珠絲杠副在靜態(tài)低速長時間承受工作載荷，應(yīng)使額定靜載荷。上導(dǎo)軌：X方向?qū)к夐L度取=230mm，取=20,兩滾珠之間的間距t=下導(dǎo)軌Y方向?qū)к夐L度取=320mm，取，兩滾珠之間的間距t=平均每個滾珠上的最大負(fù)荷: 而：式中——導(dǎo)軌的預(yù)加負(fù)荷，按最大負(fù)荷1/2計(jì)算。 系統(tǒng)工作臺的傳動方式為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，又要求結(jié)構(gòu)緊湊，所以采用滾珠絲杠螺旋副傳動機(jī)構(gòu)，為提高傳動機(jī)構(gòu)的剛度和消除間隙，采用有預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時只需根據(jù)工作載荷選取即可。我們研制的精密定位系統(tǒng)采用宏/微結(jié)合的模式。第一,只采用一級傳動機(jī)構(gòu),同時滿足大行程和高精度的要求。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時只需根據(jù)工作載荷選取即可。從我國基本國情的角度出發(fā) ,以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟(jì)的市場需求為導(dǎo)向 ,以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo) ,用系統(tǒng)的方法 ,選擇能夠主導(dǎo) 21 世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容 ,實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。在此階段 ,由于改革開放和國家的重視 ,以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善 ,我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進(jìn)步。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。在加工精度方面 ,近 10 年來 ,普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10μm提高到 5μm ,精密級加工中心則從 3～5μm ,提 高到 1～ 。 當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢及我國數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀在我國對外開放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下 ,發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性 ,并從戰(zhàn)略和策略兩個層面提出了發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點(diǎn)看法。激光束經(jīng)聚焦后可獲得很小的光斑，且能精確定位，可應(yīng)用于大批量自動化生產(chǎn)的微、小型工件的組焊中。 高功率CO2及高功率YAG激光器的出現(xiàn)，開辟了激光焊接的新領(lǐng)域。獲得了以小孔效應(yīng)為理論基礎(chǔ)的深熔焊接，在機(jī)械、汽車、鋼鐵等工業(yè)領(lǐng)域獲得了日益廣泛的應(yīng)用?？珊附与y以接近的部位，施行非接觸遠(yuǎn)距離焊接，具有很大的靈活性。裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度 ,數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備 ,又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工 ,與這配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展 ,應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺上 ,面向機(jī)床廠家和最終用戶 ,通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象 數(shù)控功能 ,形成系列化 ,并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技訣竅集成到控制系統(tǒng)中 ,快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng) ,形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間 ,即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究 ,進(jìn)入市場競爭階段。強(qiáng)調(diào)市場需求為導(dǎo)向 ,即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主 ,以整機(jī)如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、曲型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等 帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。控制系統(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專用的微機(jī)控制系統(tǒng)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于只需采用一套機(jī)械系統(tǒng)和一套相應(yīng)的控制系統(tǒng)。在這種模式下,第一級機(jī)構(gòu)(即宏平臺)不僅需要完成大行程、具有一定精度的位移,而且,宏平臺也是微平臺、伺服系統(tǒng)和測量系統(tǒng)等裝置的安裝 本設(shè)計(jì)的意義及目的機(jī)電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)之一，是綜合運(yùn)用所學(xué)過的機(jī)械、電子、自動控制、計(jì)算機(jī)等知識進(jìn)行的基本設(shè)計(jì)訓(xùn)練。控制系統(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專用的微機(jī)控制系統(tǒng)。由于系統(tǒng)工作臺的運(yùn)動部件重量不大，因此選用由預(yù)加載荷的雙V形直線滾珠導(dǎo)軌副。激光焊接時滾珠所受的負(fù)荷只有其工件的重力，因此較小可以按最大受力情況驗(yàn)算，如下：X方向?qū)к壍淖畲筘?fù)荷：Y方向?qū)к壍淖畲筘?fù)荷：許用負(fù)荷查表得，考慮到制造精度，且導(dǎo)軌短，k可提高50%，即k取，查表得：故導(dǎo)軌滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)以上條件初選滾珠絲杠的規(guī)格代號為CM2504——5系列，其額定動載荷為10140N。雙螺母齒差式預(yù)緊：①調(diào)整方法：兩邊的下螺母的凸緣上有外齒，分別與緊固的螺母座4的內(nèi)齒圈，兩個螺母向相同方向旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)過一個齒，調(diào)整軸向位移。 傳動齒輪參數(shù)確定（1）一級傳動齒輪參數(shù)確定：取小齒輪齒數(shù) 則大齒輪齒數(shù)因傳遞的扭距較小,取模數(shù)m=1mm則:分度圓直徑: 齒頂圓直徑: 齒根圓直徑: 齒寬: 取 中心距: 分度圓壓力角: 大小齒輪均采用漸開線標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪.（2）由于二級與一級傳動比相同，我們采用同樣的齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)，故此處省略其計(jì)算過程。對鋼材料的圓柱零件可以按照下式進(jìn)行估算：式中為圓柱零件直徑，為圓柱零件的長度。最快工作進(jìn)給速度時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核如下： 符合設(shè)計(jì)要求，同時查表得：，符合設(shè)計(jì)要求。此部分引腳包括電源引腳。當(dāng)采用外接晶體振蕩器時，此引腳應(yīng)接地。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)據(jù)不丟失。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的信號不出現(xiàn)。它是地址總線低8位及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用口，可驅(qū)動8個TTL負(fù)載。最常用的內(nèi)部時鐘方式采用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路，不論是HMOS還是CHMOS型單片機(jī)，其并聯(lián)諧振回路及參數(shù)相同。此時ALE，P0口、P1口、P2口和P3口都輸出高電平。 系統(tǒng)的擴(kuò)展在以8031單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)中必須擴(kuò)展 程序存儲器，用以存放控制程序。由于MCS51單片機(jī)的P0口是分別復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線，因此，在進(jìn)行程序存貯器擴(kuò)展時，必須用地址鎖存器鎖存地址信號。下圖為擴(kuò)展兩片EPROM的連接方法。8031的P0口為RAM的復(fù)用地址/數(shù)據(jù)線，P2口用于對RAM進(jìn)行頁面尋址（根據(jù)其容量不同，所占的P2端口不同，在對外部RAM讀/寫期間，CPU產(chǎn)生RD/WR信號。對于一個完整的應(yīng)用系統(tǒng)，必須具備一定容量的程序存貯器和一定容量的數(shù)據(jù)存貯器。8255A可編程輸入輸出接口芯片，它具有3個8位的并行I/O口，具有三種工作方式，可通過程序改變其功能，因而使用方便，通用性強(qiáng)，可作為單片機(jī)與多種外圍設(shè)備連接時的中間接口電路。8155/8156可直接與MCS51單片機(jī)連接，不需要增加任何硬件邏輯。8155的A口、B口可工作于基本I/O方式或選通方式，C口可作為輸入輸出口線，也可作為A口、B口選通方式工作的狀態(tài)控制信號。列線電平為高,、列線為多鍵共用,必須將行、列線信號配合起來并作適當(dāng)?shù)奶幚?按鍵的位置由行號和列號唯一確定,所以分別對行號和列號進(jìn)行二進(jìn)制編碼,然后將兩值合成一個字節(jié),高4位是行號,低4位是列號將是非常直觀的.在單片機(jī)系統(tǒng)中,常用的顯示器有:發(fā)光二極管顯示器,.,有七段和”米”字型之分,通常此公共陰極接地,當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時,發(fā)光二極管亮,相應(yīng)的段被顯示.由于七段LED顯示塊有7段發(fā)光二極管,所以其字型碼為一個字節(jié)。功能選擇開關(guān)SA為一個單刀7擲波段開關(guān)，它與系統(tǒng)的8255PA口相連。同時在這次設(shè)計(jì)中，得到了顏竟成老師和其他老師的悉心指導(dǎo)和幫助，在此，謹(jǐn)致以深深的謝意。Ille majar result wa。s CAD systems, designing (againg a rea.39。同時，也進(jìn)一步加強(qiáng)了自己嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、分工合作的良好作風(fēng)，這次我們在老師的要求下，秉著把握全局、詳細(xì)具體及經(jīng)濟(jì)合理方面的設(shè)計(jì)思想。運(yùn)行時按下此鍵，可中斷程序的運(yùn)行。MCS51單片機(jī)可以和8155直接相連而不用任何外加邏輯, MCS51單片機(jī)擴(kuò)展一片8155可以為系統(tǒng)增加256字節(jié)外RAM,22根I/,所以8155的RAM的地址為7E00H7EFFH。第5位用來確定A口、B口以選通輸入輸出方式工作時是否允許中斷請求。8522接口芯片在MCS51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛用于連接外部設(shè)備，如打印機(jī)、鍵盤，顯示器以及作為控制信息的輸入、輸出口。所以，若一個MCS51應(yīng)用系統(tǒng)需連接較多的并行輸入/輸出的外圍設(shè)備（如打印機(jī)、鍵盤、顯示器等），單片機(jī)本身所提供的輸入輸出口不能滿足，就不可避免地要擴(kuò)展并行I/O接口。因?yàn)?264是8KB容量的RAM，故用到了3根地址線。數(shù)據(jù)存貯器只使用WR、RD控制線而不用PSEN。因?yàn)?764A是8KB容量的EPROM，故用到了13根地址線，A0A12。程序存儲器尋址空間為64KB（0000H0FFFH），8031片內(nèi)不帶ROM，所以要進(jìn)行程序存貯器的擴(kuò)展。簡單復(fù)位電路中，干擾信號易串入復(fù)位端，可能會引起內(nèi)部某些寄存錯誤復(fù)位，這時可在RST引腳上接一去耦電容。 MCS51單片機(jī)的復(fù)位電路計(jì)算機(jī)在啟動運(yùn)行時都需要復(fù)位，使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，MCS51單片機(jī)有一個復(fù)位引腳RST，高電平有效。 MCS5