【導讀】個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。課題來源于無錫瑞鼎機床廠。隨著機械產(chǎn)品精度、可靠性和。①該課題要求繪制砂輪修整器。進行采集工作，以確定設計方案。目前，國內(nèi)對磨床的環(huán)保要求越來越高，絕大部分的機床產(chǎn)品都采用全封閉的罩殼，絕對沒有切屑或切削液外濺的現(xiàn)象。大量的工業(yè)清洗機和切削液處理機系統(tǒng)反映現(xiàn)代制造。實際的作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。導輪轉(zhuǎn)體裝配圖、砂輪修整器裝配圖，最后撰寫設計說明書。并撰寫科研報告。

　　

【正文】 8．鍵盤與顯示。 9．工作臺限位。 10．報警。 11．急停。 根據(jù)以上要求來確定硬件電路方案。 確定硬件電路總體方案 機床數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路概括起來 由以下四部分組成，如圖 所示。 （ 1）主控制器，即中央處理單元 CPU。 （ 2）總線，包括數(shù)據(jù)總線（ DB），地址總線（ AB）和控制總線（ CB）。 （ 3）儲存器，包括只讀可編程程序儲存器（ ROM）和隨機讀寫數(shù)據(jù)儲存器（ RAM）。 4．接口，即 I/O 輸入 /輸出接口電路。 江南大學學士學位論文 22 數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖 CPU 的選擇 在一般二坐標聯(lián)動的數(shù)據(jù)控系統(tǒng)中，推薦采用 MCS51 系列單片機作為主控制器。MCS51 系列單片機主要有三種型號的產(chǎn)品： 8031， 8051 和 8751。該系列產(chǎn)品是集中 CPU，I/O 端 口及部分 RAM 為一體的功能性很強的控制器。目前，工業(yè)控制中應用最多的是 8031單片機。本設計中也采用 8031 單片機。它是一個具有 40 根引腳的雙列直差式器件，其基本特征有： （ 1）具有 8 位中央處理單元 CPU （ 2）片內(nèi)有時鐘發(fā)生電路 （ 3）具有 128 個字節(jié)的 RAM （ 4）具有 21 個特殊功能寄存器 （ 5）可尋址 64K 字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲器和 64K 字節(jié)的外部程序存儲器 （ 6）具有 4 個 I/O 接口， 32 根 I/O 線 （ 7）具有兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 （ 8）具有 5 個中斷源，配備兩個優(yōu)先級別 （ 9）具有一個全雙功能串行接口 （ 10）具有位尋址能力，適用邏輯運算 8031 片內(nèi)沒有程序存儲器，僅有片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器。 單片機應用系統(tǒng)擴展的芯片大多采用 EPROM 芯片。在選擇芯片時，要考慮最大讀出速度，工作溫度及存儲器的容量。在滿足容量要求的同時，盡量選擇大容量芯片，以減少芯片數(shù)量，使系統(tǒng)簡化。所以本設計中選用 2764EPROM 芯片，它是雙列直插式 28 腳芯片。 單片機規(guī)定 0P 口分時輸出低 8 位地址和數(shù)據(jù)的通道口。為了把地址信息分離出來保存，需要地址鎖存器。本設計中采用 74LS373 作為地址鎖存器。 采用 2764EPROM 程序存儲器的擴展電路框圖如圖 所示： 數(shù)控無心磨床砂輪修整器及鉆床 夾具設計 23 圖 2764EPROM 程序存儲器的擴展電路框圖 由于 8031 內(nèi)部 RAM 只有 128 字節(jié)，不能滿足系統(tǒng)的要求，需擴展片外的數(shù)據(jù)存儲器。單片機應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲器擴展電路一般采用 6/16 和 6264 表態(tài) RAM 數(shù)據(jù)存儲器，其選用規(guī)則與 EPROM程序存儲器的要求相同。在本設計中選用 6264為數(shù)據(jù)存儲器的擴展芯片。容量為 8K。擴展 6264 框圖如下 8031 單片機共有四個八位 并行 I/O 口，但可供用戶使用的只有 1P 口及 3P 口。因此要進行 I/O 接口的擴展。 本設計中采用通用的可編程接口芯片 8255A。它是有 A， B。 C 三個可編程功能的 8位 I/O 接口，有 40 個引腳的雙列直插式 RAM/IO/CTC 擴展器。由 8255A 自單片機接受地址址信息，控制信息，在數(shù)據(jù)總線與端口間傳送數(shù)據(jù)狀態(tài)控制信號。 圖 擴展 6264 框圖 江南大學學士學位論文 24 由于一塊 8255A 可提供 24 個 I/O 口，而本設計中經(jīng)過分析，使用要求須四十幾個口，所以本設計中采用三片 8255A 芯片，其中一塊芯片作為鍵盤，顯示接口電路。 根據(jù)以上控制需要分配這些接口： （ 1） OUTPUT：控制砂輪架進給五相步進電機 1M 1AP 控制工作臺進給五相步進電機 2M 1BP 工件頭架旋轉(zhuǎn)（ C）異步電機 3M 線圈觸點占 1 位 砂輪旋轉(zhuǎn)（ F）異步電機 4M 線圈觸點占 1 位 液壓泵異步電機（ 5M ， 6M ， 7M ） 線圈觸點占 3 位 液壓繼電器（ 1AY ， 2AY ， 3AY ） 線圈觸點占 3 位 （ 2） OUTPUT： 限位開關(guān)（ X? ， Z? ） 3BP 口 零位開關(guān)（ X? ， Z? ） （ 3） I/O（面板）： 鍵盤 4*7=28 3AP 2CP 口 顯示器 米字形 2AP 2BP 口 手動按鈕（ X? ， Z? ， F C ） 啟動 /暫停 警報 急停 （ 5）波段開關(guān)（編輯，自動，手動） 由上述可知：共使用了三片 8255A 芯片，其中還剩余 3CP 口（八位）可以利用。 總線連接 ① 數(shù)據(jù)總線（ DB） 0P 口為數(shù)據(jù) I/O 口，數(shù)據(jù)總線由它連接各芯片數(shù)據(jù) I/O 口。 ② 地址總線（ AB） 設計中一共使用了一片 TAM（ 8K），一片 TOM（ 8K），三片 8255A。必須對這些擴展部分實行統(tǒng)一編址。 2764EPROM 8K= 132 需 13 條地址線 6264RAM 8K= 132 需 13 條地址線 但由于訪問片外 TOM 與訪問片外 RAM 所以用控制線不同，且 PSEN 與 RD ， WD 不會同時有效，所以兩者地址可以完全重疊。用 0P 口八位地位地址。 。2764EPROM 與三片 8255A I/O 接口芯片可用 24 譯碼器 74LS32 進行片選。由 ， 兩位控制片選結(jié)果。 EPRAM6264 0 0 EPRAM6264 0 0 8255A（ 1） 1 0 8255A（ 2） 數(shù)控無心磨床砂輪修整器及鉆床 夾具設計 25 1 1 8255A（ 3） 由此，可得地址分派如下： 0000~00FFH RAM6264 0000~00FFH ROM2764 0001~01FFH 8255A（ 1） 0002~02FFH 8255A（ 2） 0002~03FFH 8255A（ 3） 圖 接口框圖 5..鍵盤，顯示接口電路 圖 鍵盤和顯示接口電路 如圖 所示，本數(shù)控系統(tǒng)采用行列式鍵盤，即用 I/O 口線組成行列結(jié)構(gòu)，按鍵設置在行列的交點上。使用的顯示器為 16 段米字管和 LED（發(fā)光二極管顯示器）。 采用 8255A 接口芯片管理鍵盤，顯示器電路。它由 4*7 鍵和 7 位 LED 顯示器組成。 江南大學學士學位論文 26 鍵盤，顯示器接口電路圖： 8031 的 0P 口作數(shù)據(jù)輸出， 01AA，用與端口選址，兩片 8255A 的 RD 與 WD ，左上 8255A芯片的 30CCPP與右下 8255A 的 60AAPP一起組成 4*7 鍵盤掃描線，右下 8255A 的 PB 口用于查詢 8 個限位開關(guān)的狀態(tài)。 與控制電機與電液閥 8255A 的聯(lián)接其它輔助電路設計 圖 輔助電路 8031 的 0P 口向 8255A 輸出八位數(shù)據(jù)以控制電機和 液壓閥。鎖存器出來的 0A 與 1A ，以進行端口尋址。 RD 與 WD 控制 8255A 的讀寫。 AP 口的 40AAPP控制一五相步進電機，40BBPP控制另一步進電機。 04CCPP控制四個異步電機的啟停， 5CP 控制液壓閥。加光電隔離器以屏蔽電磁干擾。 步進電機驅(qū)動電路如圖 所示，由四部分組成。在步進電機驅(qū)動中，一般在接口電路與功率放大器之間要加上隔離電路，實現(xiàn)電氣隔離，本設計中使用光隔，光隔引腳及接線圖如圖 所示。 圖 步進電機驅(qū)動電路助 數(shù)控無心磨床砂輪修整器及鉆床 夾具設計 27 圖 光隔引腳及接線圖 江南大學學士學位論文 28 5 液壓系統(tǒng)設計 概述 磨床通常以電動機作為動力，由它帶動機械，液壓傳動系統(tǒng)完成機床的各種 運動，再通過電器，液壓系統(tǒng)控制這些運動之間的轉(zhuǎn)換和先后順序及其聯(lián)系。 液壓傳動設計 1）液壓傳動的特征 與機械傳動相比，它是用具有壓力的油作為介質(zhì)，經(jīng)過二次轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動或直線運動的： 電動機帶動油泵 壓力油 液壓機（旋轉(zhuǎn)運動） 油缸（直線運動） 因此，整個液壓傳動系統(tǒng)由四部分組成： （ 1）動力部分 —— 油泵 （ 2）執(zhí)行部分 —— 液壓機或油缸 （ 3）控制部分 —— 方向閥，節(jié)流閥，壓力閥 （ 4）輔助部分 —— 油管，壓力表，蓄能器，壓力繼電器等 在 上述液壓傳動過程中，壓力油應密封在油管內(nèi)，如果不密封，油就不能形成壓力，也無法起傳動作用。另外，油所處的容積還要不斷的變化，容積不變化，油泵就不能吸油與排油，油缸不能移動，也不能完成傳動作用。磨床的液壓傳動，就是利用容積的變化來完成其動作的。 2）液壓傳動的兩個重要參數(shù) —— 壓力，流量 （ 1）液體壓力與負載的關(guān)系： 齒輪油泵的供油壓力，隨著工作臺受到的負載大小正變化。負載大，壓力大；負載小，壓力小。 （ 2）液體流量也速度的關(guān)系 進入油缸的流量越多，工作臺速度就越快，定量油泵的流量要大于工作臺最大速度所需的流量 。 （ 3）壓力與流量的關(guān)系 齒輪油泵并不是一旋轉(zhuǎn)就打出壓力油來的，必須要在油泵出油口加負載，并且壓力隨負載變化而變化。 在管路中流動的油液，壓力（實際上是壓力差）流量與液阻密切相關(guān)，液阻增大，壓力差增大或流量減小。 3）液壓傳動采用的符號 在繪制液壓傳動系統(tǒng)原理圖時，液壓元件的符號常采用結(jié)構(gòu)符號或職能符號來表示。 結(jié)構(gòu)符號近似于實物的結(jié)構(gòu)，直觀性強，容易理解，但繪制麻煩。職能符號只表示元數(shù)控無心磨床砂輪修整器及鉆床 夾具設計 29 件的作用，不能表示出結(jié)構(gòu)，繪制迅速方便，已列入國標。 的傳動設計 在實際工作中有以下幾個步驟： 。 ，將各個回路合并成系統(tǒng)，畫出液壓傳動系統(tǒng)原理圖。 。 ，并按照機床布局來確定各元件的組合形式，進行閥板設計。 —— 油路裝配圖。 上述步驟是相互聯(lián)系交替進行的，往往需要幾次反復，才能完成。 1）機床測量儀的進給和退出，徑向測量儀的垂直橫向進給和退出，尾架的松開 ； 2）潤滑部分。 ，間隙供油 3）動靜壓軸承 a..砂輪架主軸軸承部分 機床液壓系統(tǒng)的擬訂，要與機械，電器配合，將各個液壓回路進行組合，達到總體設計所需要的動作循環(huán)程序。 江南大學學士學位論文 30 6 鉆床夾具設計 零件的功用 題目所給的零件是 CA6140 車床上的杠桿（見零件圖），它位于車床的自動機構(gòu)中，與靈活 器配合使用，起制動的作用。 零件的工藝分析 杠桿共有三組加工表面，它們之間有一定的位置要求，現(xiàn)分述如下： 以 Φ8H7mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：兩個 Φ8H7mm的孔，粗糙度為 ；尺寸為 30mm 且與兩個孔 Φ8H7mm 相垂直的兩個平面，粗糙度為 。其中，主要加工表面為兩個 Φ8H7mm的孔。 以 Φ25H9mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：一個 Φ25H9mm 的孔及其倒角，粗糙度為 ；兩個與Φ25H9mm孔垂直的平面，粗糙度一個為 ，另一個為 。其中， Φ25H9mm 孔及兩端面為主要加工面。 以 Φ10H7mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：一個 Φ10H7mm的孔， 。主要加工表面為 Φ10H7mm孔。 這三組加工表面之間有一定的位置要求，主要是： （ 1） Φ8H7mm孔與 Φ25H9mm孔具有平行度，公差為 。 （ 2） Φ10H7mm孔與 Φ25H9mm孔具有平行度，公差為 。 由以上分析可知，對于這三組加工表面而言，可以先加工一面一孔，以它們?yōu)榫珳始庸て渌砻?，并且可以保證加工面之間的 位置精度要求。另外，該零件結(jié)構(gòu)簡