【正文】 業(yè)運(yùn)動(dòng)控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 伺服系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì) 根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外的研究及使用狀況，可歸納出以下幾種發(fā)展趨勢(shì)： 1)交流化 從伺服電動(dòng)機(jī)的比較可以看出，交流伺服系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)明顯，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，新一代高性能微處理器的不斷推出，可以預(yù)見(jiàn)，在不遠(yuǎn)的將來(lái)交流伺服系統(tǒng)將最終取代直流伺服系統(tǒng)。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 采用基于 DSP的電機(jī)專(zhuān)用集成電路的另一個(gè)好處是，可以降低對(duì)傳感器等外圍器件的要求。 TMS32OLF240x是專(zhuān)門(mén)用于數(shù)字電機(jī)控制器的專(zhuān)用 DSP系列，可支持電機(jī)的轉(zhuǎn)向、指令的產(chǎn)生、控制算法的處理、數(shù)據(jù)交流和系統(tǒng)監(jiān)控等功能。 新的 TMS320LF240x DSP采用 T320C2x16位定點(diǎn) DSP內(nèi)核，處理速度達(dá)每秒 3000萬(wàn)條 (30MIPS)，集成了兩個(gè)電機(jī)控制事件管理器，后者的特點(diǎn)是可以最佳方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)向的電子控制 。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是 DSP器件運(yùn)算功能強(qiáng)，而單片機(jī)的事務(wù)處理能力強(qiáng)。 ALU只能做加法，乘法需要由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此占用較多的指令周期，也就是說(shuō)速度比較慢。而單片機(jī)多為復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī) (CISC)，多數(shù)指令要 23個(gè)指令周期來(lái)完成。 DSP采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，允許同時(shí)存取程序和數(shù)據(jù)。此外，有的片內(nèi)集成了 CAN控制器，為伺服系統(tǒng)進(jìn)行 實(shí)時(shí)通訊并進(jìn)一步構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)提供了條件。提供高速、同步串口和標(biāo)準(zhǔn)異步串口。而且隨著 DSP在各行各業(yè)中的廣泛普及，專(zhuān)業(yè)人才方面的供需矛盾也會(huì)很快解決。目前低端產(chǎn)品已接近單片機(jī)的價(jià)格水平，且具有更高的性能價(jià)格比，從而使得 DSP器件及技術(shù)更容易使用，價(jià)格也能夠?yàn)閺V大用戶(hù)接受。因此，具有很強(qiáng)運(yùn)算處理能力的 DSP能滿(mǎn)足電流環(huán)的實(shí)時(shí)控制的高要求。 九十年代初， DSP開(kāi)始在交流伺服系統(tǒng)中出現(xiàn)，主要有 TI公司的 TMS320系列、MOTOROLA公司的 68000系列以及 NEC公司的 PD7720系 列等等。由于伺服系統(tǒng)應(yīng)用廣泛 ,國(guó)外公司還推出一些專(zhuān)用微處理器，有 Intel的 8O196MC系列、 NEC的 PD783系列和日立的SH7000系列，它們都具有帶死區(qū)功能的三相 PWM發(fā)生器、光電編碼器輸入接口、 A/D轉(zhuǎn)換器、豐富的 I/O和中斷資源。 80年代初，伺服系統(tǒng)開(kāi)始使用 Z80等通用型微處理器，并輔以相當(dāng)數(shù)量的外圍接口電路構(gòu)成實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。電力電子器件的應(yīng)用難點(diǎn)在于設(shè)計(jì)合理的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，新一代的智 能功率模塊(IPM)是集功率器件 IGBT、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路于一體，實(shí)現(xiàn)過(guò)流、短路、過(guò)熱、欠壓保護(hù)，模塊包含三相橋逆變器，從而使裝置體積縮小，可靠性提高。2538的高速鋼鏜孔刀 1 鏜孔 編制 審核 批準(zhǔn) 共頁(yè) 第 頁(yè) 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 第三代電力電子器件 的主要特點(diǎn)是電壓門(mén)極控制，驅(qū)動(dòng)的平均功率小，其代表器件為 IGBT，它集中了 MOSFET和 GTR的優(yōu)點(diǎn)，既有 MOSFET高輸入阻抗、高速開(kāi)關(guān)特性，又具有 GTR大電流密度、低導(dǎo)通壓降的特性。13 的高速鋼麻花鉆 1 粗銑腰槽 5 T06 216。120 的高速立銑刀 （或鍵槽銑刀） 1 打中心孔 3 T04 216。 產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào) 零 件 名稱(chēng) 平 面 零件 零件圖號(hào) 圖號(hào) 序號(hào) 刀具號(hào) 刀具規(guī)格名稱(chēng) 數(shù)量 加工表面 備注 1 T02 216。 第二代的代表是雙極性全控器件大功率晶體管 (GTR)及其模塊化結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)中，在中小容量的范圍內(nèi)取代了晶閘管的地位。電力電子器件是組成大功率電子裝置的核心，對(duì)整個(gè)裝置的性能、體積、重量和價(jià)格的影響非常大。2538 200 60 38 10 精鏜孔 T07 216。28 1400 170 8 粗鏜孔 T07 216。3 500 60 30 5 鉆孔 T05 216。20 1100 176 3 打中心孔 T03 216。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 單位名稱(chēng) mm 產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào) 零件名稱(chēng) 零件圖號(hào) xxx 泵蓋 xxx 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具名稱(chēng) 使用設(shè)備 車(chē)間 xxx xxx 平口虎鉗 加工中心 xxx 工步號(hào) 工 步 內(nèi) 容 刀具號(hào) 刀 具 規(guī) 格 主 軸 轉(zhuǎn) 速 進(jìn) 給 速 度 切 深 1 粗銑凸臺(tái) T02 216。 ③孔加工各工步的刀具直徑根據(jù)加工余量忽然孔徑確定。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 (5)刀具選擇 ① 零件上下表面采用端銑刀加工，根據(jù)側(cè)吃刀量選擇端銑刀直 徑，使銑刀工作時(shí)有合理的切入 /切出角；且銑刀直徑應(yīng)盡量包容工件整個(gè)加工寬度，以提高加工精度和效率，并見(jiàn)減小相鄰兩次進(jìn)給之間的接刀痕跡。 (3)確定裝夾方案 該零件毛坯的外行比較規(guī)則，在加工上下表面、臺(tái)階面及空系時(shí)，選用平口虎鉗夾緊。內(nèi)孔表面的加工方案在很大程度上取決于內(nèi)孔表面本身的尺寸精度和粗糙度。 (2)選擇加工方法 ①上下表面的粗糙度可選擇“粗銑 —— 精銑”方案。 選擇加工機(jī)床 由于加工部位多，需要多種刀具，換刀次數(shù)較多，因此選用立式三坐標(biāo)數(shù)控銑加工中心較為合適。在加工過(guò)程中要保證表面粗糙度要求。 其中孔的表面粗糙度要求比較高，該工件材料為硬鋁（ LY12），切削性能好， 從圖上要求看出，加工部分分別為橢圓形和方形凸臺(tái)、腰形槽和 Φ 30H7 的孔。工作中，零件內(nèi)表面要受到液壓力的沖擊，因此對(duì)零件的剛度有一定的要求，零件的 A面要與其他零件相配合的表面，要有一定的尺寸精度和形位精度。 零件的作用 題目所給定的零件是液壓油泵的泵蓋。 泵在機(jī)械產(chǎn)品中是很重要而且應(yīng)用很廣泛的一種零部件，諸如汽油泵、變頻泵、液壓泵、潛 水泵、隔膜泵、轉(zhuǎn)向助力泵、雙作用葉片泵等，起作用是其他部件所不能取代的，故而選擇 與泵密切相關(guān)的泵蓋作為設(shè)計(jì)的主題， 在本次的設(shè)計(jì)過(guò)程中查閱了大量相關(guān)的工藝方面的書(shū) 籍資料， 綜合比較選擇最好的設(shè)計(jì)方案， 在完成此次設(shè)計(jì)任務(wù)中得到老師及同學(xué)們的大力幫 助，在此想他們表示衷心的感謝。河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 第一章 緒論 隨著我過(guò)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，作為是 “ 世界工廠 ” 之稱(chēng)的中國(guó)，制造也迎來(lái)了發(fā)展的春天，然 而，自主創(chuàng)新能力的不足，工業(yè)基礎(chǔ)的薄弱，特別是制造業(yè)人才的缺乏都成為影響和制約我 過(guò)工業(yè)快速發(fā)展的瓶頸， 這些也是我國(guó)是制造大國(guó)卻不是制造強(qiáng)國(guó)的原因， 商務(wù)部長(zhǎng)薄熙來(lái) 曾說(shuō)過(guò)我們需要出口幾百萬(wàn)件衣服才能買(mǎi)得起一架波音客機(jī)， 我們的總理溫家寶也多次強(qiáng)調(diào) 發(fā)展制造業(yè)， 發(fā)展職業(yè)教育的急迫性和重要性。 國(guó)家也為職業(yè)教育提供了大量的資金及優(yōu)惠 政策以鼓勵(lì)其發(fā)展，作為祖國(guó)未來(lái)的建設(shè) 者，我們肩負(fù)著振興祖國(guó)工業(yè)，追趕先進(jìn)的重任， 我相信，我們制造業(yè)將在我們這一代人身上發(fā)展壯大并逐步縮小與歐美日發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。 由于個(gè)人水平有限和 經(jīng)驗(yàn)的不足，加之資料不夠全面，設(shè)計(jì)中難免存在錯(cuò)誤和缺陷，還望讀 者給予指點(diǎn)更正。屬于蓋體類(lèi)零件，它和其他零件一起裝配液壓泵的一個(gè)腔體結(jié)構(gòu)用來(lái)儲(chǔ)存，輸入分配液壓油。 零件的工藝分析 該零件圖主要由平面、外輪廓、孔系、凸臺(tái)、腰槽等組成。其中凸臺(tái)輪廓曲線為非圓河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 曲線，需要用宏指令（參數(shù)）編程處理，Φ 30mm 的孔由于精度要求高，可以采用鉆— 擴(kuò) — 粗鏜 — 半精鏜 — 精鏜的加工方法。也要提高裝夾高度，并且要滿(mǎn)足垂直度和平行度要求。 工件裝夾 用平口虎鉗裝夾工件。 ②要注意孔加工方法 的選擇：孔加工前為了便于鉆頭引正，先用中心鉆加工中心孔，然后再鉆孔。對(duì)于精度較高、粗糙度值較小的表面，一般不能加工到規(guī)定尺寸而要?jiǎng)澐旨庸るA段逐步進(jìn)行。銑削外輪廓時(shí)，要選好定位方式 (4)確定加工順序及走刀路線 按照“基面先行、先面后孔、先粗后精”的原則確定加工順序。 ②臺(tái)階面及其輪廓采用立銑刀加工，銑刀半徑只受輪廓最小曲率半徑限制。 (6)切削用量選擇 選擇主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度時(shí)，先查切削用量手冊(cè)，確定切削速度與每齒進(jìn)給量，然后計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度 (7)擬定數(shù)控銑削加工工序卡片 為了更好的指導(dǎo)編程和加工操作，把該零件的加工順序、所用刀具和切削用量等參數(shù)編入泵蓋零件數(shù)控加工工序卡片中。20 800 160 4 2 精銑凸臺(tái) T02 216。120 1400 50 5 4 鉆孔 T04 216。13 200 60 30 6 精銑腰槽 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 7 T06 216。2538 200 60 38 9 半精鏜孔 T07 216。2538 300 40 38 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 刀具和切削用量的選擇 伺服驅(qū)動(dòng)器的發(fā)展除了直接與伺服電動(dòng)機(jī)的發(fā)展相適應(yīng)外，主要依 賴(lài)于電力電子 器件、微電子技術(shù)的發(fā)展。 第 一 代電力電子器件的代表是門(mén)極不可關(guān)斷的晶閘管 (SCR)，由它構(gòu)成的變流裝置用于早期的直流伺服系統(tǒng)中，存在響應(yīng)慢和低速脈動(dòng)大的缺點(diǎn)。但 GTR存在門(mén)極控制電流大、高頻開(kāi)關(guān)損耗大、二次擊穿的缺點(diǎn)，致使驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，裝置體積大，效率低。20 的高速立銑刀 1 凸臺(tái) 2 T03 216。3 的高速鋼中心鋸 1 鉆孔 4 T05 216。28 的高速鋼麻花鉆 1 精銑腰槽 6 T07 216。 IGBT電力電子器件發(fā)展至今，性能更趨優(yōu)良，容量不斷提高，己經(jīng)成為伺服驅(qū)動(dòng)器的首選功率開(kāi)關(guān)器件，使伺服驅(qū)動(dòng)器 PWM開(kāi)關(guān)頻率提高到 10KHZ以上，從而實(shí)現(xiàn)了伺服驅(qū)動(dòng)器的高頻化，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，而且對(duì)降低電動(dòng)機(jī)噪聲、減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)極為有利，在性能上獲得較大的改善。 DSP 在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用 微處理器的應(yīng)用把伺服驅(qū)動(dòng)器推向數(shù)字化的發(fā)展新階段，使伺服驅(qū)動(dòng)器的實(shí)現(xiàn)手段發(fā)生了根本性變化。 Intel公司 1987年推出 8OC196系列單片機(jī)，在功能和速度提高的同時(shí)，抗干擾及可靠性也有可較大提高，能滿(mǎn)足數(shù) 模混合型伺服驅(qū)動(dòng)器的要求，實(shí)現(xiàn)位置、速度的數(shù)字控制。這類(lèi)微處理器基本上滿(mǎn)足高性能交流伺服驅(qū)動(dòng)的需要，但由于市場(chǎng)的原因，價(jià)格比較昂貴。 DSP是一種高速的微處理器，其最大特點(diǎn)就是運(yùn)算速度非常快，它比目前的 16/32位微處理器的運(yùn)算速度至少快一個(gè)數(shù)量級(jí)，而且它內(nèi)部也集成了足夠豐富的外設(shè)模塊。 近年來(lái)，各種集成化的單片 DSP的性能越來(lái)越完善，軟件和開(kāi)發(fā)工具也越來(lái)越多，越來(lái)越好，價(jià)格卻大幅度下滑。越來(lái)越多的單片機(jī)用戶(hù)開(kāi)始選用 DSP器件來(lái)提高產(chǎn)品性能， DSP器件取代高檔單片機(jī)河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 的時(shí)機(jī)己經(jīng)成熟。 與單片機(jī)相比 DSP器件具有以下優(yōu)點(diǎn) : l) DSP具有更高的集成度，更快的 CPU，更大容量的存儲(chǔ)器，內(nèi)置有波特率發(fā)生器和FIFO(First In First Out)緩沖器。有的片內(nèi)集成 CAN控制器及 A/D和采樣 /保持電路，可提供 PWM(PulseWidthModulation)輸出。 2) DSP器件為精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī) (RISC)器件，大多數(shù)指令都能在一個(gè)指令周期內(nèi)完成，并且通過(guò)并行處理技術(shù)，使一個(gè)指令周期內(nèi)可完成多條指令。內(nèi)置高速的硬件乘法器，增強(qiáng)的多級(jí)流水線，使 DSP器件具有高速的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力。單片機(jī)采用馮 .諾依曼結(jié)構(gòu)，程序和數(shù)據(jù)在同一空間存取，同一時(shí)刻只能單獨(dú)訪問(wèn)指令或數(shù)據(jù)。所以，結(jié)構(gòu)上的差異使 DSP器件比 16位單片機(jī)單指令執(zhí)行時(shí)間快 810倍，完成一次乘加運(yùn)算快 1630倍。 己的實(shí)力，推出電機(jī)控制器專(zhuān)用 DSPTMS320LF24Ox。該器件利用 TI的可重用 DSP核心技術(shù)，顯示出 TI 的特殊能力 —— 通過(guò)在單一芯片上集成一個(gè) DSP核及其數(shù)字和混合信號(hào)外設(shè)件，制造出面向各種應(yīng)用的 DSP方案。集成化 DSP核、最佳化電機(jī)控制器事件管理器和單片式 A/D設(shè)計(jì)等諸多因素加在一起，就可提供一個(gè)單芯片式數(shù)字電機(jī)控制方案。通過(guò)復(fù)雜的算 法達(dá)到同樣的控制性能，降低成本，可靠性高，有利于專(zhuān)利技術(shù)的保密。交流伺服系統(tǒng)又有兩大發(fā)展方向 : 一個(gè)方向是向高性能的全數(shù)字化、智能化軟件伺服的方向發(fā)展，這就交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展主流，代表其發(fā)展的水平和主導(dǎo)方向，以滿(mǎn)足高精度數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、特種加工裝備精細(xì)進(jìn)給的需要。 2)