1、 指导教师评定成绩：指导教师评定成绩： 审定成绩：审定成绩： 自自 动动 化化 学学 院院 光机电一体化课程设计报告光机电一体化课程设计报告 （总体方案设计） 单位（二级学院） ：单位（二级学院） ： 自 动 化 学 院 学学 生生 姓姓 名：名： 专专 业：业： 机械设计及其自动 班班 级：级： 学学 号：号： 指指 导导 教教 师：师： 设计时间：设计时间： 2013 年年 5 月月 - 1 - 目目 录录 1.1. 介介 绍绍 2 1.1 设计的主要内容和任务 3 1.2 X-Y 工作台的发展趋势及产业化的现状 . 4 1.3 数控 X-Y 工作台设计的意义和目的 4 2.2. 总体方案
2、确定总体方案确定 . 5 2.1 机械传动部件的选择 5 2.1.1 导轨副的选型 5 2.1.2 丝杠螺母副的选型 6 2.1.3 减速装置的选用 6 2.1.4 伺服电动机的选用 6 2.1.5 传感器检测装置的选用 8 2.1.6 检测装置的选型 8 2.2 控制系统的设计 9 2.2.1 系统的运动方式与伺服系统 . 10 2.2.2 计算机系统 . 10 2.2.3 XY 工作台的传动方式 10 3.3. 主流程图主流程图 11 3.1 绘制中断方案图. 11 3.2 绘制总体方案图. 11 3.3 CPU 接口设计 12 4. 4. 结束语结束语 14 2 1. 介介 绍绍 摘摘
3、要：要：X-Y 数控工作台机电系统设计是一个开环控制系统，其结构简单。 实现方便而且能够保证一定的精度。 降低成本， 是微机控制技术的最简单的应用。 它充分的利用了危机的软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩 大，精度和可靠性进一步得到提高。X-Y 数控工作台机电系统设计是利用 8031 单片机，及 2764, 6264 存储器及 8155 芯片等硬件组成，在控制系统的硬件上编 写一定的程序以实现一定的加工功能。 其基本思想是通过圆弧或者直线插补程序以实现对零件进行几何加工， 每进 行一段加工都要产生一定的脉冲以驱动电机正反转，同时通 8155 将相应的加工 进刀信息送至刀架库中以
4、实现以之相应的走刀， 电机和刀具的相对运动所以实现 了刀具对工件的加工。该控制系统采用软件中断控制系统结构及子程序结构简 单，条件明确在经济型数控中应用较多。中断结构采用模块化结构设计因为这种 结构便于修改和扩充，编制较为方便，便于向多处理方向发展。X-Y 数控工作台 机电系统设计采用步进电机作为驱动装置。 步进电机是一个将脉冲信号转移成角 位移的机电式数模转换器装置。 其工作原理是每给一个脉冲便在定子电路中产生一定的空间旋转磁场;由于 步进电机通的是三相交流电所以输入的脉冲数目及时间间隔不同， 转子的旋转快 慢及旋转时间的长短也是不同的。 由于旋转磁场对放入其中的通电导体既转子切 割磁力线时
5、具有力的作用，从实现了旋转磁场的转动迫使转子作相应的转动，所 以转子才可以实现转子带动丝杠作相应的运动。 本题目是步进电机， 微型计算机， 插补原理，汇编语言的综合应用。 关键词：关键词：步进电机；数控系统；X-Y 数控工作台 3 1.1 设计的主要内容和任务设计的主要内容和任务 1.采用 AT89C51 单片机进行数据处理、采集和控制。主要考虑计算机的选择或单 片机构成电路的选用、接口电路、软件编制等。 2.收集相关资料及图纸； 3.确定改造目标、X-Y 工作台参数； 4.确定改造总体方案； 5.设计一个数控 X-Y 工作台及其控制系统； 6.选用驱动控制电路，对执行机构进行控制。主要考虑计
6、算机的选择或单片机构 成电路的选用，考虑电机选择及驱动力矩的计算，控制电机电路的设计。 7.确定机械改造方案； a.确定系统脉冲当量； b.运动部件惯性计算； c.计算伺服电机参数； d.传动及导向元件的设计、计算、校核； e.其它相关零件的选型及计算。 8.确定驱动系统改造方案；主要是考虑数控机床工作台传动装置的设计问题：要 弄清机构或机械执行元件的主要功能（传动运动、动力、位置装置、微调、精密 定位或高速运转等） ，进行力矩、负载功率、惯性（转动惯量） 、加（减）速控制 和误差计算。 数控数控 X X- -Y Y 工作台外形工作台外形 4 1.2 X-Y工作台的发展趋势及产业化的现状工作台的发展趋势及产业化的现状 目前工作台的种类繁多，传统的工作台只能安装在某一指定机床上，伴随着 科技的与时俱进，它们的功能也由传统单一性向现代的多功能性方向发展，现在 一些工作台，它不仅可以安装在钻床上，还可以安装在铣床和镗床等机床上。并
