开题报告-基于单片机控制的X-Y工作台机电系统设计.doc

毕业设计开题报告

毕业设计题目基于单片机控制X-Y工作台机电系统设计

学生姓名：

学号：

专业：机械电子工程

系别：机电工程系

指导教师：

教学科研部

二○XX年九月

1、课题研究的意义、国内外有关本课题的研究动态和自己的见解

随着现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的渗透，促进了工程领域的技术改革。由于计算机技术和微电子技术的迅速发展并被机械工业领域应用从而形成了机电一体化，使得机械工业的产品结构、技术结构、功能和生产管理体系发生了巨大的变化，也使得工业生产从“机械电气化”迈进了“机电一体化”的发展阶段。

X-Y数控工作台是很多机电一体化设备的基本部件，比如数控铣床、数控钻床的X-Y工作台。X-Y数控工作台通常是由导轨座、移动滑块、滚珠丝杆螺母副及伺服电动机等部件构成。伺服电动机主要是用于驱动滚珠丝杆，滚珠丝杆螺母驱动滑块和工作台在指定的导轨上运动，从而完成工作台在XY两个方向的直线运动。

现在大部分使用的数控铣床都是集机械制造、自动控制、电子技术、传感技术、计算机技术及网络通讯技术于一体的典型机电一体化产品。

2.国内外发展状况

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,它对国计民生的一些重要行业IT、汽车、轻工、医疗等的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面:

(1)高速、高精加工技术及装备的新趋势

效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。从EMO2001展会情况来看,高速加工中心进给速度可达80m/min,甚至更高,空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂,包括我国的上海通用汽车公司,已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。在加工精度方面,近10年来,普通级数控机床的加工精度已由10提高到5,精密级加工中心则从3～5,提高到1～1.5并且超精密加工精度已开始进入纳米级0.1。为了实现高速、高精加工,与这配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展,应用领域进一步扩大。

(2)智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势

21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适应控制,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上,面向机床厂家和最终用户,通过改变、增加或剪裁结构对象数控功能,形成系列化,并可方便地将用户的特殊应用和技诀窍集成到控制系统中,快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统,形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求,也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元,反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

3.本课题要研究的问题

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,是单片机控制技术的最简单的应用.它充分的利用了单片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。本课题研究涉及机械原理、机械设计、机械制图、机电一体化、单片机工作原理、数控技术等方面的相关内容。

3、课题的设计方案

3.1设计方案比较

=1\*GB3①数控机床导轨类型分为：滑动导轨、滚动导轨、静压导轨等类型。

在本设计中采用滚动导，其原因是：

a.灵敏度高，运动平稳，低速移动时不易出现爬行现象；

b.定位精度高；

c.摩擦阻力小，移动轻便，磨损小，精度保持性好，寿命长。

=2\*GB3②在传动方面有齿轮传动和滚珠丝杆传动等类型。

在本设计中采用滚珠丝杆传动，因为采用滚珠丝杆有一下优点：

a.承载小；

b.移动速度快；

c.噪音低；

d.定位精度高等。

=3\*GB3③驱动系统有直线电动机