三维伺服数控平台设计.doc
《三维伺服数控平台设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三维伺服数控平台设计.doc（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
三维伺服数控平台设计
学院
机电工程学院
专业
班级
学号
姓名
指导教师
负责教师
沈阳航空航天大学毕业设计
摘要
由数字信息导向的控制程序对机械运动和工作过程进行操控的技术，就是所谓的数控加工技术。
这门技术概括使用了计算机技术、微电子技术、伺服驱动、主动控制和精密测绘等学科的集成应用。
数控铣床的核心在于控制系统，控制系统实现了数字化的零件的输入程序，完成输入信息的存储、数据的变换和插补的运算等，从而实现各种控制功能。
铣床控制系统的设计必须考虑软硬件的匹配，其设计必须从经济、实用、可行等诸多方面考虑。
本次毕设以AT89C51单片机为主体实现的控制系统，在硬件设计上易于实现有效的控制功能，结构相对简单；在软件设计上，通过插补程序的编制，相对容易地实现对铣床的运行方向和运行速度等方面的控制。
起先用SolidWorks软件画出铣床，然后用单片机进行控制。
用Proteus进行仿真模拟。
电路仿真技术就是通过软件来实现并检验所设计电路功能的过程。
Proteus不仅是模拟电路、数字电路、模拟混合电路的设计平台，更是世界上最先进的单片机和嵌入式系统的设计与仿真平台。
关键词：
数控加工；单片机；SolidWorks；Proteus
Designof3Dservonumericalcontrolplatform
Abstract
Thetechnologyofcontrollingthemechanicalmovementandworkingprocessbythedigitalinformation-orientedcontrolprogramistheso-callednumericalcontroltechnology.Thetechnologyofthistechnologyissummarizedintheapplicationofcomputertechnology,microelectronicstechnology,servodrive,activecontrolandprecisionmappingandothersubjects.
ThecoreoftheCNCmillingmachineliesinthecontrolsystem,controlsystemtorealizethedigitalpartsoftheinputprogram,completetheinputinformationstorage,datatransformandinterpolationoperation,inordertoachieveavarietyofcontrolfunctions.
Thedesignofthecontrolsystemformillingmachinemustconsiderthematchingofthehardwareandsoftware,anditmustbeconsideredfromtheaspectsofeconomy,practicalityandfeasibility..ThecompletesetofAT89C51asthemaincontrolsystem.Inthehardwaredesigneasytoachieveeffectivecontrolfunction,structureisrelativelysimple;inthesoftwaredesign,interpolationproceduresthroughthepreparationof,relativelyeasytoachieverunningdirectionandspeedofthemillingmachinecontrol.Atfirst,usingSolidWorkssoftwaretodrawamillingmachine,andthenusethemicrocontrollertocontrol.SimulationwithProteus.Circuitsimulationtechnologyistoachieveandtestthefunctionofthecircuitbysoftware..Proteusisnotonlythedesignplatformofanalogcircuit,digitalcircuitandanalogcircuit,butalsothemostadvancedMCUandembeddedsystemintheworld..
Keywords:
SinglechipmicrocomputerSolidWorksProteus
目录
摘要 I
Designof3Dservonumericalcontrolplatform II
1、绪论 1
1.1引言 1
1.2数控技术的发展方向及本次毕设的主旨 1
1.3数控技术的国内现状及发展趋势 2
2、三维建模及二维工程图 4
2.1SolidWorks软件介绍 4
2.2三维实际建模过程 4
2.3二维工程图 6
3、单片机的介绍及程序说明 7
3.1单片机的概述 7
3.2单片机控制系统设计 8
3.3程序说明 8
4、Proteus中电子电路建立及仿真模拟 10
4.1proteus仿真软件的介绍 10
4.2仿真电路实现过程 10
4.3程序实现简述及其源程序 15
参考文献 1
II
1、绪论
1.1引言
近些年来，计算机技术不断发展，计算机图形处理能力不断增强，以计算机为依托的仿真技术也快速发展起来，并在短时间内应用于各工程领域。
在计算机平台上进行机械零件的设计、校核，电子电路的设计，软件的编程，最终进行系统运动仿真，己经逐渐成为机电一体化设计的发展趋势。
设计与制造的传统步骤，第一步是方案设计及论证，第二步进行产品设计。
在第二步完成后，为了验证第二步的设计有无问题，通常要制造一台母机进行试验，这些试验中常常出现破坏性的结果。
当试验显现发现缺点不足时，又要回头修改第二步设计并再用样机验证。
这是一个周而复始、不断循环的设计一试验一设计过程，只有通过这种严苛而复杂的过程，产品才能达到所要求的性能。
不过这一程序是冗长的，尤其对于结构繁复的系统，设计周期更是无法缩短，哪还用谈对市场的灵活反应了。
时下大多数的情况是，企业工程师们为了确保产品按时投向市场而不得已中断简化这一过程，使产品在上市后便出现这样那样的问题，这也是许多人认为国内企业先天不足的由来。
时下的大背景是激烈市场竞争，在实际样机平台上的设计验证程序严重地限制了其产品质量、其成本及其对市场的占有。
随着全球化经贸态势的日渐显现，要想夺竞争取趋激烈的市场，并扩大市场占有率。
便应运出现了开发周期短暂，产品质量足够保障，成本低廉以及对市场反应灵活运营方式。
哪个公司早推出产品，哪个公司就占有市场。
显然传统的设计与制造步骤根本无法满足以上要求。
1.2数控技术的发展方向及本次毕设的主旨
已经问世40多年的数控技术是基于诸多基础学科而发展起来的，这是一门不算新兴，但却举足轻重的跨越性科学，是自动化，机电一体化，简单化，居家化，小型化制造业的基石。
在未来，数控技术，仿真模拟技术的不断升级改良，普及大众，基础零件更容易获得，企业源代码的逐步放送，会使得有兴趣，有志于此的人可以在家中，用简单的机床加工出自己设计的手机，遥控器等数码产品。
也可以对各种买来的家用电子元件进行个性化的魔改。
就好像美国电影中，一个乡下农场中，个人的爱好小作坊居然也能发展，制造出改变世界的发明一样。
这些都是数字化技术，数控技术，仿真模拟技术大统一的必然结果。
本次毕设就是对于数控铣床进行一次简单的二次开发，通过毕设中设计出的4乘4矩阵键盘，实现铣刀X轴，Y轴的控制走向。
这个二次开发可以连接已有的数控铣床，使工人们不必在使用铣床之前，背诵大量G17，G18，G90，G40等预存语言，可以通过简单的X轴，Y轴正传反转来控制。
也可以连接普通的非数字化铣床，将其升级为半自动化铣床，解放手工操作。
当然，本次毕设立意的确不凡，但笔者能力实在有限，所设计出的电子电路及操控软件并不符合实际生产生活需要，但通过本次毕设，让笔者对于电子电路及单片机开发应用大感兴趣，并亲手调试程序，理解铣床控制的基本原理。
1.3数控技术的国内现状及发展趋势
我国的数控技术起步较晚，虽然在学校精工实习时接触了一些数字化机床，但大多是一代，二代，三代的老式机床，命令语句复杂，且不知能。
精工实习过程中，在铣床实习时，笔者曾编译了一段程序，将蜡块铣成摩托诺拉的某款经典机型，当然，现在的手机大多为平板触屏手机，简单的程序就可以铣出超薄的平面机型，似乎根本不用迫切发展数控技术，当然，此为笑言。
笔者在假期实习时，曾进入一些工厂实习工作，这些工厂中还保留着大量非数控的铣床，车床等机床。
一些老工人手艺精湛，根本不需要背诵繁复的数控指令，看几眼零件，摸几下就能加工出精美利落的成品。
但未来的工业是大工业时代，大批量机加制成品依然占据着绝大部分市场。
我国也不再是当年那个发射东方红一号时，有几块钢板还是老师傅一锤子一锤子才敲打出弧形的国情了。
在笔者看来数字技术必然如上文所说一样，逐渐简单化，平民化，全民有兴趣之人都可以参与进来，都可以按照自己的个性加工出自己的零件，编写调试出带有个人特点的程序，组装自己心仪的产品，实现每个人不同的要求。
2、三维建模及二维工程图
2.1SolidWorks软件介绍
目前流行的主流高、中端三维CAD软件很多，如UG、II、CATIA、Pro—E、SolidEdge、SolidWorks等，选择空间很大。
所有方才所述的软件中，都供应了过程装置以及运动干涉检验、仿真模拟等功能，以及最重要的系统二次开发接口。
这使得熟用上述软件之人可以自行开发出自己用着顺手的应用程序。
SolidWorks是一套基于Windows的CAD／CAE／CAM／PDM桌面集成系统，是美国SolidWorks公司于1995年11月研制的。
该软件将二维制图和三维构型技术巧妙的杂糅为一体，操作便宜，上手极快，可以完成复杂的构型设计、大型装配、高级曲面设计造型和设计修改等。
集构型设计、应力分析、仿真加工和数据管理于一款软件，可以模拟动态装配过程，计算质量特征，可将三维实体构件转化为二维平面工程图。
2.2三维实际建模过程
实际建模复杂艰辛，笔者以前学过CAD、CATIA等建模软件，这次经同学介绍学习使用SolidWorks这款软件，单前期学习准备便花了两周时间，画出了七八个小零件，总算初步学会使用这款软件。
根据实际测量所得铣床尺寸，将此次三维构件分解为三个零构件，分别为铣床底座，可移动固件平台，刀具装置件。
如下图2.1,2.2便是其中刀具装置件与可移动固件平台两个零件。
其中可移动平台的固定卡具很不好建模，孔多件难，还不好测量，特意接了一个卡尺反复测量，有照了很多照片对比建模，但最后还是反复跑了机械馆数次，才测得准确数字，勉强画出了几个零件。
图2
升级会员 