DK7732数控高速走丝电火花线切割机及控制系统设计
75页 25000字数+说明书+任务书+开题报告+6张CAD图纸【详情如下】
DK7732数控高速走丝电火花线切割机及控制系统设计论文.doc
XY向进给私服机构装配图.dwg
丝杆零件图.dwg
丝架装配图.dwg
任务书.doc
储丝走丝部件装配图.dwg
封面.doc
数控高速走丝电火花线切割机及控制系统开题报告.doc
机床工作台装配图.dwg
步进电机驱动电路图.ddb
电火花线切割机介绍.doc
线切割机床线架导轮部装图.dwg
走丝机构装配图.dwg
高频脉冲电源.ddb
目录
引言………………………………………………………………………………（1）
一 总体方案设计……………………………………………………………（2）
（一）总体方案的拟定…………………………………………………………（2）
（二）主要技术参数的确定……………………………………………………（2）
二 储丝走丝部件结构设计………………………………………………（3）
（一）储丝走丝部件运动设计…………………………………………………（3）
1．对高速走丝机构的要求………………………………………………………（3）
2．高速走丝机构的结构及特点…………………………………………………（4）
（二）储丝走丝部件主要零件强度计算………………………………………（10）
1．齿轮传动比的确定……………………………………………………………（10）
2．齿轮齿数的确定………………………………………………………………（10）
3．传动件的估算…………………………………………………………………（12）
4．齿轮模数估算…………………………………………………………………（13）
5. 齿轮模数的验算………………………………………………………………（14）
（三）储丝走丝部件主要零件强度验算………………………………………（16）
1．齿轮强度的验算………………………………………………………………（16）
2．主轴的验算……………………………………………………………………（19）
（四）主轴组件结构设计………………………………………………………（21）
1．轴承配置形式…………………………………………………………………（21）
2．主轴组件的调整和预紧………………………………………………………（22）
三 进给传动设计……………………………………………………………（22）
（一） 进给传动运动设计………………………………………………………（22）
1． 脉冲当量和传动比的确定……………………………………………………（22）
（二）滚珠丝杆螺母副的型号选择和滚珠丝杆的选型和校核…………………（23）
1． 滚珠丝杆螺母副的型号选择…………………………………………………（23）
2． 滚珠丝杆的选型和校核………………………………………………………（25）
（三）步进电机的选择……………………………………………………………（28）
1．根据脉冲当量和最大静转矩初选电机型号…………………………………(28)
2．启动矩频特性校核……………………………………………………………(30)
（四）进给机构支承设计…………………………………………………………（31）
1． 螺杆的支承形式………………………………………………………………（31）
2． 螺杆的支承方式………………………………………………………………（31）
四 数控系统设计……………………………………………………………（32）
（一）高频脉冲电源………………………………………………………………（32）
（二）数字控制系统设计………………………………………………………（33）
(三)控系统硬件的电路设计……………………………………………………（34）
1． 单片机设计……………………………………………………………………（34）
2． 系统扩展………………………………………………………………………（38）
3． I/O 口的扩展…………………………………………………………………（42）
4． 显示器的接口设计……………………………………………………………（48）
5． 步进电机控制电路设计………………………………………………………（50）
6． 光电隔离电路设计……………………………………………………………（57）
7． 部分控制程序…………………………………………………………………（58）
8． 其他接口电路设计……………………………………………………………（70）
参考文献…………………………………………………………………………（71）
谢辞……………………………………………………………………………… （72）
摘要: 电火花线切割加工（wire-EDM）是一种基于电火花加工技术的适应性流程加工技术，它可以被用在具有二维到三维复杂形状的而且是导电的原材料的加工上。电火花线切割加工最常见的应用是在压模、挤压模、粉末冶金的铸模和标准摸板的装配工中。这样就可以加工出以往依靠花费很高磨床或昂贵的传统意义上的电火花的电极来进行加工的工件。由于电火花线切割加工技术是机电一体化技术，是机械、电工、电子、数控、自动控制、计算机应用等多门学科、专业知识的综合运用。
我的设计课题是DK7732数控高速走丝电火花线切割机及控制系统设计。DK为数控电加工机床，77为电火花线切割机床，32为机床工作台宽度。
此次设计包括机床的总体布局设计，横向进给、纵向进给设计，其中还包括齿轮的强度计算，滚珠丝杆较核，轴承寿命的验算。控制系统部分包括步进电机控制电路和脉冲电源电路，这是数控电火花加工机床的重点设计部分，也是难点。步进电机电路设计包括硬件电路设计和软件系统设计。详细说明了芯片的扩展、键盘显示器接口的设计等等。脉冲电源电路采用高低压复式脉冲电源，它是由晶体管及分立元件组成的电路，输出高低压复式脉冲，可以同时供给两个放电间隙加工，提高生产效率。
关键字：数控高速电火花线切割加工、主轴运动、步进电机、脉冲电源。
Abstract: Wire electrical-discharge machining(wire-EDM) is an adaptation of the basic EDM process, which can be use for cutting complex two-and-three-dimensional shapes through electrically conducting materials. Wire-EDM is most commonly used for the fabrication of press stamping dies, extrusion dies, powder composition dies, profile gages, and templates. Complicated cutouts can be made in difficult-to-machine metals without the need for high-cost grinding or expensive shaped EDM electrodes, Because the technology of wire electrical-discharge machining is the technology of mechatronics, and it is the integrate application of many subjects and professional knowledge, for example mechanism, electrician, electron, numerical control, auto control and computer application.
My design subject is DK7732 numerical control electrical-discharge perforation molding machining tool. DK means numerical control machining tool. 77 means wire electrical-discharge perforation molding machining tool. 32 means the width of tool’s worktable.
The design contains collectivity distribution design, landscape orientation feed design, portrait feed design, circumgyrate worktable design. It still includes intension calculation of gear wheel, the checking of ball bearing pole and the calculation of axis gearing life-span. The controlling system part contains the circuit of step-by-step electromotor control and the circuit of pulse electrical source. This part is the most important part of numerical control electrical-discharge machining tool, and it is very hard for me. The design of step-by-step electromotor control includes hardware circuit design and software system design. It explains the enlarging of CMOS chip and the design of keyboard display interface. The circuit is composed by transistor and unattached elements, it exports high and low voltage pulse, which can apply with two electrical-discharge interval and improve productivity.
Key words: Numerical control wire electrical-discharge machining, principle axis motion, step-by-step electromotor, pulse electrical source
引言
本次毕业设计从2005年2月28号开始到本年的六月中旬结束，长达四个月。毕业设计是一名在校大学生最后的一次也是最重要的一次设计，说其重要主要是因为它将检验你在大学生活中所学知识的扎实程度，期间你必须复习所学过的一些课程，学习一些要用到的新的知识，它还将练习你的动手能力，思考能力，创新能力，是你在大学学习生活的一次升华，是一个提升阶段，更是走向工作岗位的一次练兵，因此我们都对此极为重视，更是投入了极大的热情与努力来更好的完成它。
本次设计在颜竞成教授的悉心指导下分四个阶段按部就班的有条不紊的进行。第一阶段是搜集整理阶段。在本阶段主要是搜集足够的资料信息并对设计题目进行分析和实地调查，做到心中清楚。本设计其实从2004年元旦就开始了，截止到2004年3月份第一张外观图绘制成功为止。第二阶段是机械部分设计阶段，本阶段主要应用大学里面所学到的饿专业知识来进行运丝机构设计和坐标工作台的横向和纵向进给机构设计。另外还要进行储丝筒的三维零件设计。本阶段主要是从三月份到五月份。五月份到六月份则是第三阶段：控制系统设计阶段。主要进行电器电路设计，包括步进电机驱动设计和脉冲功率放大电路设计。本阶段也是一个学习的阶段，对自己不太熟悉的领域的一次学习。六月份开始就是最后一个阶段：整理复习阶段，主要从事前几个阶段的整理温习，写说明书。以及毕业答辩前的各项具体细节的准备。
所以说每个阶段都是十分紧张而有难度的，有些问题是由于设计的难度，有些还是因为自己知识上的欠缺和基础不扎实造成的。可以说这次毕业设计是个查缺补漏的机会。尤其是在同学的协助下，特别是在颜教授的指导下，遇到困难不逃避，主动请教，主动学习，独立思考提出新方案，困难一个个的解决，才有了本次设计的成功。这次毕业设计锻炼了我团体协作精神和独立作业的能力。专业设计基础，对自己将来都是一次具有深远影响的事情。
要技术参数如下：
工作台行程/mm 500*320
最小切削厚度/mm 30（可调）
加工表面粗糙度Ra/μm 2.5
切割速度/mm/min 100
加工精度/mm 0.015
切割工件最大厚度/mm 300
电极丝移动速度 1.1m/s
电极丝直径 φ0.1~φ0.2mm
二、储丝走丝部件结构设计
（一）储丝走丝部件运动设计
运丝机构的运动是由丝筒电机正反转得到的饿。电极通过联轴节与丝筒连接，丝筒装有齿轮，通过过度齿轮与丝杆上的齿轮齿合。丝杆固定在拖板上，螺母固定在底座上，拖板与底座采用装有滚珠的V形滚动导轨连接，这样丝筒每转一周拖板直线移动相应的距离，因此机床工作前应根据零件厚薄和精度要求可在0.12mm到0.25mm之间调节。总结
毕业设计可谓是大学四年对所学知识综合的一次大的考验也是在走向工作岗位的一次练兵，更进一步锻炼了自己的动手能力和团队的合作能力，真正做到了理论联系实际教与学的一次有理结合。
数控电火花线切割机的设计具体的说来应该包括走丝设计，X、Y坐标工作台设计，脉冲电源的设计，控制部分的设计等。按照设计的任务书，首先要了解该机床调查研究电火花线切割机的加工特点，确定DK7732线切割机床的具体技术参数，从而在第一阶段我们在衡冶进行了实地的参观测绘，初步确定参数，对照已有的院数控中心DK7725型线切割机更进一步确定具体的设计参数，根据已有的参数再对机床总体方案及控制系统总体方案进行确定。具体到设计时对各个方案再进行点对点的修改。接下来就是进行必要的设计与计算选型工作，就是将整体机床的设计又分为几个部分各个去突破大体就是机械部分和电气部分。再具体到各个组件或零件。
虽说设计是个人的行为，但由于自己的知识欠缺且设计的内容跨越比较大包括电子技术、计算机技术、机械设计，很多地方肯定是难以具到，当然有在颜竟成教授的悉心指导下，很多不懂的地方这正是我们要学的地方，同时在多方面有同学们的提示才得将设计顺利进行。这毕竟是一个学习阶段的毕业设计很多方面都是在边学边用中进行的，或者说很多方面的设计还是停留在模仿的阶段比如电气部分，控制部分都不是很成熟的设计。
参考文献
1.清华大学曹金榜、张玉逢、陈养田、张春 编。机床主轴变速箱设计指导。北京：机械工业出版社，1987
2.吴振彪主编。机电综合设计指导。北京：中国人民大学出版社，2000
3.顾熙常、迟建山、胡宝珍主编。金属切削机床（下册）。上海：上海科学技术出版社，2000
4.张学仁主编。数控电火花线切割加工技术。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000
5.李忠文编著。电火花机和线切割机编程与机电控制。北京：化学工业出版社工业装备与信息工程出版中心，2004
6.邓星钟主编。机电传动控制（第三版）。武汉：华中科技大学出版社，2003
7.秦曾煌主编。电工学下册电子技术（第五版）。北京：高等教育出版社，1999
8.蘖栋梁主编。MCS-51单片机原理与应用。北京：中国纺织出版社，1998年
9.何永然、唐增宝、刘安竣主编。机械设计课程设计（第二版）。武汉：华中科技大学出版社，2002
10.周良德、朱泗芳等编。互换性与技术测量。长沙：湖南科学技术出版社，2000
11.楼然苗 、李光飞编。51系列单片机设计实例。北京：北京航空航天大学出版社。2002
