自动精密切割机及其控制系统的研究

发布时间：2017-06-14 21:08

  本文关键词：自动精密切割机及其控制系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自动精密切割机主要用于金相试样的截取，也可用于各种材料的下料、切口等。在金属、陶瓷、矿物、岩石、复合材料、电子元件等固体材料的研究和质量检验领域内应用极为广泛。自动精密切割机的设计生产在国内尚属空白，随着我国科技水平的提高和WTO的成功加入，金相技术也将随着工业的发展而发展，金相制样设备面临着更大的机遇和挑战，实现制样的高精度、高质量高自动化已成为其发展的必然方向。 本文针对我国国情，研究了金相试样切割的技术理论，找出金相试样切割机发展面临的技术难题和技术关键，依据机电一体化的设计思想，对自动精密切割机的整体造型、机械结构和控制系统进行了分析设计，真正实现了机械与电子的结合。机械设计主要完成了对新机型主体部件和新型结构的理论探讨及设计计算，利用CAD技术进行自动绘图和参数优化，提高了系统机械部件的设计精度并缩短了设计周期；控制系统的核心采用单片机控制技术，控制简单，操作方便、安全，实现了设计的低成本和高自动化。 本文设计的自动金相试样切割机采用切割片固定不动，摆杆带动装夹好的试件摆动进行切割的方法，此种切割方式能最大限度的提高了切割机横向和纵向切割能力，使结构紧凑。设计采用双测喷嘴喷水技术进行冷却，具有良好的冷却效果，提高了切割机的制样质量，而且结构简单易于安装和调试。该切割机切割过程采用全封闭的切割方式，增强了系统的工作的安全性；除机械装置外，本文还研究了自动精密切割机的自动控制系统，该系统以AT89C52单片机为控制核心，人机界面采用独立式键盘和LED数码显示系统，，键盘工作方式采用中断工作方式，显示为动态显示。系统还将步进电机细分技术引入自动精密切割机中，有效的提高了进给精度和系统的稳定性，保证了制样质量。试验表明：自动精密切割机设计新颖，性能可靠，在降低劳动强度的同时，提高了切割工作效率，促进了金相事业的发展，具有很高社会效益和经济效益。
【关键词】：自动精密切割机 机械设计 自动控制 低成本 高自动化
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TG48
【目录】：

• 1 引言8-9
• 2 概述9-14
• 2.1 金相试样切割技术9-10
• 2.2 课题研究内容10
• 2.3 研究的目的和意义10-11
• 2.4 金相试样切割机的研究状况11-12
• 2.4.1 国内金相试样切割机研究概况11-12
• 2.4.2 国外金相试样切割机研究概况12
• 2.5 金相试样切割机面临的技术难题12-14
• 3 系统功能要求及设计方案的确定14-18
• 3.1 系统功能要求14
• 3.2 设计精密机械时应满足的基本要求14-15
• 3.3 自动精密切割机设计思想15
• 3.4 自动精密切割机的整体方案确定15-18
• 3.4.1 机械部分设计方案16-17
• 3.4.2 自动控制系统方案确定17-18
• 4 切割机的外观及操作面板设计18-21
• 4.1 外观设计18
• 4.2 控制面板设计18-21
• 5 机械部分设计21-32
• 5.1 传动装置设计22-30
• 5.1.1 电机的选取23
• 5.1.2 滚珠丝杠副的设计23-28
• 5.1.3 带传动的设计和应用28-30
• 5.2 切割机夹具设计30-31
• 5.3 冷却系统的设计31-32
• 6 电气控制系统设计32-35
• 6.1 主回路的设计32
• 6.2 控制回路的设计32-34
• 6.2.1 电源控制回路的设计33
• 6.2.2 主控制回路的设计33
• 6.2.3 辅控制回路的设计33-34
• 6.3 自锁环节的设计34-35
• 7 微机控制及步进电机细分系统设计35-56
• 7.1 微机控制方案的确定35-38
• 7.1.1 切割机基本功能35-36
• 7.1.2 单片机的选用36-37
• 7.1.3 设计单片机控制系统方框图37-38
• 7.2 细分驱动器硬件设计38-42
• 7.2.1 研究内容与目标38
• 7.2.2 步进电机的选用38-40
• 7.2.3 步进电机细分原理40-41
• 7.2.4 细分驱动系统总体设计41-42
• 7.3 各功能模块电路42-50
• 7.3.1 按键输入电路42-43
• 7.3.2 数码显示电路43-44
• 7.3.3 监视定时及存储电路44-45
• 7.3.4 环形分配器电路45-46
• 7.3.5 D／A转换电路46-47
• 7.3.6 斩波恒流电路47-48
• 7.3.7 驱动电路及其前级推动48-49
• 7.3.8 电源电路49-50
• 7.3.9 变频调速50
• 7.4 驱动器软件设计50-53
• 7.4.1 软件设计要求50-51
• 7.4.2 主程序设计51-52
• 7.4.3 显示程序模块52
• 7.4.4 中断服务子程序52
• 7.4.5 细分程序52-53
• 7.5 切割机控制系统可靠性分析53-56
• 7.5.1 系统结构的简化54
• 7.5.2 提高控制系统抗干扰能力54-56
• 8 切割机的防护措施56-60
• 8.1 机械设计中的防护措施56
• 8.2 电气控制系统中的保护措施56-57
• 8.2.1 熔断器保护57
• 8.2.2 电源保护开关57
• 8.2.3 极限保护开关57
• 8.3 数字控制系统中的抗干扰措施57-60
• 8.3.1 隔离措施58
• 8.3.2 看门狗的应用58-59
• 8.3.3 提高元器件的可靠性59-60
• 9 实验60-61
• 10 结论61-62
• 参考文献62-66
• 附录66-70
• 在读期间发表论文70-71
• 作者简介71-76
• 致谢76

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 朱广滕;顾晓辉;肖坤;邵苗苗;;液压冲击式棒料快速切割机设计[J];机床与液压;2013年13期

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 王珉;全自动非金属超声波检测仪检定系统的研制与开发[D];南京航空航天大学;2009年

2 刘伦;冲网机的计算机控制系统设计[D];青岛大学;2011年

3 龚志广;基于PLC控制的大型金相试样切割机控制系统的研究[D];河北农业大学;2006年

4 高中彭;基于触摸屏和PLC的大型金相试样切割机控制系统的研究[D];河北农业大学;2007年

5 秦红星;基于IPC-PLC的Q-300A型金相试样切割机控制系统的研究[D];河北农业大学;2007年

6 彭鸿启;小型精密切割机的研究[D];河北农业大学;2008年

7 王世红;自动剪切生产线的PLC控制系统设计[D];青岛大学;2010年

8 王李华;铝罐切口翻边一体化加工装备的技术研究[D];扬州大学;2012年

  本文关键词：自动精密切割机及其控制系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：450528