加工中心刀具自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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編號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 加工中心刀具自動(dòng)進(jìn)給 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 機(jī)電 系 電子信息工程 專(zhuān)業(yè) 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （職稱(chēng)： ） （職稱(chēng)： ） 2011 年 5 月 22 日 I 機(jī) 電 系 電子信息工 程 專(zhuān)業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書(shū) 一、題目及專(zhuān)題： 、 題目 加工中心刀具自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 、專(zhuān)題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 本課題來(lái)源于自選題目。 加工中心刀具自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床等現(xiàn)代加工設(shè) 備的 重 要組成部分。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，人們對(duì)數(shù)控方面的選擇也有 了更廣闊的范圍，對(duì)數(shù)控技術(shù)的掌握要求也越來(lái)越高 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 1 要求以中規(guī)模數(shù)字集成計(jì)數(shù)器為核心，以步進(jìn)電機(jī)為執(zhí)行元件， 設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字化自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)。 2 熟練掌握電子工作平臺(tái) 件的使用方法 。 3用 件對(duì) 進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)給控制系 統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)。 4用 件創(chuàng)建仿真電路。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 姓名 五、開(kāi)始及完成日期： 自 2010 年 10 月 25 日 至 2011 年 5 月 22 日 、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng) 簽名 系主任 簽名 2010 年 10 月 25 日 要 自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床等現(xiàn)代加工設(shè)備的重要組成部分。本設(shè)計(jì)主要介紹以中規(guī)模數(shù) 字集成計(jì)數(shù)器 核心的兩種方案，以步進(jìn)電機(jī)為執(zhí)行元件的數(shù)字化自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)。文章詳細(xì)介紹了自動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的狀態(tài)譯碼可編程計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)過(guò)程，其中還涉及到的自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的譯碼可編程計(jì)數(shù)器所使用的元器件，及元器件的主要使用到的功能，元器件的管腳圖等等，并且單獨(dú)給出了設(shè)計(jì)圖。文章簡(jiǎn)單的介紹了執(zhí)行元件三相步進(jìn)電機(jī)的工作原理，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，環(huán)形分配器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，工作原理等。在設(shè)計(jì)中用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 (件進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)，給出了系統(tǒng)仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。仿真軟件使用的是 升級(jí)版本 文章中也對(duì)它的工作界面使用方法做了簡(jiǎn)單的介紹。 關(guān)鍵詞 :子設(shè)計(jì)自動(dòng)化；自動(dòng)進(jìn)給；數(shù)字電路仿真 he is of as is is is is of of to n in of of of of so to do in is is of of V 目 錄 1 緒論 . 1 工中心的概念 . 1 工中心的發(fā)展史 . 1 題研究的意義 . 2 2 仿真軟件 . 3 術(shù) . 3 么是 . 3 術(shù)的概念 . 3 具軟件 . 3 子仿真軟件的介紹及簡(jiǎn)單的使用說(shuō)明 . 4 本概念 . 4 真的內(nèi)容 . 4 路的構(gòu)建及仿真 . 4 元器件的管理 . 5 入并編輯電路 . 5 元器件連接成電 路 . 6 點(diǎn) . 6 3 加工中心刀具進(jìn)給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 9 動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的組成 . 9 行元件三相步進(jìn)電機(jī) . 9 進(jìn)電機(jī)的簡(jiǎn)單定義 . 9 相步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu) . 9 相步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn) . 10 進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器 . 10 作原理 . 10 序設(shè)計(jì) . 11 動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理 . 12 于 動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 12 于 動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)介紹 . 12 紹 . 14 0編碼器 74147 介紹 . 15 反相器 7404 介紹 . 16 555 定時(shí)器接成多諧振蕩器的介紹 . 16 真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果 . 17 動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的改進(jìn) . 17 譯碼器 74159 介紹 . 19 6 選 1 數(shù)據(jù)選擇器 74150 介紹 . 20 平觸發(fā)的 發(fā)器的介紹 . 22 于 自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 25 于 動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)介紹 . 25 紹 . 28 D 觸發(fā)器 74175 介紹 . 29 真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果 . 30 4 結(jié)論與展望 . 31 論 . 31 望 . 31 致 謝 . 32 參考文獻(xiàn) . 33 附錄 A. 34 附錄 B . 35 附錄 C . 36 加工中心刀具自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 1 緒論 工中心的概念 能自動(dòng)更換工具，對(duì)一次裝夾的工件進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。加工中心 ,簡(jiǎn)稱(chēng) 由機(jī)械設(shè)備與 數(shù)控系統(tǒng) 組成的使用于加工復(fù)雜形狀工件的高效率 自動(dòng)化 機(jī)床。加工中心又叫 電腦鑼 。加工中心備有刀庫(kù)，具有自動(dòng)換刀功能，是對(duì)工件一次裝夾后進(jìn)行多工序加工的 數(shù)控機(jī)床 。加工中心是高度 機(jī)電一體化 的產(chǎn)品，工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制 機(jī)床 按不同工序自動(dòng)選擇、更換 刀具 、自動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)改變 主軸轉(zhuǎn)速 、進(jìn)給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序，因而大大減少了 工件裝夾時(shí)間、測(cè)量和機(jī)床調(diào)整等輔助工序時(shí)間，對(duì)加工形狀比較復(fù)雜， 精度 要求較高，品種更換頻繁的 零件 具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。 工中心的發(fā)展史 加工中心（英文 是帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置的一種高度自動(dòng)化的多功能數(shù)控機(jī)床。在中國(guó)香港，臺(tái)灣及廣東一代也有很多人叫 它電腦鑼。 工件在加工中心上經(jīng)一次裝夾后，數(shù)字控制系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序，自動(dòng)選擇和更換刀具，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其他輔助機(jī)能，依次完成工件幾個(gè)面上多工序的加工。并且有多種換刀或選刀功能，從而使生產(chǎn)效率大大提高。 加工中心按其加工工序分為鏜銑和車(chē)削兩大類(lèi)，按控制軸數(shù)可分為三軸、四軸和五軸加工中心。 加工中心由于工序的集中和自動(dòng)換刀，減少了工件的裝夾、測(cè)量和機(jī)床調(diào)整等時(shí)間，使機(jī)床的切削時(shí)間達(dá)到機(jī)床開(kāi)動(dòng)時(shí)間的 80左右 (普通機(jī)床僅為 15 20 )；同時(shí)也減少了工序之間的工件 周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，縮短了生產(chǎn)周期，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果。加工中心適用于零件形狀比較復(fù)雜、精度要求較高、產(chǎn)品更換頻繁的中小批量生產(chǎn)。 第一臺(tái)加工中心是 1958 年由美國(guó)卡尼 在數(shù)控臥式鏜銑床的基礎(chǔ)上增加了自動(dòng)換刀裝置，從而實(shí)現(xiàn)了工件一次裝夾后即可進(jìn)行銑削、鉆削、鏜削、鉸削和攻絲等多種工序的集中加工。二十世紀(jì) 70 年代以來(lái)，加工中心得到迅速發(fā)展，出現(xiàn)了可換主軸箱加工中心，它備有多個(gè)可以自動(dòng)更換的裝有刀具的多軸主軸箱，能對(duì)工件同時(shí)進(jìn)行多孔加工。這種多工序集中加工的形式也擴(kuò)展到了其他類(lèi)型數(shù) 控機(jī)床，例如車(chē)削中心，它是在數(shù)控車(chē)床上配置多個(gè)自動(dòng)換刀裝置，能控制三個(gè)以上的坐標(biāo)，除車(chē)削外，主軸可以停轉(zhuǎn)或分度，而由刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行銑削、鉆削、鉸孔和攻絲等工序，適于加工復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)體零件。 加工中心按主軸的布置方式分為立式和臥式兩類(lèi)。臥式加工中心一般具有分度轉(zhuǎn)臺(tái)或數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，可加工工件的各個(gè)側(cè)面；也可作多個(gè)坐標(biāo)的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，以便加工復(fù)雜的空間曲面。立式加工中心一般不帶轉(zhuǎn)臺(tái)，僅作頂面加工。此外，還有帶立、臥兩個(gè)主軸的復(fù)合式加工中心，和主軸能調(diào)整成臥軸或立軸的立臥可調(diào)式加工中心，它們能對(duì)工件進(jìn)行五個(gè)面的加工。 加工中心 的自動(dòng)換刀裝置由存放刀具的刀庫(kù)和換刀機(jī)構(gòu)組成。刀庫(kù)種類(lèi)很多，常見(jiàn)的有盤(pán)式和鏈?zhǔn)絻深?lèi)。鏈?zhǔn)降稁?kù)存放刀具的容量較大。 換刀機(jī)構(gòu)在機(jī)床主軸與刀庫(kù)之間交換刀具，常見(jiàn)的為機(jī)械手；也有不帶機(jī)械手而由主軸直接與刀庫(kù)交換刀具的，稱(chēng)無(wú)臂式換刀裝置。 為了進(jìn)一步縮短非切削時(shí)間，有的加工中心配有兩個(gè)自動(dòng)交換工件的托板。一個(gè)裝著工件在工作臺(tái)上加工，另一個(gè)則在工作臺(tái)外裝卸工件。機(jī)床完成加工循環(huán)后自動(dòng)交換托板，使裝卸工件與切削加工的時(shí)間相重合。加工中心通常以主軸與工作臺(tái)相對(duì)位置分類(lèi)，分為臥式、立式和萬(wàn)能加工中心。 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 臥式加工中心：是 指主軸軸線與工作臺(tái)平行設(shè)置的加工中心，主要適用于加工箱體類(lèi)零件。 立式加工中心：是指主軸軸線與工作臺(tái)垂直設(shè)置的加工中心，主要適用于加工板類(lèi)、盤(pán)類(lèi)、模具及小型殼體類(lèi)復(fù)雜零件。 萬(wàn)能加工中心 (又稱(chēng)多軸聯(lián)動(dòng)型加工中心 )：是指通過(guò)加工主軸軸線與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線的角度可控制聯(lián)動(dòng)變化，完成復(fù)雜空間曲面加工的加工中心。適用于具有復(fù)雜空間曲面的葉輪轉(zhuǎn)子、模具、刃具等工件的加工。 題研究的意義 數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國(guó)力，關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略地 位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。 數(shù)控機(jī)床等現(xiàn)代加工設(shè)備是采用自動(dòng)控制，數(shù)字裝置或電子計(jì)算機(jī)，全部或部分地取代一般通用機(jī)床在加工零件時(shí)對(duì)機(jī)床各種動(dòng)作的人工控制。各種控制功能，均是以數(shù)字和文字實(shí)現(xiàn)的。自動(dòng)進(jìn)給數(shù)控系統(tǒng)是現(xiàn)代加工設(shè)備的核心部分，它由數(shù)字邏輯電路組合而成，廣泛的應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、刨床、磨床等的自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)中。 加工中心刀具自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 2 仿真軟件 么是 是“ 縮寫(xiě)。這種技術(shù)已經(jīng)在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 20 世紀(jì) 90 年代，國(guó)際上電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)較先進(jìn)的國(guó)家，一直在積極探索新的電子電路設(shè)計(jì)方法，并在設(shè)計(jì)方法、工具等方面進(jìn)行了徹底的變革，取得了巨大成功。在電子技術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可編程邏輯器件（如 應(yīng)用，已得到廣泛的普及，這些器件為 數(shù)字系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的靈活性。這些器件可以通過(guò)軟件編程而對(duì)其硬件結(jié)構(gòu)和工作方式進(jìn)行重構(gòu)，從而使得硬件的設(shè)計(jì)可以如同軟件設(shè)計(jì)那樣方便快捷。這一切極大地改變了傳統(tǒng)的 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方法、設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)觀念，促進(jìn)了 術(shù)的迅速發(fā)展。 術(shù)就是以計(jì) 算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)者在 件平臺(tái)上，用硬件描述語(yǔ)言 后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。 術(shù)的出現(xiàn)，極大地提高了電路設(shè)計(jì)的效率和可操作性，減輕了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。 利用 具，電子 設(shè)計(jì)師 可以從概念、算法、協(xié)議等開(kāi)始設(shè)計(jì) 電子系統(tǒng) ，大量工作可以通過(guò)計(jì)算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)出 圖或 現(xiàn)在對(duì) 概念或范疇用得很寬。包括在機(jī)械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，都有 應(yīng)用。目前 術(shù)已在各大公司、企事業(yè)單位和科研教學(xué)部門(mén)廣泛使用。例如在飛機(jī)制造過(guò)程中，從設(shè)計(jì)、性能測(cè)試及特性分析直到飛行模擬，都可能涉及到 術(shù)。 術(shù)是指以計(jì)算 機(jī)為工作平臺(tái)，融合了 應(yīng)用電子技術(shù) 、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果，進(jìn)行電子產(chǎn)品的自動(dòng)設(shè)計(jì)。 利用 具，電子設(shè)計(jì)師可以從概念、算法、協(xié)議等開(kāi)始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，大量工作可以通過(guò)計(jì)算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)出 圖或 現(xiàn)在對(duì) 概念或范疇用得很寬。包括在機(jī)械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域， 都有 應(yīng)用。目前 術(shù)已在各大公司、企事業(yè)單位和科研教學(xué)部門(mén)廣泛使用。例如在飛機(jī)制造過(guò)程中，從設(shè)計(jì)、性能測(cè)試及特性分析直到飛行模擬，都可能涉及到 術(shù)。本文所指的 術(shù)，主要針對(duì)電子電路設(shè)計(jì)、 計(jì)和 計(jì)。 計(jì)可分為系統(tǒng)級(jí)、電路級(jí)和物理實(shí)現(xiàn)級(jí)。 具 軟件 可大致可分為芯片設(shè)計(jì)輔助軟件、可編程芯片 輔助設(shè)計(jì)軟件 、系統(tǒng)設(shè)計(jì)輔助軟件等三類(lèi)。 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 目前進(jìn)入我國(guó)并具有廣泛影響的 件是系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件輔助類(lèi)和可編程芯片輔助設(shè)計(jì)軟件： 最新版本 )、 等。這些工具都有較強(qiáng)的功能，一般可用于幾個(gè)方面，例如很多軟件都可以進(jìn)行 電路設(shè)計(jì)與仿真 ，同進(jìn)還可以進(jìn)行 動(dòng)布局布線，可輸出多種網(wǎng)表文件與 第三方軟件 接口。 下面按主要功能或主要應(yīng)用場(chǎng)合，分為電路設(shè)計(jì)與仿真工具、 計(jì)軟件、 計(jì)軟件、 計(jì)工具及其它 件，進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。 電子電路設(shè)計(jì)與仿真工具包括 。在本設(shè)計(jì)中主要用到的是 本概念 1 工程師們可以使用 互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。 真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無(wú)需懂得深入的 術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過(guò) 虛擬儀器技術(shù)，計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到 原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程 。 件是一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于電子電路仿真與設(shè)計(jì)的 具軟件。作為 運(yùn)行的個(gè)人桌面電子設(shè)計(jì)工具， 一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境。算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一問(wèn)題。學(xué)員可以很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來(lái)，并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。 件絕對(duì)是電子學(xué)教學(xué)的首選軟件工具 。 真的內(nèi)容 器件建模及仿真：可以建模及仿真的器件 :模擬器件（二極管，三極管，功率管等） ;數(shù)字器件（ 74 系列， 列， ） ;件。 路的構(gòu)建及仿真 單元電路、功能電路、單片機(jī)硬件電路的構(gòu)建及相應(yīng)軟件調(diào)試的仿真 。 系統(tǒng)的組成及仿真： 一個(gè)理想的通信系統(tǒng)的教學(xué)軟件。它很適用于如 信號(hào)與系統(tǒng) 、 通信 、 網(wǎng)絡(luò) 等課程，難度適合從一般介紹到高 級(jí)。使學(xué)生學(xué)的更快并且掌握的更多。 有 200 多個(gè)通用通信和數(shù)學(xué)模塊，包含工業(yè)中的大部分編碼器，調(diào)制器，濾波器，信號(hào)源，信道等， 的模塊和通常通信技術(shù)中的很一致，這可以確保你的學(xué)生學(xué)會(huì)當(dāng)今所有最重要的通信技術(shù) 。 加工中心刀具自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 要觀察仿真的結(jié)果，你可以有多種選擇：時(shí)域，頻域， ，對(duì)數(shù)坐標(biāo)，比特誤碼率，眼圖和功率譜。 儀表儀器的原理及制造仿真：可以任意制造出屬于自己的虛擬儀器、儀表，并在計(jì)算機(jī)仿真環(huán)境和實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行使用。 設(shè)計(jì)及制作：產(chǎn)品級(jí)版圖的設(shè)計(jì)及制作。 件所能提供的元器件的多少以及元器件模型的準(zhǔn)確性都直接決定了該 件的質(zhì)量和易用性。 用戶(hù)提供了豐富的元器件，并以開(kāi)放的形式管理元器件，使得用戶(hù)能夠自己添加所需要的元器件。 庫(kù)的形式管理元器件，通過(guò)菜單 開(kāi) 據(jù)庫(kù)管理）窗口（如下圖所示），對(duì)元器件庫(kù)進(jìn)行管理。 在 口中的 表中有兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)： 中 中存放的是軟件為用戶(hù)提供的元器件， 為用戶(hù)自建元器件準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)庫(kù)。用戶(hù)對(duì) 據(jù)庫(kù)中的元器件和表示方式?jīng)]有編輯權(quán)。當(dāng)選中 ，窗口中對(duì)庫(kù)的編輯按鈕全部失效而變成灰色。但用戶(hù)可以通過(guò)這個(gè)對(duì)話(huà)窗口中的 示框，查找?guī)熘胁煌?lèi)別器件在工具欄中的表示方法。據(jù)此用戶(hù)可以通過(guò)選擇 據(jù)庫(kù)，進(jìn)而對(duì)自建元器件進(jìn)行編輯管理。 在 有實(shí)際元器件和虛擬元器件，它們之間根本差別在于：一種是與實(shí)際元器件的型號(hào)、參數(shù)值以及封裝都相對(duì)應(yīng)的元器件，在設(shè)計(jì)中選用此類(lèi)器件，不僅可以使設(shè)計(jì)仿真與實(shí)際情況有良好的對(duì)應(yīng)性，還可以直接將設(shè)計(jì)導(dǎo)出到 進(jìn)行 一種器件的參數(shù)值是該類(lèi)器件的典型值，不與實(shí)際器件對(duì)應(yīng)，用戶(hù)可以根據(jù)需要改變器件模型的參數(shù)值，只能用于仿真，這類(lèi)器件稱(chēng)為虛擬器件。它們?cè)诠ぞ邫诤蛯?duì)話(huà)窗口中的表示方法也不同。在元器件工具欄中，雖然代表虛擬器件的按鈕的圖標(biāo)與該類(lèi)實(shí)際器件的圖標(biāo)形狀相同，但虛擬器件的按鈕有底色，而實(shí)際 器件沒(méi)有 。 相同類(lèi)型的實(shí)際元器件和虛擬元器件的按鈕并排排列，并非所有的是元器件都設(shè)有虛擬類(lèi)的器件。在元器件類(lèi)型列標(biāo)中，虛擬元器件類(lèi)的后綴標(biāo)有 入并編輯電路 輸入電路圖是分析和設(shè)計(jì)工作的第一步，用戶(hù)從元器件庫(kù)中選擇需要的元器件放置在電路圖中并連接起來(lái) ,為分析和仿真做準(zhǔn)備。 為了適應(yīng)不同的需求和用戶(hù)習(xí)慣，用戶(hù)可以用菜單 開(kāi) 通過(guò)該窗口的 6 個(gè)標(biāo)簽選項(xiàng)，用戶(hù)可以就編輯界面顏色、電路尺寸、縮放比例、自動(dòng)存儲(chǔ)時(shí)間等內(nèi)容作相 應(yīng)的設(shè)置。 取用元器件的方法有兩種：從工具欄取用或從菜單取用。下面將以 74例說(shuō)明兩種方法。 具欄取用： 具欄 ;具欄 ;具欄 ;74鈕 。 從 具欄中選擇 74鈕打開(kāi)這類(lèi)器件的 口，如下圖所示。其中包含的字段有 器件數(shù)據(jù)庫(kù)）， 器件類(lèi)型列表）， 器件名細(xì)表）， 產(chǎn)廠家）， 型層次）江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 等內(nèi)容 。 從菜單取用：通過(guò) 令打開(kāi) 口。選中相應(yīng)的元器件 在 選擇 74列，在 選擇 74擊 鈕就可以選中 747400 是四 /二輸入與非門(mén)，在窗口種的 ，用鼠標(biāo)選中其中的一個(gè)放置在電路圖編輯窗口中。器件在電路圖中顯示的圖形符號(hào)，用戶(hù)可以 在上面的 的 項(xiàng)框中預(yù)覽到。當(dāng)器件放置到電路編輯窗口中后，用戶(hù)就可以進(jìn)行移動(dòng)、復(fù)制、粘貼等編輯工作了，在此不再詳述。 元器件連接成電路 在將電路需要的元器件放置在電路編輯窗口后，用鼠標(biāo)就可以方便地將器件連接起來(lái)。方法是：用鼠標(biāo)單擊連線的起點(diǎn)并拖動(dòng)鼠標(biāo)至連線的終點(diǎn)。在 連線的起點(diǎn)和終點(diǎn)不能懸空。 直觀的圖形界面 ： 整個(gè)操作界面就像一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測(cè)試儀器均可 直接拖放到屏幕上，輕點(diǎn)鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將它們連接起來(lái)，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實(shí)物相似，測(cè)量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實(shí)儀器上看到的 。 豐富的元器件 ： 提供了世界主流元件提供商的超過(guò) 17000 多種元件，同時(shí)能方便的對(duì)元件各種參數(shù)進(jìn)行編輯修改，能利用模型生成器以及代碼模式創(chuàng)建模型等功能，創(chuàng)建自己的元器件。 強(qiáng)大的仿真能力 ： 以 內(nèi)核作為仿真的引擎，通過(guò) 有的增強(qiáng)設(shè)計(jì)功能將數(shù)字和混合模式的仿真性能進(jìn)行優(yōu)化。包括 真、 真 、 真、 真、電路向?qū)У裙δ堋?豐富的測(cè)試儀器 ： 提供了 22 種虛擬儀器進(jìn)行電路動(dòng)作的測(cè)量： 用表 ) 數(shù)信號(hào)發(fā)生器 ) 特表 ) 波器 ) 特儀 ) 符發(fā)生器 ) 輯分析儀 ) 輯轉(zhuǎn)換儀 ) 真度儀 ) 譜儀 ) 絡(luò)分析儀 ) 量探針 ) 加工中心刀具自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 蹤示波器 ) 率計(jì)數(shù)器 ) 安特性分析儀 ) 捷倫仿真儀器 ) 捷倫示波器 ) 克仿真示波器 ) 特表 ) 培表 ) 流探針 ) 器 ) 這些儀器的設(shè)置和使用與真實(shí)的一樣，動(dòng)態(tài)互交顯示。除了 供的默認(rèn)的儀器外，還可以創(chuàng)建 自定義儀器，使得圖形環(huán)境中可以靈活地可升級(jí)地測(cè)試、測(cè)量及控制應(yīng)用程序的儀器。 完備的分析手段 ： 供了許多分析功能： 流工作點(diǎn)分析 ） 流分析） 態(tài)分析） 里葉分析） 聲分析） 真度分析） 流掃描分析） DC C 流和交流靈敏度分析） 數(shù)掃描分析） 度掃描分析） 輸 函數(shù)分析） 差情況分析 ） 級(jí)分析） 特卡羅分析） 寬分析） 套掃描分析） 處理分析） 戶(hù)自定義分析） 它們利用仿真產(chǎn)生的數(shù)據(jù)執(zhí)行分析，分析范圍很廣，從基本的 到極端的到不常見(jiàn)的都有，并可以將一個(gè)分析作為另一個(gè)分析的一部分的自動(dòng)執(zhí)行。集成 速進(jìn)行原型開(kāi)發(fā)和測(cè)試設(shè)計(jì)，具有符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的交互式測(cè)量和分析功能； 獨(dú)特的射頻 (塊 ： 提供基本射頻電路的設(shè)計(jì)、分析和仿真。射頻模塊由 頻特殊元件，包括自定義的 型）、用于創(chuàng)建用戶(hù)自定義的 型的模型生成器、兩個(gè)江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 器（ 譜分析儀和 絡(luò)分析儀）、一些析（電路特性、匹配網(wǎng)絡(luò)單元、噪聲系數(shù)）等組成； 強(qiáng)大的 塊 ： 支持 4 種類(lèi)型的單片機(jī)芯片 ,支持對(duì)外部 部 盤(pán)和 外圍設(shè)備的仿真，分別對(duì) 4 種類(lèi)型芯片提供匯編和編譯支持；所建項(xiàng)目支持 C 代碼、匯編代碼以及16 進(jìn)制代碼 ,并兼容第三方工具源代碼； 包含設(shè)置斷點(diǎn)、單步運(yùn)行、查看和編輯內(nèi)部 殊功能寄存器等高級(jí)調(diào)試功能。 完善的后處理 ： 對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行的數(shù)學(xué)運(yùn)算操作類(lèi)型包括算術(shù)運(yùn)算、三角運(yùn)算、指數(shù)運(yùn)行、對(duì)數(shù)運(yùn)算、復(fù)合運(yùn)算、向量運(yùn)算和邏輯運(yùn)算等； 詳細(xì)的報(bào)告 ： 能夠呈現(xiàn)材 料清單、元件詳細(xì)報(bào)告、網(wǎng)絡(luò)報(bào)表、原理圖統(tǒng)計(jì)報(bào)告、多余門(mén)電路報(bào)告、模型數(shù)據(jù)報(bào)告、交叉報(bào)表 7 種報(bào)告； 兼容性好的信息轉(zhuǎn)換 ： 提供了轉(zhuǎn)換原理圖和仿真數(shù)據(jù)到其他程序的方法，可以輸出原理圖到 線（如 輸出仿真結(jié)果到 出網(wǎng)絡(luò)表文件；向前和返回注；提供 聯(lián)網(wǎng)共享文件） 。 加工中心刀具自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 3 加工中心刀具進(jìn) 給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的組成 自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)是由位置檢測(cè)電路、控制脈沖生成電路、控制門(mén)、脈沖源、可編程計(jì)數(shù)器、環(huán)形分配器、驅(qū)動(dòng)裝置和執(zhí)行元件等組成。 圖 自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的邏輯框圖。 圖 動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的邏輯框圖 行元件三相步進(jìn)電機(jī) 進(jìn)電機(jī)的簡(jiǎn)單定義 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為不連續(xù)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的機(jī)電裝置。當(dāng)施加適當(dāng)?shù)碾娒}沖指令時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子的出軸或外轉(zhuǎn)子將會(huì)以不連續(xù)的步進(jìn)增量旋轉(zhuǎn)。 電機(jī) 的旋轉(zhuǎn)與施加的脈沖之間有幾個(gè)方面的直接關(guān)系：首先所加脈沖的順序直接決定著電機(jī)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方向。其次電機(jī)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的速度由于速度正比于脈沖頻率，有比較寬的轉(zhuǎn)速范圍。而旋轉(zhuǎn)的角度或者圈數(shù)和所加的脈沖數(shù)成正比。僅僅將負(fù)載直接連接到電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上也可以極低速的同步旋轉(zhuǎn)。 相步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開(kāi)。 0、 1/3 、 2/3 ,（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以表示），即 A 與齒 1 相對(duì)齊， B 與齒 2 向右錯(cuò)開(kāi) 1/3 ， C 與齒 3 向右錯(cuò)開(kāi) 2/3 ， A與齒 5 相對(duì)齊，（ A就是 A，齒 5 就是齒 1）下面是定轉(zhuǎn)子的展開(kāi) 如圖 脈 沖 源 位 置 檢 測(cè) 控 制 門(mén) 控 制 脈 沖 生 成 環(huán) 形 分 配 器 可 編 程 計(jì) 數(shù) 器 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 執(zhí) 行 元件 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 相步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子展開(kāi)圖 相步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn) 如 A 相通電， B， C 相不通電時(shí)，由于磁場(chǎng)作用，齒 1 與 A 對(duì)齊，（轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同）。 如 B 相通電， A， C 相不通電時(shí)，齒 2 應(yīng)與 B 對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過(guò) 1/3 ，此時(shí)齒 3 與 C 偏移為 1/3 ，齒 4 與 A 偏移（ ） =2/3 。 如 C 相通電， A， B 相不通電，齒 3 應(yīng)與 C 對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子又向右移過(guò) 1/3 ，此時(shí)齒 4 與 A 偏移為 1/3 對(duì)齊。 如 A 相通電， B， C 相不 通電，齒 4 與 A 對(duì)齊，轉(zhuǎn)子又向右移過(guò) 1/3 這樣經(jīng)過(guò) A、 B、 C、 A 分別通電狀態(tài)，齒 4（即齒 1 前一齒）移到 A 相，電機(jī)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距，如果不斷地按 A， B， C， A 通電，電機(jī)就每步（每脈沖） 1/3 ,向右旋轉(zhuǎn)。如按 A， C， B， A 通電，電機(jī)就反轉(zhuǎn)。 由此可見(jiàn)：電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決定。 進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器 作原理 步進(jìn)電機(jī)控制主要有三個(gè)重要參數(shù)即轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)過(guò)的角度和轉(zhuǎn)向。由于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)是由輸入脈沖信號(hào)控制，所以轉(zhuǎn)速是由輸入脈沖 信號(hào)的頻率決定，而轉(zhuǎn)過(guò)的角度由輸入脈沖信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)決定。轉(zhuǎn)向由環(huán)形分配器的輸出通過(guò)步進(jìn)電機(jī) A、 B、 C 相繞組來(lái)控制，環(huán)形分配器通過(guò)控制各相繞組通電的相序來(lái)控制步電機(jī)轉(zhuǎn)向。如圖 出了一個(gè)雙向三相六拍環(huán)形分配器的邏輯電路。電路的輸出除決定于復(fù)位信號(hào) ，還決定于輸出端 歷史狀態(tài)及控制信號(hào) 能信號(hào)、 反轉(zhuǎn)控制信號(hào)和輸入脈沖信號(hào)。其真值表如表 3示。 加工中心刀具自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 圖 向三相六拍環(huán)形分配器的邏輯電路 表 3值表 序設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)采用組合邏輯設(shè)計(jì)法，由真值表可知： 當(dāng) 0 時(shí)，輸出 邏輯關(guān)系為： 當(dāng) 1 時(shí)，輸出 邏輯關(guān)系為： 當(dāng) 0，正轉(zhuǎn)時(shí) 步進(jìn)機(jī) A、 B、 C 相線圈的通電相序?yàn)椋?當(dāng) 1，反轉(zhuǎn)時(shí)各相線圈通電相序?yàn)椋?0 Z B C A B C 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0