線切割機(jī)床走絲機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、完美畢業(yè)網(wǎng)一、 總體方案設(shè)計(jì)(一)總體方案的擬定 1電火花線切割機(jī)床具有定位、縱向和橫向的直線插補(bǔ)功能；還能要求暫停，進(jìn)行循環(huán)加工等。因此，數(shù)控系統(tǒng)選取連續(xù)控制系統(tǒng)。 2電火花線切割機(jī)床屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定的加工精度的前提下，應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)應(yīng)采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。 3根據(jù)電火花線切割機(jī)床最大的加工尺寸，加工精度，控制速度和經(jīng)濟(jì)性要求，一般采用8位微機(jī)。在8位微機(jī)中，MCS-51系列單片機(jī)具有集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，抗干擾能力強(qiáng)，具有很高的性能價(jià)格比。因此，可以選擇MCS-51系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。 4根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機(jī)控制系統(tǒng)中除了CPU

2、外，還包括擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，I/O接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器；包括光隔離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。此外，系統(tǒng)中還應(yīng)該包括脈沖發(fā)生電路和其它輔助電路。 5縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動(dòng)鏈，它們由步進(jìn)電機(jī)、齒輪副、絲桿螺母副組成，起傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的。 6為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲桿螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙。齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的餓機(jī)構(gòu)。7采用滾動(dòng)道軌可以減少道軌見(jiàn)的摩擦阻力，便于工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)精確和微量移動(dòng)，且潤(rùn)滑方法簡(jiǎn)單。在上述的基礎(chǔ)上，有條件的還可以進(jìn)

3、一步實(shí)現(xiàn)鉬絲的角度調(diào)節(jié)，使加工過(guò)程更加細(xì)致。（二）主要技術(shù)參數(shù)的確定技術(shù)參數(shù)主要包括運(yùn)動(dòng)參數(shù)，尺寸參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。DK7732電火花線切割機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)如下：工作臺(tái)行程/mm 500*320最小切削厚度/mm 30（可調(diào)）加工表面粗糙度Ra/m 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電極絲移動(dòng)速度 1.1m/s電極絲直徑 0.10.2mm二、 儲(chǔ)絲走絲部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）儲(chǔ)絲走絲部件運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)運(yùn)絲機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是由絲筒電機(jī)正反轉(zhuǎn)得到的餓。電極通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與絲筒連接，絲筒裝有齒輪，通過(guò)過(guò)度齒輪與絲桿上的齒輪齒合。絲桿固定在拖板上，螺母固定在底座上，

4、拖板與底座采用裝有滾珠的V形滾動(dòng)導(dǎo)軌連接，這樣絲筒每轉(zhuǎn)一周拖板直線移動(dòng)相應(yīng)的距離，因此機(jī)床工作前應(yīng)根據(jù)零件厚薄和精度要求可在0.12mm到0.25mm之間調(diào)節(jié)。1對(duì)高速走絲機(jī)構(gòu)的要求（1）高速走絲機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)絲筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，還要進(jìn)行相應(yīng)的軸向移動(dòng)，以保證極絲在儲(chǔ)絲筒上整齊排繞。（2）儲(chǔ)絲筒的徑向和軸向竄動(dòng)量要小。（3）儲(chǔ)絲筒要能夠正反向旋轉(zhuǎn)，電極絲的走絲速度在712m/s范圍內(nèi)無(wú)級(jí)或有級(jí)可調(diào)，或恒速轉(zhuǎn)動(dòng)。（4）走絲機(jī)構(gòu)最好與床身相互絕緣。（5）傳動(dòng)齒輪副、絲桿副應(yīng)具備潤(rùn)滑措施。 2、高速走絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)高速走絲機(jī)構(gòu)由儲(chǔ)絲筒組合件、上下拖板、絲桿副、齒輪副、換向裝置和絕緣件等部分組成，如下圖2.1所

5、示 圖2.1DK7732機(jī)床的儲(chǔ)絲走絲系統(tǒng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖儲(chǔ)絲筒由電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)正反向轉(zhuǎn)動(dòng)。儲(chǔ)絲筒另外一端通過(guò)二對(duì)齒輪減速后帶動(dòng)絲桿。儲(chǔ)絲筒、電動(dòng)機(jī)、齒輪都安裝在兩個(gè)支架上。支架及絲桿則安裝在拖板上，調(diào)整螺母安裝在底座上，拖板在底座上來(lái)回運(yùn)動(dòng)。螺母具有消除間隙的副螺母和彈簧，齒輪及絲桿螺距的搭配為設(shè)旋轉(zhuǎn)一圈拖板移動(dòng)0.25mm，所以該儲(chǔ)絲筒適用于0.25mm以下的鉬絲。儲(chǔ)絲筒運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)平穩(wěn)，無(wú)不正常振動(dòng)。滾筒外圓振擺應(yīng)小于0.03mm，反向間隙應(yīng)小于0.05mm，軸向竄動(dòng)應(yīng)完全徹底消除。高頻電源的負(fù)端通過(guò)碳刷送到儲(chǔ)絲筒的尾部，然后傳到鉬絲上，碳刷應(yīng)保持良好接觸，防止機(jī)油或其它贓物進(jìn)入。儲(chǔ)絲筒

6、本身作為高速正反向轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)、滾筒及絲桿的軸承應(yīng)定期拆洗并加潤(rùn)滑脂，換油期限可根據(jù)使用情況具體決定。其余中間軸、齒輪、三角導(dǎo)軌及絲桿、螺母等每班應(yīng)注油一次。（1）儲(chǔ)絲筒旋轉(zhuǎn)組合件 儲(chǔ)絲筒旋轉(zhuǎn)組合件主要由儲(chǔ)絲筒、聯(lián)軸器和軸承組成。儲(chǔ)絲筒 儲(chǔ)絲筒是電極絲穩(wěn)定移動(dòng)和整齊排繞的關(guān)鍵部件之一，一般用45號(hào)鋼制造。為了減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，筒壁應(yīng)盡量薄，按機(jī)床規(guī)格的不同，選用的范圍一般為1.55mm。為進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，也可選用鋁鎂合金材料制造。儲(chǔ)絲筒壁厚要均勻，工作表面要有較好的表面粗糙度，一般R為0.8m。為保證絲筒組合件動(dòng)態(tài)平衡，應(yīng)嚴(yán)格控制內(nèi)孔、外圓對(duì)支撐部分的同軸度。儲(chǔ)絲筒與主軸裝配后的徑向跳動(dòng)量應(yīng)不大

7、于0.01mm。一般裝配后，以軸的兩端中心孔定位，重磨儲(chǔ)絲筒外圓和與軸承配合的軸徑。聯(lián)軸器 走絲機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)組合件的電極軸與儲(chǔ)絲筒中心軸，一般不采用整體的長(zhǎng)軸，而是利用聯(lián)軸器將二者聯(lián)在一起。由于儲(chǔ)絲筒運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)頻繁換向，聯(lián)軸器瞬間會(huì)受到正反向的剪切力，但由于這個(gè)力不大，且儲(chǔ)絲筒中心軸與電極軸有較高的同軸度要求。所以本設(shè)計(jì)采用YLD6剛性聯(lián)軸器。（2）上下拖板 走絲機(jī)構(gòu)的上下拖板一般有下面二種滑動(dòng)導(dǎo)軌。燕尾型導(dǎo)軌，這種結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便。旋轉(zhuǎn)調(diào)整桿帶動(dòng)塞鐵，可改變導(dǎo)軌副的配合間隙。但該結(jié)構(gòu)制造和檢驗(yàn)比較復(fù)雜，剛性較差，傳動(dòng)中摩擦損失也較大。三角、矩形組合式導(dǎo)軌，如下圖所示。導(dǎo)軌的配合間隙由螺釘和墊片組

8、成的調(diào)整環(huán)節(jié)來(lái)調(diào)整。本設(shè)計(jì)采用三角、矩形組合式導(dǎo)軌。如下圖2.2 圖2.2 三角矩形組合式導(dǎo)軌由于儲(chǔ)絲筒走絲機(jī)構(gòu)的上拖板一邊裝有運(yùn)絲電動(dòng)機(jī)，儲(chǔ)絲筒軸向兩邊負(fù)荷差較大。為保證上拖板能平穩(wěn)的往復(fù)移動(dòng)，應(yīng)把下拖板設(shè)計(jì)的較長(zhǎng)以使走絲機(jī)構(gòu)工作時(shí)，上拖板部分可始終不滑出下拖板，從而保證拖板的剛度、機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性及運(yùn)動(dòng)精度。（3）齒輪副和絲桿副走絲機(jī)構(gòu)上拖板的傳動(dòng)鏈?zhǔn)怯?級(jí)減速齒輪副和一組絲桿副組成，它使儲(chǔ)絲筒在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，作相應(yīng)的軸向位移，保證電極絲整齊的排繞在儲(chǔ)絲筒上。在本次設(shè)計(jì)線切割機(jī)中，走絲機(jī)構(gòu)是常是通過(guò)配換齒輪來(lái)改變儲(chǔ)絲筒的排絲筒的排絲距離，以適應(yīng)徘繞不同直徑的電機(jī)絲的要求。絲桿副一般采用軸向調(diào)節(jié)法

9、來(lái)消除螺紋配合間隙。為防止走絲電機(jī)換向裝置的失靈，導(dǎo)致絲桿副和齒輪副的損壞，在齒輪副中，可選用尼龍代替部分金屬齒輪。這不但可以在電機(jī)換向裝置失靈時(shí)，由于尼龍齒輪先損壞，保護(hù)絲桿副與走絲電機(jī)，還可以減少噪聲。但是由于要照顧專業(yè)知識(shí)的復(fù)習(xí)，所以決定選用傳統(tǒng)的金屬材料制造。（4）線架、導(dǎo)輪部件結(jié)構(gòu)線架與走絲機(jī)構(gòu)組成了電極絲的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。線架的主要功能是在電極絲按給定線速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)電極絲起支撐作用，并使電極絲工作部分與工作臺(tái)平面保持一定的幾何角度。對(duì)線架的要求是：具有足夠的剛度和強(qiáng)度，在電極絲運(yùn)動(dòng)（特別是高速走絲）時(shí)，不應(yīng)出現(xiàn)震動(dòng)和變形；線架的導(dǎo)輪有較高的運(yùn)動(dòng)精度，徑向偏擺和軸向竄動(dòng)不超過(guò)0.005m

10、m；導(dǎo)輪與線架本體、線架與床身之間有良好的絕緣性能；導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)組合件有密封措施，可防止帶有大量放電產(chǎn)物和雜質(zhì)的工作液進(jìn)入導(dǎo)輪軸承；線架不但能保證電極絲垂直于工作臺(tái)面，在具有錐度切割功能的機(jī)床上，還具有能使電極絲按給定要求保持與工作臺(tái)平面呈一定角度的功能。線架按功能可以分為固定式、升降式和偏移式三種類型：按結(jié)構(gòu)可分為懸臂式和龍門式兩種類型。懸臂式固定線架主要由線架本體、導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)組合件及保持器等組成。（1） 線架本體結(jié)構(gòu)中、小型線切割機(jī)床的線架本體常采用單拄支撐、雙臂懸梁式結(jié)構(gòu)。由于支撐電極絲的導(dǎo)輪位于懸臂的端部，同時(shí)電極絲保持一定張力，因此應(yīng)加強(qiáng)線架本體的剛度和強(qiáng)度，使線架的上下懸臂在電極絲運(yùn)動(dòng)時(shí)

11、不致振動(dòng)和變形。為了進(jìn)一步提高剛度和強(qiáng)度，在上下懸臂間增加加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)。有的機(jī)床的線架本體有的采用龍門結(jié)構(gòu)。這時(shí)，工作臺(tái)拖板只沿一個(gè)坐標(biāo)方向運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)坐標(biāo)方向的運(yùn)動(dòng)通過(guò)架在橫梁上的線架拖板來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，針對(duì)不同厚度的工件，還有采用絲臂張開(kāi)高度可調(diào)的分離式結(jié)構(gòu)，如下圖2.3所示。活動(dòng)絲臂在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，上下移動(dòng)的距離由絲桿副調(diào)節(jié)。松開(kāi)固定螺釘時(shí)，旋轉(zhuǎn)絲桿帶動(dòng)固定于上絲臂體的絲母，使上絲臂移動(dòng)。調(diào)整完畢后擰緊固定螺釘，上絲臂位置固定下來(lái)。為了適用線架絲臂張開(kāi)高度的變化，在線架上下部分應(yīng)增設(shè)副導(dǎo)輪，如下圖2.4所示： 圖2.3 可調(diào)式線架本體結(jié)構(gòu) 圖2.4 可移動(dòng)絲臂（2） 導(dǎo)輪部件結(jié)構(gòu)1）導(dǎo)輪是本機(jī)

12、床關(guān)鍵零件，關(guān)系到切割質(zhì)量，對(duì)導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)組合件的要求如下。 導(dǎo)輪V形槽面應(yīng)有較高的精度，V形槽底的圓弧半徑必須小于選用的電極絲半徑，保證電極絲在導(dǎo)輪槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生軸向移動(dòng)。在滿足一定強(qiáng)度要求下，應(yīng)盡量減輕導(dǎo)輪的質(zhì)量，以減少電極絲換向時(shí)的電極絲與導(dǎo)輪間的摩擦。導(dǎo)輪槽工作面應(yīng)有足夠的硬度，以提高其耐磨性。導(dǎo)輪裝配后轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)輕便靈活，應(yīng)盡量減少軸向竄動(dòng)和徑向跳動(dòng)。 進(jìn)行有效的密封，以保證軸承的正常工作條件。2）導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)組合件的結(jié)構(gòu)導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)組合件的結(jié)構(gòu)主要有三種；懸臂支撐結(jié)構(gòu)、雙支撐結(jié)構(gòu)和雙軸尖支撐結(jié)構(gòu)。懸臂支撐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，上絲方便。但是因?yàn)閼冶壑危瑥埦o的電極絲運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性較差，難于維持較高的運(yùn)動(dòng)精度，

13、同時(shí)也影響導(dǎo)輪和軸承的使用壽命。雙支撐結(jié)構(gòu)為導(dǎo)輪居中，兩端用軸承支撐，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，上絲麻煩。但是此種結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性較好，剛度較高，不容易發(fā)生變形及跳動(dòng)。雙軸尖支撐結(jié)構(gòu)。導(dǎo)輪兩端加工成30錐形軸尖，硬度在RC60以上。軸承由紅寶石或錫磷青銅制成。該結(jié)構(gòu)易于保證導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)部件的同軸度，導(dǎo)輪軸向竄動(dòng)和徑向跳動(dòng)量可以控制在較小的范圍內(nèi)。缺點(diǎn)是軸尖運(yùn)動(dòng)副摩擦力大，易于發(fā)熱和磨損。為補(bǔ)償軸尖運(yùn)動(dòng)副的磨損，利用彈簧的作用力使運(yùn)動(dòng)副良好接觸。通過(guò)比較以上三種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，可以看出第二種結(jié)構(gòu)比較適合作為DK7732高速走絲電火花線切割機(jī)床的導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)。3）導(dǎo)輪的材料 為了保證導(dǎo)輪軸徑與導(dǎo)向槽的餓同軸度，一般采用整體結(jié)

14、構(gòu)。導(dǎo)輪要求使用硬度高、耐磨性好的材料制成（如GCr15、W18Cr4V），也可以選用硬質(zhì)合金或陶瓷材料制造導(dǎo)輪的鑲件來(lái)增強(qiáng)導(dǎo)輪V形工作面的耐磨性和耐蝕性。4）導(dǎo)輪組合件的裝配導(dǎo)輪組合件裝配的關(guān)鍵是消除滾動(dòng)軸承中的問(wèn)題，避免滾動(dòng)體與套杯工作表面在負(fù)荷作用下產(chǎn)生彈性變形，以及由此引起的軸向竄動(dòng)和徑向跳動(dòng)。因此，常用對(duì)軸承施加預(yù)負(fù)荷來(lái)解決。通常是在兩個(gè)支撐軸承的外環(huán)間放置一定厚度的定位環(huán)來(lái)獲得預(yù)負(fù)荷。預(yù)加負(fù)荷必須選擇得當(dāng)，若軸承受預(yù)加負(fù)荷過(guò)大，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生急劇磨損。同時(shí)，軸承必須清洗得很潔凈，并在顯微鏡下檢查滾道內(nèi)是否有金屬粉末、炭化物等，軸承經(jīng)清洗、干燥后，填以高速潤(rùn)滑脂，起潤(rùn)滑和密封作用。（

15、二）儲(chǔ)絲走絲部件主要零件強(qiáng)度計(jì)算1齒輪傳動(dòng)比的確定鉬絲絲距選擇0.25mm，儲(chǔ)絲筒每轉(zhuǎn)一周，拖板帶動(dòng)儲(chǔ)絲筒移動(dòng)0.25mm，絲桿螺距選擇為3mm。所以儲(chǔ)絲筒與絲桿見(jiàn)齒輪的傳動(dòng)比為： u=1：12；采用二級(jí)齒輪傳動(dòng)，取u=1：4；u=1：3。（1）齒輪齒數(shù)的確定取Z=15；由于齒輪齒根與軸上鍵的距離不能為零。即-（d+t）>2m由d=16mm查設(shè)計(jì)手冊(cè)得：t=2.3mm； 而d=-2h =（Z-2ha-）m =（15-2-0.5）m =12.5m 代入上式得：12.5/2m-（16+2.3）/2>2m 取m=2；又有Z=4Z=60 所以 =mZ=2×15=30mm =mZ=

16、2×60=120mm取Z=25；同理可得： 取m=3；又有Z=3Z=75 所以 =mZ=3×25=75 =mZ=3×75=225齒輪1，2中心距 a=（30+120）/2=75mm齒輪3，4中心距 a=（75+225）/2=150mm參考書(shū)籍機(jī)械設(shè)計(jì) 取 b=0.5d=0.5×30=15mm其他數(shù)據(jù)如下 da=（Z2ha）m =（15+2×1）×2 =34mm da=124mm da=81mm da=231mm dr=（Z2ha2c）m =（15-2×12×0.25）×2 =25mm dr=115mm d

17、r=67.5mm dr=217.5mm1）傳動(dòng)件的估算根據(jù)公式 d=91mm其中 N該傳動(dòng)軸的輸入功率 N=N其中 N電機(jī)頜定功率 從電機(jī)到該轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積 n該轉(zhuǎn)動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min計(jì)算轉(zhuǎn)速n是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速 每米長(zhǎng)度上允許的扭轉(zhuǎn)角（deg/m） 取=0.995，N=0.55kw N= N =0.55×0.995 =0.54725kw n=1390r/min d=91 =10.2mm4.齒輪模數(shù)估算齒輪彎曲疲勞估算： m32 =32× =1.039mm齒面點(diǎn)蝕估算： A370 =370 =49.28mm其中n為該轉(zhuǎn)動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/m

18、in，A為齒輪中心距中心距A及齒數(shù)Z、Z求出模數(shù) m= = =1.31取較大的那個(gè)模數(shù)，在這個(gè)設(shè)計(jì)中，第一對(duì)齒輪傳動(dòng)取 m=2mm第二對(duì)齒輪傳動(dòng)取 m=3mm5.齒輪模數(shù)的驗(yàn)算根據(jù)接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為 m=16300mm式中： N計(jì)算齒輪傳遞的頜定功率 N=Nkw n計(jì)算齒輪（小齒輪）的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min 齒寬系數(shù)，=b/m，常取610 Z計(jì)算齒輪的齒數(shù)，一般取傳動(dòng)中最小的齒輪的齒數(shù) 大小齒輪的齒數(shù)比=，“+”用于外齒合，“-”用于內(nèi)齒合；k壽命系數(shù)，k=；工作期限系數(shù)，=齒輪等傳動(dòng)件在接觸和彎曲交變載荷下的疲勞曲線指數(shù)m和基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)Cn齒輪的最低轉(zhuǎn)速r/minT預(yù)定的齒輪工作期限，中

19、型機(jī)床推薦T=1500020000h轉(zhuǎn)速變化系數(shù)材料強(qiáng)化系數(shù)，幅值低的交變載荷可使用金屬材料的晶粒邊界強(qiáng)化，起著阻止疲勞細(xì)縫擴(kuò)展的作用；功率利用系數(shù)工作情況系數(shù)載荷系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)Y齒形系數(shù)、許用彎曲接觸能力查表可得：=1.2，=1.2，=1.15 = = =×0.78×0.51×0.60 =0.91N=0.54725kw，=10，=600MPa則 =16300mm =1.625mm根據(jù)彎曲疲勞計(jì)算齒輪計(jì)算模數(shù)公式為： =275mm =275 =0.063mm = = =×0.89×0.70×0.75 =0.554 所以m=2符合

20、要求 同理m=3也符合要求（三）儲(chǔ)絲走絲部件主要零件強(qiáng)度驗(yàn)算1齒輪強(qiáng)度的驗(yàn)算 齒輪危險(xiǎn)截面的彎曲強(qiáng)度條件公式=k載荷系數(shù)k=齒寬系數(shù)，取0.5k使用系數(shù)，取1k載荷系數(shù)，取1.05齒間載荷分配系數(shù)，=1.0，=1.0齒向載荷分布系數(shù)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)距=95.5×10 =95.5×10×0.55/1390 =3.78×10N·mm=1.11+0.18（1+6.7）+0.15×10b =1.11+0.18（1+6.7×0.25）×0.25+0.15×0.001×0.5 =1.23045K=1×

21、;1.05×1.0×1.6 =1.218查得：b/h=23/4.5 =5.11 =1.16載荷作用與齒頂時(shí)齒形系數(shù)載荷作用與齒頂時(shí)應(yīng)力校正系數(shù)查表得：=2.69，=1.575則 = =18.4MPaN=60njL=60×1390×1×20000=1.668×s疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)s=1.5K壽命系數(shù) （）齒輪的疲勞強(qiáng)度=340MPa=520MPa =272MPa所以 其中：Z區(qū)域系數(shù)Z彈性影響系數(shù) K=1×1.05×1.0×1.23045 =1.29 =259.89=520MPa所以 因此，所設(shè)計(jì)的齒輪1、2

22、也滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度要求同理也可得到所設(shè)立的齒輪3、4也滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度要求齒輪設(shè)計(jì)合格 2主軸的驗(yàn)算按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度：根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，如圖2.5（a）。并分別作出水平方向和垂直方向的彎矩圖，如圖（b），（c），以及扭矩圖，如圖（d）。 軸的結(jié)構(gòu)圖與彎矩圖先計(jì)算軸上的載荷：N·m齒輪的分度圓直徑為：252N從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以明顯的看出截面B是危險(xiǎn)截面。先將計(jì)算出的截面C處的及M的值列于下表2.1表2.1 應(yīng)力計(jì)算表載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩軸的計(jì)算應(yīng)力：如表2.1中數(shù)值得：前已經(jīng)選定的軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理查得

23、因此 ，故安全（四）主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1軸承的配置形式 一般來(lái)說(shuō)數(shù)控機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu)的軸承有以下幾種配置形式：（1）前后支承均采用雙列短圓柱磙子軸承來(lái)承受徑向載荷，安裝在前斷的兩個(gè)推力球軸承來(lái)承受前后方向的軸向負(fù)載。這種結(jié)構(gòu)能承受較大的負(fù)載（特別是軸向負(fù)載），可適應(yīng)強(qiáng)力切削，但主軸轉(zhuǎn)速不能太高，軸承在高轉(zhuǎn)速時(shí)容易發(fā)熱。由于推力球軸承軸承安裝在主軸的前端，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)前軸承和后軸承溫度差較大，熱變形對(duì)主軸精度影響也較大。前軸承溫度高，主軸前端升高量大，后軸承溫度低，主軸末端升高量小，因此，這種機(jī)構(gòu)目前應(yīng)用較小。（2）前后支承用雙列短圓柱磙子軸承來(lái)承受徑向負(fù)荷，用安裝在主軸前端的雙向向心推力球軸承來(lái)承

24、受軸向負(fù)載。這種結(jié)構(gòu)剛性較好。（3）前軸承用單列向心推力球軸承，背靠背安裝，由2到3個(gè)軸承組成一套，用以承受徑向和軸向負(fù)載；后軸承用雙列短圓柱磙子軸承。這種結(jié)構(gòu)適應(yīng)較高轉(zhuǎn)速、較重切削負(fù)載，主軸精度較好。但所承受的軸向負(fù)載較前兩種結(jié)構(gòu)小。（4）前后支承采用成組單列向心推力球軸承，用以承受徑向和軸向負(fù)載。這種結(jié)構(gòu)適應(yīng)高轉(zhuǎn)速，中等負(fù)載的數(shù)控機(jī)床。在中、小規(guī)格的數(shù)控機(jī)床上采用這種機(jī)構(gòu)較多。本設(shè)計(jì)主軸所采用的軸承支承方式為第四種。2主軸組件的調(diào)整和預(yù)緊滾動(dòng)軸承的預(yù)緊是采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ菨L動(dòng)體和內(nèi)外套圈之間產(chǎn)生一定的預(yù)變形而帶伏負(fù)游隙運(yùn)行。預(yù)緊的目的是增加軸承的剛度，提高旋轉(zhuǎn)精度，延長(zhǎng)軸承壽命。按預(yù)載荷的方

25、向可分為軸向預(yù)緊和徑向預(yù)緊。而角接觸球軸承主要是軸向預(yù)緊，這可明顯提高軸向剛度。三、進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì)（一）進(jìn)給傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1脈沖當(dāng)量和傳動(dòng)比的確定（1）脈沖當(dāng)量的確定目前，常用脈沖編碼器兼作位置和速度反饋。步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)傳感器發(fā)出一定數(shù)量的脈沖，每個(gè)脈沖代表電機(jī)一定脈沖，每個(gè)脈沖代表電機(jī)一定的轉(zhuǎn)角。步進(jìn)電機(jī)是一種電脈沖控制的特種電機(jī)，對(duì)于每一個(gè)電脈沖步進(jìn)電機(jī)都將產(chǎn)生一個(gè)恒定的步進(jìn)角位移，每一個(gè)脈沖或每步的轉(zhuǎn)角稱為步進(jìn)電機(jī)的步距角，可由選用的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)從技術(shù)數(shù)據(jù)表中查出。因此，每脈沖代表電機(jī)一定的轉(zhuǎn)角，這個(gè)轉(zhuǎn)角經(jīng)齒輪副和滾珠絲桿使工作臺(tái)移動(dòng)一定的距離。每個(gè)脈沖所對(duì)應(yīng)的執(zhí)行件（如工作臺(tái)0的移距，稱

26、為脈沖當(dāng)量或分辨率，記為，單位mm/脈沖。應(yīng)根據(jù)機(jī)床或工作臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)所要求的定位精度來(lái)選定脈沖當(dāng)量?？紤]到機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差存在，脈沖當(dāng)量必須大于定位精度值。此次設(shè)計(jì)的電火花成型機(jī)床定位精度的設(shè)計(jì)要求是，根據(jù)該精度要求可確定脈沖當(dāng)量為。（2）傳動(dòng)比的確定設(shè)傳動(dòng)副的餓傳動(dòng)比為，若為一級(jí)傳動(dòng)，則， 為主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速和齒數(shù)，為從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速和齒數(shù)。若為多級(jí)傳動(dòng)，則為總傳動(dòng)比。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)脈沖當(dāng)量確定，并且滾珠絲桿導(dǎo)程（mm）和電機(jī)步距角都也以初步選定后，則可用下式計(jì)算主軸系統(tǒng)的傳動(dòng)比 = =1（二）滾珠絲桿螺母副的型號(hào)選擇和滾珠絲桿的選型和校核1滾珠絲桿螺母副的型號(hào)選擇（1）最大工作載荷計(jì)算滾珠

27、絲桿上的工作載荷是指滾珠絲桿副在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)滾珠絲桿所承受的軸向力，也叫做牽引力。它包括滾珠絲桿的走刀抗力及與移動(dòng)體中立和作用于道軌上的其它切削分力相關(guān)的摩擦力，可用下列實(shí)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于矩形道軌 式中： 工作臺(tái)進(jìn)給方向載荷 工作臺(tái)垂直載荷 工作臺(tái)橫向載荷 G移動(dòng)部件的重力 K考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù) F考慮顛覆力矩影響的摩擦系數(shù)對(duì)于滾動(dòng)導(dǎo)軌；f=0.00250.005由于電火花線切割是電極絲放電進(jìn)行加工，可以認(rèn)為近似為零 所以； 取 Kg（估算） =fG=10000.005=5(2)最大動(dòng)載荷C的計(jì)算及主要尺寸初選滾珠絲桿應(yīng)根據(jù)斷定動(dòng)載荷選用，最大動(dòng)載荷計(jì)算原理與滾動(dòng)軸承相同。滾珠絲桿

28、的最大動(dòng)載荷應(yīng)用下式計(jì)算： 式中：L工作壽命，單位10 n絲桿轉(zhuǎn)速，單位r/min v最大切削力條件下進(jìn)給速度，單位m/min 絲桿基本導(dǎo)程，單位mm t頜定使用壽命，單位h，可取t=15000h 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，無(wú)沖擊取11.2，一般情況1.21.5所以 = =11.96 n=1000v/ =1000×100×0.001/5 =20r/min L=60nt/ = =105.12（） C= = =33根據(jù)以上計(jì)算選取CBM32055（機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)上）2滾珠絲桿的選型和校核滾珠絲桿已由專門工廠制造，因此，不用我們自己設(shè)計(jì)制造，只要根據(jù)使用工況選擇某種類型的結(jié)構(gòu)，在根據(jù)載荷、轉(zhuǎn)

29、速等條件選定合適的尺寸型號(hào)并向有關(guān)廠家訂購(gòu)。此次設(shè)計(jì)中，滾珠絲桿被三次選用，故在這里只選取其中最重要的主軸傳動(dòng)中德望滾珠絲桿加以設(shè)計(jì)和校核。其步驟如下：首先對(duì)于一些參數(shù)說(shuō)明如下：軸向變載荷（N），其中表示第個(gè)工作載荷，=1、2、3、4n；第個(gè)載荷對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速（r/min）第個(gè)載荷對(duì)應(yīng)的工作時(shí)間（h）；絲桿副最大移動(dòng)速度；絲桿預(yù)期壽命；（1）型號(hào)選擇1）根據(jù)使用和結(jié)構(gòu)要求選擇滾道截面形狀，查得螺母的循環(huán)方式和預(yù)緊方式；2）計(jì)算滾珠絲桿副的主要參數(shù)根據(jù)使用工作條件，查得載荷系數(shù)=1.0，系數(shù)=1.5；計(jì)算當(dāng)量轉(zhuǎn)速 = =2000計(jì)算當(dāng)量載荷 =2333N初步確定導(dǎo)程 = =2.5mm 取計(jì)算絲桿預(yù)期

30、工作轉(zhuǎn)速 =120000計(jì)算絲桿所需的頜定載荷 =1×2333×10 =1151N3）選擇絲桿型號(hào)根據(jù)初選的和計(jì)算的，選取導(dǎo)程為5mm，頜定載荷大于的絲桿。所選絲桿型號(hào)為CDM2004-2.5。其為外循環(huán)雙管式、雙螺母墊片預(yù)緊、導(dǎo)珠管埋入式系列滾珠絲桿。臨界轉(zhuǎn)速校核 =12× =12× =5970r/min而最大工作轉(zhuǎn)速 =4000<0.8=4776校核合格。滾珠絲桿的預(yù)緊預(yù)緊力（）一般取當(dāng)量載荷的三分之一或頜定動(dòng)載荷的十分之一。即： =778N其相應(yīng)的預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 = =0.16N(三)步進(jìn)電機(jī)的選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱為脈沖電動(dòng)機(jī)，是一種把電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換

31、成與脈沖數(shù)成正比的角位移或直線位移的執(zhí)行元件。具有以下四個(gè)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速（或線速度）與脈沖頻率成正比；在負(fù)載能力允許的范圍內(nèi)，不因電源電壓、負(fù)載、環(huán)境條件的波動(dòng)而變化；速度可調(diào)，能夠快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；定位精度高、同步運(yùn)行特性好。數(shù)控電火花成型機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)要求電動(dòng)機(jī)定位精度高，速度調(diào)節(jié)方便快速，受環(huán)境影響小，且頜定功率小，并且可用于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。而B(niǎo)F系列步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，具備以上的所有條件，我們選用的型號(hào)90BF004的電動(dòng)機(jī)作為主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源。選用時(shí)主要有以下幾個(gè)步驟：1根據(jù)脈沖當(dāng)量和最大靜轉(zhuǎn)矩初選電機(jī)型號(hào)（1）步距角初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)，并從手冊(cè)中查到步距角，由于 綜合考慮，我初選了可

32、滿足上式的要求。（2）矩頻特性步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩是指電機(jī)的定位轉(zhuǎn)矩。步進(jìn)電機(jī)的名義啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系是； 步進(jìn)電機(jī)空載啟動(dòng)是指電機(jī)在沒(méi)有外加工作負(fù)載下的啟動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)所需空載啟動(dòng)力矩按下式計(jì)算： 式中： 空載啟動(dòng)力矩； 空載啟動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件由靜止升速到最大快進(jìn)速度折算到電機(jī)軸上的加速力矩； 空載時(shí)折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩； 由于絲桿預(yù)緊折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩；而且初選電機(jī)型號(hào)時(shí)，應(yīng)滿足步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所需空載啟動(dòng)力矩小于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)名義啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即： 計(jì)算的各項(xiàng)力矩如下：加速力矩 = =1.8×10 = =0.519N/m空載摩擦力矩 =0.6附加摩擦力矩 = = =0.519+

33、0.6+1.222 =2.341 =0.951×25=23.7752啟動(dòng)矩頻特性校核步進(jìn)電機(jī)有三種工況：?jiǎn)?dòng)、快速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、工進(jìn)運(yùn)行。前面提出的，僅僅是指初選電機(jī)后檢查電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩是否滿足要求，但是不能保證電機(jī)啟動(dòng)時(shí)不丟步。因此，還要對(duì)啟動(dòng)矩頻特性進(jìn)行校核。步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)有突跳啟動(dòng)和升速啟動(dòng)。突跳啟動(dòng)時(shí)加速力矩很大，啟動(dòng)時(shí)丟步是不可避免的。因此很少見(jiàn)。而升速啟動(dòng)過(guò)程中只要升速時(shí)間足夠長(zhǎng)，啟動(dòng)過(guò)程緩慢，空載力矩中的加速力矩不會(huì)很大。一般不會(huì)發(fā)生丟步現(xiàn)象。（四）進(jìn)給機(jī)構(gòu)的支承設(shè)計(jì)1.絲桿的支承形式滾珠絲桿的支承和支承方式將影響絲桿副的剛度，因此，對(duì)運(yùn)動(dòng)精度要求高時(shí)應(yīng)審慎的加以選擇。常見(jiàn)的

34、支承形式有以下幾種：絲桿一端安裝兩個(gè)深溝球軸承或者角接觸軸承或者圓錐滾子軸承的稱為固定支承；螺母相當(dāng)于固定支承。安裝一個(gè)深溝球軸承或者角接觸球軸承或者圓錐滾子軸承的鉸支承；因此絲桿的支承方式有兩端固定；一端固定，一端鉸支；一端固定，一端自由等幾種；本設(shè)計(jì)采用的是兩端固定的支承。2.螺桿的支承方式螺桿的支承方式有以下四種：（1）雙推自由支承：將兩個(gè)方向相反的推力球軸承和兩個(gè)深溝球軸承裝在一端，另一端自由。特點(diǎn)：適用于短螺桿。（2）雙推支承將兩個(gè)方向相反的推力球軸承和兩個(gè)深溝球軸承裝在一端，另一端裝一個(gè)或兩個(gè)深溝球軸承。特點(diǎn)：螺桿水平安裝時(shí)，可減少或避免因自重產(chǎn)生的彎曲或高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，自由端的晃動(dòng)。

35、適用于長(zhǎng)螺桿。（3）單推單推或雙推單推兩端各安裝一個(gè)方向相反的推力球軸承和一個(gè)深溝球軸承或一端裝兩個(gè)方向相反的推力球軸承和兩個(gè)深溝球軸承，另一端裝一個(gè)推力球軸承。特點(diǎn)：可預(yù)拉伸螺桿，以減少或消除螺桿水平安裝時(shí)，因自重產(chǎn)生的彎曲，當(dāng)軸承預(yù)緊力大于螺桿載荷的1/3時(shí)，螺桿拉壓剛度可提高四倍，且不會(huì)承受壓力，無(wú)失穩(wěn)現(xiàn)象。（4）雙推雙推兩端各安裝兩個(gè)方向相反的推力球軸承和兩個(gè)深溝球軸承。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)與單推單推式相同，當(dāng)超過(guò)預(yù)計(jì)溫度時(shí)，不會(huì)因螺桿伸長(zhǎng)使軸承產(chǎn)生間隙。缺點(diǎn)：調(diào)整較復(fù)雜。四 電氣系統(tǒng)控制電氣系統(tǒng)主要由高頻脈沖電源、直流電源和電氣控制系統(tǒng)組成。高頻脈沖電源是進(jìn)行線電極切割的能源。直流電源主要是2

36、4v直流源驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)用。電氣控制系統(tǒng)主要是控制工作液泵電機(jī)和儲(chǔ)絲筒電機(jī)等用。（一）高頻脈沖電源 高頻脈沖電源又稱脈沖電源，其作用是把工頻50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成幾百赫茲的高頻的單向脈沖電源，為高速旋轉(zhuǎn)的線切割機(jī)提供一系列不同脈寬的矩形脈沖。 線切割機(jī)床電子控制系統(tǒng)主要是高頻脈沖電源電路，它是線切割機(jī)床的重要部分，用高頻脈沖使得電極絲與工件產(chǎn)生火花放電，對(duì)工件進(jìn)行電腐蝕加工。通過(guò)調(diào)節(jié)高頻脈沖使工件滿足加工精度的要求。高頻脈沖電源整流電路、主振電路、脈寬調(diào)節(jié)電路、功率放大電路等組成。主振電路中有數(shù)字振蕩電路和模擬振蕩電路及分立元件電路。新型機(jī)床的功率放大電路主要是在功率管選取上有改進(jìn)，從普通的三極

37、管功放到大功率、低功耗管和場(chǎng)效應(yīng)管及功率模塊均有不同，但是實(shí)際加工生產(chǎn)用的機(jī)床大多數(shù)采用的還是早期的電路，技術(shù)改造也著重在控制器部分，均采用具有微機(jī)控制系統(tǒng)、輸入鍵盤器和數(shù)控顯示器LED或LCD的設(shè)備。 DK77型線切割機(jī)床脈沖電源原理。該電源主要是由整流電路、主振電路和功放電路組成。整流電路由變壓器將三相380v電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槿?2v和三相7v電壓，通過(guò)二極管進(jìn)行整流。電路形式是三相全波整流電路，為脈沖電源提供100v直流電壓和10v直流電壓，功給功放電路和工作電路電源。（二）數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)總體方按的擬定機(jī)電一體化控制系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成?？刂葡到y(tǒng)的控制對(duì)象主要包括各

38、種機(jī)床，如車床、銑床等等?？刂葡到y(tǒng)的基本組成如下圖4.1所示 機(jī) 床步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 微 機(jī)通信接口開(kāi)關(guān)量控制電路軟件主軸電動(dòng)機(jī)主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路圖4.1控制系統(tǒng)框圖具體微機(jī)控制系統(tǒng)是一MCS-51系列高檔八位單片機(jī)為核心，采用8032cpu芯片。存儲(chǔ)器也采用了較大的容量的存儲(chǔ)器，用來(lái)存放控制程序及擴(kuò)展程序的EPEOM采用了256k容量27256芯片，用來(lái)存放輸入加工圖形程序的RAM采用了256k容量的62256芯片，以增強(qiáng)微機(jī)的功能。接口電路使用了可編程并行接口電路芯片8255，顯示部分采用了數(shù)碼管來(lái)顯示參數(shù)，鍵盤輸入和輸出顯示由鍵盤/顯示接口電路芯片8279來(lái)控制。具體系統(tǒng)組成圖如下圖4.2：

39、 圖4.2線切割機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)組成(三)數(shù)控系統(tǒng)硬件的電路設(shè)計(jì)1.單片機(jī)設(shè)計(jì)單片機(jī)通常是指芯片本身，它是由芯片制造商生產(chǎn)的，在它上面集成的是一些作為基本組成部分的運(yùn)算電路、控制器電路、存儲(chǔ)器、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及輸入/輸出口電路等。但一個(gè)單片機(jī)芯片并不能把計(jì)算機(jī)的全部電路都集成到其中，有些元件如復(fù)位電路的石音晶體、電阻、電容等只能以散件的形式出現(xiàn)。此外，在實(shí)際的控制應(yīng)用中，常常需要擴(kuò)展外圍電路和外圍芯片。通常所說(shuō)的單片記系統(tǒng)都是為實(shí)現(xiàn)某一控制應(yīng)用需要由用戶設(shè)計(jì)的，是一個(gè)圍繞單片機(jī)芯片而組建的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。在單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)處于核心地位，是構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件基礎(chǔ)。（1）MC

40、S-51系列單片機(jī)的設(shè)計(jì) MCS-51系列單片機(jī)的所有產(chǎn)品都含8051除程序存儲(chǔ)器外的基本硬件，都是在8051的基本上改變部分資源。（程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、i/o口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器及一些其他特殊部件）。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們采用的是8031，8031可尋址64kb字節(jié)程序存儲(chǔ)器和64kb字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。內(nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器，必須外接EPROM程序存儲(chǔ)器。8031采用40條引腳的雙列直插式封裝（DIP），引腳和功能分三部分。1）電源及時(shí)鐘引腳 此部分引腳包括電源引腳Vcc、Vss及時(shí)鐘引腳XTAL1、XTAL2。電源引腳接入單片機(jī)的工作電源。Vcc（40腳）：接+5v電源。Vss（20腳）：接地。

41、時(shí)鐘引腳（18、19腳）：外接晶體時(shí)與片內(nèi)的反相器構(gòu)成一個(gè)振蕩器，它提供單片機(jī)的時(shí)鐘控制信號(hào)。時(shí)鐘引腳也可外接晶體振蕩器。XTAL1（19腳）：接外不晶體的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端。當(dāng)采用外接晶體振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端，在單片機(jī)內(nèi)部接至反相放大器的輸入端。若采用外部振蕩器時(shí)，該引腳受振蕩器的信號(hào)，即把信號(hào)直接接至內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。2）控制引腳它包括RST、ALE、PSEN、EA等。此內(nèi)引腳提供控制信號(hào)，有些引RST/VPD（9引腳）：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳加上兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位（RST）。復(fù)位后使此引腳

42、電平為.v的低電平，以保證單片機(jī)正常工作。掉電期間，此引腳可接備用電源（vpd）以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)Vcc于規(guī)定值，而VPD定的電壓范圍內(nèi)(5±.)時(shí)，就向內(nèi)部提供電源。3）輸入/輸出管腳 P0.00.7(3239腳) p0是個(gè)8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址和數(shù)據(jù)總線，在訪問(wèn)期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。在EPROM編程時(shí)，它接收指令字節(jié)，而在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。Po能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL輸入。P1.0p1.7(18腳) p1是個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O接口。對(duì)EPROM編程2的

43、證時(shí)，它接收低8位地址。P1能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL輸入。在8032/8052中，p1.0還相當(dāng)于專用功能端T2，即定時(shí)器記數(shù)觸發(fā)輸入端。P1.1還相當(dāng)于專用功能端T2EX，即定時(shí)器T2 的外部控制端。P2.0p2.7（2128腳）p2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O接口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它送出高8位地址。在對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證期間，它接受高位地址。P2可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS TTL輸入。P3.0p3.7 （1017腳）p3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O接口。在MCS-51中，這8個(gè)管腳還用于專門功能，p3能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL輸入。(2)MCS-51單片機(jī)的時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的

44、心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。MCS-51片內(nèi)有一個(gè)反相放大器，XTAL1、XLAL2引腳分別為該反相放大器的輸入端和輸出端，該反相放大器與片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成了一個(gè)自激振蕩器，產(chǎn)生的時(shí)鐘送去單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)部件。單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方式有內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式兩種，大多單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式采用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振器回路，不論是HMOS還是CHMOS型單片機(jī)，其并聯(lián)諧振回路及參數(shù)相同，如下圖所示：MCS-51單片機(jī)允許的振蕩晶體可在1.2MHz24MHz之間可以選擇，一般取11.0592MHz。電容C1、C2的取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小及

45、振蕩電路起振速度有少許影響。C1、C2可在20pF100pF之間選擇，一般當(dāng)外接晶體時(shí)典型取值為30pF，外接陶瓷諧振器時(shí)典型取值為47Pf，取60F70pF時(shí)振蕩器有 XTAL2MCS51 XTAL1內(nèi)部時(shí)鐘方式的時(shí)鐘電路較高的頻率穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體或陶瓷諧振器和電容應(yīng)盡量靠近單片機(jī)XTAL1、XTAL2引腳安裝，以減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定和可靠工作，為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用NPO電容。（3）MCS-51單片機(jī)的復(fù)位電路計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，使中央處理器CPU和系統(tǒng)的其它部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，M

46、CS-51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST，高電平有效。它是施密特觸發(fā)輸入，當(dāng)振蕩器起振后，該引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)時(shí)鐘周期）以上的高電平，使器件復(fù)位，只要RST保持高電平，MCS-51便保持復(fù)位狀態(tài)。此時(shí)ALE、P0、P1、P2、P3口都輸出高電平。RST變低電平后，退出復(fù)位狀態(tài)，CPU從初始狀態(tài)開(kāi)始工作。復(fù)位操作不影響片內(nèi)的內(nèi)容。MCS-51單片機(jī)通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。通常因?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)動(dòng)等的需要，常常需要人工按鈕復(fù)位，如下圖： +5V RSTMCS-51 GND上電按鈕復(fù)位電路對(duì)于CMOS型單片機(jī)因RST引腳的內(nèi)部有一個(gè)拉底電阻，故電阻可不接。單片機(jī)在上電瞬間，RC電路充

47、電，RST引腳端出現(xiàn)正脈沖，只要RST端保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平（因?yàn)檎袷幤鲝钠鹫竦椒€(wěn)定大約要10ms），就能使單片機(jī)有效復(fù)位。當(dāng)晶體振蕩頻率為12MHz時(shí)，RC的典型值為。簡(jiǎn)單復(fù)位電路中，干擾信號(hào)易串入復(fù)位端，可能會(huì)引起內(nèi)部某些寄存錯(cuò)誤復(fù)位，這時(shí)可在RST引腳上接上一去耦電容。 上圖那上電按鈕復(fù)位只需將一個(gè)常開(kāi)按鈕開(kāi)關(guān)并聯(lián)于上電復(fù)位電路，按下開(kāi)關(guān)一定時(shí)間就能使RST引腳端為高電平，從而使單片機(jī)復(fù)位。2系統(tǒng)擴(kuò)展系統(tǒng)擴(kuò)展包括存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、輸入輸出接口芯片的擴(kuò)展。其中存儲(chǔ)器的擴(kuò)展包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展和程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。（1）程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展MCS-51系列單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間是相互獨(dú)立的。程序存儲(chǔ)器尋址空間為64kb（000H0FFFFH）,其中8051、8751片內(nèi)有4kbROM或EPROM，8031片內(nèi)不帶ROM .當(dāng)片內(nèi)ROM 不夠或采用8031芯片時(shí)，需擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。用作程序存儲(chǔ)器的器件是EPROM和EEPROM,常采用EPROM。MCS-51單片機(jī)擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器的硬件電路。如下圖