模具 CAD CAM復習要點 及模擬救護車聲響電路

設計報告模擬救護車聲響電路第18頁共18頁模具CAD/CAM復習要點2011-07-0900:18:36|

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模具CAD/CAM

復習要點,1，

名詞解釋模具（用以限定生產(chǎn)對象的形狀和尺寸的裝置，它所屬學科：機械工程）

成形設備（成形設備是為各類成形工藝服務的，通過它為模具和被加工材料提供運動、能量、外力、控制等來完成成形生產(chǎn)）CAD（計算機輔助設計）

CAM（計算機輔助制造）

CAT（計算機輔助測試）

CAI（計算機輔助教學）

CAE（計算機輔助工程）

CAP（計算機輔助生產(chǎn)計劃）

CAPP（計算機輔助工藝設計）

CAQ（計算機輔助質量控制）

PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）

CIMS（計算機集成管理系統(tǒng)）

2，

模具CADCAM的概念在模具設計與制造過程中，以計算機為主要技術手段，處理各種數(shù)字和圖形信息，輔助完成產(chǎn)品設計與制造中的各項活動。

3，

CADCAM系統(tǒng)的分類通用系統(tǒng)：Catia

、UG、Pro/E、Cimatron等專用系統(tǒng)：某一種零件沖壓模CADCAM

精沖模CADCAM

各軟件的特點：UGNX————曲面造型Pro/E————參數(shù)化特征化造型Cimatron——一體化軟件

但沒有取代UGNXPro/EAuto-CAD————二維造型

4，

CADCAM系統(tǒng)的主要任務（1），幾何造型（2），數(shù)值分析（3），工程繪圖（4），結構分析（5,），優(yōu)化分析（6），CAPP（7），NC自動編程（8），模擬仿真（9），工程數(shù)據(jù)庫

5，

模具CADCAM技術的主要特點設計與制造過程的緊密聯(lián)系——設計制造一體化，其實質是設計和制造的綜合計算機化。

6，模具CADCAM的優(yōu)越性（1）提高模具質量（2）提高模具的生產(chǎn)效率（3）降低生產(chǎn)成本（4）

，給技術人員提供了更多地創(chuàng)造性勞動時間

7，模具設計和制造的特點（1）模具造價昂貴，制造過程復雜（2）模具設計與制造過程中需要反復試模，修模才能滿足要求，延長了生產(chǎn)周期，增加了生產(chǎn)成本

8，建立CADCAM系統(tǒng)過程與方法（1）

系統(tǒng)分析,可行性分析：市場、技術、成本、結構（2）

系統(tǒng)設計（3）

程序設計

IDEFO方法描述系統(tǒng)功能性活動及其相互關系結構化分析方法，在系統(tǒng)的分析過程中，嚴格按照自頂向下逐層分解方法，由整體到局部進行全面分析，分析結果用功能模型表達。

注射模版塊——1，注射模CAD的基本內(nèi)容（1）工程應用數(shù)據(jù)庫模塊（1，材料數(shù)據(jù)庫；2，注塑設備庫；3，標準件；4，典型機構庫，包括斜抽芯、頂出機構等）（2），設計模塊（3），CAM模塊（4），CIE分析

2，注射模CAD設計流程圖開始——塑件工藝分析——工藝分析——模具結構設計——方案評估——詳細設計——模擬分析——數(shù)控分析——結束

3，注射模CAD系統(tǒng)的特點（1），三維建模編輯功能（2），完整工程數(shù)據(jù)庫（3）支持自頂向下，自底向上設計，并能敏捷地在部件級與零件級之間切換

4，注射模cad系統(tǒng)結構分析：（IDEFO方法）（用IDEFO方法分析）將（注射模產(chǎn)品的信息的數(shù)據(jù)和要求）輸入到（注射模CADCAM系統(tǒng)），通過系統(tǒng)的（方案評估），（設計準則），（設計經(jīng)驗），以及（人、計算機、軟件）的控制，然后輸出注射模的（模具零件圖）和（數(shù)控加工程序指令）。

5，方案設計包括（1）方案設計功能結構圖；（2）分型面的選擇；（3）型腔數(shù)目選擇。（1）方案設計功能結構圖分型方向及分型面選擇——型腔數(shù)目的選擇——澆注系統(tǒng)的設計——注塑機選擇——注射模結構設計（頂注式、底注式、雨淋式）——注射模成本核算

其功能內(nèi)容包括（1）零件成形系統(tǒng)（2）澆注系統(tǒng)（3）脫模系統(tǒng)（4）導向定位系統(tǒng)（5）熱交換系統(tǒng)（6）運動轉換系統(tǒng)（7）模具安裝系統(tǒng)（2）分型面的選擇原則a，不影響產(chǎn)品外形形狀和精度；b，對產(chǎn)品尺寸精度影響?。籧，考慮注塑參數(shù)；d，考慮加工成本，一般來說，一個注塑零件只有一個分模面。（3）型腔數(shù)目選擇經(jīng)驗公式：①產(chǎn)品交貨期②鎖模力注射量

6，

詳細設計（1）澆注系統(tǒng)設計流程圖（2）頂出機構（3）抽芯機構（考兩個）

8，預鍛的決定因素：

預鍛的設計準則：

沖模版塊——

NC加工的學習——

例子：車工編程：圖形：Ooo4N10N20N30N40N50N60N70N80N90N100N110N120N130N140N150N160N170N180

例子：孔的編程圖形：N10N20N30N40N50N60N70N80N90N100N110N120N130N140N150N160N170N180

例子：銑削編程圖形：N10N20N30N40N50N60N70N80N90N100N110N120N130N140N150N160N170N180

例子N10N20N30N40N50N60N70N80N90N100N110N120N130N140N150N160N170N180

設計報告課題名稱:模擬救護車聲響電路學院：專業(yè)班級：電子信息工程學號：學生：指導教師：教務處20年12月30日學生指導教師課題名稱模擬救護車聲響電路設計時間20.12.26-2011.1.4設計地點實驗樓411

設計目的1、熟悉555定時器的引腳安排；2、掌握555定時器的邏輯功能與使用方法；3、了解音響電路的組成和工作原理，并熟悉其設計和制作。一、系統(tǒng)設計概述1．1、概述555定時器（時基電路）是一種用途廣泛的模擬數(shù)字混合集成電路。1972年由西格尼蒂克斯公司（Signetics）研制；設計新穎、構思奇巧，備受電子專業(yè)設計人員和電子愛好者青睞；它可以構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和壓控振蕩器等多種應用電路。5

55定時器是一種中規(guī)模集成電路，它使用靈活、方便，被廣泛應用于脈沖的產(chǎn)生、整形、定時和延遲等電路中。文中介紹了555定時器及其邏輯功能，以及由其構成的多諧振蕩器的工作原理，通過舉例論述了555多諧振蕩器在模擬救護車聲響電路中的應用，說明在實際生產(chǎn)中，只要將其各個功能加以綜合應用，便可得到許多實用電路。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀555定時器可以說是模擬電路與數(shù)字電路結合的典范。兩個比較器C1和C2各有一個輸入端連接到三個電阻R組成的分壓器上，比較器的輸出接到RS觸發(fā)器上。此外還有輸出級和放電管。輸出級的驅動電流可達200mA。比較器C1和C2的參考電壓分別為UA和UB，根據(jù)C1和C2的另一個輸入端——觸發(fā)輸入和閾值輸入，可判斷出RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。當復位端為低電平時，RS觸發(fā)器被強制復位。若無需復位操作，復位端應接高電平。555的應用：（1）、構成施密特觸發(fā)器，用于TTL系統(tǒng)的接口，整形電路或脈沖鑒幅等；（2）、構成多諧振蕩器，組成信號產(chǎn)生電路；（3）、構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，用于定時延時整形及一些定時開關中。555應用電路采用這3種方式中的1種或多種組合起來可以組成各種實用的電子電路，如定時器、分頻器、脈沖信號發(fā)生器、元件參數(shù)和電路檢測電路、玩具游戲機電路、音響告警電路、電源交換電路、頻率變換電路、自動控制電路等。1．2、555定時器的電路結構和邏輯功能

1．2．1、電路結構和邏輯功能

圖1555定時器的內(nèi)部電路結構和引腳圖圖1為555時基電路的電路結構和8腳雙列直插式的引腳圖，由圖可知555電路由電阻分壓器、電壓比較器、基本RS觸發(fā)器、放電管和輸出緩沖器5個部分組成。它的各個引腳功能如下：

1腳：GND(或Vss)外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地。

8腳：VCC(或VDD)外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5～16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3～18V。一般用5V。

3腳：OUT（或Vo）輸出端。

2腳：TR低觸發(fā)端。

6腳：TH高觸發(fā)端。

4腳：R是直接清零端。當R端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TR、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應接高電平。

5腳：CO(或VC)為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。

7腳：D放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。電阻分壓器由三個5kΩ的等值電阻串聯(lián)而成。電阻分壓器為比較器C1、C2提供參考電壓，比較器C1的參考電壓為2/3Vcc，加在同相輸入端，比較器C2的參考電壓為1/3Vcc，加在反相輸入端。比較器由兩個結構相同的集成運放C1、C2組成。高電平觸發(fā)信號加在C1的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結果作為基本RS觸發(fā)器R端的輸入信號；低電平觸發(fā)信號加在C2的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結果作為基本RS觸發(fā)器S端的輸入信號。基本RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器C1、C2的輸出端控制。

在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個比較器C1、C2基準電壓分別為2/3Vcc，1/3Vcc的情況下，555時基電路的功能表如表1示。表1555定時器的功能表從555定時器的功能表可以看出：555定時器有兩個閾值（Threshold）電平，分別是1/3VCC和2/3VCC；輸出端為低電平時三極管TD導通，7腳輸出低電平；輸出端為高電平時三極管TD截止，如果7腳接一個上拉電阻，7腳輸出為高電平。所以當7腳接一個上拉電阻時，輸出狀態(tài)與3腳相同。1．2．2、555定時器的主要參數(shù)

555定時器的主要參數(shù)有電源電壓、靜態(tài)電流、定時精度、閾值電壓、閾值電流、觸發(fā)電壓、觸發(fā)電流、復位電壓、復位電流、放電電流、驅動電流及最高工作頻率。1．2．3、等效電路555時基電路內(nèi)部既有模擬電路，又有數(shù)字電路，讀圖和應用十分不便，為便于一目了然地理解555的功能，可以將555電路的數(shù)字與模擬功能合在一起考慮，進行化簡。

圖2是圖1（a）中555電路的內(nèi)電路方框圖簡化成為帶一個放電開關的特殊的RS觸發(fā)器，其邏輯功能見表3所示。圖2555定時器化簡電路二、設計思路2．1、設計系統(tǒng)簡紹555時基電路555定時器產(chǎn)品有TTL型和CMOS型兩類。TTL型產(chǎn)品型號的最后三位都是555，CMOS型產(chǎn)品的最后四位都是7555，它們的邏輯功能和外部引線排列完全相同。但雙極型555和CMOS型7555因其制造工藝和流程的不同，生產(chǎn)出的555集成電路的性能指標也有所差異。兩者的區(qū)別見表3。表2雙極型555和CMOS型7555主要參數(shù)1、雙極型555和CMOS型7555的共同點二者的功能大體相同，外形和管腳排列一致，在大多數(shù)應用場合可直接替換。均使用單電源，適應電壓范圍大，可與TTL、HTL、CMOS型數(shù)字邏輯電路等共用電源。555的輸出為全電源電平，可與TTL、HTL、CMOS型等電路直接接口。電源電壓變化對振蕩頻率和定時精度的影響小。對定時精度的影響僅0.05%/V，且溫度穩(wěn)定性好，溫度漂移不高于50ppm/℃（即0.005%/℃）。2、雙極型555與CMOS型7555的差異CMOS型7555的功耗僅為雙極型的幾十分之一，靜態(tài)電流僅為300μA左右，為微功耗電路。CMOS型7555的電源電壓可低至２~３Ｖ；各輸入功能端電流均為pA（微微安）量級。CMOS型7555的輸出脈沖的上升沿和下降沿比雙極型的要陡，轉換時間短。CMOS型7555在傳輸過渡時間里產(chǎn)生的尖峰電流小，僅為2~3mA；而雙極型555的尖峰電流高達300~400mA，如圖3所示。CMOS型7555的輸入阻抗比雙極型的要高出幾個數(shù)量級，高達1010Ω。CMOS型7555的驅動能力差，輸出電流僅為1~3mA，而雙極型的輸出驅動電流可達200mA。圖3雙極型555與CMOS型555尖峰電流對比通過上面對兩種型號的555的比較，在進行電路設計和應用時，應視具體情況選擇型號。一般來說，在要求定時長、功耗小、負載輕的場合，宜選用CMOS型的7555.而在負載重、要求驅動電流大、電壓高的場合，宜選用雙極型的555.此外，由于雙極型的沖擊峰值電流大，在電路中應加電源濾波電容，且容量要大。雙極型555的輸出阻抗遠比CMOS型7555的輸入阻抗低，一般要在555的電壓控制功能端加一去耦電容（0.01~0.1μF），而CMOS型7555可不加。CMOS型7555的輸入阻抗高達1010Ω量級，很適合做長延時電路，RC時間常數(shù)一般很大。負載驅動能力方面，雙極型555可直接驅動低阻負載，如繼電器、小直流電機、揚聲器等。CMOS型7555只可直接驅動高阻抗負載。若驅動低阻負載，可在輸出端加接三極管驅動。綜合上述考慮，故本次模擬交通燈的電路設計采用CMOS型7555，在實際硬件電路中采用東芝公司生產(chǎn)的HA17555。2．2、軟件分析本設計中，555定時器構成多諧振蕩器構成的多諧振蕩器如圖4所示。它是將兩個觸發(fā)端2腳和6腳合并在一起，放電端7腳接于兩電阻之間。圖4多諧振蕩器電路圖圖5多諧振蕩器的波形輸出波形的振蕩周期可用過渡過程公式計算：tw1：uC(0)=VCC/3V、uC(∞)=VCC、t1=(RA+RB)C、當t=tw1時，uC(tw1)=2VCC/3代入三要素方程。于是可解出：tw2：uC(0)=2VCC/3V、uC(∞)=0V、t1=RBC、當t=tw2時，uC(tw2)=VCC/3代入公式。于是可解出：其中D為占空比。2．3、系統(tǒng)設計和參數(shù)計算1、電路系統(tǒng)設計：該電路由第一個555產(chǎn)生低頻輸出送給第2個555高頻輸出，通過計算輸出頻率約為700HZ，而人的耳朵能接受的頻率范圍為20~20000HZ，，故人能聽到，符合設計的實際可行。2、元器件與參數(shù)設計：（根據(jù)公式f1=1/T=1.44/(RP+R1)C1，及f2=1.44/(2R5+R4)C4，可選擇電阻R1(10K)，RV1(0~100k)，R3(10K)，R4(10K)，R5(100K)，C1(10μ)，C2(10n)，C3(10n)，C4(100μ)，兩片COMS型7555（HA17555）及功率2W內(nèi)阻為8歐的揚聲器組成。本設計電路由兩個CMOS型7555組成，均工作在多諧振蕩狀態(tài)。由電路仿真圖示參數(shù)不難求出兩振蕩器的振蕩頻率：f1=1/ T=1.44/(R1+2RV1)C1當RV1，即電位器RV1的阻值在0~100K變化時，對應的頻率為14.4HZ~0.62HZ。f2=1.44/(R2+2R5)C3=700HZ振蕩波形的占空系數(shù)由公式D=t充/T來決定，故第一級振蕩波形的最大占空系數(shù)為47%。兩片7555輸出波形圖如下：圖65兩片7555的波形（藍色為第一片，黃色為第二片）IC2受控于IC1的低頻方波。當IC1的輸出為低電平時，IC2的振蕩頻率就低；而當IC1的輸出為高電平時，IC2的振蕩頻率就高，因而從喇叭上就發(fā)出“嘀—噠，嘀—噠”的節(jié)奏音響。改變R4，R5，C2的時間常數(shù)，輸出的音響頻率也會發(fā)生相應的變化。2．4、系統(tǒng)設計功能這里主要的元器件是COMS型7555，性能介紹如下：當給電路通電瞬間，電源正極通過電阻R1和RV1給電解電容C1充電，此時C1兩端電壓由0V往上升，也就是555的②、⑥腳電壓從0V往上升，根據(jù)②腳電壓小于1／3電源電壓時⑧腳輸出高電平，IC2的震蕩頻率就高，當C1上電壓上升至2/3VDDV時，555的6腳電壓達到了2／3電源電壓，555電路翻轉，⑧腳輸?shù)碗娖剑琁C2的振蕩頻率就低，因此發(fā)出“滴-答，滴-答”的聲音。改變電位器RV1的阻值，可以通過改變輸出頻率改變聲音的快慢節(jié)奏。三、系統(tǒng)設計流程框圖第一片555振蕩器的輸出接到第二片555振蕩器的電壓控制端，即5腳Vc0，如電路仿真所示。則第一片555振蕩器輸出高電平時，第二片555振蕩器的振蕩頻率較低；當?shù)谝黄?55振蕩器輸出低電平時，第二片的振蕩頻率高，從而使第二片振蕩器的輸出端產(chǎn)生兩種頻率的信號。3腳所接的揚聲器發(fā)出“嘟、嘟……”的類似救護車的雙頻間歇響聲。圖7系統(tǒng)設計流程框圖四、系統(tǒng)設計調(diào)試和故障及解決辦法4．1、系統(tǒng)調(diào)試當給電路通電后，揚聲器發(fā)出“滴-答，滴-答”的聲音。但是效果不是很明顯，帶有一定的雜音，調(diào)試電位器RV1的阻值，直至約40kΩ，聲響清晰且響亮，然后繼續(xù)降低RV1阻值，可以通過改變輸出頻率，改變聲音的快慢節(jié)奏。4．2、故障和故障解決辦法1、揚聲器不出聲解決辦法：認真檢查，并重新焊接與電源和接地的引腳，并用萬用表測試，直至發(fā)出聲響。2、一些元件虛焊解決辦法：檢查電路，并重新焊接。五、系統(tǒng)設計心得收獲我們進行了為期一周的課程設計。通過這次課程設計，我拓寬了知識面，鍛煉了能力，綜合素質得到較大提高。安排課程設計的基本目的，在于通過理論與實際的結合、人與人的溝通，