数控技术课程设计十字工作台

课程设计设计题目：ZX3 型数控钻铣床工作台设计课程名称： 数控技术课程设计 学 院： 机械工程 专 业：机械设计制造及其自动化姓 名： 学 号： 年 级： 任课教师： 2013 年 12 月 30 日贵州大学本科课程设计诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的课程论文（设计） ，是在导师的指导下独立进行研究所完成。课程论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名： 日 期： 贵州大学本科课程设计任务书学号 学院 机械学院 班级学生信息 姓名 专业 机械设计制造及其自动化教师信息 姓名 职称 学历教师信息 姓名 职称 学历任务书发出时间 2013 年 12 月 9 日 设计题目ZX3 型数控钻铣床工作台设计论文（设计）起止时间 2013 年 12 月 16 日 2014 年 1 月 3 日共需周数 3主要内容: 设计一套数控钻铣床 XY 工作台 结合设计任务的要求拟定总体机械和电气控制设计方案。 根据拟定的机械设计方案进行 XY 坐标数控工作台的机械结构设计计算和元件的选用。 根据拟定的电气设计方案进行数控系统方案框图设计及步进电机驱动电路的设计计算及相关元器件选用。 完成工作台机械结构的工程图和相关电气原理图的绘制。 编写设计说明书。主要要求: 方案拟定正确，设计计算根据来源可靠，计算数据准确无误。 元气件选用正确规范符合国家颁布标准。 机械装配图纸及相关电气图纸的绘制要求视图完整、符合最新国家标准，图面整洁、质量高。 机械和电气部份图纸折合总量不低于 1 张“0”号图量，其中必须含工作台机械装配图 1 张、电气控制原理框图、相关步进驱动控制电路等电气原理图 12 张。 课程设计说明书应阐述整个设计内容：如课题来源现实意义、总体方案确定、系统框图分析、电气元件选用说明、机械传动和驱动电路的设计、选用以及机械和电气的其它部分。说明书要突出重点，图文并茂、文字通畅、计算正确、字迹清晰、内容完整。说明书页数不少于 20 页。预期目标:设计出符合任务书要求的的数控钻铣床 XY 联动工作台、电气控制原理框图、步进电机驱动电路，撰写不低于 20 页左右设计论文，并附录相关资料及设计图纸。计划进程:序号 计划时间 进程1 12.912.16 课题调研及资料收集，研究问题及提出初步总体方案2 12.1612.17 总体方案论证及确定3 12.1712.23 机械部分方案论证确定及计算4 12.2312.30 电气部分方案论证确定及设计5 12.301.1 撰写论文及绘制相关图纸6 1.3 答辩主要参考文献:1李斌. 数控技术M.华中科技大学出版社，2013.12尹志强.机电一体化系统设计课程设计指导书，2007.73成大先. 机械设计手册(单行本 机械传动)M. 北京：化学工业出版社，2004.14 沈爱琴. 数控技术课程设计指导书Z. 贵阳：贵州工业大学机电教研室，1998.95 张毅刚. 单片机原理及应用M. 北京：高等教育出版社，2004.16 机电一体化技术手册编委会. 机电一体化技术手册M. 北京：机械工业出版社，1999.97 陆昆，奚大顺，李之权等. 电子设计技术M. 北京：电子科技大学出版社，1998.10ZX3 型数控钻铣床工作台设计数据说明钻铣床型号参数指标 单位量纲ZX1 ZX2 ZX3 ZX4 ZX5 ZX6 ZX7 ZX8加速时间 T S 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4Y 向以上质量（含台面、工件及夹具等）Kg 50 55 60 65 70 75 80 90X 向坐标行程 100 150 200 200 240 250 250 300Y 向坐标行程 mm 80 100 120 150 160 200 240 250工作台面(XY) mm2 120100 180150220150220180280200280220280260320280工作台最快快速进给速度（快进） 1000 1500 2000 2500工作台最大切削进给速度（工进）mm/min400 500 500 600脉冲当量 mm/pulse 0.01定位精度 mm 0.05重复定位精度 mm 0.03步进电机步距角 自定导轨类型 自定滚珠丝杠螺距 自定控制系统类型 自定设备使用寿命 10 年；年均工作 280 天；每天 8 小时加工参数立铣刀最大直径 D=15mm立铣刀齿数 Z=3大铣削宽度 15eam铣削深度 8p每齿进给量 0.1mm铣刀转速 500r/min加工材料 碳素钢或有色金属目 录摘 要 .8第一章 前 言 .91.1 控技术及数控机床概述 .9第二章 总体方案的拟定与论证 .102.1 主要设计参数 .102.2 总体方案的拟定 .102.2.1 机械传动部件的选择 .102.2.2 控制系统的设计 .11第三章 工作台传动装置的设计计算 .123.1 导轨上移动部件的重量估算 .123.2 铣削力的计算 .123.3 导轨的设计及计算 .133.3.1 滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取 .133.3.2 距离额定寿命和时间额定寿命的计算 .153.4 滚珠丝杠副设计计算及其型号与直径的选择 .163.4.1 滚珠丝杠螺母副的计算 .163.4.2 初选型号 .183.5 滚珠丝杠副刚度的验算 .183.5.1 滚珠丝杠刚度校核 .183.5.2 滚珠丝杠螺母副承载能力的校核 .193.6 丝杠的支承方式及轴承的选择 .213.6.1 丝杠支承方式的选择 .213.6.2 轴承的选择 .213.7 滚珠丝杠副的预紧力 的确定 .22pF3.8 滚珠丝杠轴预紧拉伸力 的确定 .2213.9 机械传动刚度的计算和校核 .233.9.1 丝杠轴支承刚度 的确定 .23kK3.9.2 滚珠丝杠拉压刚度 的确定 .23b3.9.3 滚珠与滚道的接触刚度 .24N3.9.4 机械传动综合抗压刚度 ， 的计算 .24maxKin3.9.5 机械传动刚度变化引起的定位误差的校验 .243.9.6 进给系统的死区误差的校验 .253.10 计算电机轴上的惯量和转矩，选取步进电机 .253.10.1 传动比及步矩角的确定 .253.10.2 计算折算到电动机轴上的负载惯量 .253.10.3 计算折算到电动机轴上的负载转矩 .263.10.4 步进电机的选择 .273.11 联轴器的选择 .29第四章 工作台电气控制部分的设计与计算 .304.1 工作台电气控制部分总体设计 .304.2 控制器的选择 .304.3 步进电机驱动器的选择 .314.4 其他辅助电路设计 .324.4.1 8051 的时钟电路 .324.4.2 复位电路 .334.4.3 限位电路 .344.5 零件加工程序设计 .34第五章 总结 .36参 考 文 献 .37ZX3 型数控钻铣床工作台设计摘 要当今世界科学技术发展迅速，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。本次设计的 XY 数控十字工作台主要应用于经济型数控铣床，精度不高。机械部分采用滚珠丝杠副，滑动导轨和步进电机。用步进电机直接连接滚珠丝杠，驱动工作台进给，结构简单、制造方便。控制部分主要采用 8051 单片机。采用开环控制系统对X、Y 方向进行控制。关键词：精度，滚珠丝杠，步进电机，控制。贵州大学本科课程设计论文 第 6 页第一章 前 言1.1 控技术及数控机床概述从数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。它具有普通机床无法比拟的优点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，自动化程度高，劳动力要求低，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件。一个国家工业化发展的程度，很大程度在于数控机床的应用上。我国是制造业大国，在世界物质生产中占有很大比例，但是作为“世界工厂”数控机床的普及率确远远低于发达国家，传统落后的普通机床加工已经落后于时代，大力发展数控机床技术势在必行。和发达国家相比，我国数控机床的应用主要存在以下问题： 低端产品国产化，但竞争激烈，互相靠压价促销； 高技术