X-Y数控工作台设计【3CAD图纸+毕业论文】

X-Y数控工作台设计
40页 20000字数+说明书+3张CAD图纸【详情如下】
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X-Y数控工作台设计论文.doc
导轨底座.dwg
工作平台.dwg

目  录
摘    要 3
Abstract 4
第一章 绪论 5
第二章 X-Y工作台的总体设计 8
1.总方案的拟定 8
1.1研究问题 8
1.2拟订方案 8
2.总体方案的确定 8
第三章 机械传动系统的设计 10
1．导轨上移动部件的重量估算 10
2．铣削力的计算 10
3.直线滚动导轨副的计算与选型 10
3.1直线滚动导轨副的选型 10
3.2 滑块承受工作载荷计算及导轨型号的选取 14
3.3距离额定寿命L的计算 14
4.滚珠丝杠副的选型与计算 15
4.1滚珠丝杠副的主要尺寸参数 15
4.2滚珠丝杠副的标注方法及精度等级 16
4.3滚珠丝杠副的支承形式 17
4.4滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧 18
4.5刚性丝杠副的技术与选型 18
4.6滚珠丝杠副的安装联接尺寸 21
4.7滚珠丝杠螺母副的计算与选型 22
5.步进电动机的选择 24
5.1步进电动机的特点 24
5.2步进电动机的分类 24
5.3步进电动机的参数及其选择 25
5.4步进电动机的计算与选型 27
5.5步进电动机的初选 29
5.6步进电动机的确定 31
6.联轴器的选用 36
6.1联轴器的分类 36
6.2联轴器选用 36
第四章 系统设计的回顾与展望 38
结束语 39
参考文献 40
摘要
当今世界电子技术迅速发展，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。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。
关键字：机电一体化的基础 基本组成要素 特点 发展趋势
Abstract
Now the world electronic technology rapidly expand, the microprocessor, the microcomputer obtain the widespread application in various area of technology, to various domains technology development enormous promotion effect. A perfect integration of machinery system, should contain the following several base elements: Basic machine, power and actuation part, implementing agency, sensing measurement component, control and information processing part. The integration of machinery is the system technology, the computer and the information processing and management technology, the automatic control technology, the examination sensing technology, the servo drive technology and the mechanical skill and so on multi-disciplinary area of technology synthesis overlapping technology-intensive systems engineering. New generation's CNC system this kind of model integration of machinery product toward the high performance, the intellectualization, the systematization as well as the featherweight, the microminiaturized direction develops.
key words: Integration of machinery foundation，basic component elements ，characteristic ，trend of development.
第二章 X-Y工作台的总体设计
1.总方案的拟定
1.1研究问题      
本次课程设计所要求设计的是简单的经济型x-y数控工作台，用于数控铣床上面以提高工作效率和减轻劳动强度。在设计要求中，工作台尺寸并不大，切削力小，重复定位精度也不高。工作台行程也比较小，经比较传动部分选滚珠丝杠螺母传动更有利于结构的紧凑性。
1.2拟订方案
1.2.1机械原动部件的选择
1） 导轨的作用是导向和承载，在数控机床上常使用塑料导轨。动导轨上镶装塑料，可与淬硬的铸铁支承导轨或镶钢支承导轨组成对偶摩擦副，它具有摩擦系数低、耐磨性高、抗撕伤能力强、低速不易爬行、加工性和化学稳定性好、工艺简单、成本低等优点。故本设计中采用贴塑导轨，并选用承载能力大，刚度高的双矩形导轨。
2） 将原有的丝杠螺母副改为摩擦阻力矩小，传动效率高的滚珠丝杠螺母副。
3） 伺服电机采用被广泛应用的步进电机。
1.2.2.控制系统方案的选择考虑到定位精度要求不高和经济性的原因，以及目前国内外很多机床厂生产的此   类机床均采了开环控制并取得了很好的效果，因此本次设计采用开环控制系统，选用MCS51-8031单片机和相应的驱动电路对两个步进电机进行开环控制。
2.总体方案的确定
机械传动部件的选择
2.1导轨副的选用
要设计的XY工作台是用来配套轻型的立式数控铣床的，需要承受的载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。
2.2丝杆螺母副的选用
伺服电动机的旋转运动需要通过杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm的脉冲当量和±0.01mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高，预紧后可消除方向间隙。
2.3伺服电动机的选用
任务书规定的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快速度也只有3000mm/min。因此，本设计不必要采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。
选用步进电动机作为伺服电动机后，可以选择开环控制，也可以选择闭环控制。任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏高的，为了确保电动机在运转的过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用半闭环控制，拟在电动机的尾部转轴上安装增量式编码器，用以测量电动机的转角和转速。增量式旋转编码器的分辨率应与步进电动机的步距角相匹配。
考虑到X、Y两个方向的加工范围相同，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量，X、Y两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机，以及检测装置拟采用相同的型号与规格。
1）立铣刀的最大直径d=15mm;
2）立铣刀的齿数Z=3mm;
3）最大铣削宽度=15mm;
4）最大背吃刀量=8mm;
5）加工材料为碳素钢或有色金属;
6） X、 Y方向的脉冲当量=0.005mm/脉冲;
7） X 、Y方向的定位精度mm;
8）工作台面尺寸为230mm x 230mm, 加工范围为250mm x 250mm;
9）工作台空载最快移动速度3000mm/min;
10）工作台进给最快移动速度
第三章 机械传动系统的设计
1．导轨上移动部件的重量估算
按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。包括工件、夹具、工作平台、上层电动机、滚珠丝杠副、直线滚动导轨副、导轨座等，估计重量约为800N
2．铣削力的计算
设零件的加工方式为立式铣削，采用硬质合金立铣刀，工件的材料为碳钢。立铣刀的计算公式为：
结束语
《毕业设计》是我在大学里的最后一门课程。通过这次毕业设计，我学会了如何查阅现有的技术资料、如何举一反三、如何通过改进并加入自己的想法与观点，使之成为自己的东西。并且结合生产知识，培养理论联系实际以及分析和解决工程实际问题的才能，并使大学三年所学的知识得到进一步巩固、深化和扩展。在此，我对我的论文指导老师（老师）表示衷心的感谢，感谢他对我的严格要求，感谢他的监督和指导。其次我要感谢这三年里给我授课的所有老师。感谢你们传给我知识。最后还要感谢参考文献中所列书籍、文章及资料的作者。
参考文献
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