关 键 词：

工作台 进给 系统 设计 PLC MCU 控制

资源描述：

X-Y工作台Y向进给系统设计（PLC或MCU控制）,工作台,进给,系统,设计,PLC,MCU,控制

内容简介：

陕西理工学院课程设计论文1设计题目：X-Y 工作台 Y 向进给系统设计作者： （陕理工机械工程学院机自 1103 班，陕西 汉中 723003）指导老师：王长乾摘要：X-Y 数控工作台是是指能分别沿着 X 向和 Y 向移动的工作台，是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的 X-Y 工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。模块化的 X-Y 数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在 X、Y 方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。关键词： X-Y 数控工作台；伺服电动机；数控车床陕西理工学院课程设计论文2目目 录录目 录.21 引言.42 设计任务.53 总体方案的确定.63.1 机械传动部件的选择 .63.1.1 导轨副的选用.63.1.2 丝杠螺母副的选用.63.1.3 减速装置的选用.63.1.4 伺服电动机的选用.63.1.5 检测装置的选用.63.2 控制系统的设计 .73.3 系统组成框图.74 联轴器的选型.84.1 联轴器的介绍.84.2 选择联轴器的类型.84.2.1 初选联轴器的类型.84.2.2 初选联轴器.94.3 联轴器的校核.104.3.1 转矩的校核.104.3.2 销的抗剪强度的校核.105 导轨的选型及计算.115.1 导轨的组成种类及其应满足的要求 .115.2 导轨材料的选择及热处理.115.2.1 导轨材料的选择.115.2.3 导轨的热处理.115.3 导轨的选型及长度估算.125.4 导轨副的额定寿命计算.125.5 滚动导轨副的技术要求.145.6 导轨防护罩的设计.155.6.1 导轨防护罩的介绍.155.6.2 导轨防护罩的选择.155.7 导轨的注意事项.166 机座的设计.176.1 机座的作用及基本要求.176.2 机座的设计.176.2.1 机座自身刚度.17陕西理工学院课程设计论文36.2.2 提高机座连接处的接触刚度.176.3 机座材料的选择.187 工作台控制系统的设计.19结 论.19致 谢.25参考文献.26陕西理工学院课程设计论文41 引言引言现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。X-Y 数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的 X-Y 工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。 模块化的 X-Y 数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在 X、Y 方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。图 1.1 X-Y 工作台结构建模图陕西理工学院课程设计论文52 设计任务设计任务题目：数控 X-Y 工作台 Y 向进给系统设计任务：设计一种供应式数控铣床使用的 X-Y 数控工作台 Y 向进给系统，主要参数如下：1. 铣刀最大直径的 d=20mm；2. 齿数 Z=4;3. 最大铣削宽度=20mm;ea4. 最大背吃刀量=8mm;pa5. 加工材料为钢。6. X 方向的脉冲当量 =0.005mm/step;Y 方向的脉冲当量 =0.01mm/step7. 加工范围为 400320;8. 最大快速移动速度为 1m/min;陕西理工学院课程设计论文63 总体方案的确定总体方案的确定3.1 机械传动部件的选择机械传动部件的选择3.1.1 导轨副的选用导轨副的选用要设计数控车床工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，因此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，安装预紧方便等优点。3.1.2 丝杠螺母副的选用丝杠螺母副的选用伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满足 0.005mm冲当量，滑动丝杠副为能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，滚珠丝杆副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙。3.1.3 减速装置的选用减速装置的选用选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消间隙机构，选用无间隙齿轮传动减速箱。3.1.4 伺服电动机的选用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，空载最快移动速度也只有因此 1000mm/min，故本设计不必采用高档次的伺服电动机，因此可以选用混合式步进电动机。以降低成本，提高性价比。3.1.5 检测装置的选用检测装置的选用选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。本设计所选步进电动机采用开环控制，系统工作时，驱动元件将数字脉冲成角度位移，转过的角度正比于指令脉冲的个数，转动的速度取决于指令脉冲的频率。系统中无位置反馈，也没有位置检测元件。陕西理工学院课程设计论文73.2 控制系统的设计控制系统的设计1）设计的 X-Y 工作台准备用在数控铣床上，其控制系统应该具有单坐标定位，两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统设计成连续控制型。2）对于步进电动机的半闭环控制，选用 MCS-51 系列的 8 位单片机 8031 作为控制系统的 CPU，能够满足任务书给定的相关指标。3）要设计一台完整的控制系统，在选择 CPU 之后，还要扩展程序存储器，键盘与显示电路，I/O 接口电路，D/A 转换电路，串行接口电路等。4）选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。3.3 系统组成框图系统组成框图图 3.1 X-Y 工作台系统组成框图陕西理工学院课程设计论文84 联轴器的选型联轴器的选型4.1 联轴器的介绍联轴器的介绍联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械传动件。其一般可分为 8 种，具体分类如下：1）联轴器可分为刚性联轴器、挠性联轴器、安全联轴器三种：2）刚性联轴器：刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，也不具有缓冲减震性能；但结构简单，价格便宜。只有在载荷平稳，转速稳定，能保证被联两轴轴线相对偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器。 3）挠性联轴器：具有一定的补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，最大量随型号不同而异。 4）无弹性元件的挠性联轴器：承载能力大，但也不具有缓冲减震性能，在高速或转速不稳定或经常正、反转时，有冲击噪声。适用于低速、重载、转速平稳的场合。 5）非金属弹性元件的挠性联轴器 在转速不平稳时有很好的缓冲减震性能；但由于非金属（橡胶、尼龙等）弹性元件强度低、寿命短、承载能力小、不耐高温和低温，故适用于高速、轻载和常温的场合 6）金属弹性元件的挠性联轴器：除了具有较好的缓冲减震性能外，承载能力较大，适用于速度和载荷变化较大及高温或低温场合。 7）安全联轴器 ：在结构上的特点是，存在一个保险环节（如销钉可动联接等） ，其只能承受限定载荷。当实际载荷超过事前限定的载荷时，保险环节就发生变化，截断运动和动力的传递，从而保护机器的其余部分不致损坏，即起安全保护作用。 8）起动安全联轴器：除了具有过载保护作用外，还有将机器电动机的带载起动转变为近似空载起动的作用。4.2 选择联轴器的类型选择联轴器的类型4.2.1 初选联轴器的类型初选联轴器的类型根据传递载荷的大小，轴转速的高低，被联接两部件的安装精度等，参考各类联轴器特性，选择一种合用的联轴器类型。具体选择时可考虑以下几点：1）所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能的要求。例如，对大功率的重载传动，可选用齿式联轴器；对严重冲击载荷或要求消除轴系扭转振动的传动，可选用轮胎式联轴器等具有高弹性的联轴器。2）联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。对于高速传动轴，应选用平衡精度高的联轴器，例如膜片联轴器等，而不宜选用存在偏心的滑块联轴器等。3）两轴相对位移的大小和方向。当安装调整后，难以保持两轴严格精确对中，或工作过程中两轴将产生较大的附加相对位移时，应选用挠性联轴器。例如当径向位移较大时，可选滑块联轴器，角位移较大或相交两轴的联接可选用万向联轴器等。4）联轴器的可靠性和工作环境。通常由金属元件制成的不需润滑的联轴器此较可靠；需要润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影响，且可能污染环境。含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀性介质及强光等比较敏感，而且容易老化。5）联轴器的制造、安装、维护和成本。在满足便用性能的前提下，应选用装拆方便、维护简单、陕西理工学院课程设计论文9成本低的联轴器。例如刚性联轴器不但结构简单，而且装拆方便，可用于低速、刚性大的传动轴。一般的非金属弹性元件联轴器(例如弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器、梅花形弹性联轴器等)，由于具有良好的综合能力，广泛适用于一般的中、小功率传动。4.2.2 初选联轴器初选联轴器依据滚珠丝杠的轴径和来选择联轴器。有下表 4-1 所列的联轴器性能初选圆锥销套筒联轴器。CT表 4-1 联轴器性能类别联轴器名称转矩范围N.mm轴径范围 mm最高转速r/min特点及应用说明固定式套筒联轴器圆锥销34000平键715000半圆键8450花键15012500410020100103525102一般小于等200250结构简单，制造容易，径向尺寸小，成本低。但装拆时需沿轴向移动较大的 距离。而且只能连接两轴直径相同的圆柱形，轴伸一般用于工作平稳的功率传动轴系。续表 4-1类别联轴器名称转矩范围N.mm轴径范围 mm最高转速r/min特点及应用说明刚性凸缘联轴器（GB/T58432003）102000010180130002300结构简单，制造容易，工作可靠，装拆方便，刚性好，传递转矩大，但不能吸收冲击。当两轴对中精度较低时，将引起较大的附加载荷，适用于工作平稳的一般传动，高速传动时需要有高的对中和制造精度。套筒夹壳联轴器（HG52131965）85900030110900380装拆方便，不需沿轴向移动两轴，但平衡困难，而且两轴径必须是相同的圆柱形。仅适用于低速传动的水平或垂直轴系，以传递平稳载荷为宜。其特点和使用性能陕西理工学院课程设计论文10联轴器紧箍夹壳联轴器1801250030110900380与夹壳联轴器相似，但外形简单，平衡条件有所改善，夹紧力大，很适宜用于径向夹紧力大的场合。初选 d=12mm 的圆锥销套筒联轴器，其具体数据如下表 4-2：表 4-2 d=12mm 的圆锥销套筒联轴器数据d公称转矩（N m）DLlC圆锥销（2 个）127.5224080.52244.3 联轴器的校核联轴器的校核4.3.1 转矩的校核转矩的校核联轴器转矩的计算公式如下： 式（4.1）n9550PKTKTAAC式中：K工作情况系数 P输出功率（kw） T理论转矩 N.m 计算转矩 N.mCT N工作转速 r/mi n则联轴器的转矩为(考虑动载荷及过载,取联轴器工作情况系数 K=1.5)：n9550PKTKTAAC =m38. 220005. 095505 . 1NnT经计算可以确定选则的联轴器合适。4.3.2 销的抗剪强度的校核销的抗剪强度的校核销的抗剪强度的计算公式如下： 式（4.2）DTd42则销的抗剪强度为： MPaNDdT3 .24125m1076. 544232经计算销的抗剪强度合适，材料为 45 号钢。陕西理工学院课程设计论文115 导轨的选型及计算导轨的选型及计算5.1 导轨的组成种类及其应满足的要求导轨的组成种类及其应满足的要求导轨副主要由承导件和运动件两大部分组成。运动方向为直线的被称为直线运动导轨副、为回转的被称为回转运动导轨副。常用的导轨副的种类很多，按其接触面的摩擦性质可分为滑动导轨副、滚动导轨副、流体介质摩擦导轨等。按其结构特点可分为开式导轨和闭式导轨。机电一体化系统对导轨的基本要求是导向精度高、刚性高、运动轻便平稳、耐磨性好、温度变化影响小以及结构工艺性好。对精度要求高的直线运动导轨还要求导轨的承载面与导向面严格分开；当运动件较重时，必须设有卸荷装置，运动件的支承必须符合三点定位原理 。5.2 导轨材料的选择及热处理导轨材料的选择及热处理5.2.1 导轨材料的选择导轨材料的选择导轨常用的材料有铸铁、钢、有色金属和塑料等。常使用铸铁铸铁、铸铁刚的导轨。1）铸铁。铸铁具有耐磨性和减震性好，热稳定性高，易于铸造和切削加工，成本低等特点，因此在滑动导轨中被广泛应用。常用的铸铁有：灰铸铁，常用的是 HT200（一级铸铁） ，硬度以 180200HB 较为适合。适当增加铸铁中含碳量和含磷量，减少含硅量，可以提高导轨的耐磨性。高磷铸铁，他是指含磷量为 0.3%0.65%的灰口铸铁，其硬度为 180220HB，耐磨性比灰铸铁HT200 约高一倍。低合金铸铁，这类铸铁具有较好的耐磨性，且铸造性能优于高磷系铸铁。稀土铸铁，它具有强度高、韧性好的特点，耐磨性与高磷铸铁相近。但铸造性能和减震性较差，成本也较高。2）钢。为了提高导轨的耐磨性，可以采用淬硬的钢导轨。淬火的钢导轨都是镶装或焊接上去的。淬硬的钢导轨的耐磨性比不淬硬的铸铁导轨高 510 倍。常用的钢有 45 钢、40Cr、T8A、T10A、GCr15 等。3）有色金属。常用的有色金属有黄铜 HPb59-1，铝青铜 ZQA19-2，超硬铝 LC4，铸铝 Z16 等，其中以铝青铜较好。4）塑料。镶装塑料导轨具有较好的耐磨性，抗震性能好，工作适应范围广，抗撕伤能力强，动、静摩擦系数低、差别小，可降低低速运动的临界速度，加工性和化学稳定性好，工艺简单，成本低等等特点。综上所诉，本次设计中我们选用灰铸铁 HT2005.2.3 导轨的热处理导轨的热处理导轨热处理:一般重要的导轨，铸件粗加工后进行一次时效处理，高精度导轨铸件半精加工后还需进行第二次时效处理。常用导轨淬火方法有:1)中频淬火，淬硬层深度(12)mm。硬度(4550)HRC。2)接触加热自冷表面淬火，淬硬深度(0.20.25)mm,显微硬度 600HM 左右。这种淬火方法主要用于陕西理工学院课程设计论文12大型铸件导轨。5.3 导轨的选型及长度估算导轨的选型及长度估算在本次设计中，我们选择滚动直线导轨副。导轨的运动条件是常温，平稳，无冲击和震动。选择滚动直线导轨的理由如下：1）滚动直线导轨副动静摩擦力之差很小，摩擦阻力小，随动性极好。有利于提高数控系统的响应速度和灵敏度。驱动功率小，只相当普通机械的十分之一。2）承载能力大，刚度高。3）能实现高速直线运动，起瞬时速度比滑动导轨提高 10 倍。4）采用滚动直线导轨副可简化设计，制造和装配工作，保证质量，缩短时间，降低成本。常见的导轨截面形状有三角形（分对称、不对称两类） 、矩形、燕尾形及圆形等四种。其各自特点如下：1）三角形导轨：该导轨在垂直载荷作用下，磨损后能自动补偿，不会产生间隙，故导向精度高。但板面仍需要有间隙调整装置。2）矩形导轨：该导轨的特点是结构简单，制造、检验和修理方便，导轨面较宽，承载能力大，刚度高，故应用广泛。3）燕尾形导轨：此类导轨磨损后不能自动补偿间隙，需设间隙调整装置。两燕尾面起压板作用，用一根镶条就可调节水平与垂直的方向的间隙，且高度小，结构紧凑，可以承受颠覆力矩。4）圆形导轨：该导轨制造方便，外圆采用磨削，内孔经过研磨，可以达到精密配合，但磨损后很难调整和补偿间隙。综上，选择燕尾形导轨。X 方向初选导轨型号为 GGB20BAL2P 12940-4, Y 方向初选导轨型号为GGB20AAL2P 21090-4。具体数据见机械设计手册9-149。导轨的长度：由于导轨长度影响工作台的工作精度和高度，一般可根据滑块导向部分的长度来确定导轨长度。其公式为：L=H+S+l-S1-S2 式（5.1）由此公式估算出=370mm,=420mmXLYL其中: L导轨长度 H滑块的导向面长度 S滑块行程 l封闭高度调节量 S1滑块到上死点时，滑块露出导轨部分的长度 S2滑块到下死点时，滑块露出导轨部分的长度5.4 导轨副的额定寿命计算导轨副的额定寿命计算X 方向的导轨计算X 方向初选导轨型号为 ，查机械设计手册得，这种导轨的额定动，静载荷分别为陕西理工学院课程设计论文13Ca=13.6kN,Coa=20.3kN。因滑座数 M=4,所以每根导轨上使用 2 个滑座。其中工作台的最大重量为:;G=6010N=600NF1=F2=F3=F4=1/4(G+F)=200N滚动导轨的额定寿命计算公式为：L=（/）KhfcfafaCwfcP式中：L额定寿命（km） ； 额定动载荷（KN） ；aC P当量动载荷（KN） ； 受力最大滑块所受的载荷（KN） ；maxF Z导轨上的滑块数； 指数，当导轨体为滚珠时，=3；当为滚柱时 =10/3； K额定寿命单位（KM） ，滚珠时，K=50km；滚柱时，K=100km； 硬度系数；hf由于产品技术要求规定，滚道硬度不得低于 58HRC，故通常可取=1hf温度系数，查表 5-1,得=1tftf表 5-1 温度系数工作温度/C0100100150150200200250tf1090073060接触系数，查表 5-2；得 =0.81cfcf表 5-2 接触系数每根导轨上的滑块数12345cf100081072066061精度系数，查表 5-3；取 =1afaf表 5-3 精度系数陕西理工学院课程设计论文14工作条件af无外部冲击或振动的低速运动的场合，速度小于 15m/min11.5无明显冲击或振动的场合，速度为 1560m/min1.52有外部冲击或高速运动的场合，速度大于 60m/min23.5载荷系数，查表 5-4；得 =1wfwf表 5-4 载荷系数精度等级2345wf10100909将数据带入公式中即可算出 L=37179km2)寿命时间的计算当行程长度一定，以 h 为单位的额定寿命为： hnLLLah3 .3059260174. 02102716660210323式中 寿命时间（h）hL L额定寿命（km） 行程长度（m）aL 每分钟往返次数2n由于一年有 250 个工作日，每天工作 8 小时。则预计的工作寿命年限为：年2 .1582503 .30592hL同理，可以求得 Y 方向的导轨副的额定寿命：km26340L年8 .13hL5.5 滚滚动导轨副的技术要求动导轨副的技术要求滚动导轨副的技术要求包括包括配合性质和公差等级、配合面的形位公差和表面粗糙度等。其精度主要根据工作精度要求，结构特点和使用条件而定。1）配合性质和公差等级：对导向精度要求较高的导轨面，常用 H6/h5，H7/h6，H6/g5，H7/g6等配合，对导向精度要求不高的导轨面，可用 H8/h7，H8/f7 等配合。这里导向精度要求高，我们选用 H7/h6 配合。陕西理工学院课程设计论文152）配合面的形位公差：导轨配合面的形位公差应根据机械对导向精度的要求而定。如导向面的直线度公差，导向面对基准平面或基准轴线的平行度公差等，一般占机械导向精度的 1/21/3。本次设计中本机构导轨精度取 3 级。3）表面粗糙度：表面粗糙度应根据相应的公差等级确定。对于普通精度的导轨，被包容件导向面的表面粗糙度幅度参数 Ra 在 0.632.5 范围内；对于高精度的导轨，表面粗糙度幅度参数 Ra在 0.160.63 范围内，包容件导向面的表面粗糙度相应降一级。5.6 导轨防护罩的设计导轨防护罩的设计5.6.1 导轨防护罩的介绍导轨防护罩的介绍机床导轨防护罩，又称为机床导轨防尘罩。按材质分为钢制导轨防护罩、塑胶布导轨防尘罩、耐油橡胶防护罩。不同的机床不同的工作环境采用不同材质和形式的导轨防护罩。5.6.2 导轨防护罩的选择导轨防护罩的选择几种导轨防护罩的区别如下：1）只是用来防尘防油、运行速度快的机床，如：龙门铣床、线切割机床、电火花机等机床就适合用风琴式塑胶布防护罩，此类护罩行程长压缩小、护罩内没有任何金属零件，不用担心护罩工作时会出现零件松动而给机器造成严重的损坏。2）运行速度快，并且有高温金属碎屑的机床，如：数控加工中心等机床就适合用盔甲式风琴防护罩，此类护罩适合立导轨，即通常说的 Y 轴导轨的防护。3）冷却液多高温金属碎屑屑多、机床运行速度慢的机床，如：加工中心、落地镗铣床、龙门刨床等机床就适合用钢制导轨防护罩。4）只是用来防尘、耐酸碱液、没有高温环境的机械设备，如液压机械的油缸，适合选择橡胶防尘罩。该型防尘罩具有柔软的外形、耐酸碱、使用时间长、伸缩更自如的特点。综上所述，我们选择钢板防护罩。钢板防护罩钢制导轨防护罩一般用1Cr13材质制成能防止锈蚀。防护罩有多节钢板重叠在一起组成，每节后侧均有一块立板，立板上镶有滑块或滚轮，可在导轨上滑动，防护罩可随之伸长或压缩。可以为所有的机床种类提供相应的导轨防护类型（水平、垂直、倾斜、横向） 。根据运行速度及导轨的不同 钢板防护罩的结构也不同。运行速度10m /min 之下的我们装有聚安脂或黄铜滑块。中等速度30m /min 之下的装有滚轴。驱动板、刮屑板及吸屑板之间还需要用缓冲系统，目的是减少碰撞、噪音及摩擦。钢板防护罩 的节数对其比例、重量及运行特性都很重要。每个单节都应尽可能的长，这样可以减少节数，一般情况最大拉伸与最小压缩比例应在3：1和5：1之间（最高可达10：1） 。宽度较大时必须折边，提高横向稳定性。屋脊型及折边都可以做到，倾斜型可以使液体及碎屑自动流走。陕西理工学院课程设计论文165.7 导轨的注意事项导轨的注意事项1）润滑：如果产品上已涂有防锈油，使用前请先将防锈油擦拭干净，然后封装润滑油后再进行使用。2）组装：互换性产品（即导轨和滑块可以任意匹配的产品）的滑块是以装在暂用轴上的形式提供的。为此，在与导轨相组合时，请加以留意。如擅自拆卸各部位，就会导致粉尘的进入或使各部位组合精度的下降，为此，如不是万不得已的情况，请不要轻易拆卸。3）使用上的注意事项：使用时，请尽量避免粉尘或异物的进入。滑块处于反吊状态时（例如固定在天花板上滑块朝下使用时） ，如万一端盖受损，滚珠就会滚出，导致滑块从导轨脱落对于这种用途，请事先采取追加安全装置等相应的措施。4）保管：如导轨放置状态不良，就会造成导轨变形保管时，要将它放置在适当的平面上，保持水平摆放。陕西理工学院课程设计论文176 机座的设计机座的设计6.1 机座的作用及基本要求机座的作用及基本要求机座是支承其他零部件的基础部件。它既能承受其他零部件的重量和工作载荷，又能起保证各零部件相对位置的基准作用。机座多采用铸件。其基本特点是尺寸较大、结构复杂、加工面多，几何精度和相对位置精度要求高。在设计时，首先应对某些关键表面及相对位置精度提出相应的精度要求，以保证产品总精度。其次，机座的变形和震动将直接影响产品的正常运转，故应对其刚度和抗震性提出下列要求。1）刚度和抗震性刚度是抵御载荷变形的能力。抵抗恒定载荷变形的能力称为静刚度；抵抗交变载荷变形的能力称为动刚度。如果基础部件的刚性不行，则在工件的重力、夹紧力、按摩力、惯性力和工作载荷作用下，就会产生变形、震动或爬行，而影响产品定位精度、加工精度及其他性能。提高机座的抗震性可以采用：提高静刚度；增加阻尼；在不降低机座的静刚度前提下，减轻机座重量；采取隔振措施。2）热变形系统运转时，电动机、强光源等热源散发的热量，零部件间相对运动而摩擦生热，电子元件发热，都将传到机座上：如果热量分布不均匀、散热性能不同，就会由于不同部位的温差而产生热变形，影响其原有精度；为减小热变形，可以采用：控制热源；采用热平衡的办法，控制各处的温差，从而减小其相对变形。3）稳定性机座的稳定性是指长时间的保持其几何尺寸和主要表面相对位置精度，以防止产品原有精度的丧失。为此，对铸件机座进行时效处理来消除产生机座变形的内应力。4）其他要求除上述要求之外，还应考虑工艺性、经济性及人机工程等方面的要求。6.2 机座的设计机座的设计机座的结构设计必须保证其自身刚度、连接处刚度和局部刚度，同时还要考虑安装方式、材料选择、结构工艺性及节省材料、降低成本和缩短周期等问题。6.2.1 机座自身刚度机座自身刚度保证自身刚度度可以从以下几点来做：1）合理选择截面形状和尺寸。2）合理布置筋板和加强筋。3）合理的开孔和加盖。6.2.2 提高机座连接处的接触刚度提高机座连接处的接触刚度在两个平面接触处，由于微观的不平度，实际接触只是凸起部分。当受外力作用时，接触点的压力陕西理工学院课程设计论文18增大，产生一定的变形，这种变形称为接触变形。为提高连接处的接触刚度，固定接触表面的表面粗糙度应小于2.5um，以便增加实际接触面积；aR固定螺钉应在接触面上造成一个预压力，压强一般为 2.5MPa，并据此设计固定螺钉的直径和数量，以及拧紧螺母的扭矩，在安装螺钉处加厚凸缘来增加局部刚度，并提高连接刚度。6.3 机座材料的选择机座材料的选择机架材料的选用，主要根据机架的使用要求，由于多数机架形状较复杂，故一般采用铸造，由于铸铁的铸造性能好，价廉和吸震性强，应用最广。铸铁的优点：1）它的流动性好，体收缩和线收缩小，容易获得形状复杂的铸件。2）在铸造中加入少量合金元素可提高耐磨性能。3）铸铁的内摩擦大、阻尼作用强，故动态刚性好。4）铸铁还具有切削性能好、价钱便宜和易于大量生产等优点工作台中用于镶嵌导轨的支承件选用 HT100，其特点是力学性能较小，承受轻负荷，价钱较便宜。陕西理工学院课程设计论文197 工作台控制系统的设计工作台控制系统的设计7.17.1 总体方案总体方案 对于 AT89S51 的程序设计，由于所需实现的功能较简单，采用汇编的形式。编译器采用 Keil 7.02b。该编译器是 51 系列单片机程序设计的常用工具，既可用汇编，也支持 C 语言编译。同时具有完善的调试功能。7.27.2 主流程图主流程图CTL EQU 3FF8HPA EQU 3FF9HPB EQU 3FFAHPC EQU 3FFBHCMD EQU 02HORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT0IS ；外部中断 0 入口ORG 000BHAJMP TM0IS ；定时器 0 中断入口ORG 0013HAJMP INT1IS ；外部中断 1 入口ORG 001BHAJMP TM1IS ；定时器 1 中断入口ORG 0100HMAIN：ANL P1，0EFH SETB IT0 ；外中断负跳沿触发 SETB IT1上电复位P1.6=0，吸合电磁铁，绘笔抬起外部中断，8155 初始化开外部中断，开总中断等待中断图 7-1 主程序流程图陕西理工学院课程设计论文20 MOV A，CTL MOV DPTR，A MOVX DPTR，CMD；A 口输入，B 口输出，C 口输入 SETB EX0 ；允许外中断 0 SETB EX1 ；允许外中断 1 SETB PX0 SETB PX1 ；设置优先级 SETB EA ；开总中断 LOOP：AJMP LOOP ；等待中断在等待中断的过程中，如果有中断到来，先检查中断 0 的状态，是中断 0 则进入中断 0 的中断服务 INT0IS，是中断 1 则进入中断 1 的中断服务 INT1IS。中断服务 0 是由 4 个行程开关触发的，它触发后通过单片机读取 PA 口内容，然后将结果反馈到 PB口的 LED 上。中断服务 1 有 6 个中断源，这六个中断源分别是手动 X 正方向运行，手动 X 负方向运行，手动 Y正方向运行，手动 Y 负方向运行，复位和绘制圆弧。7.37.3 INT0INT0 中断服务流程图中断服务流程图 NT0IS：PUSH ACC PUSH DPTL PUSH DPTH PUSH PSW MOV A，PA MOV DPTR，A MOVX A，DPTR ；读 PA 口内容图 7-2 中断服务流程图陕西理工学院课程设计论文21 MOV R2，A MOV A，PB MOV DPTR,A MOV DPTR,R2 MOV A，R2 CPL A ；A 取反 ANL A，#03H ；屏蔽高 6 位 JZ A，TM2C SETB P1.0 SETB P1.1 SETB P1.2TM2C： MOV A，R2 CPL A ANL A，#0CH JZ A，RETIN SETB P1.3 SETB P1.4 SETB P1.5 RETIN：POP PSW POP DPTH POP DPTL POP ACC RETI7.47.4 INT1INT1 中断服务流程图中断服务流程图中断服务流程图如下陕西理工学院课程设计论文22图 7-3 服务中断图INT1IS：CLR EX1 JNB ACC.1，X-ENPUSH ACC JNB ACC.2，Y+EN PUSH PSW JNB ACC.3，Y-EN PUSH DPTL JNB ACC.5，ARC PUSH DPTH LOOP1：POP DPTH CLR P1.6 POP DPTL MOV A，PC POP PSW MOV DPTR，A POP ACC MOVX A，DPTR；读 PC 口内容 SETB EX1 MOV R1，A RETI ANL R1，#0FH MOV A，PB MOV DPTR，A MOV A，DPTR；读 PB 口内容 ANL A，#0FH SWAP A ORL A，R1陕西理工学院课程设计论文23 MOV R2，A MOV A，PB MOV DPTR，A MOVX DPTR，R2；数据输入 PB 口 INC DPTL MOV A，DPTR JNB ACC.4，RST JNB ACC.0，X+EN陕西理工学院课程设计论文24结结 论论本次设计我所做的工作主要是对工作台 Y 向进给系统设计，因为我所做的工作台主要是用于数控铣床，这里就需要很高的定位精度和机械灵敏度，我