机电一体化课程设计说明书-X－Y数控工作台机电系统设计.doc

机电一体化课程设计 说明书 设计题目：X－Y数控工作台机电系统设计 学 号： 姓 名： 指导教师： 成 绩： 日 期： 一、,包括机械技术,传感器技术,测试技术,电子技术和控制技术,信息与计算机技术。它极大推动了机械工业,兵器行业及其他行业的发展。其技术结构,产品结构,技术功能与构成,生产方式和管理体系均发生了巨大的变化。使工业生产由机械电气化迈进到机电一体化为特征的数字化,自动化,高精度,微型化,多功能化,智能化的时代。 结合精密机械控制是现代机械的一个重要方向，它能使机械加工的精度又提高一个层次，主要技术是用微机、单片机等现代高科技仪器来控制步进电机，再通过步进电机来实现精密的工作台控制。这个由微机或单片机、或者运动控制卡、步进电机、机械工作机构组成的十字滑台运动控制系统就是一个很简单的机电一体化的系统。让我们由这样简单的机电一体化系统重新复习学过的知识, 接触机电一体化系统, 了解X-Y运动平台的工作原理及机械结构组成，画出运动控制平台的结构简图；自行完成X-Y运动平台、控制箱、PC机及型运动控制卡之间的电路设计并连接；利用已学过的VisualBasic语言，针对运动控制进行面向单轴控制的程序设计，实现运动控制卡控制轴寻址、控制轴运动规划通过P、I、D参数设定，速度、加速度及位置参数设定，来实现型运动控制卡两轴联动运动程序设计。,另外也是为工作作好准备。 二、具体要求 设计一个铣床的十字滑台： 1）立铣刀最大直径d=10mm； 2）立铣刀齿数Z=3； 3）最大铣削宽度ae=15mm； 4）最大背吃刀量ap=10mm； 5）加工材料为碳素钢； 6）X、Y方向的脉冲当量δx=δy=0.005mm/脉冲； 7）X、Y方向的定位精度均为±0.01mm； 8）工作台面尺寸为230mmX230mm，加工范围为250mmX250mm； 9）工作台空载最快移动速度Vxmax=Vymax=2000mm/min； 10）工作台进给最快移动速度Vxmaxf=Vymaxf=300mm/min。 11) 每齿进给量F=0.1mm 12）铣刀转速n=250-1500r/min 三、总体方案确定 总体方案设计 、 伺服系统机械传动部件设计 切削力计算 Fc=118afd-0.73ap1.0n0.13z (1-1) 今选择铣刀直径d=10mm，齿数Z=3，为了计算最大铣削力，在不对称铣削情况下，取最大铣削宽度ae=15mm，背吃刀量ap=10mm，每齿进给量fz=0.1mm，铣刀转速n=300r/min。则由式（1-1）求得最大铣削力： Fc=118150.850.110-0.73101.03000.133≈2540N 采用立铣刀进行圆柱铣削时，各铣削力之间的比值可由表2-3-5查得，结合图2，考虑逆铣时的情况，可估算三个方向的铣削力分别为： 纵向进给力 Ff=1.1Fc≈2794N 横向进给力 Fe=0.38Fc≈966N 垂直进给力Ffn=0.25Fc≈635N 3、直线滚动导轨副的计算与选型 (1) 滑块承受工作载荷Fmax的计算及导轨型号的选取 工作载荷是影响直线滚动导轨副使用寿命的重要因素。本例中的X-Y工作台为水平布置，采用双导轨、四滑块的支撑形式。考虑最不利的情况，即垂直于台面的工作载荷全部由一个滑块承担，则单滑块所受的最大垂直方向载荷为: Fmax=G/4+F ············（1-3） 其中，移动部件重量G=600N，外加载荷F=Fz=966N ，代入式（1-3），得最大工作载荷Fmax=1116N. 选择THK公司的产品，根据工作载荷Fmax=1.116KN，初选直线滚动导轨副的型号为HSR55LA 12R M型，其额定动载荷Ca=4.7kN，额定静载荷Coa=8.53kN。（见附表） 任务书规定工作台面尺寸为230mm X 230mm，加工范围为250mm X 250mm，考虑工作行程应留一定余量，按标准系列，选取导轨的长度为500mm。 （2） 距离额定寿命L的计算 每根导轨上配有两只滑块，精度为4级，工作速度较低，载荷不大。分别取硬度系数fH=1.0、温度系数fT=1.00、接触系数fc=0.81、精度系数fR=0.9、载荷系数fw=1.5，代入式得距离寿命： L= 远大于期望值50km，故距离额定寿命满足要求。 4、滚动丝杠螺母副的计算与选型 取载荷系数fw=1.2，滚道硬度为60HRC时，取硬度系数fH=1.0，代入式求得最大动载荷： FQ==13171N （3） 初选型号 根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，选择THK公