机电一体化课程设计：ZK5125C型立式数控钻床工作台设计.docx

课程设计设计题目：ZK5125C型立式数控钻床工作台设计课程名称：机电一体化系统设计课程设计学院：机械工程专业：机械设计制造及其自动化2016年12月10日预期目标:设计出符合任务书要求的数控钻床工作台、控制原理框图，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112.5～12.6课题调研及资料收集，研究问题及提出初步总体方案212.7总体方案论证及确定312.8～12.10机械部分方案论证确定及计算412.11～12.13电气部分方案论证确定及设计512.14～12.15撰写论文及绘制相关图纸612.16上交设计成果，答辩主要参考文献:[1]张建民. 机电一体化系统设计[M].北京理工大学出版社，2013.1[2]韩建海.数控技术及装备（第三版）[M].华中科技大学出版社，2016.5[3]尹志强.机电一体化系统设计课程设计指导书[M]. 北京：机械工业出版社，2010.6[4]王金娥.机电一体化课程设计指导书[M]. 北京：北京大学出版社，2012.1[5]成大先. 机械设计手册(第六版)[M]. 北京：化学工业出版社，2016.4[6]坂本正文（日）.步进电机应用技术[M]. 北京：科学出版社，2010.6[7]刘刚. 单片机原理及其接口技术[M]. 北京科学出版社，2015.7[8]段正澄会.光机电一体化技术手册[M]. 北京：机械工业出版社，2010.6[9]龚仲华.数控机床电气设计典例[M].北京：机械工业出版社，2014.7[10]文怀兴.夏田.数控机床系统设计(第二版) [M]. 北京：化学工业出版社，2011.9[11]孙莹.数控机床伺服驱动系统的设计与应用[M]. 北京：西南交通大学出版社,2014.4ZK5125C型立式数控钻床工作台设计数据说明参数指标单位量纲数控钻床型号ZK5125AZK5125BZK5125CZK5140AZK5140BZK5140CZK5150AZK5150BZK5150C加速时间TS0.50.81.0X向坐标行程mm5005506007008009009009501000Y向坐标行程350400350400350400500450500工作台面(X×Y)mm2550×300600×350650×300750×350850×300950×350950×4501000×4001100×450工作台面以上承重Kg500600800工作台快进速度mm/min200025003000脉冲当量mm/pulse0.010.020.03定位精度mm0.030.040.05重复定位精度mm0.020.030.04最大钻孔直径mm254050每转进给量(钻削)mm/r0.250.320.4钻孔刀具麻花钻头钻削加工材料钢σb=650Mpa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12年；年均工作300天；每天10小时第一章总体方案的确定1.1机械传动部件的选择1.1.1导轨副的选用：要设计的X-Y工作台是用来配套立式数控钻床使用，需要承重的载荷不大，无切削力（工作台移动中不作切削），设计数据所要求的脉冲当量较小、定位精度一般。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。1.1.2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，选择滚珠丝杠螺母副，滚珠丝杠螺母副的传动精度高、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。机械传动部件的计算与选型2.1导轨上移动部件的重量估算2.1.1 Y方向导轨上移动部件的重量估算按照导轨上面的移动部件的重量进行估算。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，工件的最大质量为800kg，重量为7840N，根据参考资料上的实例可以看出，工作台尺寸为230mm×230mm的除去工件重量的总重量大约为500N，ZK5125C型立式数控钻床工作台的尺寸为650mm×300mm，大约为实例的2倍，也就是除去工件重量的总重量大约为500N×2=1000N，所以总的重量为7840N+1000N≈9000N，估计重量为9000N。2.1.2 钻削力的计算设零件的加工方式为立式钻削，采用硬质合金立钻刀。工件的材料为碳钢。立钻时的钻削力计算公式为：（2-1）式中：为轴向力，单位为N；为轴向力系数；为钻头直径，单位为mm；为轴向力指数；为每钻进给量，单位为mm/r；为轴向力指数；为修正系数。，，，，，从而求得：2.1.3直线滚动导轨副的计算与选型①滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取工作载荷是影响直线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