二维精密数控工作台设计
二维精密工作台测量系统设计
二维精密工作台测量系统设计作者：郝敏来源：《硅谷》2011年第17期摘要：提出二维精密微动工作台的结构及控制方案。
以直线电机作为驱动，由气浮导轨带动工作台实现水平x、y两个方向微位移运动，同时利用光栅传感器构成反馈控制。
z方向采用激光位移传感器，实现非接触测量。
关键词：二维工作台；直线电机；气浮导轨；激光位移传感器；误差分析中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0910059－020 引言传统的二维工作台往往由步进电机驱动丝杠等方式进行驱动，由于中间机械传动环节过长带来了摩擦、爬行等误差，限制了工作台位移分辨力的提高。
本文提出了直线电机驱动方式、同时采用气浮导轨，大大减小了误差来源，提高了定位精度，加上高精度的激光位移传感器，组成了高分辨率、高精度的测量系统。
1 测量系统的结构该测量系统由激光位移传感器、直线电机、气浮导轨、光栅位移传感器、基板、工作台以及控制用计算机组成。
1.1 总体方案二维工作台由两层组成，基板和工作台由平行气浮导轨支撑。
为满足测量链最短原则，采用直线电机直接驱动工作台。
Y轴和X轴直线电机的动子分别带动基板和工作台进行相应的直线位移。
光栅位移传感器作为位移检测元件实现工作台位移的闭环控制。
激光测量传感器固定，通过工作台移动实现非接触扫描测量。
1.2 二维工作台结构布局考虑到选用单一气浮导轨时，两轴的直线电机的定子、动子以及导轨需要叠加，造成工作台重心过高，而且运动整体平衡性能不佳。
因此底层Y轴选取双平行对称气浮导轨带动基板运动。
这样，电机和导轨可以占用同一高度空间，降低重心，同时提高了系统的平衡性；X轴选取单个气浮导轨带动工作台运动。
2 测量方法设计激光测量传感器采用日本Keyence的LK-G30/G35型，包括LK-G传感头、LK-G控制器和装有LK-Navigator的PC。
采用三角法实现物体位移的非接触测量。
其测量原理是：一束激光垂直聚焦在被测物体表面，然后从另一角度对物体表面上的光斑进行成像，物体表面激光照射点的位置不同，所接受散射或反射光线的角度也不同，用Li-CCD测出光斑像的位置，即可计算出物体表面激光照射点的位置，从而实现用激光测量物体的表面垂直变化量。
CNC二维工作平台设计
CNC二维工作平台设计摘要在本次设计中，我采用常规分离式主传动设计，机床主传动采用液压操纵机构，可实现十八级转速。
机床主轴箱内的传动齿轮均经淬硬磨齿处理，传动比稳定，运转噪音低。
机床主轴为二支撑结构，前支撑采用C级高精度轴承，润滑油润滑，提高了回转精度，使机床主轴具有良好的精度和刚性。
机床采用单片式电磁刹车离合器，解决主轴的刹车及离合问题，离合器安装于主轴箱带轮处，使床头箱内结构大为简化，便于维修。
机床两轴进给系统采用步进电机驱动滚珠丝杠的典型传动方式，在滑板与床鞍及床鞍与床身之间的滑动面处贴有TSF导轨板，滑动磨擦系数非常小，有助于提高了机床的快速响应性能及生产效率。
机床采用立式四工位刀架，该刀架布刀方便，刚性好。
进给方面，采用开环数控系统，即步进电机数控进给方式。
采用步进电机开环数控系统已基本能满足进给精度的要求。
主传动由于采用了分离传动发案，可较好的隔离电机及变速箱的震动，解决了热变形对主轴的影响，提高机床的加工精度。
再者，数控系统采用单片机技术，可靠性高，成本低，经济性好。
在总体性能上可以达到经济精密数控机床之列，达到较好的性价比。
该机床可以加工各种轴类、盘类零件，可以车削各种螺纹、圆弧、圆锥及回转体的内外曲面。
作为通用型机床，特别适合汽车工业、摩托车行业、电子工业、航天、军工等行业，对旋转体类零件进行高效、大批量、高精度加工时采用。
机床采用机、电、液一体化结构，整体布局紧凑合理，便于维修和保养，外形符合人机工程学的原理，宜人性好，便于操作。
关键词： CNC CJ6132 分离传动步进电机ABSTRACTIn this design, I adopt the normal regulations to separate the type the lord to spread to move the design, Lathes the lord spread to move to adopt the liquid to press to manipulate the organization, and can realize 18 classes turn soon. Lathes principal axis box the spreading of inside move the wheel gear to all was wheted by quench the gear to handle, spread to move the ratio stability, and revolve the noise low. Lathes principal axis is two prop up the construction, and before prop up to adopt the high accuracy bearings of C class, grease, and increase the turn-over accuracy, and make the Lathes the principal axis have the good accuracy with rigid.Lathes adoption brake for type electromagnetism brake clutch, solution principal axis of single slice and leave to match the problem, clutch to install to take the round in the principal axis box, and make first inside construction is big for the simplification, convenient for maintain. Lathes two stalks enter the system to adopt the step the glide for typical model for entering the electrical engineering drive recirculating-ball screw spreading moving the way, among the skateboard and bed saddle and bed saddle and bed body to stick to have the TSF driver track the plank, glide coefficient of friction very small, is beneficial toed to increase the Lathes of quickly respond to the function and produce the efficiency. Four knifes, the knife's of types of adoption on edge of Lathes cloth knife convenience, rigid good.Enter to give the aspect, and adopt to open wreath Numerical control the system, namely step enter electrical engineering Numerical control enter to the way. Adoption step request for entering the electrical engineering opening wreath Numerical control the system already basic satisfy into to the accuracy. The lord spreads to move because of adopting the separation to spread to move the hair case, can good insulation electrical engineering and become soon the box's vibration, solve hot transform to influence principal axis, increase the processing of Lathes of accuracy. Furthermore, Numerical control system adoption the machine technique of single slice, dependable is high, and the cost is low, and the economic is good.Can attain the row of the bed of economic and precise Numerical control machine on the total function, and attain the ratio of good sex price.Can cut many kinds of screw thread, round, taper and rotor.The Lathes can process the every kind of stalk, dish spare parts,Be used as the bed of in general use type machine, special in keeping with car the industry, motorcycle the profession, electronics the industry, spaceflight, soldier the work the etc. the profession, right revolve the spare parts proceeds efficiently, large quantity measure, the high accuracy process the hour the adoption.Lathes adoption machine, electricity, liquid incorporate. integrative construction, the whole layout tightly packed reasonable, convenient for maintain with maintain, and the shape match the person machine the engineering the principle, pleasant that learn good, convenient for operation.Key phrase: Numerical control CJK6132 Apart driver Walkingelectromotor目录一、总体方案设计 (6)（一）、主传动的组成部分 (6)（二）、机床主要部件及其运动方式的选定 (7)（三）、机床的主要技术参数 (8)（四）、各组成部件的特性与所应达到的要求 (8)二、机床主传动设计 (11)（一）、主要技术参数的确定 (11)1．尺寸参数 (11)2．运动参数 (13)3、主轴转速的确定 (15)4、转速范围及公比 的确定 (15)5、结构式与结构网的确定 (16)6、转速图的拟定 (17)7、传动比参数的确定 (18)（二）、传动系统图的拟定 (19)（三）、电动机的选择 (21)（四）、齿轮传动的设计计算 (21)（五）、轴的设计计算 (25)三、进给系统的设计计算............................. 错误！未定义书签。
数控钻床二维工作台设计毕业设计
毕业设计（论文）数控钻床二维工作台设计姓名：学号：所在系部：专业班级：指导教师：日期：毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）学生开题报告课题类型：课题类型： A-理论探究型 B-实践应用型摘要伴随着各行业对机加工产品要求的不断提高和数控技术的飞速发展，数控机床以其高精度、高效率和低劳动强度等诸多普通机床无法比拟的优势，成为当今制造业的主流加工设备，大多数企业的生产机床为普通机床，生产设备陈旧落后，用这种设备加工出来的产品普遍存在质量差，精度低，成本高，供货周期长等问题，已经不能适合当今企业所面临的竞争需要。
数控机床设计是机电一体化专业教学中的一个重要的实践环节，学生学完技术基础课和专业课，特别是“数控技术”课程后应用的，它是培养我们能力的重要步骤。
本设计是以机电一体化的典型课题---数控系统设计方案的拟定为主线，通过对数控系统设计总体方案的拟定、进给伺服系统机械部分设计，计算以及控制系统硬件电路的设计，使学生能够综合应用所学过的机械、电子和微机方面的知识，进行一次机电结合的全方面训练，从而培养我们初步设计计算的能力以及分析和处理生产过程中所遇到的问题的能力。
AbstractWith the industry machining the continuous improvement of product requirements and rapid development of NC technology, CNC machine tools with high precision, high efficiency and low labor intensity, and many other general machine tools can not match advantage, become the mainstream of manufacturing and processing equipment, Most of the production machine for the general machine tools, production equipment, outdated, Use this equipment out of the prevailing poor quality products, low precision, high cost, long lead and other issues, can no longer suited to today's enterprises face the need for competition. CNC Mechatronics curriculum design is an important teaching practice link, Xueshengxuewan technical courses and specialized courses Especially the "numerical control technology," the application of course, it is to train students to integrate theory with practice, solving practical problems important step. The course design is based on a typical mechatronic system design topics --- CNC program development as the main line, numerical control system design by developing the overall program, into the mechanical design of the servo system Composite applications enable students to have learned the mechanical, electronic and computer knowledge, to conduct a mechanical and electrical integration of all aspects of training, which students have the computing power and the preliminary design analysis and process of production capacity of the problems encountered .Keywords：general Milling NC mechanical parts servo system design transformation目录摘要 (i)Abstract (ii)绪论 (1)1 概述 (2)1.1 数控铣床工作台（X-Y）轴参数 (2)1.2 总体方案设计 (2)2 设计计算 (5)2.1计算切削分力及其额定功率 (5)2.2导轨摩擦力的计算 (6)2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (6)2.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (6)2.4.1确定滚珠丝杠的导程 (6)2.4.2计算滚珠丝杠螺母副的平均转速和平均载荷 (6)2.4.3确定滚珠丝杠预期的额定功率 (7)2.4.4按精度要求确定允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径 (7)2.4.5初步确定滚珠丝杠螺母副的规格型号 (8)2.4.6确定滚珠丝杠螺母副的预紧力 (8)2.4.7计算滚珠丝杠螺母副的目标行程补偿值与预紧伸力 (8)2.4.8确定滚珠丝杠螺母副支撑用的规格型号 (9)3 滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 (10)3.1滚珠丝杠螺母副临界压缩载荷的校验 (10)3.2滚珠丝杠螺母副临界转速的校验 (10)3.3滚珠丝杠螺母副寿命的校验 (11)4 计算机械传动系统的刚度 (11)4.1机械传动系统的刚度计算 (11)4.2滚珠丝杠螺母副的扭转刚度计算 (12)5 驱动电动机的选用与计算 (13)5.1计算折算到电动机轴上的负载惯量 (13)5.2计算折算到电动机轴上的负载力矩 (13)5.3计算坐标折算到电动机轴上的各种所需的力矩 (14)5.4.选择驱动电动机的型号 (15)6 机械传动系统的动态分析 (16)6.1计算丝杠-工作台纵向振动系统的最低固有频率 (16)6.2计算扭转振动系统的最低固有频率 (16)7 机械传动系统的误差计算与分析 (17)7.1.计算机械传动系统的反向死区 (17)7.2.计算机械传动系统由综合拉压刚度变化引起的定位误差 (17)7.3.计算滚珠丝杠因扭转变形产生的误差 (17)8 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (18)8.1.确定滚珠丝杠螺母副的精度等级 (18)8.2确定滚珠丝杠螺母副的规格型号 (19)9 数控系统 (19)9.1 硬件设计 (19)9.2 步进电机开环伺服原理 (20)9.3 步进电机控制框图 (21)9.4 软件程序设计 (22)结论 (24)参考文献 (25)致谢 (26)绪论进入21世纪，我国机床制造业即面临提升机械制造业水平的需求而引发的制造装备发展的良机，也遭受到进入WTO后激烈的市场竞争的压力，从技术层面上来讲，加速推进数控技术将是解决机床制造业持续发展的一个关键。
二维数控工作台设计
图 2 二维数控工作台结构图 1.电机底座 2.X 向步进电机 3.联轴器 4.工作台 5.滚珠丝杠 6.行程天关 7.滚动导轨 8.X 向支座
2.2 电机的选择 2.2.1 选择步距角， 确定脉冲当量
步距角θ=360°（ / ZKm ） =360°（ / 50*2*4 ） =0.9°
4 总结
基于 GT400 运动控制器的二维数控工作台为用户提供了一 个高度柔性的控制平台， 既允许用户利用运动控制器提供的底层 运动函数库进行电机运动规则和控制方面的实践， 也允许用户利 用 G 代码进行开放式数控系统的研究。实践证明， 本工作台运行 良好， 精度较高， 值得推广。
2.2.5 电机的选择
Design of 2D numerical control worktable
2 TIAN Zhen-ya1， GAO Dong-qiang1， GUO Wen-ju1， WANG Hai-bo1，
（1Shaanxi University of Science & Technology， Xi’ an 710021， China ） （2Northwest Institute For Non-ferrous Metal Research， Xi’ an 710021， China ） 【摘 要】简述了基于 GT-400 运动控制器的二坐标联动的开放式数控工作台的基本控制原理， 主 要介绍了机电传动部分以及故障诊断部分的设计， 实践证明该二维工作台实际运行良好， 可以满足一定 的生产及教学实验需要。 关键词： GT-400； 开放式数控工作台； 运动控制器 【Abstract】 The basic principle of a sort of 2D open numerical control worktable which was con－ trolled by GT-400 motion controller was introduced. The design of elctromechanical transfer motion and fault diagnosis of the worktable was described mainly. It has been proved that the open numerical control worktable is operating well and it can meet the need of the product and teaching experiment. Key words： GT-400； Open numerical control worktable； Motion controller 中图分类号： TH12， TP27 文献标识码： A
二维精密工作台设计
⼆维精密⼯作台设计⽬录第⼀节《测控仪器课程设计》要求 (1)第⼆节国内外现状 (2)第三节⽅案设计 (5)第四节测量控制⽅法设计 (13)第五节未来展望与总结 (18)参考⽂献 (20)第⼀节《测控仪器课程设计》要求⼀课程设计⽬的：测控仪器课程设计是⼀次⽐较完整的仪器设计，它是理论联系实际、培养初步设计能⼒的重要教学环节，完成课程设计的⽬的有⼀下⼏点：（1）培养学⽣综合地考虑使⽤、经济、⼯艺、安全性等⽅⾯的设计要求，确定合理的设计⽅案。
（2）测控仪器设计是综合光学，电学，机械学，控制等多门课程的⼀个系统⼯程，培养学⽣从全局出发，体会各个学科融合的⼀次实战演练。
（3）培养学⽣仔细阅读本课程指导书和随时查阅有关教材。
（4）通过分析⽐较吸取现有结构中的优点，并在此基础上发挥⾃⼰的创造性，⽽不是简单抄袭或没有根据在臆造；（5）培养学⽣制图功底，训练学⽣通过计算参数，最后完成设计制图的能⼒，（6）了解国内外的技术前沿，以及现有企业可以提供的各种封装产品技术参数。
⼆课程设计技术要求课题名称：基于CCD边缘检测的⼆维测量系统设计要求：1. ⼆维精密⼯作台系统X轴⾏程范围10mm，分辨率0.1um，精度要求0.5um；Y轴⾏程范围10mm，分辨率0.1um，精度要求0.5um；2. CCD测量系统边缘识别，精度要求1um；三设计说明书要求1．根据设计任务要求，确定设计⽅案。
2. 详细讨论系统各部分的实现⽅法和原理。
3．按照技术指标要求计算相应的机械结构参数，有国家标准的零部件，过计算选取。
4．完成设计说明书⼀份，仪器⼯作原理图⼀张，总装配图⼀张（0号），零件图5张以上。
5．提交设计报告书。
要求打印，并列出参考⽂献。
设计说明书要求5000字。
第⼆节国内外现状⼀⼆维精密⼯作台系统随着微电⼦⼯程、计量科学与技术、精密加⼯、纳⽶科学与技术等领域的发展，使微纳⽶定位机构得到了越来越⼴泛的应⽤，各国不断发展微动定位的⼯作，不仅要求有⾼的定位精度，⽽且要求在⽐较⼤的范围内做测量。
X-Y数控工作平台设计
X-Y数控工作平台设计摘要机电一体化系统以微电子装置取代人对机械的绝大部分的控制功能的特点，以及节省能源和降低材料消耗的特点，实现了机电一体化系统的高附加值化：性能更高、价格更低、可靠性高、智能化、省能化、短小轻薄化。
本设计研究的课题是X-Y数控工作平台。
CNC二维工作平台结构简单，利用微机控制系统对机床进行控制，扩大了机床的加工范围，提高了加工精度以及可靠性。
CNC 二维工作平台的设计主要分为机械系统的设计和控制系统的设计。
机械系统包括工作台的结构尺寸设计，导轨的选择与参数确定，滚珠丝杠副的选择计算，轴承的选用与计算，机架的设计等；控制系统的设计包括步进电机的选用，计算机的选用，控制电路的设计，软件的设计等。
本设计侧重于机械系统的设计以及步进电机的选择。
根据工作平台的参数：行程，X、Y丝杠的转速，理论定位精度，X、Y方向的轴向载荷等，完成整个产品的设计计算。
按照输入的加工程序进行插补运算，由软件或硬件实现脉冲分配，输出一系列的脉冲，经功率放大驱动纵轴，横轴运动的步进电机来实现对机床的控制，使工作台实现在水平面内的工件切割。
关键词： X-Y数控工作平台；机械系统；步进电机；计算机X-Y CNC Worktable DesignAbstractThe mechanical and electrical integration system takes the micro electronic device to replace the human to machine the majority control function characteristic,saves the energy and reduces the material consumption.These characteristic make parts processing realizing the mechanical and electrical integration system's high added value including the higher performance, the lower price, the intelligence, the province energy.The design and research of the subject is the X-Y numerical control platform. CNC two dimensional work platform is simple. Using of computer control system to control the machine tool expanding the range of machine tools improve the machining accuracy. The design of CNC two dimensional work platform is mainly divided into mechanical system design and control system design. The mechanical system includes the design of the structure size of the working table, selection of the guide rail, the choice of the ball screw pair, the selection and calculation of the bearing, the design of the frame. And the control systemincluding the selection of the stepping motor and the computer, the design of the control circuit and the software. This design focuses on the design of mechanical system and the selection of stepping motor. According to the parameters of the working platform, the speed of the stroke, the Y, the X screw speed, the accuracy of the theoretical position, the axial load of the X and the Y direction, we can complete the design calculation of the whole product. In accordance with the processing procedure of the input of interpolation,software or hardware implement pulse distribution driving vertical axis and horizontal movement of the stepper motor to realize the control of machine tool. Finally, cutting in the horizontal plane can be achieved on the two-dimensional numerical control platform.Keywords:X-Y CNC Worktable;Mechanical system; Stepping motor; Computer目录X-Y数控工作平台设计 (I)摘要 (I)Abstract (I)1 绪论 (1)1.1 论文研究背景与意义 (1)1.2 设计任务 (1)2 总体方案设计 (1)2.1 总体方案设计 (1)2.2 设计方案的对比分析与确定 (2)2.3 总体设计方案系统组成 (2)3 机械系统的设计 (2)3.1 工作台结构尺寸设计 (2)3.2 导轨的选择与参数确定 (3)3.3 滚珠丝杠副的选择与计算及其步进电机的选用 (3)3.3.1 设计Y方向的丝杠螺母副及其步进电机 (3)3.3.2 设计X方向的丝杠螺母副 (6)3.3.2 设计X方向的丝杠螺母副............................................. 错误!未定义书签。
课程设计--二维数控精密工作台
精密机械与仪器设计课程设计说明书二维数控精密工作台姓名：学号：专业班级：指导教师：2012.7.5目录1.绪论 (3)课程设计的设计要求 (3)本课题设计内容 (4)本课题设计的目的和意义 (4)2.总体设计方案 (5)设计任务 (5)总体方案确定 (5)2.1二维数控精密工作台的原理 (6)2.2设计的整体方案 (7)2.2.1工作台总体结构的确定 (7)2.2.2传动方案的确定 (7)2.3绘制总体方案图 (7)3.机械系统的设计计算 (8)3.1滚珠丝杆选择 (8)3.1.1滚珠丝杆工作长度计算 (8)3.1.2工作台外形尺寸及重量估算 (9)3.1.3计算载荷 (10)3.1.4额定动载荷计算 (12)3.1.5稳定性校核 (13)3.1.6滚珠丝杆副的刚度计算 (14)3.2滚动直线导轨选择 (14)3.2.1导轨额定寿命计算 (14)3.2.2导轨工作载荷计算 (15)3.3联轴器的选择 (16)3.3.2联轴器的选定 (17)3.4轴承选择 (17)3.5步进电机的计算与选型 (18)3.6系统整体性能计算 (19)3.6.1步进电机轴上总当量负载转动惯量计算 (19)3.6.2系统刚度计算 (20)3.6.3系统固有频率计算 (21)3.6.4系统死区误差计算 (21)3.6.5由系统刚度变化引起的定位误差计算 (21)4.零件图 (22)4. 1滚珠丝杠 (22)4.2导轨 (23)5.总结 (24)6.参考文献 (25)1.绪论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。
基于PLC二维数控实验平台设计与实现
优秀设计基于PLC的二维数控实验台的设计与实现[摘要]本论文课题是基于PLC的二维数控实验台的设计与实现，目的是为了了解二维数控实验台的设计方法和特点，以及如何用PLC控制数控实验台的动作，将所学到的理论知识运用到实际设计之中，理论和实践相结合。
本文首先通过对怎样用PLC控制数控实验台的介绍加深人们对PLC控制的了解。
然后对实验台进行分析，最终确定PLC对数控实验台的速度与位移的控制。
在对实验台机械结构进行设计的过程中，主要对滚珠丝杠螺母副和电机进行了计算、选型、校核，确保了机械传动部件的精度和刚度，使之满足系统的要求：通过计算，选择了步进电机驱动。
实验台有极限位置限位，当实验台运行过极限位置时，应将主控电路切断。
运动控制分自动和手动两种，自动和手动的转换，由操作面板上进行设置。
不论是手动还是自动，开始运行时首先启动电机，同时接通I／O回路电源。
如遇到意外，可按急停按钮，停止电机，同时切断回路电源。
[关键字]PLC控制，二维数控实验台PLC-based two-dimensional test-bed CNC Design andImplementation【Abstract】In this paper, the subject is based on the PLC of the two-dimensional test-bed CNC Design and Implementation, In order to understand the purpose of test-bed two-dimensional numerical control design method and characteristics of, PLC control, as well as how to test the action of NC, Learned to use the theoretical knowledge to practical design, combination of theory and practice.In this paper, through the PLC to control how the introduction of NC test-bed to deepen people's understanding of PLC control. And then an analysis of the test-bed, CNC PLC to finalize the test-bed for the speed and displacement control.In the mechanical structure of the experimental design process, Vice-principal of the ball screw and motor calculated, selection, checking to ensure the accuracy of mechanical transmission components and stiffness, So as to meet the system requirements: through the calculation, select the stepper motor driver.There is a limit on the location of test-bed limit, When the test-bed run-off limit, the control circuit should be cut off. Motion control of two sub-automatic and manual, automatic and manual conversion, carried out by the operator panel settings. Whether manually or automatically, First of all, start at the beginning of operation of motors, At the same time to connect I / O circuit power. In case of accident, Stop button can stop the motor, at the same time cut off the power circuit.【Key words】PLC control CNC two-dimensional test-bed目录第一章前言 (1)1.1设计课题的意义 (2)1.2设计任务的介绍 (2)1.3 PLC实验台的组成 (2)第二章方案的确定 (3)2.1设计参数 (3)2.2机械传动部件的选择 (3)2.3控制系统的设计 (4)第三章机械部分的设计 (5)3.1导轨上移部件的重量估算 (5)3.2直线滚动导轨副的计算 (5)3.2.1滑块承受工作载荷的计算 (5)3.2.2导轨额定寿命的计算 (5)3.3滚珠丝杠副的计算 (6)3.3.1滚珠丝杠副最大动载荷的计算 (6)3.3.2初选滚珠丝杠副的型号 (6)3.3.3 传动效率的计算 (6)3.3.4刚度的校验 (7)3.3.5压杆稳定性校验 (8)3.4步进电动机的计算 (8)3.4.1计算加在电动机转轴上的总惯动惯量 (8)3.4.2计算加在电动机转轴上的等效负载转矩 (9)3.4.3步进电机最大静转矩的确定 (10)3.4.4步进电动机的性能校核 (10)第四章PLC控制系统的设计 (13)4.1 PLC的选择 (13)4.2 PLC的I/O地址分配 (15)4.3 位置控制模块的设计 (16)4.3.1定位模块初始化设定 (16)4.3.2定位位置和速度设定 (17)4.4 步进电机驱动器的选择 (18)致谢 (20)附录 (21)参考文献 (22)外文翻译 (23)第一章前言1.1 设计课题的意义机电一体化毕业设计在机电一体化专业教学中占有重要位置，它关系到学生知识的综合运用和学生动手能力的培养及机电产品开发的能力。
CNC二维工作平台设计说明书解读
目录第一章 CNC二维工作平台的总体结构特点 (1)1.1 CNC工作台的结构类型及设计 (1)1.2 拟定合理的传动方案 (3)1.3 控制电机的介绍 (3)1.4 伺服系统 (4)1.5 联轴器的选择 (4)第二章螺旋传动结构设计及电机型号的具体选择 (6)2.1 滚珠丝杠螺母机构介绍 (6)2.2 丝杠螺母副设计及电机选择 (7)第三章轴承的类型及其支撑方式设计 (11)3.1 轴承的类型介绍和具体选择 (11)3.2 确定轴承的尺寸 (11)3.3 对于轴承进行强度校核 (12)3.4 选择轴承的润滑方式 (13)第四章导轨的设计 (14)4.1 导轨的类型概述和选择 (14)4.2 导轨的设计 (15)4.3 导轨的刚度校核 (15)第五章其他技术说明 (16)5.1 装配、拆装、安装的注意事项及工作环境要求 (16)参考文献 (17)第一章 CNC二维工作平台的总体结构特点CNC二维工作平台的总体设计是对此机器的总体布局和全局的安排以及简单零件设计。
总体设计的合理与否对设计有重要意义，也将影响机器的尺寸大小、性能、功能以及设计质量。
1.1 CNC工作台的结构类型及设计1.1.1 CNC二维工作平台的组成、结构、特性（一）CNC工作平台的主要组成。
CNC二维工作台主要是由工作台滑板（滑块）、直线移动导轨、螺旋传动（丝杠）机构、驱动电机、控制装置、位移检测器、和机体（机座）组成。
（二）CNC工作平台的结构。
CNC工作平台的结构有两种分类方法：（1）按电机与机座、工作台滑板的相对位置分为三种：1.驱动电机与X方向（或Y方向）工作台滑板连成一体。
这种形式简单，但造成低层驱动重量大，电机振动会影响工作台的精度，它适用于低速传动。
2.下层电机不与工作台连成一体，而是装在机座上，上层电动机则与工作台滑板连在一起。
这种形式结构复杂，但是减少了下层电机的驱动重量，适用于中、高速传动，应用较广。
3.将全部电机放在机座上，电机通过一套较长的传动装置驱动工作台移动，这样的结构虽然减轻了下层工作台的承载重量和电机振动的影响，但却影响了传动系统的刚度和运动速度的提高。
基于单片机的二维数控实验台的设计与实现
基于单片机的二维数控实验台的设计与实现摘要本设计结合机电一体化课程教学环节需要，设计用单片机作为控制系统的X-Y工作台。
通过论述X-Y工作台机械结构设计和控制电路接口设计,阐述了机电一体化设计中的共性和关键技术.基于单片机二维数控系统是以单片机为主体，二维数控实验平台为核心的系统。
主要应用单片机作为控制核心，LED点阵显示芯片与数控系统相结合的系统。
充分发挥了单片机的性能。
其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。
该系统设计是一个开环控制系统,其结构简单.实现方便而且能够保证一定的精度.降低成本,是控制技术的最简单的应用.它充分的利用了单片机软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高.系统设计是利用AT89S51单片机,及27128,6264存储器及8155芯片等硬件组成,在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能.其基本思想是:通过单片机控制使电机运动从而实现工作台的移动。
关键词：X—Y工作台；单片机；机电一体化设计NC-based single-chip two-dimensional test-bed designand implementationAbstractThe combination of mechanical and electrical design aspects of the integration of teaching needs, the design of control systems with single-chip microcomputer as the XY table. XY table through on the design of mechanical structure and control interface circuit design, mechanical-electrical integration on the design of the common and key technologies.Two-dimensional numerical control system based on single-chip based on single-chip microcomputer as the main body, the experimental two-dimensional numerical control system as the core platform. The main application of single-chip microcomputer as control core, LED dot matrix display system chips with a combination of CNC system. Give full play to the single-chip performance. Advantage of simple hardware circuit, software functions, the control system reliable and cost-effective features such as high, with a certain degree of use and reference value.The system design is an open-loop control system, its simple structure, convenient and can realize. Sure. Reduce cost, is the most simple control technology application. It fully utilize the MCU software and hardware function to realize the control of machine tools, Machine processing expanded, accuracy and reliability is further improved.System design is to use 27128,6264，AT89S51 and memory and 8155 chips, hardware composition in the control system of the hardware written procedures to achieve certain processing function. The basic idea is: through the single-chip microcomputer control make motor sports so as to realize the worktable moving.Key words: X-Y table; singlechip; mechatronics design目录第1章绪论………………………………………………………………………… .11.1课题意义 (1)1.2课题研究主要内容 (1)第2章机械系统设计 (2)2.1设计参数的确定 (2)2.2 总体方案设计 (2)2.2.1传动部件的选择 (3)2.2.2控制系统的设计 (3)2.2.3步进电机的选用 (4)2.2.4滚珠丝杠的设计计算 (5)2.2.5滚动导轨的参数确定 (7)2.2.6 滚动轴承选型…………………………………………………… .82.2.7 滚动导轨刚度及预紧 (9)2.2.8步进电机惯性负载的计算 (9)第3章控制系统设计 (11)3.1 硬件配置 (11)3.2 总体接口设计 (17)3.2.1键盘设计 (17)3.2.2 显示器设计............................................................... .19 3.3 步进电机驱动电路和工作原理 (22)3.4总体程序控制 (23)第4章基于单片机的二维数控实验台的实现 (26)4.1 搭建单片机电路 (26)4.2 调试程序 (27)4.3 单片机控制完成，实现功能要求 (28)总结 (29)致谢 (30)参考文献 (31)第1章绪论1.1课题意义二维数控实验平台系统设计是一个开环控制系统,其结构简单.实现方便而且能够保证一定的精度.降低成本,是控制技术的最简单的应用.它充分的利用了单片机软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高.1.2课题研究主要内容二维数控实验平台系统设计是利用AT89S51单片机,及27128,6264存储器及8155芯片等硬件组成,在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能.其基本思想是:通过单片机控制使电机运动从而实现工作台的移动。
X-Y二维工作台设计
第一章总体设计 (3)1.1 CNC工作台的组成、结构、特点 (3)1.1.1 CNC工作平台的主要组成 (3)1.1.2 CNC工作平台的结构 (3)1.1.3 CNC工作台的特性 (4)1.2合理拟定并选择传动方案 (4)1.2.1 按丝杠与螺母的相对运动分 (4)1.2.2 按摩擦性质不同分类 (5)1.3确定CNC工作台的结构和零部件的类型 (5)1.3.1确定CNC二维工作平台的结构类型 (5)1.4确定导轨类型 (5)1.4.1普通滑动导轨 (6)1.5 选择轴承类型及支撑方式 (7)1.5.1 轴承类型选择 (7)1.5.2 支承方式 (8)1.6 初选联轴器 (8)1.7 初步确定机体结构 (9)1.8 伺服系统 (9)1.8.1 开环伺服系统 (9)1.8.2 闭环伺服系统 (9)1.9 选择控制电机 (9)第二章螺旋传动结构及其零件设计 (12)2.1 螺旋传动结构概述 (12)2.2滚动丝杠及螺母设计 (12)2.2.1螺纹滚道型面 (13)2.2.2滚珠返回的循环方式 (14)2.2.3轴向间隙和预紧的调整方法 (15)2.2.4滚珠丝杠副主要尺寸的确定 (16)2.2.5 X和Y方向丝杠的具体设计 (17)第三章装配图设计第一阶段 (24)3.1导轨的设计 (24)3.1.1、滑动导轨设计 (24)3.1.2、滑动导轨的材料及热处理 (24)3.1.3、导轨刚度校核 (25)3.2 确定丝杠轴承的型号、尺寸、润滑方式并校核 (25)3.2.1丝杠轴承的具体选择 (26)3.2.2确定轴承的尺寸 (26)3.2.3对滚动轴承进行校核 (26)3.2.4选择轴承润滑方式 (29)3.3 丝杠、螺母与工作台滑板的联接设计 (29)3.3.1、丝杠与螺母的主要参数 (29)3.3.2、螺母与工作台滑板的联接设计 (30)3.3.3、确定滚珠丝杠的全部几何尺寸 (31)第四章装配图设计第二阶段 (31)第一章总体设计总体设计非常重要，是对一部机器的总体布局和全局的安排。
二维微动精密工作台
二维微动精密工作台摘要二维微动精密工作台是一种高精度的测量系统，用于扫描测量被测件表面的微观形貌，在扫描测量工作中要求达到微米级的运动精度，为此建立了X-Z方向的精密运动平台，在二维测量方向上分别达到相应的测量精度要求，并对静压气浮导轨、精密滚动丝杆、滚动摩擦导轨控制等关键技术进行了研究。
静压气浮导轨采用了有限元法的设计，使其具有较高的承载能力和刚度。
该装置采用模糊PID控制技术，改善了非线性因素的影响，从而获得较高的稳态位置精度。
关键词二维微动精密工作台；静压气浮导轨；模糊PID控制技术0 引言精密测量是现代高新科学领域最为关键和共性的基础技术之一，在尖端工业生产和科学研究中占有极其重要的地位，具有广阔的应用前景。
随着技术的发展，对精密微动平台的运动精度要求也越来越高。
对于高精度微小尺寸的二维测量，可以通过X、Z两个方向运动的合成，实现对其平面微观形貌的测量。
本设计采用闭式矩形静压气浮导轨，具有摩擦小、寿命长、速度高、精密度高、无污染等优点。
采用有限元设计方法设计气浮导轨，使运动平台具有较高的承载能力和刚度；对传统的PID控制技术进行改进，采用模糊PID控制技术，使运动平台具有较高的定位精度。
Z向由于运动部件的重力与运动方向相同，会影响气浮导轨的驱动性能，所以采用加配重方法平衡气浮导轨产生的重力。
1 总体方案设计1.1 测量原理X-Z二维精密微动工作台主要是把旋转运动变为直线运动，以传递运动为主，要求结构紧凑，有较高的传动精度。
因为切削力不大，同时出于对传动刚度的考虑，所以确定对X方向采用步进电机装置配合精密滚动丝杆和滚动摩擦导轨设计，使得X方向具有定位精度较高等特点；Z方向使用“无摩擦运动”的气浮导轨外加光栅尺、配重实现位移，可实现微小位移的运动，且具有定位精度高、摩擦小和运动平稳等优点。
X-Z二维精密工作台是高精度运动平台的发展方向，它们的移动相互独立，互不影响。
1.2 测量方法的设计图1 图2图1、图2为二维精密微动工作台的机械结构。
基于PC的二维数控实验台的设计与实现
优秀设计基于PC的二维数控实验台的设计与实现[摘要]本论文课题是基于PC机的二维数控实验台的设计与实现，目的是为了了解二维数控实验台的设计方法和特点，以及如何用PC机控制数控实验台的动作，将所学到的理论知识运用到实际设计之中，理论和实践相结合。
本文首先通过对怎样用PC机控制数控实验台的介绍加深人们对PC机控制的了解。
然后对实验台进行分析，最终确定PC机对数控实验台的速度与位移的控制。
在对实验台机械结构进行设计的过程中，主要对滚珠丝杠螺母副和电机进行了计算、选型、校核，确保了机械传动部件的精度和刚度，使之满足系统的要求：通过计算，选择了步进电机驱动。
本设计结合机电一体化课程教学环节需要，设计用微型计算机作为控制系统的X-Y 工作台。
通过论述X-Y工作台机械结构设计和控制电路接口设计,阐述了机电一体化设计中的共性和关键技术.并用VB软件设计了一个实验系统的控制界面，使操作更简便。
关键词：X—Y工作台；微型计算机；机电一体化设计。
PC-based two-dimensional test-bed CNC Design andImplementationAbstract：In this paper, the subject is based on the PC of the two-dimensional test-bed CNC Design and Implementation, In order to understand the purpose of test-bed two-dimensional numerical control design method and characteristics of, PC control, as well as how to test the action of NC, Learned to use the theoretical knowledge to practical design, combination of theory and practice.In this paper, through the PC to control how the introduction of NC test-bed to deepen people's understanding of PLC control. And then an analysis of the test-bed, CNC PC to finalize the test-bed for the speed and displacement control.In the mechanical structure of the experimental design process, Vice-principal of the ball screw and motor calculated, selection, checking to ensure the accuracy of mechanical transmission components and stiffness, So as to meet the system requirements: through the calculation, select the stepper motor driver.Originally design combining electromechanics' integrated course teaching link to need , design the X-Y workstable which use microcomputer as the control system.. Through expounding the design of the of the X-Y workstable’s mechanical structural and the interface of the control circuit, have explained the generality and the key technology in the electromechanical integrated design. And design one control interface of the experimental systenm with the VB sofeware, which make operating more simple and more convenient.Key words：The X-Y workstable；Microcomputer；electromechanical integrated design目录1前言 (1)1.1设计课题的意义 (1)1.2设计任务的介绍 (1)1.3基于PC机实验台的组成 (1)2总体方案的确定 (3)2.1设计参数 (3)2.2机械传动部件的选择 (3)2.3控制系统的设计 (4)3机械传动部分的设计计算与选型 (5)3.1导轨上移动部件的重量估算 (5)3.2直线滚动导轨副的计算与选型 (5)3.2.1滑块承受工作载荷F的计算及导轨型号的选取 (5)max3.2.2额定寿命的计算 (5)3.3滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (6)3.3.1最大工作载荷F的计算 (6)m3.3.2最大动载荷F的计算 (6)Q3.3.3初选型号 (6)3.3.4传动效率的计算 (7)3.3.5刚度的校验 (7)3.3.6压杆稳定性校验 (7)3.4步进电动机的计算与选型 (7)3.4.1计算加在步进电机转轴上的总转动惯量J (8)eq3.4.2计算加在步进电机转轴上的等效负载转矩T (9)eq4 X-Y工作台与PC的接口设计 (13)4.1 接口设计 (13)4.1.1 8255A与步进电机的连接 (13)4.1.2 ADC与微机的连接和传感器的选用 (13)4.1.3 编写接口的初始化程序 (14)4.1.4 8255A初始化程序 (14)4.1.5 8259A初始化程序 (14)4.1.6 从端口A输出8位数据并启动ADC0809 (14)4.1.7 40H类型中断服务程序 (14)4.2步进电机驱动程序 (15)4.2.1步进电机的控制电路原理及控制字 (15)4.2.2步进电机正反转及转速控制程序 (15)5 插补程序设计 (17)5.1 逐点比较法的插补原理 (17)5.1.1 偏差判别 (17)5.1.2 坐标进给 (17)5.1.3 重新计算偏差 (17)5.1.4 终点判别 (17)5.2直线的逐点比较法插补 (17)5.2.1 偏差计算公式 (17)5.2.2 终点判断方法 (18)5.2.3 直线插补程序 (20)5.3 圆弧的逐点比较法插补 (21)5.3.1 偏差计算公式 (21)5.3.2 终点判断方法 (22)5.3.3 圆弧插补程序 (23)6 实验系统的控制程式和界面 ........................... . (32)总结 (40)致谢 (41)参考文献 (42)第一章前言1.1设计课题的意义机电一体化毕业设计在机电一体化专业教学中占有重要位置，它关系到学生知识的综合运用和学生动手能力的培养及机电产品开发的能力。
二维工作台综合课程设计说明书
综合课程设计说明书（第11组）重庆交通大学机电与汽车工程学院目录一、课程设计的题目及要求 (2)（一）题目 (2)（二）要求： (2)二、总体方案的确定 (2)三、机械部分的设计和计算 (3)1、工作台的初步设计： (3)2、滚动导轨的参数确定： (5)3、滚珠丝杆计算、选择。
(6)4、步进电机的选择 (8)5、齿轮计算、设计 (10)6、步进电机等效负载计算 (11)四、机床数控系统硬件电路设计 (12)1、确定硬件电路总体方案: (12)2、主控制器CPU的选择： (12)3、I/O口扩展电路设计: (12)4、键盘、显示接口电路: (13)5、步进电机驱动电路 (13)6、其它辅助电路设计 (15)五、系统控制软件的设计 (16)1、系统控制软件的主要内容 (17)2、程序设计技术 (17)3、步进电机控制子程序的设计 (17)4、汇编语言程序设计 (19)六、课程设计的心得和体会 (21)七、参考资料 (22)一、课程设计的题目及要求（一）题目：单片机控制步进电机驱动的多用XY工作台。
已知条件：定位精度：±0.01mm，滚珠丝杠及导轨使用寿命：T=15000h，中等冲击，各题目的有效行程、快速进给速度和工作载荷见下表：（二）要求：1.课程设计应在教师的指导下由学生独立完成，严格地要求自己，不允许相互抄袭；2.认真阅读《课程设计指导书》，明确题目及具体要求；3.认真查阅题目涉及内容的相关文献资料、手册、标准；4.大胆创新，确定合理、可行的总体设计方案；5.机械部分和驱动部分设计思路清晰，计算结果正确，选型合理；6.微机控制系统方案可行，硬件选择合理，软件框图正确；7.手工或电脑绘制机械系统装配图一张（A1），控制系统电气原理一张（A1），图纸符合国家标准，布图合理，内容完整表达清晰；8.课程设计说明书一份（不少于5000字），包括：目录，题目及要求，总体方案的确定，机械系统设计，控制系统设计，参考文献等。
优秀机械毕业设计二维步进单片机控制工作台机械系统设计(含全套cad图纸)
单片机控制的 X-Y 工作台系统可以设计为开环，半闭环和闭环伺服系统三种。本设计 采用开环伺服系统，通过单片机控制步进电动机的驱动，经传动机构动带动工作台的运动。 系统没有检测装置。机械结构设计首先根据工作台的最大载荷，选取导轨副，设计工作台， 然后进行结构设计，受力分析，转矩计算，画出工作台的装配草图，再选择步进电动机的 型号，进而设计选择滚珠丝杠，最后设计出 X-Y 工作台，画出其装配图。 关键词 工作台；步进电机；脉冲当量；步距角
2 方案原理的设计.......................................................................................................................... 6 2.1 总体方案的选择和说明........................................................................................................ 6 2.2 总体方案实现的系统组成框图............................................................................................ 7
III
徐州工程 学院毕业设计 (论文 )
目录
1 绪论.............................................................................................................................................. 1 1.1 课题研究的背景.................................................................................................................... 1 1.2 工作台的分类........................................................................................................................ 1 1.3 本设计工作台的作用和特点................................................................................................ 3 1.4 步进电机的发展现状............................................................................................................ 3 1.5 单片机的发展现状................................................................................................................ 5
二维精密工作台
精密机械与仪器设计课程设计说明书二维数控精密工作台摘要数控机床是一种高度自动化的机床，随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品的性能和质量不断提高，改型频繁。
机械加工中，多品种、小批量加工约占80%。
这样，对机床不仅要求具有高的精度和生产效率，而且还要具备“柔性”，即灵活通用，能迅速适应加工零件的变更。
数控机床较好地解决了形状复杂、精密、小批、多变的零件加工问题，具有适应性强、加工精度高、工质量稳定和生产效率高等优点，是一种灵活而高效的自动化机床。
精密数控工作台可广泛应用于激光焊接、层射线扫描、械手检测装置及实用教学领域。
随着电子、自动化、计算机和精密测试等技术的发展，数控机床在机械制造业中的地位将更加重要，而X-Y作台是这些设备实现高精密加工的核心部件，对于提高产品的加工质量起着尤为重要作用。
关键字：数控工作台步进电机控制滚珠导轨丝杠目录1. 绪论 (4)1.1. 课程设计的设计要求 (4)1.2. 本课题设计的背景 (5)1.3. 本课题设计内容 (5)1.4. 本课题设计的目的和意义 (6)1.5. 总体方案设计 (6)1.5.1.设计任务 (6)1.5.2.总体方案确定 (7)2. 机械系统设计 (9)2.1. 工作台外形尺寸及重量估算 (9)2.2. 滚动导轨的参数确定 (10)2.3. 滚珠丝杠的设计计算 (11)2.4. 步进电机的选用 (15)2.5. 联轴器的选用 (17)2.6. 步进电机惯性负载的计算 (18)2.7. 二维数控精密工作台的误差来源与分析 (21)3. 结论 (22)致谢 (24)参考文献： (25)1.绪论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。
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目录1.序论 (1)1.1设计的目的 (1)1.2设计的意义 (1)1.3设计的任务 (1)2.总体方案设计 (2)2.1二维数控精密工作台的原理 (2)2.2设计的整体方案 (3)2.2.1工作台总体结构的确定 (3)2.2.2传动方案的确定 (3)2.2.2.1丝杆螺母副的选用 (3)2.2.2.2导轨副的选用 (4)2.2.2.3联轴器的选用 (4)2.2.2.4伺服电动机的选用 (4)2.3绘制总体方案图 (4)3.机械系统的设计计算 (5)3.1滚珠丝杆选择 (5)3.1.1滚珠丝杆工作长度计算 (5)3.1.2计算载荷 (6)3.2.3额定动载荷计算 (7)3.1.4稳定性校核 (8)3.1.5滚珠丝杆副的刚度计算 (9)3.2滚动直线导轨选择 (9)3.2.1导轨额定寿命计算 (10)3.2.2导轨工作载荷计算 (11)3.3联轴器的选择 (11)3.3.1联轴器传递功率确定 (12)3.3.2联轴器的选定 (12)3.4轴承选择 (13)3.5步进电机的计算与选型 (14)3.6系统整体性能计算 (15)3.6.1步进电机轴上总当量负载转动惯量计算 (15)3.6.2系统刚度计算 (16)3.6.3系统固有频率计算 (16)3.6.4系统死区误差计算 (17)3.6.5由系统刚度变化引起的定位误差计算 (17)4工作台整体装配图及零件图 (20)5总结 (20)6参考文献1.序论1.1设计的目的“精密机械设计基础”课程设计作为实践环节对于整个课程具有非常重要的意义。
在这次课程设计中不仅仅是完成一项指定的任务，更重要的是实际走过一个完整的设计过程。
学生在课程设计中定位为设计者，对方案进行筛选论证，考虑结构工艺性和选材。
整个设计采用AutoCAD和Solidworks完成，从3D建模到2D 图纸。
要求学生至少做出一张可用于加工的图纸，图纸的尺寸标注要合理，要有尺寸公差和行为公差，要正确选择材料，要有技术要求。
总之，通过本次课程设计使学生知道，设计过程包括哪些步骤，能够投放生产的加工图纸是什么样子的。
其目的是:（1）具体应用、巩固加深和扩大课程及有关先修课程的理论知识、生产知识，了解精密机械设计的一般设计方法和步骤，培养学生的实际设计能力，为以后进行毕业设计打下基础。
（2）掌握正确的设计思想，并通过本次课程设计使同学们掌握仪表的设计思想。
1.2设计的意义精密机械课程设计是一次比较完整的精密机械设计，它是理论联系实际、培养初步设计能力的重要教学环节。
对于学生能力的培养具有重大意义。
1.3设计的任务设计一个数控X-Y工作台，该工作台可用于铣床上坐标的加工和塑料、铝合金零件的二维曲线加工。
其实际结构如下图1.3所示：图1.3 设计的各项参数如下表：设计主要参数：负载重量G 最大快移速度重复定位精度定位精度调节范围（X轴）调节范围（Y轴）台面尺寸C B H150N 1m/min 0.025mm 75mm 75mm 145mm 160mm12mm表1.32.总体方案设计2.1二维数控精密工作台的原理如图2.1.1所示为二维数控平台实验原理样机原理图，图2.1.2为二维数控平台实物照片。
二维数控平台可以实现X、Y两个方向的运动，通过两个方向运动的合成，可以实现任意平面轨迹。
图2.1.1 二维数控平台实验机原理图此试验机装有一支笔，固定不动，在工作台上放上纸，工作台在运动时，就可以在纸上画出预先给定的图形。
二维数控工作台的主要结构件有：底座、滚珠导轨、滚珠丝杆、四杆支架、托盘、工作台、步进电机支架等。
其实物图如2.2.1.2所示。
图 2.1.2 二维数控平台实物照片2.2设计的整体方案2.2.1工作台总体结构的确定（1）步进电机2个（分别用于X、Y方向）；（2）滚珠丝杆2套，应分别对其进行分析设计，以满足两者不同的受力情况；（3）滚动导轨：双导轨，四滑块；（4）带有“⊥”槽的工作台面；（5）联轴器2个、导轨支撑板、轴承座、轴承挡圈以及丝杆螺母等等。
2.2.2传动方案的确定步进电机联轴器滚珠丝杆工作台X、Y方向应满足：其中，分别为X、Y方向的脉冲当量，这里脉冲当量为25step。
2.2.2.1丝杆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±mm的定位精度，滑动丝杠副为能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，025.0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。
2.2.2.2导轨副的选用要设计二维数控精密工作台，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。
2.2.2.3联轴器的选用选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，为了使电动机的输出转矩，与滚珠丝杆相连，由于电动机载荷平稳、转速稳定、被联接的两轴中心线对中要求高，因此选用凸缘联轴器。
2.2.2.4伺服电动机的选用根据任务书可知定位精度未达到微米级，因此本设计不必采用高档次的伺服电动机，在这里选用反应式步进电机，它具有步进角小，频率高的特点。
2.3绘制总体方案图图 1.4本次设计的二维数控精密工作台由于不对控制部分进行设计，而仅仅对机械部分进行设计，故确定整体设计方案如图1.4所示：采用步进电机对工作台进行驱动，经联轴器后，带动滚珠丝杆传动，从而实现二维数控精密工作台的纵向（Y轴）、横向（X轴）进给运动。
3.机械系统的设计计算3.1滚珠丝杆选择已知条件： 负载重量N 调节范围 mm 最大快移速度 m/mim 定位精度 mm 150 7510.025表4重复定位精度Mm行程 mm 滚珠丝杆基本导程mm 滚珠丝杆公称直径mm75420表3.13.1.1滚珠丝杆工作长度计算横向（X 轴）丝杆工作长度：mm l x 2402075145=++=横向（X 轴）丝杆工作载荷：工作台重量：N x 25G =（其中，选取工作台材料为灰铸铁，密度：,重力加速度取）纵向（Y 轴）丝杆工作长度：mm l y 2552075160=++=纵向（Y 轴）丝杆工作载荷：N F y 150=横向（X 轴）方向臂重量：（其中，包括X 轴向的滚动导轨、滑块等的重量）3.1.2计算载荷可以设定工作台的适用工况为：每天工作8小时，每年300个工作日，可连续工作6年以上。
查《机械零件设计手册》，可选滚道截面形状为双圆弧形；滚珠循环方式为内循环固定式；预紧方式采用双螺母垫片式。
丝杆材料：钢；滚道硬度:。
又根据设定工况查手册可得：载荷系数：ƒd=安全系数：ƒj =滚珠丝杆的载荷系数ƒd 和静安全系数ƒj：载荷性质ƒdƒj 平稳或轻度冲击中等冲击较大冲击或震动表3.1.2.1硬度系数：精度等级：≥5855 50 4540滚道实际硬度1.0 1.11 1.562.43.85表3.1.2.2硬度系数精度等级C、D E、F G H1.0 1.1 1.25 1.43表3.1.2.3 精度等级则：=ƒd其中，选取ƒd=1.1，,,即选取精度等级为一级。
横向载荷：纵向载荷：3.2.3额定动载荷计算寿命：当量转速：额定动载荷：横向额定动载荷：纵向额定动载荷：根据初定的导程和计算所得的额定动载荷,并依据选取丝杆过程中选取导程应等于，变载时等于或大于的原则，查《机械零件设计手册》确定横向（X轴）和纵向（Y轴）采用相同的滚珠丝杆，并确定其型号为：GDM2004-2.5。
该型滚珠丝杆副的具体参数如表 3.1.3.1： 滚珠丝杆副型号公称直径基本导程钢球直径丝杆外径CDM2004-2.5 20 4 2.381 19.7 螺纹底径循环圈数额定动载荷额定静载荷接触刚度R17.01825⨯ 5862 14361608 表3.1.3.13.1.4稳定性校核1）由于一端轴向固定的丝杆在工作时可能会失稳，所以再设计时应对其安全系数S 进行校核，其值应大于丝杆副传动结构允许安全系数[S]。
滚珠丝杆临界载荷：式中，E 为滚珠丝杆材料的弹性模量，对于钢，;l 为丝杆工作长度（m ），为丝杆危险截面的轴惯性矩（）；为长度系数。
又知，取，则有：横向滚珠丝杆临界载荷：N cr52992X 103.3)240.032(101.41020614.3F ⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=- 纵向滚珠丝杆临界载荷：N Ycr52992109.2)255.032(101.41020614.3F ⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=- 进而，有横向滚珠丝杆安全系数：1544675.213103.35=⨯==Fcx F S Xcr X纵向滚珠丝杆安全系数：1357675.213109.25=⨯==Fcy F S Ycr Y经查手册知，S>[S],两丝杆均是安全的，不会失稳。
2）滚珠丝杆副还受值的限制，查手册可知通常情况下，要求所以该滚珠丝杆副工作稳定。
3.1.5滚珠丝杆副的刚度计算滚珠丝杆的刚度由丝杆的拉压刚度、螺母支承刚度和螺纹滚道接触刚度R 组成。
其关系如下：丝杆支承为一端固定、一端自由，则丝杆的拉压刚度：螺母的支承刚度：式A 为螺母横截面，查手册可算出；为螺母支承面有效滚道间长度，单位为mm 。
螺纹滚道接触刚度R ，查《机械零件手册》表18-33或表18-36可得到。
经验算，可得两丝杆均满足刚度要求。
3.2滚动直线导轨选择设定导轨工作参数为：X 轴滑座上载荷 Y 轴滑座上载荷滑座个数单向行程长度X 轴方向 Y 轴方向 213.675N 274.7N 4个 240mm255mm每天工作时间年工作日数 寿命年数 每分钟往复次数8小时300天5年6次表3.23.2.1导轨额定寿命计算寿命：又由：其中为导轨额定行程长度寿命，单位为Km ；为工作单行程长度，单位为m ；n 为每小时往复次数，单位为：次/h 。
可得横向导轨额定行程长度寿命：km n T s hxs 6.207310606240.012000210L 2T 33=⨯⨯⨯⨯== 纵向导轨额定行程长度寿命：km n T s h2.220310606255.012000210L 2T 33y s =⨯⨯⨯⨯== 因需要滑座数目为,即：每根导轨上使用2个滑座，查《机械电子工程专业课程设计指导书》可确定：接触系数：硬度系数：温度系数：负荷系数：又有：其中，K 为寿命系数，一般取50Km ；F 为滑座工作载荷N ；为额定动载荷N 。
3.2.2导轨工作载荷计算横向（X 轴）滑座工作载荷：纵向（Y 轴）滑座工作载荷：进而可得横向（X 轴）额定动载荷：Nf f f K T F CT H wxsxxa 75081.0115.1506.27218735.106f C 88=⨯⨯⨯⨯==纵向（Y 轴）额定动载荷：查《机械电子工程专业课程设计指导书》，可选L Y25AL ,其额定载荷为1740N ，可满足，设计使用要求。