数控极坐标操作平台完整版(专业设计2010)

机械设计课程设计设计计算说明书

设计题目：数控极坐标工作台

设计者：

学号：

专业班级：机械10-6班

指导教师：魏璇

完成日期：2014 年12月28日

天津理工大学机械工程学院

前言

掌握机械设计的一般设计过程及方法。如：如何进行原理方案设计及选择；总体设计及布局；参数确定；结构设计及计算等。进行设计的基本训练。如：计算；绘图；试验；设计资料的选取；编写技术文件等。综合运用已学过的知识和理论，进一步进行自学能力和实际动手能力的训练。使理论联系实际的分析问题、解决问题的能力和实际操作能力得到进一步提高。培养学生的团队合作精神。完成从被动接受课堂教学的学习模式到自主学习、独立工作的设计工作形式的转变，并为毕业设计打好基础。

⑴精确性要求：提高机电产品的测量精度、机械运动精度、机械电子设备的加工精度等精度要求是机电一体化系统的基本要求。因此设计机电一体化系统时，更多地是从刚度理论（尤其是动态刚度）而不是从度理论出发去进行机械构件设计。同时，机电一体化系统中机械结构的小型化、轻量化、高效率、高可靠性也对零部件的加工、装配提出了更高的精度指标。

⑵数字化要求：对于测量和控制而言，由于模拟量存在与生具来的精度低、抗干扰差等缺陷，因此包括将模拟量控制转变为数字量控制，将目视刻度、模拟量仪表转变为数字显示在内的数字化要求，已经成为机电一体化系统的基本特征。

⑶智能化要求：控制工程理论尤其是模糊控制理论的发展与实际应用，使机电一体化系统具有了主动测量、闭环控制、能够自主分析与决策的智能化特点。因此，设计者应对系统的信号反馈与处理及信号分析与决策有预先的整体考虑。

⑷稳定性和可靠性要求：对机电一体化系统来说，系统工作的稳定性和可靠性要求不仅是针对机械构件，更多地是针对完成测量、数据传递和控制任务的电子构件而言的。这其中主要包括系统对环境（温度、湿度）的要求、抗干扰性、

使用安全性和平均无故障时间等较具体的要求。

⑸小型化和最优化要求：即减小产品的体积和质量，优化结构设计。例如：将台式仪器转变为便携式仪器，增加对环境的适应性。优化传动机构设计，提高平稳性，延长使用寿命等。

简介

目前国内外凸轮加工方法大致分两大类：一种是利用手工、机床等装置进行加工。另外一种是通过仿形法进行加工。现仿形法是现在大量使用的加工方式。手工、机床的加工方式精度较高，适合中小批量的生产。仿形法精度不如上一种，但生产技术比较成熟，可利用车床，铣床，磨床进行大批量的生产。

国内外生产凸轮轴的主要方法有：采用钢质锻造毛坯经切削加工后，凸轮桃尖部分经高频淬火形成马氏体层的工艺。20世纪70年代末，德国和法国相继开发了凸轮轴氩弧重熔新工艺；另有以美国为主的可淬硬铸铁凸轮轴；以日本和法国为主的冷硬铸铁凸轮轴；以及凸轮部位用Cr-Mn-Mo 合金涂料进行铸件表面合金化的生产工艺等。

凸轮的样式大体分三种：普通凸轮，应用最为广泛。端面凸轮，对于执行件行程小的时候占用空间相对较小。槽凸轮，不仅使执行件有上下的运动，也使得执行件有左右的运动。此外还有特殊的凸轮：如用来做主动件的凸轮轴和凸轮分割器等。

此次我们小组做的是普通凸轮用于立式铣床上的数控工作台。

目录

一.设计题目及要求 (5)

1.1设计题目 (5)

1.2主要功能要求 (5)

1.3主要技术参数要求 (5)

1.4任务要求及时间安排 (6)

二.方案选择及论证 (6)

2.1整体结构选择 (6)

2.2电机选择 (6)

2.3传动齿轮的选择 (9)

2.4上工作台机构选择 (10)

2.5下工作台机构选择 (10)

2.6轴承选择 (11)

2.7导轨副选择 (12)

2.8机床防尘罩选择 (12)

2.9辅助标准件选择 (13)

2.10控制系统选择 (15)

2.11总体结构布局图 (16)

三.计算部分 (17)

3.1上工作台 (17)

3.2上工作台 (19)

四.程序及框图 (22)

五.设计小结 (25)

六.参考文献 (25)

七.小组成员任务分配 (26)

一.设计题目及要求

1.1设计题目：数控极坐标工作台设计

能够安装在万能铣床、工具铣床上，用微机控制的凸轮加工附件。

普通铣床安装该附件后，可实现盘形、端面和圆柱凸轮的加工。

1.2主要功能要求：

①该装置应能实现平面极坐标形式（旋转+直线移动）的连续运动。

②可以显示运动位置参数（角度和直线移动位置）。

③既可以自动运行也可以手动调整。

④控制电路应包括步进电机驱动功能。

⑤控制方式可以是开环、闭环或半闭环系统。

1.3主要技术参数要求（表1－1）

表1－1

序号技术项目技术要求备注

1 工作台最大移动距离60mm

2 工作台最高移动速度 2.5m/min

3 旋转工作台最高转速10r/min

4 旋转工作台直径φ100mm

5 工件最大重量2Kg

6 最大轴向切削力60Kg

7 最大径向切削力60Kg

8 旋转工作台中心孔锥度莫氏四号

9 旋转工作台最小分度值30”

10 水平移动精度±0.01mm

11 分度精度±15”

12 主轴回转精度6μ

13 分度形式360°

14 工作台定位精度±0.02mm

15 旋转工作台面T型槽宽8mm

1250³320mm

16 铣床工作台尺寸（长³

宽）

17 铣床工作台T型槽宽18mm

18 铣床工作台T型槽间距60mm

19 铣床工作台最大升降高度400mm