xy数控滑台课程设计11204020332
X-Y数控工作台课程设计说明书--24页文档资料
设计组号：A8 课题号： 08机电一体化系统综合课程设计课题名称：Ｘ－Ｙ数控工作台设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化设计成员：指导老师：日期： 2019年3月7日目录一、总体方案设计 (1)1.1设计任务 (1)1.2总体方案确定 (1)1.2.1方案确定思想 (1)1.2.2 方案对比分析与确定 (2)1.2.3 总体方案系统组成 (3)二、机械系统设计 (3)2.1 工作台外形尺寸及重量估算 (3)2.2 导轨参数确定 (4)2.3 滚珠丝杆的设计计算 (4)2.4步进电动机减速箱设计 (5)2.5 步进电机的选型与计算 (5)2.6 机械系统结构设计 (7)三、控制系统硬件设计 (8)3.1 控制系统硬件组成 (8)3.2 控制系统硬件选型 (8)3.3 控制系统硬件接口电路设计 (10)3.4 驱动系统设计 .................................................................. 错误!未定义书签。
3.4.1步进电机的驱动电路 ............................................. 错误!未定义书签。
3.4.2电磁铁驱动电路 ..................................................... 错误!未定义书签。
3.4.3电源转换 ................................................................. 错误!未定义书签。
四、控制系统软件 ........................................................................ 错误!未定义书签。
4.1控制系统软件总体方案设计 ........................................... 错误!未定义书签。
开环控制的数控XY工作台 课程设计说明书
目录第一章设计内容及计算 (2)1.1 设计的目的 (2)1.2 设计要求 (2)1.3 完成内容 (2)1.4 技术参数 (2)1.5 总体方案的确定; (2)第二章机械部分设计 (3)2.1 工作台部分的形状及材料选择 (3)2.2 工作台外形尺寸及重量估算： (3)2.3 铣削力P Z1的计算 (4)2.4 铣削力PZ2的计算 (4)2.5 滑动导轨的参数确定 (4)2.6 滚珠丝杠的负荷计算 (4)2.6.1 滚动体尺寸与数目的确定 (5)2.6.2 传动功率计算 (5)2.6.3 步进电机的选择 (5)2.7 齿轮传动设计计算 (6)第三章机床数控系统硬件电路设计 (7)3.1 键盘、显示器 (7)3.2 步进电机驱动电路 (7)3.2.1 其它辅助电路设计 (8)3.2.2 硬件电路设计说明 (8)3.3 系统控制的软件设计 (9)3.3.1 系统控制软件的主要内容 (9)3.3.2 程序设计要求 (9)3.4 系统软件设计说明 (10)3.4.1 系统功能控制分析 (10)3.4.2 系统管理程序设计： (11)53.4.3自动加工程序设计 (12)参考文献 (17)第一章设计内容及计算1.1 设计的目的1）正确运用机电一体化系统设计课程的基本理论与有关知识，学会设备比较分析及进行必要计算。
2）通过对设备改造部分的机械设计，掌握数控设备典型零件的计算方法和步骤以及正确结构设计方法。
3）通过数控系统硬件和软件设计，掌握简单的设计方法。
4）通过课程设计，树立设计思想，培养分析、解决问题的能力。
5）提高学生应用手册、标准与编写文件资料的能力。
1.2 设计要求设计一台步进电机驱动的开环控制的X-Y工作台，该工作台可安装在立式铣床上，用于钻孔和铣削加工。
所用刀具均为高速刚刀具，加工材料为青铜、铝、有机玻璃等其它易加工材料。
最大钻孔直径d=5.0;mm，最大铣削刀具直a=3mm，最大铣削深度a p=10mm.要求采用径为 15mm，最大铣削余量eMCS-51单片机作为数控系统的控制主机。
X-Y数控工作台课程设计--X-Y数控工作台设计
机电一体化系统综合课程设计课题名称：Ｘ－Ｙ数控工作台设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化设计成员：指导老师：日期： 2011年3月7日目录一、总体方案设计 (1)1.1设计任务 (1)1.2总体方案确定 (1)1.2.1方案确定思想 (1)1.2.2 方案对比分析与确定 (2)1.2.3 总体方案系统组成 (3)二、机械系统设计 (3)2.1 工作台外形尺寸及重量估算 (3)2.2 导轨参数确定 (4)2.3 滚珠丝杆的设计计算 (4)2.4步进电动机减速箱设计 (5)2.5 步进电机的选型与计算 (5)2.6 机械系统结构设计 (7)三、控制系统硬件设计 (8)3.1 控制系统硬件组成 (8)3.2 控制系统硬件选型 (8)3.3 控制系统硬件接口电路设计 (10)3.4 驱动系统设计 ............................................................... 错误！未定义书签。
3.4.1步进电机的驱动电路 .......................................... 错误！未定义书签。
3.4.2电磁铁驱动电路 .................................................. 错误！未定义书签。
3.4.3电源转换 .............................................................. 错误！未定义书签。
四、控制系统软件 ..................................................................... 错误！未定义书签。
4.1控制系统软件总体方案设计 ........................................ 错误！未定义书签。
4.2主流程设计 .................................................................... 错误！未定义书签。
数控机床课程设计-X-Y数控工作台设计(完整图纸)
课程设计任务书题目：数控工作台设计时间：2012年11月19日－2012年12月29日，共六周要求：该工作台可安装在钻、铣床上用于钻孔或铣削加工。
设计参数如下：X方向的脉冲当量为：0.01㎜/step；最大钻孔直径15㎜，铣刀直径的d=32mm;齿数为4；加工材料为碳钢；工作台行程范围是：400㎜X320㎜,；最大快速移动速度为：3m/min,具体任务：1、确定总体方案，绘制系统组成图一张（A3）2、机械部分设计计算，选择适当的元器件；3、画出X-Y工作台外形图和X向机械部分装配图一张(A0)4、设计控制系统硬件电路,画出控制系统硬件电路图一张（A1）5、编写设计说明书1分，（不少于8000）班级：学生：指导老师：2012年11月目录1前言 (4)2、课程设计的目的、意义及要求 (5)3课程设计的内容.....................................................................、7 4数控系统总体方案的确定 (8)5机械部分的设计 (9)6滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (10)7导轨的选型和计算 (12)8 驱动电机的选用 (13)9 数控系统的设计 (16)10 心得体会 (24)11 参考书籍 (26)设计目的数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。
它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。
随着科技的迅猛发展，自动控制技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。
同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。
数控加工和编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，我们学会了对相关学科中的基本理论、基本知识进行综合运用，同时使对本专业有较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。
X-Y双坐标联动数控工作台课程设计说明书
目录1.课程设计目的 (1)2.课程设计任务 (1)2.1设计题目： (1)2.2技术数据 (1)2.3技术要求 (1)3.总体结构设计 (1)3.1滚珠丝杠设计 (2)3.2滚珠丝杠副的选取 (3)3.3稳定性运算 (4)3.4压杆稳定性计算 (5)4.滚动导轨 (6)4.1计算行程长度寿命 Ts (6)4.2计算动载荷C (6)j5. 步进电机的选择 (8)5.1步距角的确定 (9)5.2步进电机转矩校核 (10)5.3频率校核 (12)6.总结 (12)7.参考文献 (13)1.课程设计目的本课程设计的目的在于培养学生对典型机电一体化产品机械结构的设计能力和对机电伺服系统的设计能力,在学习有关专业课程设计的基础上,进行机电系统设计的初等训练,掌握手册、标准、规范等资料的使用方法,培养分析问题和解决问题的能力,为以后的毕业设计打下良好的基础.2.课程设计任务2.1设计题目：X-Y双坐标联动数控工作台设计2.2技术数据工作台长×宽（mm）：450×310工作台重量(N)：3300行程(mm)：ΔX=60－100；ΔY=50－100脉冲当量：0.05-0.08mm/p2.3技术要求（1）工作台进给运动采用滚珠丝杠螺旋结构（2）滚珠丝杠支撑方式：双锥-简支型（3）驱动电机为反应式步进电机（4）步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速要求消除齿轮间隙3.总体结构设计数控工作台采用由步进电机驱动的开环控制结构,其单向驱动系统结构简图如图所示:实际设计的工作台为X、Y双坐标联动工作台,工作台是由上拖板、中拖板、下拖板及导轨、滚珠丝杠等组成.其中下拖板与床身固联,它上面固定X向导轨,中拖板在下拖板的导轨上横向运动,其上固定Y向导轨,上拖板与工作台固联,在Y向导轨上移动.X、Y导轨方向互相垂直。
.3.1滚珠丝杠设计滚珠螺旋传动按滚动体循环方式分为外循环和内循环两类,其中应用较广的是插管式和螺旋槽式,它们各有特点,其轴向间隙的调整方法主要有垫片调隙式和螺纹调隙式。
数控机床课程设计-- X-Y数控工作台设计
《数控机床》课程设计说明书课题名称X-Y数控工作台设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级学号姓名指导教师2015年 6 月 25 日数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。
数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。
X-Y数控工作台是数控机床的重要组成部分，其制造精度对数控机床的精度有着重要的影响。
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。
本次课程设计内容主要是对数控铣床的X-Y数控工作台的滚珠丝杠螺母副、步进电机、导轨副的计算和选用。
关键词：数控机床开环控制滚珠丝杠步进电动机滚动导轨一、设计的目的 (1)二、设计任务 (1)三、设计主要步骤 (1)（一）确定设计总体方案 (1)1. 机械传动部件的选择。
(1)2. 控制系统的设计，完成进给控制系统原理框图及步进电机的控制驱动。
.. 2（二）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)2. 计算切削力。
(3)（三）滚珠丝杠传动的设计计算及效验。
(4)1. 最大工作载荷的计算。
(4)2. 最大计算动载荷的确定。
(4)3. 规格型号的初选。
(5)4. 传动效率的计算。
(6)5. 刚度的验算。
(7)6. 稳定性的验算。
(7)7. 临界转速的验算。
(8)8. 滚珠丝杠的选型及安装连接尺寸的确定。
(9)（四）步进电动机的传动计算及电动机选用。
(12)1.传动计算 (12)2.步进电动机的计算及选型。
(12)3. 步进电动机转轴上的等效负载转矩M的计算。
(15)（五）滚动导轨的设计计算 (18)1.工作载荷的计算。
(18)2. 小时额定工作寿命的计算。
(19)3. 距离额定寿命的计算。
xy数控机床课程设计
xy数控机床课程设计。
一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握xy数控机床的基本概念、结构和原理；2. 使学生了解xy数控机床的编程方法及其在实际加工中的应用；3. 帮助学生理解xy数控机床的安全操作规程。
技能目标：1. 培养学生运用xy数控机床进行简单零件加工的能力；2. 提高学生编制xy数控机床程序的水平，熟练操作数控机床；3. 培养学生分析并解决xy数控机床加工过程中出现问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对xy数控机床及制造业的兴趣，培养其职业素养；2. 培养学生严谨、细致的工作态度，提高其安全意识和责任心；3. 增强学生的团队合作意识，培养其沟通协调能力。
课程性质：本课程为专业实践课程，以xy数控机床的操作与编程为核心内容，注重实践操作和理论知识的结合。
学生特点：学生为中职或高职相关专业的二年级学生，具备一定的机械基础知识，但对xy数控机床的了解相对有限。
教学要求：结合学生特点和课程性质，采用任务驱动、分组合作的教学方法，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，提供个性化指导，确保课程目标的实现。
通过对课程目标的分解，为后续教学设计和评估提供具体、可衡量的依据。
二、教学内容1. xy数控机床概述- 介绍xy数控机床的定义、分类及发展趋势；- 阐述xy数控机床的组成、功能及其在制造业中的应用。
2. xy数控机床的结构与原理- 详细讲解xy数控机床的机械结构、数控系统及伺服系统；- 分析xy数控机床的工作原理及加工过程。
3. xy数控机床编程- 按照教材章节，介绍xy数控机床编程的基本指令、格式和编程方法；- 结合实际案例，讲解xy数控机床编程技巧及其在实际加工中的应用。
4. xy数控机床操作与加工- 详解xy数控机床的安全操作规程；- 指导学生进行xy数控机床的实操训练，包括零件加工、程序输入、机床调试等。
5. xy数控机床加工问题分析与解决- 分析xy数控机床在加工过程中可能出现的故障及原因；- 探讨解决问题的方法，提高学生分析问题和解决问题的能力。
X-Y工作台系统课程设计---二维水平数控滑台
《机电系统课程设计》设计说明书设计题目：二维水平数控滑台设计者：学号：班级：指定教师：完成时间：2013年3月13日目录一、设计任务书 (3)1. 设计内容 (3)2. 设计要求 (3)3. 设计任务 (4)二、设计说明书 (4)1.引言 (4)2.总体方案设计 (6)3、机械系统设计 (7)3.1 导轨的选择或设计 (7)3.2 滚珠丝杠的选择 (10)3.3 步进电机的选型 (14)3.4其余标准件选型 (15)4、控制部分设计 (17)4.1步进电机原理及硬件 (17)4.2设计原理分析 (17)5、软件设计 (26)6.设计总结 (41)7.参考文献 (41)一、设计任务书二维水平数控滑台1.设计内容该设计可分为两大块，机械系统设计、和驱动控制系统设计。
机械系统的设计主要包括：整体结构设计；电机、丝杆、导轨、联轴器等标准器件的选择；底板、轴承座、电机座等零件的设计。
驱动控制系统设计包括：设计简单的步进电机驱动电路或根据电机选择成品驱动器；选择控制器或自行设计控制器，控制器配套软件的设计。
驱动控制系统最终要完成电气原理图。
2.设计要求2.1机械系统设计要求：●结构轻巧合理两维的组合方式自拟●技术指标2.2驱动电路的设计或选择：针对所选择的的电机，设计符合负载要求的驱动电路或选择驱动器。
2.3控制系统设计要求：要求实现的功能：1）电机的点动控制：电机正转、反转、停止等功能2）电机的轮廓控制：直线插补功能，圆弧插补功能3）电机的启停时的加减速控制3. 设计任务A．总体方案设计，收集资料，明确设计任务、方案的设计及选择B．机械部分设计，具体任务包括结构设计、设计计算、零件图绘制、装配图绘制C．电气部分设计，包括驱动电路设计或选择，控制器软硬件设计或选择，强电部分设计，电器原理图绘制二、设计说明书1.引言1.1数控机床的概念数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。
数控xy工作台课程设计
数控xy工作台课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数控xy工作台的基本结构及其功能，掌握相关术语和概念。
2. 学生能描述数控xy工作台的运动原理和控制系统的工作方式。
3. 学生能解释数控编程中的基本指令，并运用这些指令进行简单图形的编程。
技能目标：1. 学生能够操作数控xy工作台，进行基本的定位和移动。
2. 学生能够运用数控编程软件，编写简单的数控加工程序。
3. 学生能够根据设计要求，制定简单的数控加工工艺。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数控技术的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 培养学生团队合作意识，提高沟通协调能力。
3. 增强学生的安全意识，使其养成良好的操作习惯。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在通过理论教学与实践操作相结合，帮助学生掌握数控xy工作台的基本知识和操作技能。
学生特点：学生具备一定的机械基础知识，但对数控技术了解有限，动手能力有待提高。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实践操作，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
通过分解课程目标为具体的学习成果，使学生在学习过程中能够明确任务，有针对性地提高自身能力。
二、教学内容1. 数控xy工作台结构原理- 介绍数控xy工作台的基本组成，包括硬件和软件部分。
- 深入解析工作台的运动结构，如导轨、丝杠、电机等。
- 指导学生了解并区分不同类型的数控系统。
2. 数控编程基础- 概述数控编程的基本概念，如程序段、指令、坐标系等。
- 教授常用编程指令，如G代码、M代码及其功能。
- 结合实例，指导学生进行简单图形的编程。
3. 数控加工工艺- 介绍数控加工工艺的基本原则和流程。
- 分析不同材料、刀具对加工工艺的影响。
- 指导学生根据设计要求制定加工工艺。
4. 数控xy工作台操作- 详解数控xy工作台的操作步骤和安全注意事项。
- 演示基本操作，如手动、自动运行，程序输入等。
- 安排学生进行实操练习，提高操作熟练度。
xy数控工作台课程设计
X-Y 数控工作台课程设计一、总体方案设计1.1 设计任务题目：X —Y 数控工作台的机电系统设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X —Y 数控工作台，主要参数如下： （1）工作台面尺寸C ×B ×H ＝185mm ×195mm ×27mm ； （2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝385mm ×385mm ×235mm ； （3）工作台加工范围X=115mm Y=115mm ；（4） X 、Y 方向的脉冲当量均为0.005mm 、脉冲；X 、Y 方向的定位精度均为±0.01mm ；（5）负载重量G=235N ；（6）工作台空载最快移动速度为3m/min ； 工作台进给最快移动速度为1m/min 。
（7）立铣刀的最大直径d=20mm ； （8）立铣刀齿数Z=3；（9）最大铣削宽度20e a mm ；（10）最大被吃刀量10p a mm 。
1．2总体方案的确定图1-1 系统总体框图（1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，但脉冲当量小，定位精度高，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。
② 丝杠螺母副的选择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，要满足0.005mm 的脉冲当量和±0.01mm 的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。
滚珠丝杠副的传动精度高、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，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。
③ 减速装置的选择选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，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，且应有消除间隙机构。
数控机床XY工作台课程设计
一、课程设的计目的通过本次设计，能够全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本内容和基本知识，初步掌握数控机床系统设计方法，并能学会运用手册、标准等技术资料。
同时，培养相应的创新意识、工程意识和动手能力。
二、课程的设计要求1、课程设计应在老师的指导下由学生独立完成，严格要求自己，不许相互抄袭；2、设计前认真阅读《课程设计指导书》，明确设计题目及具体要求；3、认真查阅题目所涉及内容的相关资料、手册、标准，大胆创新，确定合理、可行的总体设计方案；4、绘出数控XY工作台机械部分装配图设计（A0），总装联系图（A4），工作台、支承座、螺母座等零件图，绘图符合国家标准，布图合理，内容表达完整清晰：5、设计说明书（不少于20页）。
要求：说明书中的有关公式应标明出处；所引用的附图及表格应附在说明书中相应位置，并有相应的说明；设计说明书格式参考教务处毕业设计论文格式的要求。
三、课程设计的内容和步骤内容：设计一套简易数控XY工作台，固定在某一钻床的工作台上，XY工作台的位置控制采用步进电机数控系统。
通过上述方案将该普通钻床改装成简易的经济型数控钻床。
（一）总体设计方案1、设计机构的性能要求（1）具有高的静、动态刚度和良好的抗振性能（2）具有较高的几何精度、传动精度、定位精度和热稳定性（3）具有实现辅助操作自动化的结构部件2、待改装钻床型号的确定型号Z51100/ProductShow.asp?ID=6223、控制方式的确定控制方式按运动轨迹分类，可分为点位控制、直线控制和轮廓控制三种。
点位控制的特点是只控制刀具相对于工件定位点的位置精度，不控制点与点之间的运动轨迹，在移动过程中刀具不进行切削；直线控制的特点是除了控制起点与终点之间的准确位置外，而且要求刀具由一点到另一点之间的运动轨迹为直线，并能控制位移的速度；轮廓控制的特点是能够对两个或两个以上的坐标轴方向同时进行连续控制，并能够对位移和速度进行严格地、不断地控制。
xy数控工作台课程设计
X-Y 数控工作台课程设计一、总体方案设计1.1 设计任务题目：X —Y 数控工作台的机电系统设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X —Y 数控工作台，主要参数如下： （1）工作台面尺寸C ×B ×H ＝185mm ×195mm ×27mm ； （2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝385mm ×385mm ×235mm ； （3）工作台加工范围X=115mm Y=115mm ；（4） X 、Y 方向的脉冲当量均为0.005mm 、脉冲；X 、Y 方向的定位精度均为±0.01mm ；（5）负载重量G=235N ；（6）工作台空载最快移动速度为3m/min ； 工作台进给最快移动速度为1m/min 。
（7）立铣刀的最大直径d=20mm ； （8）立铣刀齿数Z=3；（9）最大铣削宽度20e a mm ；（10）最大被吃刀量10p a mm 。
1．2总体方案的确定图1-1 系统总体框图（1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，但脉冲当量小，定位精度高，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。
② 丝杠螺母副的选择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，要满足0.005mm 的脉冲当量和±0.01mm 的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。
滚珠丝杠副的传动精度高、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，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。
③ 减速装置的选择选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，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，且应有消除间隙机构。
xy数控滑台课程设计11204020332
专业课程设计（论文）题目 xy数控工作台机电系统设计二级学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化学号 11204020332 学生姓名杨棚指导教师袁东梅时间 2015/6/24目录1．设计目的 (1)二．设计任务 (1)三．总体方案的确定 (1)1．机械传动部件的选择 (2)1.1．丝杠螺母副的选用 (2)1.2．导轨副的选用 (2)1.3．伺服电机的选用 (3)2．控制系统的设计 (3)3．绘制总体方案图 (3)3.1总体方案的论证 (3)3.2.xy工作台简图 (5)四．机械传动部件的计算与选型 (5)1，导轨上的重量估计 (5)2. 铣削力的计算 (5)3．滚珠丝杠螺母副的设计计算 (6)3.1最大工作载荷Fm的计算 (6)3.2最大动载荷的计算 (6)3.3初选型号 (7)3.4传动效率η的计算 (8)3.5刚度的验算 (8)3.6稳定性的验算 (9)3.7临界转速的验算 (10)3.8滚珠丝杆的选型及安装尺寸的确定 (10)五．步进电机的选型与计算 (10)5.1传动计算 (10)5.2步进电机的计算与选型 (10)1、步进电动机转轴上的总转动惯量的计算 (10)2. 步进电机转矩的计算 (10)3. 初选步进电机的型号 (11)4. 验算转矩和惯量是否匹配 (2)5. 步进电机的性能校核 (12)6．直线滚动导轨副的计算与选型 (12)1.单个滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取 (13)2.小时额定工作寿命的计算 (13)3.距离额定寿命计算 (14)4.额定动载荷计算 (14)5.产品选型.......................................................................................14七. 其余部件的选择 (15)7.1联轴器的选择 (15)7.2 轴承的选择 (17)8．软件设计的流程图 (18)9．软件设计的接线图 (19)10．程序编辑 (20)11．总结 (21)12．参考文献 (22)一．设计目的1.学习机电一体化系统总体设计方案的拟定。
(完整word版)XY工作台课程设计数控
数控机床课程设计说明书设计课题: X—Y数控工作台设计院别：专业班级：学号：姓名:指导老师:目录摘要 .................................................................................................................. I I 一前言. (1)二设计任务 (2)三设计主要步骤 (2)（一)确定设计总体方案 (2)1、初拟机械传动部件方案： (2)2、方案对比分析： (3)3、最终方案： (4)（二)机械传动部件的计算与选型 (4)1 导轨上移动部件的重量估算。
(4)2 计算切削力 (4)3 滚珠丝杠传动设计计算及校验 (6)4 步进电机的传动计算及电动机的选用 (12)5 滑动导轨的设计计算 (18)6 其余部件的选取 (20)结论 (23)致谢 (23)参考文献 (24)摘要21世纪以来,人类经济高速发展，人们生活发生了日新月异的变化,微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用,对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。
一个较完善的机电一体化系统,应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。
机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。
新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。
关键字:十字工作台；滚珠丝杠;滚动导轨；步进电机AbstractSince the 21st century, the human economy has developed high speed，the people live have had the change which changes with each new day, the microprocessor, the microcomputer obtain the widespread application in various area of technology，to various domains technology development enormous promotion effect。
数控xy工作台课程设计
数控xy工作台课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数控XY工作台的基本原理、结构及其操作方法。
通过本课程的学习，学生应能理解数控XY工作台的工作原理，熟悉其结构组成，并能熟练操作数控XY工作台进行各种加工操作。
1.了解数控XY工作台的工作原理。
2.熟悉数控XY工作台的结构组成。
3.掌握数控XY工作台的操作方法。
4.能够正确操作数控XY工作台。
5.能够根据加工要求进行参数设置。
6.能够进行数控XY工作台的维护和故障排除。
情感态度价值观目标：1.培养学生的团队合作意识。
2.培养学生的创新精神和实践能力。
3.培养学生的职业素养，使其具备良好的工作态度和职业道德。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括数控XY工作台的基本原理、结构组成及其操作方法。
1.数控XY工作台的基本原理：介绍数控XY工作台的工作原理，包括数控系统的组成、工作原理及其与XY工作台的关系。
2.数控XY工作台的结构组成：介绍数控XY工作台的各个部分，包括主机、控制系统、执行机构等，并详细讲解各部分的功能和作用。
3.数控XY工作台的操作方法：讲解如何进行数控XY工作台的操作，包括操作界面、操作步骤、参数设置等，并通过实际操作演示，使学生能够熟练掌握。
三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、实验法等多种教学方法相结合，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：通过讲解数控XY工作台的基本原理、结构组成及其操作方法，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生进行分组讨论，引导学生思考和分析数控XY工作台的相关问题，提高学生的解决问题的能力。
3.实验法：安排实际操作实验，使学生能够将所学知识运用到实际操作中，提高学生的实践能力。
四、教学资源本课程所需教学资源包括教材、实验设备等。
1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习资料。
2.实验设备：准备现代化的数控XY工作台设备，供学生进行实际操作练习。
通过以上教学资源的支持，为学生创造良好的学习环境，提高学生的学习效果。
XY数控工作台机电系统设计-课程设计
目录一、课程设计目的 (2)二、课程设计任务及内容 (2)三、总体方案的确定 (3)1、机械传动部件的选择 (3)2、控制系统设计 (4)四、机械传动部件的计算与选型 (4)1、导轨上移动部件的重量估算 (4)2、铣削力的计算 (4)3、直线滚动导轨副的计算与选型 (6)4、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (8)5、步进电机减速箱的选用 (11)6、步进电动机的计算与选型 (12)7、增量式旋转编码器的选用 (16)五、工作台机械装配图的绘制 (16)六、工作台控制系统电路图绘制 (16)七、步进电动机驱动电源的选择 (16)总结 (16)参考文献 (17)附录： (19)1、操作控制面板 (19)2、控制程序 (19)X-Y数控工作台机电系统设计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。
因此，选择X-Y数控工作台作为机电综合课程设计的内容，对于机电一体化专业的教学具有普遍的意义。
模块化的X-Y数控工作台，通常有导轨座、移动滑块、工作平台、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。
其外观形式如图1所示。
其中，伺服电动机作为执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杆的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、滚珠丝杆的螺母副和伺服电动机等均已标准化，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，可以选用标准的工业控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。
图1 X-Y数控工作台外形一、课程设计目的机电一体化技术又称为机械电子技术，它不是一门独立的工程学科，是机械技术、电子技术、信息技术、自动控制技术等相关技术综合。
机电一体化课程设计是针对机电一体化系列课程的要求，继机电一体化课程后的一门设计实践性课程。
它是理论与实践的结合，是培养学生机电一体化产品综合设计能力必不可少的教学环节。
X-Y数控工作台设计(机电一体化系统综合课程设计)
一、总体方案设计1.1 设计任务设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。
该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。
设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C×B×H＝145mm×160mm×12mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝210mm×220mm×140mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。
1.2 总体方案确定（1）系统的运动方式与伺服系统由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。
定位方式采用增量坐标控制。
为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。
（2）计算机系统本设计采用了与MCS-51系列兼容的AT89S51单片机控制系统。
它的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，有较高的性价比。
控制系统由微机部分、键盘、LED、I/O接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大器电路等组成。
系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。
LED显示数控工作台的状态。
（3）X-Y工作台的传动方式为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副。
为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。
由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。
采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。
考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，需采用齿轮降速传动。
图1-1 系统总体框图二、机械系统设计2.1、工作台外形尺寸及重量估算X 向拖板（上拖板）尺寸：长⨯宽⨯高 145×160×50 重量：按重量=体积×材料比重估算3214516050107.81090--⨯⨯⨯⨯⨯≈NY 向拖板（下拖板）尺寸： 14516050⨯⨯ 重量：约90N 。
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专业课程设计（论文）题目 xy数控工作台机电系统设计二级学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化学号11204020332学生姓名杨棚指导教师袁东梅时间2015/6/24目录一．设计目的 (1)二．设计任务 (1)三．总体方案的确定 (1)1．机械传动部件的选择 (2)1.1．丝杠螺母副的选用 (2)1.2．导轨副的选用 (2)1.3．伺服电机的选用 (3)2．控制系统的设计 (3)3．绘制总体方案图 (3)3.1总体方案的论证 (3)3.2.xy工作台简图 (5)四．机械传动部件的计算与选型 (5)1，导轨上的重量估计 (5)2. 铣削力的计算 (5)3．滚珠丝杠螺母副的设计计算 (6)3.1最大工作载荷F m的计算 (6)3.2最大动载荷的计算 (6)3.3初选型号 (7)3.4传动效率η的计算 (8)3.5刚度的验算 (8)3.6稳定性的验算 (9)3.7临界转速的验算 (10)3.8滚珠丝杆的选型及安装尺寸的确定 (10)五．步进电机的选型与计算 (10)5.1传动计算 (10)5.2步进电机的计算与选型 (10)1、步进电动机转轴上的总转动惯量的计算 (10)2. 步进电机转矩的计算 (10)3. 初选步进电机的型号 (11)4. 验算转矩和惯量是否匹配 (2)5. 步进电机的性能校核 (12)六．直线滚动导轨副的计算与选型 (12)F的计算及导轨型号的选取 (13)1.单个滑块承受工作载荷max2.小时额定工作寿命的计算 (13)3.距离额定寿命计算 (14)4.额定动载荷计算 (14)5.产品选型 (14)七. 其余部件的选择 (15)7.1联轴器的选择 (15)7.2 轴承的选择 (17)八．软件设计的流程图 (18)九．软件设计的接线图 (19)十．程序编辑 (20)十一．总结 (21)十二．参考文献 (22)一．设计目的1.学习机电一体化系统总体设计方案的拟定。
2.通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件的工作原理与选用原则。
3.通过进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式。
4.通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件接口电路和控制软件的设计方法。
5.培养学生独立分析问题和解决问题的能力，并培养系统设计的思想。
6.提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。
二．设计任务参考课程设计指导书并自行查阅相关资料，设计XY数控工作台，要求可以实现启动、停止、急停、正向/反向点动、正向/反向连续运动、软硬限位等功能。
设计参数如下:1)立铣刀最大直径d=20mm；2)立铣刀齿数z=33）最大铣削宽度αe=15mm4）最大背吃刀量αp=12mm5）加工材料为碳素钢或有色金属；6）XY方向的脉冲当量δx =δy= 0.005 mm /脉冲；7）XY方向的定位精度为±0.01mm；8）工作台台面尺寸230mm×230mm，加工范围为250mm×250mm；9）工作台空载最快移动速度Vxmax =Vymax=3000mm/min；10）工作台进给最快移动速度Vxmax =Vymax=400mm/min；11）移动部件总重量为700N；三．总体方案的设计1.机械传动部件的选择1.1.丝杠螺母副的选用①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±0.01mm的定位精度，滑动丝杠副不能达到要求，因此选用滚珠丝杆副，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轴向间隙的调整和预紧方式：选用垫片调隙式，这种方法结构简单、刚性好、装卸方便，适用于一般精度的机构③滚珠丝杠的安装：采用一端固定，一端游动的方式，因其压杆稳定性和临界转速较高1.2.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，安装预紧方便好且精度保持性等优点。
选滚珠导轨，适合用于导轨上运动部件重量小于200kg的机床，摩擦阻力小，制造容易，成本较低。
1.3.伺服电机的选用任务书规定的定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有因此3000mm/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。
2.控制系统的设计1）设计的X-Z工作台准备用在数控车床上，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）对于步进电动机的开环控制，选用MCS-51系列的8位单片机AT89S52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．系统总体方案图3.1总体方案论证控制方案的论证：我们选用的是单片机作为控制系统，由于单片机价格低，我们需要的程序并不复杂，所以在编程时不会太难，在看plc虽然编程简单，操作方便，但价格太高同样运动控制卡也一样，所以我们选的单片机作为控制系统。
运动方案的论证：我们选用的是步进电机。
步进电机是开环控制，不受负载影响，我们可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，来达到精确定位。
而伺在服驱动器，是闭环，步进电机一般不具有过载能力，所有我们选用的是步进电机作为运动方案。
图1系统框图简图图2 Xy工作台简图四．机械传动部件的计算与选型1.导轨上的重量估计y向工作台长宽高分别为230mmX230mmX20mm重量估算=230x230x20x10-3x7.8x10-2=83N按照导轨上面移动部件的重量来进行估算。
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,估计重量约为800N。
2.铣削力的计算表1采用硬质合金立铣刀，工件的材料为碳钢根据公式0.850.750.73 1.00.10c e z p 118a fd a n ZF -=其中铣刀的直径d =20mm ，齿数Z =3，在不对称铣削情况下，取最大铣削宽度a e =15mm ，背吃刀量a p =12mm ，查《切削用量简明手册》可得，每齿进给量f z =0.1mm ，铣刀转速n =300/min 。
则由上公式求得最大铣削力：Fc=1779N根据上表1比例可知： F f =1.1F c =1957N F e =0.38Fc=676N F fn =0.25Fc=443N工作台受到垂直方向的铣削力Fz=Fe= 676N,受到水平方向的铣削力分别为F f 和F fn 。
将水平方向较大的铣削力分配给工作台的纵向（丝杠轴线方向），则纵向铣削力F x =F f =1957N ，径向铣削力F y =F fn =443N 。
3.丝杠螺母副的选型与计算3.1最大工作载荷F m 的计算在立铣时，工作台受到进给方向的载荷（与丝杠轴线平行）F x =1957N ，受到横向的载荷（与丝杠轴线垂直）F y =443N ，受到垂直方向的载荷（与工作台面垂直）F z =676N 。
已知移动部件总质量G =700N ，由《金属切屑机床》126页公式17-5得： Fm=KFx+μ(Fz+Fy+G)=[1.1⨯1957+0.005⨯(676+443+700)]N ≈2162N 取摩擦系数μ=0.005。
取颠覆力矩影响系数K =1.1,求得滚珠丝杠副的最大工作载荷为2162N 。
3.2最大动载荷的计算工作台在承受最大铣削力时的最快进给速度v =400mm/min ，初选丝杠导程P h =5mm ，，则此时丝杠转速n =v /P h =80r/min 。
由于我们设计的是数控铣床由课本可知取滚珠丝杠的使用寿命T =15000h ，代入L 0=60nT /106，得丝杠寿命系数L 0=72 (单位为：106r)，由于是轻度或平稳冲击所以取载荷系数f W =1.1，滚道硬度为60HRC 时，取硬度系数f H =1.0，根据公式F Q =fH3L fW F maxFQ=9894N3.3初选型号表23.175根据最大动载荷的计算值参考上表初选滚珠丝杠副的型号为山东博特精工股份有限公司的G 系列2005-4，其公称直径d 0=20mm ，导程P h =5mm ，滚珠直径=3.175mm 循环圈数为4x2，最大动载荷为11082N 满足要求。
3.4传动效率η的计算由上表可知公称直径d 0=20mm ，导程P h =5mm ，螺旋升角λ=4°22′。
将摩擦角φ=10′，代入η=tan λ/tan(λ+φ)，得传动效率η=96.8%。
3.5刚度的验算a 、 滚珠丝杠滚道间的接触变形量δ，查【4】中相关公式，根据公式0/WZ d d π=，求得单圈滚珠数Z=20；该型号丝杠为双螺母，滚珠的圈数⨯列数为4x2，代入公式Z ∑=Z ⨯圈数⨯列数，得滚珠总数量Z ∑=160。
丝杠预紧时，取轴向预紧力eqFy F =/3=720N 。
查【4】中相关公式，得，滚珠与螺纹滚道间接触变形310.0013/Pa δ=式中Pa=310.0013/Pa δ==0016.0160443175.321620013.033=⨯⨯÷⨯。
因为丝杠有预紧力，且为轴向负载的1/3，所以实际变形量可以减少一半，取1δ=0.0008mm 。
b 、 丝杠在工作载荷max F 作用下的抗拉压变形2δ丝杠采用的是一端采用深沟球轴承，一端采用一对背对背角接触球轴承的配置形式，轴承的中心距a=400mm,钢的弹性模量E=2.1⨯105MPa,由表3中可知，滚珠直径w d =3.175mm,丝杠底径2d =19.5mm ，则丝杠的截面积S=22d /4π=298.652mm ,有公式2F /eq a ESδ=其中，最大工作载荷F eq =2162N中心距a=400mm 弹性模量E=2.1⨯105MPa截面积S=22d /4π=298.652mm 代入以上数据，得 2δ=0.0138mm则δ总=δ1+δ2=0.0008+0.0138=0.0146mm=14.6m μ 根据网络版机械设计手册查得表4设计任务要求加工范围为250mm ⨯250mm ，所以取丝杠有效行程为350mm ，由上图表4可知，5级精度的丝杠有效行程大于315mm 小于400mm 时，行程偏差允许到25m μ，可见丝杠刚度满足。
3.6稳定性的验算根据【5】P115公式4-18，对于细长丝杆，不会发生失稳的最大压缩载荷为临界力erF41012203.410er f d F L =⨯ 式中20 1.2wd d D =-m ；0d 为丝杆公称直径=0.02m ；w D 为滚珠丝杠直径=3.175x10-3m ；0L 为丝杠最大受压长度0.35m ；滚动螺母至轴向固定处的距离L 取最大值600mm 。