双坐标十字滑台的设计
X-Y十字滑台之Y轴设计
一、设计任务题目：X-Y数控工作台机电系统设计任务：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）、立铣刀最大直径d=10mm2）、立铣刀齿数Z=33）、最大铣削宽度a e=15mm4）、最大背吃刀量a p=6mm5）、加工材料为碳素钢或有色金属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±0.01mm8）、工作台面尺寸为230mm³230mm，加工范围为250mm³250mm9）、工作台空载最快移动速度Vxmax=Vymax=2000mm/min10）、工作台进给最快移动速度Vxmax=Vymax=300mm/min11）、每齿进给量F=0.1mm12）、铣刀转速n=300r/min13）、下导轨移动重量G=800N，上导轨移动重量G=600N二、总体方案的确定1、机械传动部件的选择（1）、导轨副的选择要设计的XY工作台是用来配套轻型的立式数控铣床的，需要承受的载荷不大，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，华东丝杠副无能为力，只有选择滚珠丝杠才能达到。
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。
（3）、减速装置的选用选择了步进电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，且有消间隙机构。
为此，本次设计采用无间隙齿轮传动减速箱。
（4）、伺服电动机的选用任务书规定的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有3000mm/min。
机电一体化课设(十字滑台)说明书
目 录1绪论 (1)1.1课程设计的背景 (1)1.2课程设计的目的和意义 (1)1.3双坐标十字滑台的技术指标及主要内容 (1)1.3.1技术指标 (1)1.3.2主要内容 (1)2双坐标十字滑台整体结构设计 (2)2.1总体方案确定 (2)2.2滚珠丝杠的设计 (3)2.2.1计算载荷C F (3)2.2.2计算额定动载荷a C ' (3)2.2.3根据a C '选择滚珠丝杠副 (3)2.2.4稳定性验算 (4)2.2.5刚度验算 (5)2.2.6效率验算 (6)2.2.7丝杠的消隙 (6)2.3滚珠丝杠的固定端选择 (6)2.4滚动导轨 (6)2.5步进电机的选择 (7)2.5.1步距角的确定 (7)2.5.2减速器传动比计算 (7)2.5.3电动机轴上总当量负载转动惯量计算 (8)2.5.4惯量匹配验算 (8)2.5.5步进电动机负载能力校验 (8)2.6减速器参数设计 (11)2.6.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 (11)2.6.2按齿面接触疲劳强度设计 (11)2.6.3轴承的选择 (12)2.6.4联轴器的选择 (12)3双坐标十字滑台控制系统设计 (13)3.1设计目的 (13)3.2设计任务 (13)3.3设计步骤 (14)3.4数控编程及电气控制部分设计过程 (14)3.4.1总体设计方案的选择及确定 (14)3.4.2硬件控制电路设计 (14)3.4.3软件设计 (15)3.5程序清单 (21)3.5.1显示子程序 (21)3.5.2键盘子程序设计 (22)3.5.3中断 (25)3.5.4主程序设计 (27)4心得体会 (28)5参考文献 (30)1绪论1.1课程设计的背景机电一体化系统是综合多个学科的系统,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。
十字滑台设计
目录1.序言 (2)2.技术要求 (2)2.1 设计题目 (2)2.2 技术数据 (2)2.3 设计要求 (2)3.总体结构设计 (2)3.1 丝杠选取 (3)3.1.1 计算动载荷 (3)3.2 滚珠丝杠副的选取 (4)3.2.1计算载荷 (4)3.2.2根据Ca选择滚珠丝杠副 (4)3.2.3计算额定动载荷计算值Ca (4)3.2.4滚珠丝杠副校核 (5)3.3稳定性运算 (5)3.3.1计算临界转速n (5)K3.3.2压杆稳定性计算 (6)3.4 滚动导轨 (6)3.4.1计算行程长度寿命 Ts (6)3.4.2计算动载荷C………………………………………………………6、j3.5 选取电机 (8)3.5.1 电机的初选 (8)3.5.2 步进电机转动的校核 (8)4.结语 (11)5.参考文献 (11)1.序言X-Y数控工作台机电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,是微机控制技术的最简单的应用。
它充分的利用了危机的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。
X-Y数控工作台机电系统设计是利用8031单片机,及2764,6264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:通过圆弧或者直线插补程序以实现对零件进行几何加工,每进行一段加工都要产生一定的脉冲以驱动电机正反转,同时通过8155(1)将相应的加工进刀信息送至刀架库中以实现以之相应的走刀,电机和刀具的相对运动所以实现了刀具对工件的加工。
该控制系统采用软件中断控制系统结构及子程序结构简单，条件明确在经济型数控中应用较多。
中断结构采用模块化结构设计因为这种结构便于修改和扩充，编制较为方便，便于向多处理方向发展。
X-Y数控工作台机电系统设计采用步进电机作为驱动装置。
步进电机是一个将脉冲信号转移成角位移的机电式数模转换器装置。
十字滑台设计
重庆理工大学课程设计X-Y数控工作台的机电系统设计学院：重庆机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机电 2班教师：张明德学号：学生：目录1、引言： (3)2、设计任务 (4)3、总体方案的确定 (4)3.1 机械传动部件的选择 (4)3.1.1导轨副的选用3.1.2丝杠螺母副的选用3.1.3减速装置的选用3.2 控制系统的设计 (5)3.3 绘制总体方案图 (5)4、机械传动部件的计算与选型 (6)4.1 导轨上移动部件的重量估算 (6)4.2 铣削力的计算 (6)5、直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） (6)F的计算及导轨型号的选取5.1 块承受工作载荷max5.2 距离额定寿命L的计算6、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (7)6.1 最大工作载荷Fm的计算6.2 最大动工作载荷FQ的计算6.3 初选型号6.4 传动效率η的计算6.5 刚度的验算6.6 压杆稳定性校核7、步进电动机减速箱的选用 (9)8、步进电动机的计算与选型 (9)8.1 转矩的计算8.2.等效转动惯量的计算8.3速度的验算9、进给传动系统示图 (12)参考文献 (12)X-Y数控工作台机电系统设计1.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。
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。
模块化的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，以及步进电动机等部件构成。
其中步进电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠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。
数控机床双坐标十字滑台(“设计”文档)共10张
• 2、G00，G01，G02功能程序实现
• 6、插补原理及程序设计。
•
G指令是在数控系统中插补运算之前需求
预先规定，为插补运算做好预备的工艺指令。
其指令代码从G00至G99共100种，本设计用 到G00，G01和G02。其中，G00为定点位、 G01为直线插补、G 02为顺时针方向圆弧插 补。设计要求运用51系列单片机作为控制中 心实现直线与圆弧插补的G功能。
• 2、G00功能实现程序代码一份， 并根据分组情况实现G01或G02 功能程序代码，要求完成程序代 码清单及程序代码注释；
• 3、设计阐明书一份，详细阐明设计 实际根底、实现方法及控制系统各个 关键参数。单片机运用系统的设计包 括总体设计、硬件设计、软件设计、 在线调试、产品化等几个阶段，这几 个阶段并不都是绝对划分的，有时也 是交叉进展的。
2、设计方案论证后查阅资料。
方法。通常由主 设计要求运用51系列单片机作为控制中心实现直线与圆弧插补的G功能。
以8051单片机系列芯片作为系统的控制中心，担任接纳操作指令，并根据输入的指令控制步进电机的运动，扩展程序存储器、数据存储器、键
程序和假设干个 盘显器示接口及其它并行控制接口，构成完好的控制系统。 中断效力程序所 构成，
• 模块化程序设计技术
• 1、每个模块不宜太 大；
• 2、各个模块间在逻 辑相对独立；
• 3、对简单的义务不 用采用模块化；
• 4、尽量运用已有的 模块。
• 程序设计过程 • 1、建立数学模型 • 2、绘制程序流程图 • 3、编写程序 • 4、程序的汇编、调
试和固化
插补原理
十字滑台系统设计
重庆理工大学机电一体化课程设计X-Y水平十字滑台说明书班级：学号：专业：机械设计制造及其自动化姓名：教师：时间：2015年6月22日-7月10日目录一、设计目的 (2)二、设计任务 (2)三、总体方案的确定 (3)1、机械传动部件的选择 (3)2、控制系统的设计 (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 (7)4、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9)5、步进电动机减速箱的选用 (13)6、步进电动机的计算与选型 (13)7、增量式旋转编码器的选用 (19)8、步进电机驱动器的选择 (19)9、联轴器的选择 (21)五、工作台机械装配图的绘制 (22)六、工作台控制系统的设计 (22)七、十字滑台运动控制程序的编制 (22)八、结语 (25)参考文献 (26)一、设计目的课程设计是一个重要的时间性教学环节，要求学生综合的运用所学的理论知识，独立进行设计训练，主要目的：1、通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其思想知识，学习总体的方案拟定，分析与比较的方法。
2、通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算及选用的方式3、培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想4、锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力二、设计任务1、设计题目X-Y数控工作台机电系统设计2、任务设计一种供立式数控铣床使用的X-Y数控工作台。
要求可以设定工作台的运动速度，实现正向/反向点动、正向/反向连续运动、启动、停止、急停、软硬限位等功能。
3、主要设计参数1.立铣刀最大直径d=16mm2.立铣刀齿数Z=33.最大铣削宽度a c=10mm4.最大铣削深度a p=8mm5.加工材料为碳素钢6.X，Y方向的脉冲当量都为0.01mm/脉冲7.X，Y方向的定位精度都为±0.02mm8.工作台面尺寸为350mm×350mm,加工范围为450mm×450mm9.X,Y方向工作台空载最快移动速度都为2500mm/min10. X，Y方向工作台进给速度都为400mm/min三、总体方案的确定 1、机械传动部件的选择（1）导轨副的选用要设计的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(pmm y x /01.0==δδ)，定位精度高（max max 400/minx f y f v v mm ==），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。
两坐标数控滑台设计(B)
两坐标数控滑台设计（B）专业：学号：学生姓名：指导教师：摘要随着社会的不断发展，人们对物质需求的要求也越来越高，由此数控机床应运而生,数控加工的柔性好、精度高、生产效率高，可以改善工人的劳动条件，减轻工人的劳动强度，更有利于经济效益的提高, 而由于数控机床的广泛使用，，也因此引发了机械制造业的革命性变化和发展，而数控滑台则是数控机床的一个缩影。
此次设计是数控X-Y滑台，它是由机械系统、控制系统及接口电路等组成，机械系统主要是利用步进电机作动力源，因为他的性能好、性价比高；再通过联轴器带动滚珠丝杠的转动，进而使得螺母副产生在丝杠方向的直线移动，再由螺母副带动工作台在X-Y方向的移动。
而他的控制系统，考虑经济方面的因素，选择8031单片机进行控制。
滚珠丝杠的选择是本次设计的重点与难点所在，而选择它作为各轴进给系统的传动机构，是因为它较同步带具有更好的传动平稳性，而且结构上也较为紧凑，能够确保加工时的精度。
该滑台可应用于铣床和钻床的数控改造，而且改造简单方便，技术难度不大，可广泛应用。
通过对数控X-Y工作台的机械系统、控制系统的设计，阐述了机电一体化系统设计中的共性和关键的技术，达到了预期的目的。
关键词：数控滑台；设计；The design of two coordinate numerical control slider (B)ABSTRACTWith the development of the society, more and more people are having a higher standard to the requirement of the material they need, and then the nc machine tools came into being good flexibility, high precision, high efficiency, and can improve the working conditions of workers, reduce the labor intensity of workers, more conducive to the improvement of economic benefit, and due to the wide using of nc machine tools, thus led to a revolutionary change and development of machinery manufacturing, and numerical control slider are a miniature of the nc machine tools.This design is x-y sliding table of nc, it is by the mechanical system, control system and interface circuit, mechanical system mainly using step motor as power source, because of his good performance, cost-effective; Through the coupling to drive the ball screw rotation, and then make the screw nut pair produces linear movement direction, again by nut pair drive the move in the direction of the x-y table. While his control system, considering the economic factors, select 8031 single chip microcomputer to control. The selection of the ball screw is the key point and the difficulty of design, and select it as the driving mechanism of the axial feed system, because it is synchronous belt has better transmission stability, and the structure is more compact, to ensure the precision machining. The sliding table can be applied to CNC milling machine and drilling machine modification, simple and convenient and reconstruction, technical difficulty is not great, can be widely used.Based on nc x-y table of mechanical system, the design of the control system, this paper expounds the common and key technology in the design of mechatronics system, has reached the expected purpose.Key words: CNC machine tools; design目录第1章绪论 (1) (1)1.1 数字控制技术的产生和发展 (1)1.2 我国的发展情况 (2)1.3 滑台的设计 (3)第2章机械系统设计与计算2.1 整体结构设计 (3) (3)2.2 总体方案设计 (4)2.3 动力源设计与选择 (5)2.4 滚珠丝杠的选择 (5)2.4.1 种类与结构 (6)2.4.2 滚珠丝杠副的计算方案 (6)2.5 滚珠丝杠副的计算 (6)2.5.1 确定导程Ph (6)2.5.2 Y轴的载荷和转速计算 (7)2.5.3 确定预期额定动载荷 (8)2.5.4 确定最小螺纹底径d2m (8)2.5.5 确定规格代号2.5.6 确定预紧力Fp (9)2.5.7 确定支撑方式 (9) (10)2.5.8 确定支撑的轴承规格代号 (10)2.5.9 其他的相关尺寸 (11)2.5.10 X轴的载荷及转速计算 (11)2.5.11 确定预期额定动载荷 (12)2.5.12 最小螺纹底径d2m (12)2.5.13 确定规格代号 (13)2.5.14 确定预紧力Fp (13)2.5.15 确定支撑方式 (13)2.5.16 确定支撑轴承规格代号 (14)2.5.17其他相关尺寸 (14)2.6 传动系统刚度K计算 (14)2.6.1 滚珠丝杠副的抗压刚度 (14)2.6.2 支承组合刚度 (15)2.6.3 接触刚度 (15)2.6.4 刚度验算及精度选择 (16)2.6.5 验算许用转速 (16)2.6.6 轴向额定载荷的验算2.7 步进电机的校核 (17)2.7.1 步进电机转矩的校核 (17)2.7.2 计算转动惯量J (17) (18)2.8 导轨副设计与选择2.8.1 导轨的基本要求 (18)2.8.2 导轨的种类 (19) (20)2.8.3 直线滚动导轨的有关计算 (23)2.9联轴器 (23)2.9.1 名义转矩T（N·m） (23)2.9.2 计算转矩TC (24)第3章控制系统 (24)3.1 确定方案 (24)3.2 单片机的选择 (25)3.3 存储器的选用与扩展3.4 键盘与显示电路 (26) (27)3.4.1 8155的控制与连接 (30)3.5 键盘显示电路工作原理 (33)3.6 步进电机接口电路 (37)总结参考文献 (38)附录1 外文翻译-原文部分......................... 错误!未定义书签。
十字滑台制作方法
十字滑台制作方法十字滑台是一种常见的机械结构，用于实现平面运动。
它由一个底座和一个移动平台组成，移动平台可以在垂直和水平方向上相对于底座进行滑动。
十字滑台广泛应用于工业自动化、实验室设备、医疗器械等领域。
本文将介绍十字滑台的制作方法。
一、材料准备制作十字滑台需要准备以下材料：1. 铝合金板：用于制作底座和移动平台的框架结构，具有轻质、高强度和耐腐蚀的特点。
2. 线性导轨：用于实现移动平台在垂直方向上的滑动，选择合适尺寸和质量的线性导轨。
3. 滑块：与线性导轨配套使用，用于支撑和引导移动平台的滑动。
4. 螺杆及导轨：用于实现移动平台在水平方向上的滑动，选择适合的螺杆和导轨组合。
5. 电机及控制器：用于驱动螺杆实现平台的水平滑动，选择适合的电机和控制器。
6. 联轴器及连接件：用于连接电机和螺杆，确保传动效果和稳定性。
7. 螺栓、螺母和垫片：用于固定和连接各个部件，选择合适尺寸和材质的螺栓、螺母和垫片。
二、制作步骤1. 制作底座：根据需要的尺寸和形状，将铝合金板切割成相应的形状，并进行打磨和抛光处理，确保表面光滑平整。
2. 安装线性导轨：将线性导轨固定在底座上，使用螺栓、螺母和垫片进行固定，确保导轨与底座紧密连接。
3. 安装滑块：将滑块安装在线性导轨上，确保滑块能够顺畅滑动，并且稳定支撑移动平台。
4. 制作移动平台框架：根据需要的尺寸和形状，将铝合金板切割成相应的形状，并进行打磨和抛光处理，确保表面光滑平整。
5. 安装螺杆及导轨：将螺杆和导轨固定在移动平台框架上，使用螺栓、螺母和垫片进行固定，确保螺杆与导轨垂直，并且能够顺畅滑动。
6. 安装电机及控制器：将电机固定在底座上，使用联轴器将电机与螺杆连接起来，安装控制器进行电机的控制和调节。
7. 连接底座和移动平台：使用螺栓、螺母和垫片将底座和移动平台框架连接起来，确保连接紧固牢固，同时保持移动平台的水平平稳滑动。
三、调试和测试完成十字滑台的制作后，需要进行调试和测试，确保其正常工作和稳定性。
机电一体化课设(十字滑台)说明书
目 录1绪论 (1)1.1课程设计的背景 (1)1.2课程设计的目的和意义 (1)1.3双坐标十字滑台的技术指标及主要内容 (1)1.3.1技术指标 (1)1.3.2主要内容 (1)2双坐标十字滑台整体结构设计 (2)2.1总体方案确定 (2)2.2滚珠丝杠的设计 (3)2.2.1计算载荷C F (3)2.2.2计算额定动载荷a C ' (3)2.2.3根据a C '选择滚珠丝杠副 (3)2.2.4稳定性验算 (4)2.2.5刚度验算 (5)2.2.6效率验算 (6)2.2.7丝杠的消隙 (6)2.3滚珠丝杠的固定端选择 (6)2.4滚动导轨 (6)2.5步进电机的选择 (7)2.5.1步距角的确定 (7)2.5.2减速器传动比计算 (7)2.5.3电动机轴上总当量负载转动惯量计算 (8)2.5.4惯量匹配验算 (8)2.5.5步进电动机负载能力校验 (8)2.6减速器参数设计 (11)2.6.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 (11)2.6.2按齿面接触疲劳强度设计 (11)2.6.3轴承的选择 (12)2.6.4联轴器的选择 (12)3双坐标十字滑台控制系统设计 (13)3.1设计目的 (13)3.2设计任务 (13)3.3设计步骤 (14)3.4数控编程及电气控制部分设计过程 (14)3.4.1总体设计方案的选择及确定 (14)3.4.2硬件控制电路设计 (14)3.4.3软件设计 (15)3.5程序清单 (21)3.5.1显示子程序 (21)3.5.2键盘子程序设计 (22)3.5.3中断 (25)3.5.4主程序设计 (27)4心得体会 (28)5参考文献 (30)1绪论1.1课程设计的背景机电一体化系统是综合多个学科的系统,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。
十字滑台机电设计
根据式Tamax=Jeqξ= ，考虑传动链的总效率η，计算快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩：
Tamax= ···············（1-4）
式中:
nm—对应空载最快移动速度的步进电动机最高速度，单位r/min
2、切削力计算
设零件的加工方式为立式铣削，采用硬质合金立铣刀，工件的材料为碳钢。则由查3-7表1（机电一体系统设计课程设计，尹志强合肥工业大学，机械工业出版社），查得立铣时的铣削力计算公式为:
Fc=118 a f d-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：
设步进电机由静止到加速至nm转速所需时间ta=0.4s，传动链η=0.85。则由式（1-4）求得：
Tamax= ≈0.147N·m
由式 可知，移动部件运动时，折算到电动机转轴上的摩擦转矩为：
··········（1-6）
式中μ—导轨摩擦因数，滚动导轨取0.005；
Fz—垂直方向的铣削力，空载时取0；
（6） 压杆稳定性校核
根据公式FK= 计算失稳时的临界载荷FK，查表3-34，取得支承系数fk=1（单推-单推）；由丝杠低经d2=28mm，求得截面惯性矩I= ；压杆稳定安全系数K取3（丝杠卧式水平安装）；滚动螺母至轴向固定处的距离a取最大值500mm。代入式FK= ，得临界载荷FK=7414N,远大于工作载荷Fm=3089N，故丝杠不会失稳。
十字滑台设计讲解
摘要随着世界进入现在代化科技文明至今，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。
在近代工业上PLC的问世给所有工业部分带来飞跃的进步，人们利用PLC的优点改变传传统工业的控制技术，让工业实现真正的全自动化。
在人类文明至今机械工具不断的改进，到工业革命之后一次又一次的飞跃给现在所有科技生活等部分带来了翻天变化，就现在工业生产中十字滑台是最新科技领先的技术中的一个常应用的工业生产模块。
在科技不断地升级换代，世界各发达国家在各技术部分的技术水平已经非常成熟，然而我国在很多科技部门仍然是空缺众多。
就目前关于本文章的十字滑台的精确度就是目前我国一项重大空缺，所以本文章设计是关于如何利用PLC技术来实现十字滑台的更精确、更方便、更灵活，PLC的使用可以利用其优点来弥补我国在这些工业技术上的缺陷。
课题研究主要工作就是研究如何PLC编程进行对十字滑台的精确控制，十字滑台系统主要X轴方向滑台、Y轴方向滑台、X-Y轴定位及划线。
在设计中很多方面都涉及机械方面的机械滑轮和齿轮和自动化方面的PLC控制理论与程序以及相关学科的知识来实现十字滑台的电动机的运转，实现最终十字滑台的设计要求。
关键字：PLC、十字滑台、X轴、Y轴AbstractNow as the world entered the generation of the civilization of science and technology, the continuous development of modern science and technology, greatly promote the cross of different subjects and penetration, led to the revolution and reform in the field of engineering. In the advent of modern industrial PLC brings all the industrial part of leap progress, people of have a little change the traditional industrial control based on PLC technology, make industry to realize the real full automation.Machine tools of continual improvement, up to now in human civilization to leap again and again after the industrial revolution brought all technology such as part of life now proud of change, is now in the industrial production cross sliding table is one of the latest technology leading technology in the industrial production of commonly used modules.In science and technology constantly upgrading, the world's developed countries in the technical part of the technical level is already very mature, however in many departments of science and technology in our country is still many gaps. Now about the accuracy of the cross slide of this article is a big gap in our country at present, so this article design is about how to use PLC technology to realize the cross slide more accurate and more convenient, more flexible, the use of PLC can make use of its advantage to make up the defects of our country on the industrial technology.Research the main work is to study how to PLC programming for accurate control of cross sliding table, cross sliding table system main X axis direction slippery, Y direction slippery, x-y axis positioning and marking. In many aspects are involved in the design of machinery of pulleys and gears and automation of the theory and application of PLC control and related disciplines of knowledge to realize the cross slide motor operation, to eventually achieve cross slide design requirements.Key words: PLC, cross sliding table, the X axis and Y axis目录1、引言： (6)2、设计任务 (4)3、总体方案的确定 (4)3.1 机械传动部件的选择 (4)3.1.1导轨副的选用3.1.2丝杠螺母副的选用3.1.3减速装置的选用3.2 控制系统的设计 (5)3.3 绘制总体方案图 (5)4、机械传动部件的计算与选型 (6)4.1 导轨上移动部件的重量估算 (6)4.2 铣削力的计算 (6)5、直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） (6)F的计算及导轨型号的选取5.1 块承受工作载荷max5.2 距离额定寿命L的计算6、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (7)6.1 最大工作载荷Fm的计算6.2 最大动工作载荷FQ的计算6.3 初选型号6.4 传动效率η的计算6.5 刚度的验算6.6 压杆稳定性校核7、步进电动机减速箱的选用 (9)8、步进电动机的计算与选型 (9)8.1 转矩的计算8.2.等效转动惯量的计算8.3速度的验算9、进给传动系统示图 (12)参考文献 (12)引言1.1课题来源自选课题：根据生产实际PLC在工业中的应用及十字滑台与PLC综合利用的发展前景选定了《PLC对十字滑台控制系统》这个设计课题。
十字滑台系统设计
重庆理工大学机电一体化课程设计X-Y水平十字滑台说明书班级：学号：专业：机械设计制造及其自动化姓名：教师：时间：2015年6月22日-7月10日目录一、设计目的 (2)二、设计任务 (2)三、总体方案的确定 (3)1、机械传动部件的选择 (3)2、控制系统的设计 (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 (7)4、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9)5、步进电动机减速箱的选用 (13)6、步进电动机的计算与选型 (13)7、增量式旋转编码器的选用 (19)8、步进电机驱动器的选择 (19)9、联轴器的选择 (21)五、工作台机械装配图的绘制 (22)六、工作台控制系统的设计 (22)七、十字滑台运动控制程序的编制 (22)八、结语 (25)参考文献 (26)一、设计目的课程设计是一个重要的时间性教学环节，要求学生综合的运用所学的理论知识，独立进行设计训练，主要目的：1、通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其思想知识，学习总体的方案拟定，分析与比较的方法。
2、通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算及选用的方式3、培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想4、锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力二、设计任务1、设计题目X-Y数控工作台机电系统设计2、任务设计一种供立式数控铣床使用的X-Y数控工作台。
要求可以设定工作台的运动速度，实现正向/反向点动、正向/反向连续运动、启动、停止、急停、软硬限位等功能。
3、主要设计参数1.立铣刀最大直径d=16mm2.立铣刀齿数Z=33.最大铣削宽度a c=10mm4.最大铣削深度a p=8mm5.加工材料为碳素钢6.X，Y方向的脉冲当量都为0.01mm/脉冲7.X，Y方向的定位精度都为±0.02mm8.工作台面尺寸为350mm×350mm,加工范围为450mm×450mm9.X,Y方向工作台空载最快移动速度都为2500mm/min10. X，Y方向工作台进给速度都为400mm/min三、总体方案的确定 1、机械传动部件的选择（1）导轨副的选用要设计的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(pmm y x /01.0==δδ)，定位精度高（max max 400/minx f y f v v mm ==），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。
《机电一体化系统设计》课程设计指导书双坐标十字滑台设计及控制
《机电一体化系统设计》课课程设计指导书双坐标十字滑台设计及控制前言本课程设计指导书是根据长春工业大学机电工程学院2003年最新修订的专业课程教学大纲并结合本专业实际教学情况而编写的，根据《机电一体化系统设计》这门专业课，配套的本课程设计的基本要求、主要内容及相关技术资料。
本课程设计指导书包括课程设计内容、设计要求和有关设计步骤，尽可能使学生对于本课程设计有一个清晰的思路。
由于篇幅的限制，为避免重复，对于本课程相关教材中已有详细叙述的基本理论知识，本指导书仅做概要提示，具体内容请参考相关教材。
另外，本指导书后附有关设计资料，供同学参考。
希望同学们在课程设计之前，一定要通读本指导书，做好预习，避免设计中的盲目。
同时在课程设计过程中，提倡大家在独立思考的前提下，互相探讨，积极钻研，勇于提出创新的见解和方案。
对书中不足之处，敬请提出宝贵意见。
-------------------------------------------------------------------------- 学院教学院长（签字）：年月日系主任（签字）：年月日执笔人（签字）：年月日目录前言 (1)第一章绪论 (3)§1-1 课程设计的目的和要求 (3)§1-2 课程设计的实施规则 (3)§1-3 课程设计过程及方式 (5)§1-4 时间安排及考核方法 (7)第二章课程设计内容 (10)§2-1 设计方案的确定 (10)§2-2 本次设计的主要内容 (11)§2-3设计步骤 (11)§2-3-1总体设计方案的选择及确定 (12)§2-3-2硬件设计 (12)§2-3-3软件设计 (13)附录 (22)第一章绪论§1--1课程设计的目的和要求1、课程设计的目的课程设计是重要的教学环节之一，是学生将课堂教学知识用于实践的有效途径。
十字滑台系统设计
十字滑台系统设计Company Document number : WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998注3重庆理工大学机电一体化课程设计X-Y水平十字滑台说明书班级：学号：专业：机械设计制造及其自动化姓名：教师：时间:2015年6月22日・7月10日1、机械传动部件的选择 (3)2、控制系统的设计 (4)1、导轨上移动部件的重量估算 (4)2、铳削力的计算 (4)3、直线滚动导轨副的计算与选型 (7)4、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9)5、步进电动机减速箱的选用 (13)6、步进电动机的计算与选型 (13)7、増量式旋转编码器的选用 (19)8、步进电机驱动器的选择 (19)9、联轴器的选择 (21)2六、工作台控制系统的设计 (22)七、十字滑台运动控制程序的编制 (22)八、结语 (25) (26)滚道硬度(HRC)505558-64满足要求fH表2-5温度系数工作温度/c°<100100〜150150-200200-250fT表2-6接触系数每根导轨上滑块数12345fC表2-7精度系数精度等级2345fR1・表2-8载荷系数工况无外部冲击或震动的低速场合，速度小于15m/min无明显冲击或振动的中速场合，速度为15 ~ 60m/min有外部冲击或振动的高速场合，速度大于60ni/minfW1~~22~分别取硬度系数田二、温度系数fT二、接触系数忙二、精度系数依二、载荷系数fW=,代入式2-3 [3] 46,得所选丝杠的距离寿命为180km。
讨加/•办丄「50< f\\f ^*max 7 (2・3)1.0xl・00x0・81x0・9x7・941.5x0.601x 50 a 12658如？» 50 km结论：所选导轨的距离寿命远大于期望值50kg故距离额定寿命满足要求。
4、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 （1）最大工作载荷Fm 的计算在立铳时，工作台受到进给方向的载荷（与丝杠轴线平行）Fx=2082N,受到横 向的载荷（与丝杠轴线垂直）Fy=473N,受到垂直方向的载荷（与工作台面垂 直）Fz=719N o 已知移动部件总重量G=900N,按矩形导轨进行计算，查表2・9 [3] 3& 表2・9最大工作载荷Fm 实验计算公式及参考系数注：表中摩擦因数□均为滑动导轨。
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郑州大学现代远程教育毕业设计题目:双坐标十字滑台的设计入学年月 2012年09月学生姓名刘栋梁学号 ***********专业机电一体化学习中心石鸡中心联系方式______________指导教师成绩完成时间2014年07月14日双坐标十字滑台的设计目录一．机械部分 (2)1.设计目的 (2)2.设计任务 (2)3.设计要求 (2)4.设计步骤 (2)5.工作量 (2)6.工作台结构及参数设计 (3)7.步进电机的选择 (8)8.减速器的参数设计 (11)9.联轴器的选择 (13)二．双坐标十字滑台控制系统设计 (14)1.设计目的 (14)2.设计任务 (15)3.设计步骤 (15)4.工作量 (15)5.数控编程及电气控制部分设计过程 (16)6.程序清单 (18)三．参考资料 (23)四．心得体会 (24)五．评审表 (25)一．机械部分1. 设计目的9.1加深理解和掌握《机电一体化》、《计算机接口设计》、《计算机控制技术》、《数控技术》等课程的基本知识，提高学生综合运用所学知识的能力。
9.2培养学生根据设计课题的需要，选用参考书，查阅有关工程手册的技术数据、图标和文献资料的能力。
2. 设计任务9.3组号 1.工作台长X宽（mm）：390X290。
工作台工作重量：1800N9.4工作台行程：△Z=工作台长-100△Y=工作台宽-1002.3 脉冲当量：0.005—0.008mm/p3.设计要求3.1 工作台进给运动采用滚珠丝杠螺母传动；3.2滚珠丝杠支承方式为双推—简支型；3.3驱动电机为反应式步进电动机；3.4步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速、要求消除齿轮传动的间隙。
4. 设计步骤4.1总体方案的选择与确定；4.2设计方案论证后查阅资料。
5. 工作量5.1零号装备图一张；5.2设计说明书一个（30页以上）。
6. 工作台结构及参数设计6.1 数控工作台采用步进电机驱动的开环控位结构，其单项驱动系统结构简图如图1-1所示。
6.2 滚珠丝杠设计下丝杠 设计滚珠丝杠时，已知工作条件是：工作载荷F=900+400=1300（N ）使用寿命L ，h=10000（h ），丝杠的工作长度（或螺母的有效行程）L=0.31（m ）、丝杠的转速n （平均转速n=100 r/min 或最大转速10000max =n r/min ），以及滚道硬度58-63HRC 和运转精度mm 03.0=δ。
6.2.1计算载荷F cF c =K F *K H *K A F M =1.2⨯1.0⨯1.0⨯1150=1380N查表2-6取K F = 1.2 、查表2-7取K H = 1.0 、查表2-4取D 级精度 、查表2-8取K A =1.0 。
6.2.2 计算额定动载荷，计算值Ca ’Ca ‘=341064.1⨯nh L n c F =1380⨯341067.110000100⨯⨯=5125.3N6.2.3 根据Ca ‘选择滚珠丝杠副，假设选用F c 型号，按滚珠丝杠副的额定动载荷等于或稍大于Ca ‘的原则，查表2-9选以下型号 规格：5393,5.220041=-=Ca F c N 8630,5.220051=-=a c C F N考虑各种因素选用 5.220041-c F ，由表2-9得丝杠副数据： 公称直径：mm D 200= 导程：P=4mm 螺旋角："0383=λ 滚珠直径：d 0=2.381mm 按表2-1中尺寸公式计算： 滚道半径：R=0.521d=1.238mm偏心距：e=(R-d/2)21036.3707.0-⨯=⨯mm6.2.4稳定性验算6.2.4.1丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷F cr （N ），按下式计算：F cr =2)(2UC aFI π式中，E 为丝杠材料的弹性模量，对于钢E=206GPa ；L 为丝杠工作长度（m ）；I a为丝杠危险截面的轴惯性矩（m 4）；u 为长度系数，见表2-10I a ==6441d π49410464)0176.0(14.3m -⨯=⨯ 取u=2/3，则F cr =429921039.6)19.032(1041020614.3⨯=⨯⨯⨯⨯⨯-N 安全系数S= 7.7109001039.64=⨯=m cr F F 。
查表2-10[s]=2.5---3.3,S>[s],丝杠是安全的，不会失稳。
6.2.4.2 高速长丝杠工作时，可能发生共振，因此需要验算其不会发生共振的最高转速——临界转速n cr 。
需求丝杠的最大转速 n max <n cr ，临界转速n cr （r/min ）可按下式计算：n cr = 9910212)(ul d f c ⨯ 式中f c 为临界转速系数，见表2-10，取F c = 3.927 u= 2/3 ，则n cr =min /9.21178)19.032(0176.0927.3991022r =⨯⨯⨯ n cr >n max =10000r/min ,所以丝杠工作时，不会发生共振。
6.2.4.3 此外滚珠丝杠副还受D 0n 值的限制，通常要求D 0n<7*104mmr/min ，D 0n=20min /.1071004r mm ⨯<⨯ 所以丝杠副工作稳定。
6.2.4.4刚度验算滚珠丝杠在工作负载下F （N ）和转矩T （N*m ）共同作用下起每个导程的变形量△l 0（m ）为△l 0= CGJ TP EA PF π22±± 式中A 为丝杠截面积，A= 2421104.241m d -⨯=π ，J c 为丝杠的极惯性矩J c =494110932m d -⨯=π ，G 为丝杠切变模量，对钢G=83.3，J （N*m ）为转矩，T=M N D F m.509.0)tan(2=+λρ 式中，ρ为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数，F M 为平均工作载荷， 按最不利的情况取（其中F=F m ）=0l um 2992494109109103.8314.32509.0004.0104.210206900104---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯ 则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为△l=um um l p l 1503.0212128.410410919.0.320=⨯=≤=⨯⨯⨯=--σ 通常要求丝杠的导程误差△l 应小于其传动精度的1/2，即该丝杠的△l 满足上式，所以其刚度可满足要求。
6.2.4.5 效率验算滚珠丝杠副的传动效率为η=%5.94%100)tan(tan =⨯+ρλλn 要求在90%--95%之间，所以该丝杠副合格。
经上述计算验证，5.220041-c F 各项性能均符合题目要求，可选用。
下丝杠的设计 要求如下：设计滚珠丝杠时，已知工作条件是：工作载荷F=900（N ） 使用寿命L ，h=10000（h ），丝杠的工作长度（或螺母的有效行程）L=0.31（m ）、丝杠的转速n （平均转速n=100 r/min 或最大转速10000max =n r/min ），以及滚道硬度58-63HRC 和运转精度mm 03.0=δ。
同上述的计算及验算校核选取考虑各种因素选用 5.220041-c F上丝杠的承受载荷比下丝杠小 顾选用 5.220041-c F 完全可以 上下丝杠 均选用 5.220041-c F 型号6.2．5丝杠轴承的选择型号：52202 数量：2 参数及尺寸 d=12mm D=32mm 1T =22mm a C =16.5KN A=0.003m ax n =4800r/min B=5mm型号： 6201 数量：4 参数及尺寸 d=12mm D= 32mm B= 10mm r C = 6.82KN m ax n = 1900r/min 2d =18.3mm 2D =26.1mm m in r = 0.66.2．6丝杠的消隙采用垫片调隙式 调整垫片的厚度使螺母产生微量的轴向位移，已达到消除轴向间隙和产生预紧力的目的。
6.3 滚动导轨有已知条件得，该导轨的额定工作时间寿命T h 为：T h = h 900053006=⨯⨯由T h = n l Ts s 2103⨯得T s = 2310nl T s h =2km 1000608.09000÷⨯⨯⨯=3456km因滑座数m=4，所以每根导轨上使用2个滑座由表2-15-2-18确定f c =0.81 ，f H = 1 ，f T = 1 f W = 2 ，则由式（2-9）T s =3⎪⎪⎭⎫⎝⎛•F C f f f f k a w c t h Ca=w ct h s f f f f K T F •3/其中F=N N M F 67541800900=+=∑ Ca=N N 46.589821181.05034566753=⨯⨯⨯若选用 汉江机场床的HJG-D 系列滚动直线导轨，查表2-13，其中HJG-D25型号的导轨的Ca 值为17500N ，能满足五年的使用要求，所以可选用HJG-D25的滚动直线导轨上下导轨均选用 HJG-D25的滚动直线导轨7.步进电机的选择下电机的要求：工作台的重量m=220kg 导轨摩擦系数 0.2 最大轴向力 F=1100N δ=0.0057.1 减速器传动比的计算i=2005.0360004.9.03600=⨯⨯=∂δP 按最小惯量条件，从图5-33、5-34查得减速器应用 级传动，选各传动齿轮齿数分别为Z 1= 20 ，Z 2= 40 ，模数m=2mm 齿宽1b = 25 mm 2b =20mm7.2 电动机轴上总当量，负载传动惯量计算按式5-26分别计算各传动件的转动惯性，其中齿数的等效值分别为分度圆直径丝杠的等效直径为Ø 。
J z1=32141L d πρ=51047.4-⨯2.m kgJ z2=3222L d πρ=5104.9-⨯2.m kgJ S =32Dlπρ=25.103m kg -⨯将各传动件的转动惯量及工作台质量计算到电动机轴上得总当量负载转动惯量。
J d =m I P J J iJ S Z Z 2221)2()(1π+++=24.10547.m kg -⨯7.3 惯量匹配计算716.01075.010537.044=⨯⨯=--m d J J 满足141≤≤mdJ J ，要求说明惯量匹配比较合理。
7.4 步进电机负载能力校验步进电机轴上的总惯量J=J m +J d =2444.10287.11075.010537.0m kg ---⨯=⨯+⨯ ，空载启动时电动机轴上的惯性转矩：m N tV P i J T J .34.02max=∆⨯⨯=π 电动机轴上的当量摩擦转矩：m N mg iP T .143.02==μπλμ其中伺服进给传动链的总效率取η= 0.8设滚动丝杠螺母副的预紧力为最大轴向载荷的1/3则因预紧力而引起的折算到电动机轴上的附加摩擦力转矩为：T 0=m N Fp .023.0)1(3i22=-⨯ηπη 工作台上的最大轴向载荷折算到电动机轴上的负载转矩为：T w =m N F ip .358.02=πη于是空载启动时电动机轴上的总负载转矩为m N T T T T J q .506.00=++=μ 在最大外载荷工作下工作时电动机轴上的总负载转矩为：T 1=m N T T T W .524.00=++μ按表5-5查得空载启动时所需电动机最大转矩为：T s1=mNTq.715.0707.0=按式5-39可求最大外载荷工作时所需电动机最大静转矩为：Ts2=mNT.08.1~75.1)5.0~3.0(1=根据以上的计算数据选的电机型号为：56BYG250E7.5技术参数及型号如下：由于Ts= 2.5N.m>1.75N.m 所以步进电动机能正常启动。