（數(shù)控加工）潘啟靜鉆床改裝用數(shù)控Y工作臺設計廣西工學院機械工程系《機電壹體化系統(tǒng)設計》課程設計說明書設計題目：鉆床改裝用數(shù)控XY工作臺設計（190*210mm2）(C)班級：機電071班姓名：潘啟靜指導教師：梁蔓安教研室主任：設計要求：設計要求包含以下幾個部分：1、數(shù)控XY工作臺機械部分的設計計算2、數(shù)控XY工作臺機械部分裝置圖設計（A1）、鑒于運動控制卡的控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設計圖（附在說明書中）4、編寫設計說明書（許多于18頁）廣西工學院機電壹體化教研室2011-1-11《機電壹體化系統(tǒng)設計》課程設計指導一、設計目的經(jīng)過本次設計，使學生全面地、系統(tǒng)地認識和掌握機電壹體化技術的基本內(nèi)容和基本知識，初步掌握機電壹體化系統(tǒng)設計方法，且能學會運用手冊、標準等技術資料。同時培育學生的創(chuàng)新意識、工程意識和著手能力。二、設計內(nèi)容題目：鉆床改裝用數(shù)控XY工作臺設計1、設計壹套簡略數(shù)控XY工作臺，固定在某個鉆床的工作臺上，XY工作臺的地點控制采納步進電機數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)過上述方案將該一般鉆床改裝成簡略的經(jīng)濟型數(shù)控鉆床。2、設計要求：改造后的鉆床可以加工的最大面積為：A*Bmm2的工件，最大工件重量：150kg.數(shù)控XY工作臺要求孔的定位精度在+/-0.02mm內(nèi)，工作臺快進速度為2m/min,加減速時間為0.2秒。三、機械部分改裝設計計算、初步確立工作臺的尺寸及其重量依據(jù)設計要求，所取的可以加工的最大面積為，最大工件的重量為。所以我初定工作臺的。工作臺的資料為號鋼，其密度為。（取）所以：1.1、工作臺（X向托板）重量=體積×密度1.2、取Y向托板=X向托板1.3、上導軌座（連電機）重量初步取導軌座的長，寬為，高為。所以所以依據(jù)上邊所求，得XY工作臺運動部分的總重量為：依據(jù)要求所知，其最大加工工件為，所以：、傳動系統(tǒng)設計2.1、脈沖當量是壹個進給指令時工作臺的位移量，應當小于等于工作臺的地點精度的1/2，因為定位精度在內(nèi)，所以：，2.2、取聯(lián)軸器傳動，所以它的傳動比為,取絲杠的導程為。取步距角β為0.9度，所以脈沖當量、滾珠絲杠的設計計算及選擇3.1求絲杠的靜載荷已知其計算公式《數(shù)控機床系統(tǒng)設計》公式5-2式中的硬度系數(shù)，取1.0《數(shù)控機床系統(tǒng)設計》表5-2載荷系數(shù)，取1.5《數(shù)控機床系統(tǒng)設計》表5-2：絲杠工作時的軸向阻力依據(jù)：此中為所以：3.2、確立動載荷及其使用壽命依據(jù)絲杠動載荷公式：式中：：額定動載荷：動載荷系數(shù)，稍微沖擊取1：硬度系數(shù)，取1：當量動載荷，N：壽命依據(jù)：使用壽命使用壽命所以式中的絲杠的最高轉速，因題目中所給其工作臺快進的速度為，所以其計算為：所以：3.3滾珠絲杠的選用查依據(jù)動載荷及動載荷和公稱導程值的查對，最后選用的滾珠絲杠的型號為FF1204-3，其公稱直徑為12mm，公稱導程為4mm，動靜載荷分別為4KN和6.7KN。滾珠直徑2.381mm,剛度208，外徑11.3mm,絲杠底徑9.5mm,循環(huán)圈數(shù)3。滾道半徑=1.238mm《機電壹體化技術基礎及應用》表2-4偏愛距絲杠內(nèi)徑9.6mm穩(wěn)固性計算式中E=2.06長度系數(shù)，倆端用鉸鏈時=1=0.3m所以因為2.5~4是安全的剛度驗算按最不利狀況考慮，螺紋螺距因受軸向力惹起的彈性變形和受轉矩惹起彈性變形方向是壹致的。所以式中,《機電壹體化技術》,S=P=4mm,9.6mm,G=83.3.每米螺紋長度上距離彈性變形為。轉動螺旋可按滑動螺旋（同精度等級）的壹半，依據(jù)相關表得出=15m/m，所以：<(3)效率驗算===0.973、轉動導軌的計算和選擇導軌是數(shù)控機床的重要零件之壹，它在很大程度上決定數(shù)控機床的剛度，精度和精度保持性。．轉動導軌副的構造介紹轉動直線導軌副是由導軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等構成，如圖：）導軌的當量載荷GGB25預加載荷類型為輕預載時，按表6.3-12（機電壹體化設計手冊—下冊）查得預緊力為198.5N。、是倆個導軌滑塊的受力。2）當量載荷760N.）計算額定動、靜載荷計算長度壽命：式中：——溫度系數(shù)，按表6.3-3取=1——接觸系數(shù)，按表6.3-4取=0.81——載荷系數(shù)，按表6.3-5取=1.5硬度系數(shù)，硬度58~64HRC時取1.0——額定動載荷，南京藝工網(wǎng)查得GGB16AA查得為8.51KN.以小時為單位的額定壽命T=式中：l——單向行程，l=0.34mn——每分鐘來回次數(shù)，，取n=3代入數(shù)據(jù)解得：T=89869h,T，所選導軌種類切合.由網(wǎng)址查得南京藝工網(wǎng)，選擇GGBAA/AL四方向等載荷型滾動直線導軌副系列絲杠副滾珠。以下列圖所示：選擇GGB16AA型號，其額定基本靜載荷.）驗算額定靜載荷取安全系數(shù)，按下式驗算此中=760N，知足要求、步進電機的設計計算和采納已知快進速度：絲桿導程:所以最高轉速：最高頻次：計算系統(tǒng)在電機軸上的等效轉動慣量工作臺迅速挪動時的等效轉動慣量：式中：M=187kg,,,代入上式解得：轉動零件變換到電機軸上的等效轉動慣量：式中：D——絲桿公稱直徑12mm.l——支座總長，l=400mm代入算得：所以總的轉動慣量為：電動軸轉矩的計算）空載啟動時，電動機的加快轉矩：式中的為絲杠的最高轉速為電機加減速時間（0.2s）所以：）電機軸上的摩擦轉矩式中的為伺服傳動鏈的總效率，取0.8）計算附帶摩擦力矩式中的為滾珠絲杠示預緊時的效率，取0.9。所以由述計算可知電動機的總的轉矩為步進電動機的選擇依據(jù)上述剖析，最后我選定步距角為0.9度的型號為86BYG101的步進電動機，其最大靜轉矩為1.2>我所需要的0.0268。其外形構造及尺寸以下列圖所示：、聯(lián)軸器的選擇6.1、聯(lián)軸器的介紹聯(lián)軸器屬于機械能用零誤了件范圍，用來聯(lián)接不一樣機構中的倆根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉以傳達扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器仍有緩沖，減振和提升軸系動向性能的作用。聯(lián)軸器由倆半部分構成，分別和主動軸和從動軸聯(lián)接。6.2、聯(lián)軸器的選擇由選擇出絲杠的型號和步進電機的型號綜合考慮聯(lián)軸器的尺寸大小且選擇相應的型號。絲杠軸端=12mm，電機軸端=9.5mm，由網(wǎng)址：查得：依據(jù)軸徑選擇聯(lián)軸器的規(guī)格型號為：LK7-25-SLK7-25、軸承座的選擇依據(jù)滾珠絲杠的公稱直徑為12mm，所以我先擇的軸承座為：查其外觀圖為：其參數(shù)為：依據(jù)參數(shù)，我所選的型號為EK-12裝置參數(shù)：四、硬件系統(tǒng)設計1、DMC3000DMC3000系列是壹種性能優(yōu)勝、功能強盛的運動控制卡，特別合適于多軸插補聯(lián)動等復雜用途。因為卡上帶有硬件插補辦理器，倆軸圓弧插補和多軸直線插補均可在卡長進行辦理，PC機公需向卡上寫入插補運動的終點和圓心值即可?？ㄉ系念A置存放器可早先儲存下壹運動的數(shù)據(jù)，待目前運動履行完成后，即自動裝載且履行下壹動動，所以本卡能很好地履行多段連續(xù)路徑插補動動。此卡仍有許多其余高級功能，如T/S形速度曲線、編碼器或光柵計數(shù)、手輪輸入、精細Z信號找零、非對稱速度曲線、動向可改速度和目標地點等DMC3000特色1）四軸獨立同時或插補運動2）隨意倆軸和三軸線性插補功能3）常矢量速度連續(xù)插補功能4）T/S對稱或非對稱速度曲線5）倆種編碼器輸入脈沖種類：A/B6）地點管理和軟件限位開關功能7）運動中可圓滑改變速度和目標地點8）四軸可同時起動功能9）功能強盛的MOTION3000測試軟件10）最多可達16進16出I/O11）每軸最大輸出脈沖頻次4MPPS12）倆軸圓弧插補功能13）由上位機控制的位圖插補功能14）倆種脈沖輸出種類：雙脈沖或脈沖/方向15）每軸編碼器輸入脈沖頻次最大1MHZ16）板卡號ID設置，同壹電腦最多可插12塊卡17）支持手輪和JOG功能18）可編程中止源19）DMC3400DLL函數(shù)庫和合用于Windows95/98/NT/200020）可用VB/VC/C++BUILDER等編程控制卡原理構造見下列圖XY工作臺控制系統(tǒng)構造圖四、總結經(jīng)過10時節(jié)間的課程設計達成了整個鉆床XY工作臺的機械部分的設計、計算及選用。在構造上見似簡單，但是真實在著手的時候發(fā)現(xiàn)自己仍有好多方面不懂，所以需要努力增強自己的專業(yè)方面的理論知識及實踐能力。本次設計的主要內(nèi)容包含，滾珠絲杠，轉動導軌及步進電動機的計算及選用和軸承座、聯(lián)軸器的選用。在其計算方面我采納了最慣例的方法，所以關于所設計的工作臺的適用性有壹定的保障。此外在導軌座，工作臺及其配裝的設計中，加入了自己的壹些想法，有所創(chuàng)新，也希望可以經(jīng)的住實踐的考驗。在設計中也碰到了壹些問題，感謝梁蔓安老師的精