毕业设计（论文）
题目：XK714型立式数控铣床
立柱设计
系别：机械工程系
专业班级：
姓名：
学号：
指导教师：唐满宾
职称：高级工程师
二〇一一年六月二日
摘要
本文是以XK714型立式数控铣床立柱的设计为研究对象，主要进行立柱传动系统的设计。根据给定参数的要求,对进给传动结构和各部件：导轨、丝杠、支撑轴承、驱动电动机进行具体计算、并选型，再逐一对选定的部件进行强度、寿命校核确定各设计部件的可靠性和可行性。导轨采用直线滚动导轨,摩擦系数小，反应速度快，动态响应好。进给传动采用双螺母滚珠丝杠，确保高定位精度；同时滚珠丝杠采用预拉伸装置，补偿热膨胀。最后通过对机械传动的误差计算与分析从理论上确定所设计的各部件符合设计要求。利用AutoCAD绘制出立柱部分总装配图和关键零件图。
关键词：立式数控铣床；动态分析；导轨；丝杠；校核
Abstract
This paper is based on XK714 vertical CNC milling machine stand column for the design study, the main stage of the system design. According to the requirements set parameters to drive right into some of the various components: Guide, screw, supporting bearings, Motor-driven specific terms, and selection, individually selected components of strength, check to determine the life of the reliability design. Using linear rolling guide rail, Friction coefficient is small, fast response, good dynamic response. Feed double nut ball screw drive to ensure high positioning accuracy; ball screws with pre-stretching device, remunerate Thermal expansion. Finally, the mechanical transmission error calculation and theoretical analysis to determine the design of the various components meet design requirements. use of the AutoCAD draw column key part of the assembly drawing and part drawings.
Key words: vertical CNC milling machine ; Dynamic Analysis ; guides ; screws ; check analysis
目录
引言 (1)
1绪论 (2)
1.1 我国数控机床的发展现状 (2)
1.2 我国数控机床的发展趋势 (2)
1.3 数控机床的发展策略 (3)
1.4 设计题目及设计要求 (3)
1.5 论文的最终完成成果 (4)
2数控铣床立柱部分总体方案设计思路 (5)
2.1 机床机构方案的确定 (5)
2.2 控制方式的确定 (5)
2.3 Z 轴进给伺服系统的定 (5)
3进给传动部件的设计 (6)
3.1 导轨的设计 (6)
3.1.1 导轨概述 (6)
3.1.2 直线运动导轨副基本截面形状的分类 (7)
3.1.3 直线滚动导轨的选型 (7)
3.2 滚珠丝杠的设计 (9)
3.2.1 滚珠丝杠螺母副概述 (9)
3.2.2 滚珠丝杆螺母副工作原理 (9)
3.2.3 滚珠丝杠螺母副的循环方式 (10)
3.2.4 滚珠丝杠间隙与调整 (11)
3.2.5 滚珠丝杠的选定原则 (13)
3.2.6 滚珠丝杠螺母副支撑方式的选择以及轴承的选择 (13)
3.3 电机的选择 (18)
3.3.1 电机概述 (18)
3.3.2 交流、直流电机的调速原理 (19)
3.3.3 交流和直流伺服电机性能比较 (21)
3.4 联轴器选择 (24)
3.5 机床Z向传动系统精度的提高措施 (25)
3.5.1 导轨的定位安装 (25)
3.5.2 导轨和滚珠丝杠的定位调整 (25)
3.5.3 螺母的预紧 (26)
3.5.4 行程开关的安装 (27)
3.5.5 轴承的预紧 (28)
3.5.6 丝杠预紧 (29)
小结 (31)
4Z 向进给传动部件的设计与校核 (32)
4.1 技术要求 (32)
4.2 主切削力及其切削分力计算 (32)
4.3 直线滚动导轨的选型与计算 (34)
4.4 滚珠丝杠的设计计算 (35)
4.4.1 计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (35)
4.4.2 滚珠丝杠的动负荷计算与直径估算 (35)
4.4.3 滚珠丝杠螺母副的承载能力校荷 (40)
4.4.4 确定滚珠丝杠螺母副支承用轴承的规格型号 (43)
4.5 机械传动系统的刚度计算 (45)
4.5.1 机械传动系统抗拉刚度计算 (45)
4.5.2 滚珠丝杠螺母副扭转刚度计算 (47)
4.6 驱动电机的选型与计算 (47)
4.7 联轴器的选型 (53)
4.8 机械传动系统的动态分析 (55)
4.9 机械传动系统的误差计算与分析 (56)
4.10 滚珠丝杠精度等级和规格型号的确定 (57)
小结 (58)
5立柱的结构尺寸设计 (57)
5.1立柱材料的确定 (59)
5.2立柱过渡壁结构（立柱截面）的确定 (60)
5.3立柱形体尺寸的确定 (60)
5.4立柱壁厚的确定 (61)
5.5立柱加强肋设计 (62)
5.6支架外壁上的孔对刚度的影响 (65)
小结 (66)
6其他零件的设计与选型 (67)
6.1 机床导轨防护罩的确定 (67)
6.2 行程开关的选择 (68)
6.3 槽板和撞块设计 (69)
小结 (70)
总结 (71)
致谢 (73)
参考文献 (74)
引言
信息化带动工业化，实现社会生产力的跨越式发展，将在一定程度上取决于数控机床的技术进步。它代表着装备工业的技术水平和现代化程度。而装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和简短（如信息技术及其产业、生物技术、及其产业、航空航天等国防工业产业）的使能技术和重要装备。数控技术又是当今先进制造技术和装备的最核心技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力，此外在当今世界上各工业发达国家还将数控技术几数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高、精、尖”数控关键技术和装备技术方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
我国数控机床的主要进口源是日本、韩国和我国的台湾地区，进口数控机床的主要品种多为立式数控铣床。从平均单价可知，其中绝大部分的技术档次属于廉价实用的普及型产品，我国能够制造，并且在机床性能和技术水平上完全可以满足要求。但是，近10年以来我国数控铣床的市场份额却始终很小。这种特殊局面目前仍然存在并有上升之趋势，应引起我们的重视。
立式数控铣床由于其主轴轴线与工作台面垂直，适用于平面复杂零件的加工，是多年来我国众多的机械加工和模具制造企业急需的重要设备之一。也是进入新世纪以来，进口量最大的数控机床品种。数控机床立柱是实现主轴Z方向进给运动的重要部件,其结构设计及其控制实现是数控机床设计制造中的关键之一。本次设计课题是XK714型立式数控铣床立柱（主要包括导轨、丝杠的结构设计）,根据XK714型立式数控铣床的特点要求,进行立柱结构的设计。
本设计的原则是以数控技术的应用为主，兼顾理论分析，力求所设计的产品具有实用性。
本书内容在设计过程中得到了唐满宾老师的大力支持和耐心的指导，同时也得到同学以及朋友们的热心帮助，在此表示衷心的感谢。
由于本人水平有限，设计书中难免有不少缺点和错误，恳请各位老师批评指正。
编者
2011年6月
1 绪论
1．1我国数控机床的发展现状
国内一些专家在对我国数控机床产业的发展进行了分析，得出了如下的结论：一是我国数控机床产业化低，与国外发达国家数控机床产业相比仍有很大差距。
二是高速、柔性、精密机床配套技术的自主研发能力低。数控机床的机械结构设计、制造的配套环节、集成技术和制造工艺等方面比较落后。
三是适应市场经济需求的以企业为主体、产学研相结合的技术创新体系尚未形成，无法有效整合相关技术、产业和资源优势，形成合力开展联合攻关，共同打造技术创新平台。
四是缺乏吸引高层次、高素质人才创新创业的环境，造成数控机床领域共性关键技术的持续创新能力不足。
五是对国外技术重引进、轻消化吸收的问题仍很突出。
1.2 我国数控机床的发展趋势
目前，世界先进制造技术不断兴起，超高速切削、超精密加工等技术的应用，柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求。当今数控机床正在朝着以下几个方向发展。
1.高速度、高精度化。速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。
2.多功能化配有自动换刀机构(刀库容量可达100把以上)的各类数控铣床，能在同一台机床上同时实现铣削、镗削、钻削、车削、铰孔、扩孔、攻螺纹等多种工序加工，现代数控机床还采用了多主轴、多面体切削，即同时对一个零件的不同部位进行不同方式的切削加工。
3.智能化现代数控机床将引进自适应控制技术，根据切削条件的变化，自动调节工作参数，使加工过程中能保持最佳工作状态，从而得到较高的加工精度和较小的表面粗糙度，同时也能提高刀具的使用寿命和设备的生产效率。
4.数控编程自动化随着计算机应用技术的发展，目前CAD／CAM图形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。它是利用CAD绘制的零件加工图样，再经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从而自动生成NC零件加工程序，以实现CAD与CAM的集成。
5.可靠性最大化数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。数控系统将采用更高集成度的电路芯片，利用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路，以减少
元器件的数量，来提高可靠性。
6.控制系统小型化数控系统小型化便于将机、电装置结合为一体。
7.“五轴联动数控”是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术。它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。
1.3 数控机床的发展策略
从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。
强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。
在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。
在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。
1.4 设计题目及设计要求
1．机床特征
（1）、机器整体结构采用十字滑座式结构设计，通过结构分析、整体规划与设计，使其结构稳定、刚性高，精度稳定性好。
（2）、各大铸件皆采用高级铸铁铸造，均需经过完全退火处理，消除残留内应力。
（3）、导轨采用直线滚动导轨设计，摩擦系数小，反应速度快，动态响应好。
（4）、进给传动采用双螺母滚珠丝杠，确保高定位精度。
（5）、三轴皆采用预拉伸装置，以防止丝杠因热胀冷缩所产生的误差。
2．机械规格
（1）、工作台长度×宽度：1000×400 mm （2）、X轴行程：850 mm
（3）、Y轴行程：450 mm （4）、Z轴行程：550 mm （5）、主轴鼻端至工作台面最小距离：100 mm （6）、工作台最大承重：500 kg （7）、T型槽（槽数*槽宽*节数）：4×14×80 mm （8）、主轴锥度：7:24 mm （9）、主轴转速：50～6000 rpm （10）、主轴传动方式：皮带传动
（11）、轴承润滑方式：润滑脂
（12）、主轴马达功率： 5.5/7.5（30min）kw （13）、三轴快速进给：20 m/min （14）、刀柄型式：BT40
（15）、导轨形式：直线导轨
（16）、导轨防护罩：伸缩式导轨防护罩
该课题分为床身、立柱、工作台、主轴箱、4个子课题，根据名单序号分配题目。1.5 论文的最终完成成果
完成对我国数控机床的发展现状、趋势的了解；完成机械系统动态分析；XK714型立式数控铣床的导轨的设计，丝杠系统的设计，轴承的选型，驱动电动机的选型及各部件的结构的原理及安装方式设计方案及设计思想，并完成相对应的图纸。
2 数控铣床立柱部分总体方案设计思路2．1 机床机构方案的确定
根据铣床的特点和设计要求，需设计的机床运动分配式如下：
W / X
f 、Y
f
·Z
f
、C
p
/ T
图2-1 传动机构的机构简图
十字工作台式，工作台纵横向移动，铣头上下移动，立柱内部空间用于安放平衡锤，平衡主轴箱75%的重量，以减少轴向滚珠丝杆所受拉力。
2．2 控制方式的确定
数控系统按运动方式分为点位控制系统、直线控制系统、轮廓控制系统。本设计的XK714立式数控铣床相对刀具运动时进行任何切削，所以选用轮廓控制系统。其特点是能同时控制两个以上的轴，具有插补功能。
2．3 Z轴进给伺服系统的确定
立柱上的Z轴进给系统可以设计为开环、半闭环和闭环伺服系统三种。开环伺服系统采用步进电机驱动, 系统没有检测装置; 半闭环伺服系统中一般采用交流或直流伺服电机驱动, 并在电机输出轴安装脉冲编码器, 将速度反馈信号传给控制单元; 闭环伺服系统也是采用交流或直流伺服电机驱动, 位置检测装置安装在工作台末端, 将位置反馈信号传给控制单元。
闭环和半闭环伺服系统价格昂贵，结构复杂，同时其可控分辨率也很高。选用半闭环伺服系统、用交流伺服电机驱动，可以采用内装于电机内的脉冲编码器，无刷旋转变压器或测速发电机作为位置/ 速度检测器件来构成半闭环位置控制系统，其刚度等非线性因素对系统稳定性没有影响，安装调试比较方便。机床的定位精度与机械传动装置的精度有关，而数控装置都有螺距误差补偿和间隙补偿等项功能，在传动装置精度不太高的情况下，可以利用补偿功能将加工精度提高到满意的程度。
3 进给传动部件的设计
3.1 导轨的设计
3.1.1 导轨概述
导轨主要用来支撑和引导运动部件沿一
定的轨道运动。如图3-1导轨外形图在导轨副
中，运动的一方称为支承导轨。动导轨相对与
支承导轨运动，通常作直线运动和回转运动。
导轨应满足的基本要求：
（a）导向精度导向精度主要是指动导轨
沿支承导轨运动的直线度或圆度。影响它的因
素有：导轨的几何精度、接触精度、结构形式、刚度、热变形、装配质量以及液体动压和静压导轨的油膜厚度、油膜刚度等。图3-1 导轨外形图
（b）耐磨性是指导轨在长期使用过程中能否保持一定的导向精度。因导轨在工作过程中难免有所磨损，所以应力求减小磨损量，并在磨损后能自动补偿或便于调整。
（c）疲劳和压溃导轨面由于过载或接触应力不均勾而使导轨表面产生弹性变形，反复运行多次后就会形成疲劳点，呈塑性变形，表面形成龟裂、剥落而出现凹坑，这种现象就是压溃。疲劳和压溃是滚动导轨失效的主要原因，为此应控制滚动导轨承受的最大载荷和受载的均匀性。
（d）刚度导轨受力变形会影响导轨的导向精度及部件之间的相对位置，因此要求导轨应有足够的刚度。为减轻或平衡外力的影响，可采用加大导轨尺寸或添加辅助导轨的方法提高刚度。
（e）低速运动平稳性低速运动时，作为运动部件的动导轨易产生爬行现象。低速运动的平稳性与导轨的结构和润滑，动、静摩擦系数的差值，以及导轨的刚度等有关。
（f）结构工艺性设计导轨时，要注意制造、调整和维修的方便，力求结构简单，工艺性及经济性好。
3.1.2 直线运动导轨副的基本截面形状分类：（见表3-1）
表3-1直线运动导轨副的基本截面形状分类
1）矩形导轨
矩形导轨易加工制造，刚度和承载能力大，安装调整方便，起主要导向作用的磨损后不能自动补偿间隙，需要有间隙调整装置。它使用于载荷大且导向精度要求不高的机床。
2）三角导轨
磨损后可以自动补偿，不产生间隙，导向精度高，但仍需设置压板面间隙调整装置。三角形顶角夹角为90 ，若重型机床承受载荷大时，为增大承载面积，夹角可取90?～120?,但导向精度差。精密机床可以采用小于90C?的夹角，以提高导向精度。3）燕尾形导轨
这是封闭式导轨中接触面最少的一种结构，磨损后不能自动补偿间隙，需要用镶条调整。燕尾形导轨制造、检验和维修较复杂，摩擦阻力大，可以承载颠覆力矩，刚度较差。
4）圆柱形导轨
这种导轨刚度高，易制造，外径可磨削，内孔可以用研磨达到精密配合，但磨损后间隙调整困难。它适用形式取决于轴向载荷的场合，如压力机，机械手等。
3.1.3 直线滚动导轨的选型
图3-2 导轨内部结构图
1）机构与优点
直线滚动导轨副、滑块、刚球、反向器、保持架、密封端盖及挡板组成的，如图3-2导轨内部结构图和图3-3滚动导轨截面图所示。当导轨与滑块做相对运动时，钢球就沿着导轨上的滚道滚动。在滑块的端部，钢球又通过反向装置进入反向孔后再进入导轨上的滚道。钢球就这样周而复始地进行滚动运动。反向器两端装有防尘密封端盖，可以有效防止灰尘、屑末进入滑块内部。直线滚动导轨具有以下优点：
（1）直线滚动导轨是在滑块与导轨之间放入适当的钢球，使滑块之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大降低了两者之间的运动摩擦阻力，从而可获得以下的优异性能：
①导轨的动、静摩擦系数差别小，随动性极好，即驱动信号与机械动作滞后的时间间隔极短，有效提高了数控系统的响应速度和灵敏度；
②滑动功率大大下降，只相当普通机械的1/10 ；
③与滑动导轨子导轨相比，摩擦力可下降约40倍；
④适用于高速直线运动，运动速度比滑动导轨提高约10倍；
⑤可以实现较高的定位精度和重复定位精度。
（2）可以实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。
（3）成对使用导轨时，具有“误差均化效应”，从而可以降低基础件（滑轨安装面）的加工精度要求，降低基础部件的机械制造成本与难度。
（4）简化了机械结构的设计和制造。
滚动直线导轨除了具有以上优点外，还具有安装和维修都比较方便的优点。由于它是一个独立的部件，对机床支撑部件部分的技术要求不高，既不需要淬硬也不需要磨削或刮研只需要精铣或精刨。由于这种导轨可以预紧，因而比滚动体不循环的滚动导轨刚度高，承载能力大，但不如滑动导轨，抗振动和冲击载荷的机床不宜使用直线滚动导轨副。
图3-4 导轨安装结构示意图
由于滚动直线导轨具有以上优点，因此数控机床的导轨选型为直线滚动导轨，从平稳和承载方面思考导轨副采用每根导轨两个滑块。
3.2滚珠丝杠的设计
3.2.1滚珠丝杠螺母副概述
滚珠丝杠螺母副是数控机床的进给传动系统中，将回转运动与直线运动相互转换的传动装置。
3.2.2滚珠丝杠螺母副工作原理
1）滚珠丝杠螺母副是直线运动与回转运动能相互转换的新型传动装置，其结构如图3-5滚珠丝杠的结构图及外形图所示。在丝杠3和螺母1上都有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺旋滚道。螺母上有滚珠的回路管道δ，将几圈螺旋滚道的两端连接起来，构成封闭的螺旋滚道，并在滚道内装满滚珠2。当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动，因而迫使螺母（或滚珠丝杠）轴向移动。
1-螺母；2-滚珠；3-丝杠；4-滚珠回路装置；5-端盖
图3-5 滚珠丝杠的结构图及外形图
2）滚珠丝杠螺母副的特点
（1）传动效率高，摩擦损失小。
（2）给予适当预紧，可以消除丝杠和螺母之间的螺纹间隙，反向时就可以消除空载死区。从而使丝杠的定位精度高，刚度好。
（3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。
（4）具有可逆性，既可以从转动运动转换成直线运动，也可以直线运动转换成旋转运动。
（5）磨损损失小，使用寿命长。
（6）制造工艺复杂。（加工精度、表面粗糙度、要求高，故成本高）
（7）不能自锁。（特别是对于垂直安装的丝杠，由于其自重和惯性力的作用，下降时当传动切断后，不能立即停止运动，故需要增加制动装置。）
3.2.3 滚珠丝杠螺母副的循环方式
（1）外循环（如图3-6）：用回珠器将螺旋滚道的两端连接起来，使返回的滚珠与丝杠外圆不接触。回珠器在螺旋滚道的两端还能起到挡珠的作用。
优点：结构简单，容易制造，应用广泛。
缺点：丝杠螺母径向尺寸较大，因用回珠器的弯管端部作挡珠器，故刚性差，
易磨损，噪音大。
（2）内循环（如图3-7）：采用反向器将滚珠返回，返回的滚珠经过反向器的滚道和丝杠的外圆之间组成的滚道返回。
优点：螺母径向尺寸小，结构紧凑。同时，反向器在螺母中的定位可靠，刚性好，不易磨损。由于返回滚道短，不易发生滚珠堵塞。
缺点：结构复杂，制造困难。
3.2.4滚珠丝杠间隙与调整
①滚珠丝杠的间隙
间隙——是指丝杠与螺母之间无相对转动时丝杠与螺母间的最大轴向窜动量，是轴向间隙。该间隙是由两部分组成：
一是结构本身存在的游隙。
二是施加轴向载荷后产生弹性变形所造成的轴向窜动量。
②滚珠丝杠的预紧
预紧的目的——是通过预紧措施来消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙，以达到提向轴向刚度和传动精度的目的。预紧的条件是采用双螺母，预紧方式有三种：
第一种：双螺母螺纹调隙结构（如图3-8所示）
用键限制丝杠螺母在
螺母座(套筒)内转动。调
整时，首先松开锁紧螺母，
转动圆螺母，使左丝杠螺
母沿轴向向左移动一定距
离，即可先把丝杠与左丝
杠螺母间的间隙消除。然
后左丝杠螺母带动丝杠继续向左移动,即可将丝杠右螺母与丝杠间的间隙
消除。滚珠受压而产生一定的弹性变形，从而增大滚珠与丝杠、滚珠与丝
杠螺母之间的接触面积，从而达到提高刚度并预紧的目的。最后将锁紧螺
母拧紧。
第二种：双螺母垫片调隙结构（如3-9图所示）
图3-9 双螺母垫片调隙示意图
通过调整垫片的厚度来使左右两个丝杠螺母产生轴向位移，即可达到消除间隙的目的并进行预紧。调整时，通过修磨垫片的厚度，将左螺母通过螺钉把在螺母座上。使左螺母相对丝杠向右移动，即可消除左螺母与丝杠的间隙。该间隙消除后，继续旋转螺钉使左螺母与丝杠一起继续向右移动，此时，右螺母相对丝杠左移，即可消除右螺母与丝杠的间隙。
第三种：双螺母齿差式调隙结构（如3-10图所示）
结构上，在两个丝杠螺母的凸缘上各制成有一个圆柱齿轮，两个齿轮的齿数只相差一个齿，即Z2－Z1=1，再制作两个内齿圈，其齿数与外齿数分别相同，并用螺钉和销子固定在螺母座的两端。
调整时，先将内齿圈取下，根据间隙的大小调整两个丝杠螺母同向相对丝杠转动了一个齿或多个齿。使两个丝杠螺母在轴向移动了相应的距离，则使两丝杠螺母在轴向
靠近。从而达到消除间隙，并预紧的目的。
三种调隙方法比较：
①双螺母螺纹调隙法、双螺母垫片调隙法，结构简单，调整方便，但调整精度低。
②双螺母齿差式调隙法，结构复杂，但调整精度高。
三种调隙方法的实质：都是设法使两个丝杠螺母在丝杠轴上产生轴向相对移动，使两个丝杠螺母之间的轴向距离发生变化，从而消除丝杠与螺母之间的间隙。
3.2.5滚珠丝杠的选定原则
选择滚珠丝杠的原则：
①根据滚珠丝杠的定位精度来选择滚珠丝杠的精度。
②根据载荷的大小来选定丝杠的直径。
③对丝杠的扭转刚度、压曲刚度、临界转速与工作寿命进行必要的验算。
（1）机床定位精度要求与滚珠丝杠的丝杠精度
机床定位精度——该精度反映了数控机床的制造精度要求，是标准规定的。一般来讲，影响机床定位精度的主要因素有：
①进给传动链的间隙；
②滚珠丝杠支承系统的轴向刚度；
③滚珠丝杠自身的精度，如：螺距误差、热伸长等。
滚珠丝杠自身的精度——主要是指滚珠丝杠的螺距误差和热伸长。它们对机床定位精度的影响最明显。
①螺距误差是在滚珠丝杠制造中产生的误差。为了减小螺距误差，在设计时应尽提高滚珠
丝杠的精度等级。一般来讲，滚珠丝杠的精度等级可以分为4级：
P——普通级，适用于普通机床。
B——标准级，适用于一般数控机床。
J——精密级，用于精密机床、普通数控机床、数控铣床。
C——超精密级，用于精密机床、精密数控机床、精密数控铣床。
②热伸长滚珠丝杠在运转过程中，不可避免的要产生热伸长。它将直接影响机床的定位精
度。因此，选择滚珠丝杠的精度时，要使滚珠丝杠的精度与机床的定位精度要求相适应。选择滚珠丝杠的预拉伸支承方式来消除滚珠丝杠因热变形引起的定位误差。
3.2.6滚珠丝杠螺母副支撑方式的选择以及轴承的选择
为了满足数控机床各进给系统高精度、高刚度的要求，除了应该采用高精度、高刚度的滚珠丝杠螺母副外，还必须充分重视支承的谁。应注意选用轴向刚度高，摩擦
力矩小，运转精度的轴承，同时选用合适的支承方式，并保证支承座有足够的刚度。
图3-11 双螺母滚珠丝杠结构图
1）滚珠丝杠螺母副支承方式的选择
支承的作用是用来限制两端固定轴向转动，其支承方式有三种，如下表所示。因为设计的机床为立式数控铣床，由于Z向进给传动系统是精度要求较高的系统其支撑方式要保证其精度，为了使设计的数控机床达到预定的精度要求，滚珠丝杠为垂直安装的。由下表所示各种支撑结构形式特点可以看出：一端固定一端自由的方式由于其刚度低，压杆及临界稳定性较低，适用于较短和竖直的丝杠。但是本设计中设计参数的行程为550㎜，行程较长，故如采用此方式支撑刚度得不到保证，故不采用。
对于一端固定一端游动的支撑方式，同样因为刚度低，压杆及临界稳定性较低，故不采用。
对于两端固定的支撑方式，由于丝杠的轴向刚度丝杠一般不会受压，无压杆稳定问题，固有频率高，适用于对刚度和位移精度要求高的场合等特性，适合本设计要求，故选用两端固定的支撑方式。
表2-3 滚珠丝杠支承结构形式特点及应用
支持形式简图支承方式系数
特点及应用1
f
2
f
一端固定
一端自由（F-O）0.25 1.875
1、结构简单
2、丝杠的轴向刚度比两端固定
低
双立柱巷道堆垛机的设计 （The design of the Double Mast stacker machine） 学生 姓名 学号 所在学院 班级 所在 专业 申请 学位 工学学士 指导教师 职称
副指导教 职称 答辩时间
目录 摘要………………………………………………………………………………………...错误!未定义书签。 INTRODUCTION ....................................... 错误!未定义书签。 第一章绪论...................................... 错误!未定义书签。 1.研究背景及内容................................. 错误!未定义书签。 概述........................................... 错误!未定义书签。 有轨巷道堆垛机的类型............................. 错误!未定义书签。 双立柱巷道堆垛机 ............................... 错误!未定义书签。 巷道堆垛机的特点 ............................... 错误!未定义书签。 设计的目的和意义 ............................... 错误!未定义书签。 设计内容及要求 ................................. 错误!未定义书签。 设计参数....................................... 错误!未定义书签。 堆垛机的结构设计概述............................. 错误!未定义书签。 堆垛机的结构的组成与形式 ....................... 错误!未定义书签。 堆垛机提升机构的设计计算 ......................... 错误!未定义书签。 堆垛机钢丝绳设计计算 ........................... 错误!未定义书签。 钢丝绳直径的确定 ............................... 错误!未定义书签。 堆垛机卷筒计算 ................................. 错误!未定义书签。 堆垛机滑轮设计计算 ............................. 错误!未定义书签。 滑轮的尺寸确定 ................................. 错误!未定义书签。 堆垛机电机选取 ................................. 错误!未定义书签。 堆垛机电机联轴器的设计 ......................... 错误!未定义书签。 第二章堆垛机门架的设计计算....................... 错误!未定义书签。 门架结构特点..................................... 错误!未定义书签。 门架的弯矩和挠度................................. 错误!未定义书签。 水平载荷产生的弯距 ............................... 错误!未定义书签。 由行走车轮的反力产生的弯距 ....................... 错误!未定义书签。 有叉取作业产生的弯矩............................. 错误!未定义书签。 设计数据计算校核................................. 错误!未定义书签。 框架结构的设计数据 ........................... 错误!未定义书签。 水平载荷作用下各部分产生的弯矩计算.............. 错误!未定义书签。 行走轮的作用下产生的弯矩计算.................... 错误!未定义书签。
毕业设计
茂名职业技术学院 2011年12月21日 数控铣床X-Y工作台设计 【摘要】 本设计是在数控机床工作原理之上设计一台简单的、经济型的x-y 数控铣床工作台。X-Y数控工作台的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。它充分的利用了微机的软件与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。设计任务是完全围绕数控机床工作原理而展开的，本设计充分体现了数控机床机械设备部分与电气设备部分的紧密结合。X-Y数控工作台设计包括总体方案的设计、步进电机的选用、传动装置的设计、电气控制部分的设计和相关软件的设计。本设计的经济型数控工作台精度并不高，采用开环系统；机械传动部分采用步进电机直接连接滚珠丝杠，从而驱动工作台进给。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。其工作原理是：每给一个脉冲便在定子电路中产生一定的空间旋转磁场；由于步进电机通的是三相交流电，所以输入的脉冲数目及时间间隔不同，转子的旋转快慢及旋转时间的长短也是不同的。由于旋转磁场对放入其中的通电导体即转子切割磁力线时具有力的作用，从实现了旋转磁场的转动迫使转子作相应的转动，所以转子才可以实现转子带动丝杠作相应的运动。 关键词：X-Y数控工作台；设计任务；机械传动部件；控制系统
CNC XY table design Abstract The design is in the NC machine tool works on top of design a simple, economical CNC xy table. XY table CNC electromech anical system design is an open-loop control system, its structure is simple, convenient and can guarantee to achieve a certain degree of accuracy. Reduce costs, is a computer-controlled technology, the simplest applications. It is full advantage of the crisis in software and hardware capabilities in order to achieve the control of machine tools; to expand the scope of processing machines, precision and reliability, and further enhanced. Design task is completely around the NC machine tool works and carried out,this design fully reflects the CNC machine tools and electrical equipment, machinery and equipment part of the close combination of parts. CNC XY table design includes the overall program design, selection of stepper motors, gear design, electrical control part of the design and related software design. The design of the economy is not high-precision CNC table, using open-loop system; mechanical transmission part is directly connected to ball screw stepping motor, which drives table feed . Stepper motor is a pulse signal will be transferred into the angular displacement of the electromechanical DAC device. Its working principle is: each to a pulse will be generated in the stator circuit in a certain space rotating magnetic field; due to pass the three-phase stepper motors AC Therefore, the number of input pulses and the time interval is different from the rotation of the rotor rotation speed and the length of time are different. As the rotating magnetic field into which the power of both the rotor conductor cutting magnetic field lines when the role of a force, from the realization of the rotating magnetic field corresponding rotational force of rotor rotation, so the rotor can be achieved only lead screw rotor
立体仓库巷道式堆垛机设计 摘要： 随着经济的发展，有轨巷道堆垛机作为立体仓库的核心设备,应用越来越广泛。我国物流业的蓬勃发展，对有轨巷道堆垛机的性能提出了更高的要求。 综合比较了几种升降方案后，升降装置采用钢丝绳卷筒式，其结构简单，受力明确，用户也比较熟悉。安全防坠器、高度限位装置作为有轨巷道堆垛机的安全保护装置，当有轨巷道堆垛机遇到突发事故时它可以防止载货台坠落事故的发生，保证人员及货物的安全。安全防坠器采用楔块式制动，灵敏度高、可靠性好、结构简单、能够有效地防止载货台坠落事故的发生。货叉采用带有行程倍增机构的三级伸缩货叉，货叉收回时，其本身的长度远小于堆垛机运行巷道的宽度，货叉进行存取货物时，货叉的行程远远大于巷道的宽度。 关键词：有轨巷道堆垛机三级伸缩货叉安全防坠器
毕业设计外文摘要 Design of a railroad aisle stacking crane in stereoscopic warehouse Abstract With the development of economic, railroad aisle stacking crane is the core equipment of stereoscopic warehouse, it has become more widespread in recent years.Higher demands are also asked for the performance and reliability of the railroad aisle stacking crane. After the synthesis has compared several kind of constructions elevators overall plan, uses the steel wire to hoist the type, its structure simple, the stress is clear about, the users also familiar. The security guards against falling，highly the spacing installment takes the construction elevator the safekeeping of security installment which can avoid the falling of the cage to assure the people and goods safety as soon as the construction hoist meets accident.The security guards which make use of wedge block for brake. This safety anti-falling device have high sensitivity，good reliability，simple configuration and easy to test，which can availably avoid the failing accident of the cage.The Fork trip with a double body is a three-tier telescopic fork, when fork is recovered, the length of its own is far less than the width of roadway, when accessing to goods, the fork is much longer than the width of roadway. Keywords：railroad aisle stacking crane three-tier telescopic fork security guards
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
第一章绪论 1.1 设计背景 随着社会进步、科技发展的迅速发展，人们对产品更新换代的需求越来越强烈，产品的形状也随之变得更加复杂，要求产品精度也越来越高，对于多品种、小批量产品的需求也明显增加。传统的机床难以继续满足以上要求，为适应时代的发展，数控机床如雨后春笋应运而生，并且发展良好，已经形成了比较齐全的数控机床种类。 数控机床的主要优点： 1、适应性强、灵活性大 当加工的产品类型发生变化时，只需要改变数控程序就可以满足转型要求，无需对机床结构进行调整，如此一来能够缩短生产周期，节约成本，提高生产效率。 2、加工精度高、产品质量稳定 进给传动系统大都采用滚轴丝杠传动机构，其误差可有数控装置进行补偿；数控机床在加工时，人为的干扰因素较少，加工过程由程序控制，从而减少了人为误差。 3、自动化程度高、生产率高 数控机床能够根据具体情况合理的选择机械加工余量，缩短了机械加工时间。数控机床配有各种检测元件，可以进行精确的定位、测量，无需人工定位、测量，进一步提高生产效率，同时工人的劳动强度也减小了。 4、经济效益好 用数控机床加工工件时，可以减少工艺装备的使用、缩短生产周期同时具有管理方便、废品率低等优点，这些都能够提高紧急效益。 21世纪数控技术将是各国机械制造业竞争的核心。随着中国制造业的发展，数控技术的广泛应用也是支撑我国未来制造业发展的前提和必要。对于学习机械相关专业的在校大学生掌握一定的数控技术也是十分必要的。 我们有一个数控技术与数控机床的加工设计实验，用三维软件建模，然后设计加工工艺路线，在三维软件中自动生成程序导入到数控机床加工仿真软件中去，进行加仿真。此次试验有效地提高了我们软件运用、加工理论的运用能力，但是没能亲身体验一下用真实的数控机床去加工一个真实的工件。现在的数控机床大都是为企业生产设计的，外形尺寸较大，价格较为昂贵，用于教学用的小型数控机床还是比较少的，为此我们参照企业数控机床与教学用数控机床设计了主要用于教学的小型数控钻铣床。
题目：堆垛机设计（机械部分） 专业：机械设计制造及其自动化 学生：（签名） 指导教师：（签名） 摘要 本文主要是有轨堆垛机的机械部分设计，包含堆垛机的行走机构、升降机构、伸缩机构的设计，其中重点放在了行走机构的设计上。根据比较选择了单立柱堆垛机，在进行机构的设计时，根据电机确定机构的总体结构，再由运行阻力计算行走电机的功率，进而确定电机型号。本设计升降轨道采用双柱型轨道，结构简单工艺性好，货叉伸缩机构借鉴了抽屉轨道的原理。根据设计要求对各主要部件初步选型后再对部件进行强度的校核，来保证选择的合理性。在本文最后部分，对该堆垛机的刚性和稳定性进行了较为详细的分析，从而保证了堆垛机工作时运行的平稳性和可靠性。 关键词：有轨堆垛机，行走机构，双柱型轨道 Subject:The Design of the mechanical structure of a Stacker Crane
Abstract This paper describes the design of the mechanical structure , including the walking、lifting、stretch outing and draw backing mechanism of a stacker crane, in my design work I focus on the design of the walking mechanisms. According to the comparison we choice the single pillar stacker , In the design of the mechanism ,we according to he motor institutions determine the general structure of a stacker crane, Then cording the resistance to calculation traveling motor power and determine the motor model. Tracking the movement double column type orbit. Structure is simple and good in usability. The goods for the expansion institutions fork drawer the principle of orbit. According to the design requirements of the main components of preliminary selection, then to parts of checking intensity. to ensure that the choice of rationality . In the last part of this paper , the stacker strength and stability for a more detailed analysis , so as to ensure the smoothness of work stacker slide may run and reliability . Keywords: stacker crane, walking mechanism, double column type orbit
双立柱巷道式堆垛机的传动设计
目录 摘要............................................ I ABSTRACT ......................................... I I 第1章绪论. (1) 1.1堆垛机简介 (1) 1.2堆垛机的发展 (1) 1.3有轨巷道式堆垛机 (1) 1.3.1 有轨巷道式堆垛机的特点 (1) 1.4堆垛机的结构设计综述 (2) 1.4.1堆垛机结构的组成和形式 (2) 1.4.2堆垛机的自动控制系统总述 (3) 1.5研究背景及意义 (3) 1.6研究的内容 (4) 第2章堆垛机门架的结构设计计算 (4) 2.1框架的弯矩和挠度 (5) 2.1.1 有叉取作业产生的弯矩 (6) 2.2设计数据计算校核 (6) 2.2.1 各部分的弯矩 (7) 2.2.2 结构构件的弯曲应力 (8) 第3章堆垛机伸缩货叉机构的设计 (9) 3.1伸缩货叉的扰度与强度 (9) 3.1.1下叉的受力分析: (9) 3.1.2 中叉的受力分析 (10) 3.1.3 前叉的设计分析 (11) 3.2货叉各参数的选择 (12) 3.3货叉内部零件的选取与校核 (12) 3.3.1 轴承的选取校核 (12) 3.3.2 链轮、链条的选取校核 (13) 第4章堆垛机行走机构的设计计算 (14) 4.1堆垛机走行轮的设计 (14) 4.2走行装置的电机、减速器的选取 (14)
第5章堆垛机升降机构的设计计算 (16) 5.1升降机构零部件的设计计算 (16) 5.2升降机构的电机减速器的选取 (16) 5.3制动器的制动容量的设计 (16) 参考文献 (17)
摘要 自动化立体仓库，也叫自动化立体仓储，利用立体仓库设备可实现仓库高层合理化，存取自动化，操作简便化。堆垛机是整个自动化立体仓库的核心设备，通过手动操作，半自动操作和全自动操作实现把货物从一处搬运到另一处。它由机架（上横梁，下横梁，立柱），水平行走机构，载货台，货叉及电气控制系统构成。 本文主要是通过对一套实验室教学装置为基础，以实际为参考而建立的虚拟自动化立体仓库堆垛机系统，作者主要对堆垛机的分类进行简要的介绍，对堆垛机的各个部分的结构进行详细的研究首先对不同堆垛机简介和描述，然后通过巷道堆垛机进行整体分析并设计各个部分的结构，完成对各个部分的受力校核。 关键词:立体仓库、堆垛机、结构、受力校核。
Abstract Automated multi-layered storehouse, also call for automated warehouse, using three-dimensional warehouse equipment can realize warehouse top rationalization, access automation, operation to handle. Stacking machine is the core of the whole automated warehouse equipment, through manual, semiautomatic operation and automatic operation to put the goods from one place to another place in handling. It is composed of (beam in beam, support), the mobile mechanism, bills, level platform, goods fork and electrical control system structure. This paper is mainly based on a set of laboratory teaching equipment as the basis, the actual for reference and establishing virtual automated multi-layered storehouse stacker system, the author mainly to the stackers classification, a brief introduction about the parts of stacker detailed study of the structure of different stacker first introduction and description, and then through the tunnel stacker integral analysis and design of structure, various parts of each part of the complete stress checking. Keywords: Automated multi-layered storehouse，Stacker,structure，Stress checking
机械部分改装设计计算示例1 1、初步确定工作台的尺寸及其重量 根据设计要求，所取的能够加工的最大面积为2190210mm ?，最大工件的重量为150kg 。因此我初定工作台的320230230mm ??。工作台的材料为45号钢，其密度为337.810/kg m ?。（取kg N g /10=）因此： 1.1、工作台（X 向托板） 重量=体积×密度 93123023020107.8101090G N -=??????≈ 1.2、取Y 向托板=X 向托板 N G 902= 1.3、上导轨座（连电机）重量 初步取导轨座的长mm 400，宽为mm 200，高为mm 30。因此 93340020030107.81010190G N -=??????≈ 所以根据上面所求，得XY 工作台运动部分的总重量 为： N G G G G 370190290321=+?=++=动 根据要求所知，其最大加工工件为150kg ，因此： 150103701870G N =?+=总 2、传动系统设计 2.1、脉冲当量是一个进给指令时工作台的位移量，应该小于等于工作台的位置精度的1/2，由于定位精度在mm 02.0±内，因此： 1 0.020.012 mm δ=?=， 2.2、取联轴器传动，因此它的传动比为1=i ,取丝杠的导程为4P mm =。
取步距角β为0.9度，所以 脉冲当量0.01360 Pi mm β δ== 3、滚珠丝杠的设计计算及选择 3.1求丝杠的静载荷c F 已知其计算公式c d H M F f f F = 《数控机床系统设计》110P 公式5-2 式中的, H f -硬度系数，取1.0 《数控机床系统设计》110P 表5-2 d f -载荷系数，取1.5 《数控机床系统设计》110P 表5-2 M F ：丝杠工作时的轴向阻力 根据： 0.0031870 5.6M Z F F N μ==?= 其中μ为0.003-0.004 因此： 1.51 5.68.4c F N =??= 3.2、确定动载荷及其使用寿命 根据丝杠动载荷公式：H d eq C f F = 式中：C ：额定动载荷 d f ：动载荷系数，轻微冲击取1 H f ：硬度系数，HRC 58≥取1 eq F ：当量动载荷，N 'L ：寿命 根据：使用寿命使用寿命6300814400L h =??= 所以'6660/106050014400/10432L nT h ==??= 式中的n 丝杠的最高转速，因题目中所给其工作台快进的速度为 2/min m ，因此其计算为： max 1000/10002/4500/min n V P r ==?=
摘要 这篇文章阐述了大多数现代企业常用的两门式堆垛机设计方案。本文主要介绍了升降机构的设计，货叉伸缩机构的设计以及安全机构和控制部分的简单选型和计算，包括电机，减速器和齿轮的选择。机架的计算，滚筒的计算，轴的检查，电气原理图的配备等。先是提议出了每一个组织的整体设计计划。然后就是对每个组织的压力情况实行了具体的阐明以及计算放方便推断出最开始的值，最后就开始进行详细的测试来判断实际要求的值。 关键词：升降机构；货叉伸缩机构；双立柱堆垛机
Abstract This article discusses in detail the design of the double-pillar stacker that is commonly used in most modern enterprises. The article focuses on the design of its two components: the lifting mechanism, the fork telescoping mechanism, and the safety mechanism and control part. The simple selection and calculationIncluding the use of electric motors and speed reducers, estimation of gears and racks, estimation of reels, detailed inspection of shaftsIncluding the use of electric motors and speed reducers, estimation of gears and racks, estimation of reels, detailed inspection of shafts and the configuration of electrical schematics. First proposes an overall design plan for each organization. Then, the specific clarification of the pressure situation of each organization and the calculation of the convenience of inferring the initial value, and finally began to conduct detailed tests to determine the actual requirements of the value. Keywords: lifting mechanism; fork retractable mechanism; automated warehouse
目录 一、总体 (2) 二、机械结构设计 (3) 1、脉冲当量和传动比的确定 (3) 2、机械部件(工作台)总体尺寸 (3) 3、工作载荷分析及计算 (4) 4、滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (5) 5、导轨的选型和计算 (10) 6、联轴器的选择及计算 (11) 7、传动系统等效转动惯量计算 (12) 8、步进电机的选用 (13) 三、控制系统设计 (18) 1、控制系统硬件的基本组成 (18) 2、接口程序初始化及步进电机控制程序 (19) 3、直线圆弧插补程序设计 (22) 四、设计总结 (30) 参考文献 (31)
一、 总体 1、总体参数 设计一个数控XY 工作台及其控制系统。该工作台可安装在铣床上，用于铣削加工。已知的设计参数如下： 2、开、半闭、闭环选择 开环伺服系统——步进电机驱动——没有检测装置 半闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——脉冲编码器——速度反馈 闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——位置检测装置——位置反馈 本设计采用开环步进电机驱动。 3、传动初步设计 电动机——联轴器——滚珠丝杠——工作台 4、系统组成框图 大致确定为：控制、接口、驱动、传动再到执行。 即为XY →→→→控制器接口电路驱动装置传动机构工作台 5、机械传动系统简图 X 轴与Y 轴的传动系统简图都如图所示
二、机械结构设计 1、脉冲当量和传动比的确定 1.1、脉冲当量的确定 根据机床或工作台进给系统所需要的定位精度来选定脉冲当量。考虑到机械传动系统的误差存在，脉冲当量值必须小于定位精度值。本次设计给定脉冲当量 为0.01mm 。 1.2、传动比的确定 传动比计算公式：P b L i δθ3600 = （参考文献【1】式2－1） 其中：b θ为步进电机的步距角，0L 为滚珠丝杠导程，P δ为系统脉冲当量。根据传动设计，采用联轴器，初选电机步距角?=9.0b θ，丝杠导程mm L 40=， mm P 01.0=δ。 则其传动比101 .03604 9.03600=??== P b L i δθ 2、机械部件(工作台)总体尺寸 由于工作台的加工范围为X ＝250mm ，Y ＝200mm 。工作台尺寸一般为工作台加工范围的1.1倍。所以：X ＝250×1.1＝275mm, Y ＝200×1.1＝220mm ，其厚度初定为30mm 。 选择工作台的型槽为T 型槽，查电子版《袖珍机械设计师手册》中的T 型槽和相应螺栓(摘自GB/T158-1996) 表3-25T 型槽和相应螺栓尺寸，可得所选T 型槽的参数： A ＝10mm B ＝18mm C ＝8mm H ＝21mm 间距取50mm p δ
《数控铣床的对刀》教学设计方案 使用教材：《数控铣工实习与考级》（高等教育出版社） 授课班级：15机电（1）班（中职二年级学生） 学生人数：40人 授课内容：数控铣床的对刀 计划学时：4课时 一教材分析 本课程所使用的教材为高等教育出版社编写的《数控铣工实习与考级》中等职业学校数控技术应用专业教学用书。教学对象是我校机电、数控专业学生，本课程是数控技术专业的一门核心专业课。本课程的任务是让学生熟练掌握数控机床加工程序编制的基础知识和基本加工操作方法，重点培养学生掌握常用数控铣床床编程方法及基本操作加工技能。为数控加工考证及其他后续课程的学习奠定基础，是一门职业技能课，专业核心课。 二学情分析 我所授课对象是中职二年级学生，他们已经掌握了一定的专业知识及机床的基本操作，好奇心强，动手能力强，合作能力也很好，但理论基础普遍较差，对单纯的理论学习缺乏兴趣，因此在学习中采用小组合作的方法，既可以培养学生的团队合作精神，又可以让所有的同学都参与到教学活动中来，从而更好地发挥 学生的主体作用。 优势：学生喜欢实操型课程，动手能力强；对职业技能课程有较深厚的兴趣； 学生具有数控铣床的操作技能。 劣势：学生语言表达和逻辑能力相对较弱；对课程中涉及理论计算的部分不太感兴趣；缺乏机械制造工艺知识和经验；部分学生学习基础相对薄弱。 三教学目标 （一）知识目标： 1.理解数控铣床的对刀原理。 2.掌握数控铣床的对刀方法。 （二）能力目标： 1.掌握数控铣床对刀操作技术以及刀具的安装方法。
2.能查阅资料，培养学生搜集信息的能力。 3.培养学生的团队合作意识。 （三）情感目标： 1.通过任务驱动式教学教学，让学生体验学习乐趣，实现学中教、做中学。 2. 培养学生不怕困难和勇于探索、创新的精神。 重点：数控铣床对刀操作步骤。 难点：铣床对刀原理和思想。 五教法与学法 教法：任务驱动式教学法、理实一体教学法、情景教学法、演示教学法 学法：小组学习法、探究学习、自主学习，本课将通过指导学生采用自主学习和协作学习等方法，帮助学生在不断探索，不断交流、不断评价中自然达成学习目标，转变学习方式，提高学习能力。 六教具 数控铣床实训室 主要设备：机床、毛坯料、刀库、刀架扳手、直尺 七教学过程
燕山大学 本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称：自动化立体仓库堆 垛机设计 学院（系）：里仁学院 年级专业：08级机电2班 学生姓名：张仕进 指导教师：边辉 完成日期：2011年3月22日
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 随着科技的进步，社会的发展，物流技术的应用日益广泛，以自动化立体仓库为代表的现代物流技术得到了长足的发展。 自动化立体仓库是指在不直接进行人工处理的情况下，自动地完成物品仓储和取出的系统，它以高层立体货架为主题，以堆垛机为首的搬运设备为基础，是集自动控制技术、通信技术、机电技术于一体的高效率，大容量储存机构。 堆垛机则是随着立体仓库出现并发展起来的专用起重机，是立体仓库最重要的起重运输设备，可大大提高空间面积和空间利用率，是自动化仓库的主要设备，是代表立体仓库的特征标志。 早起的堆垛机是在桥式起重机基础上发展起来，通过在起重车上悬挂一门架，利用货叉在立柱上运动旋转运输货物，称为桥式堆垛机。1960年左右在美国出现了巷道式堆垛机，这种堆垛机是在地面的导轨上行走，利用货架上部的导轨防止倾倒，或者相反，在上部导轨上行走，利用地面导轨防止倾倒随着立体仓库的发展，巷道式堆垛机逐渐替代了桥式堆垛机。随着现代社会计算机技术和微电子技术的日益发展，堆垛机的结构性能也有了较大的改变，承载能力大幅度加强，自动化性能更加提高，应用更为广泛。 自动化立体仓库的使用能够产生巨大的经济效益和社会效益。通过高层化货架储存，合理的使用了存储空间，提高了空间利用率，使存储空间向高空发展；通过自动化技术，加速了了存储的处理和运行速度，提高了劳动生产率，降低了工作人员的劳动强度，减少了劳动力；自动化立体仓库结合计算机的管理，能够充分保证先进先出的合理作业，防止物品的腐蚀，老化，使作业效率明显提高；结合通过计算机联网和控制，能够准确的对各种存储物品信息进行管理，有效地提高了仓库的管理能力和存储能力，便于清点和盘库，合理安排库存，节约资金；由于自动化的应用，使各种危害人体的有毒，易爆，低温，黑暗，污染等特殊物品能够在保证人员安全的情况下得到合理安全的存储。 美国学者J.A.White将自动化立体仓库的发展分为五个阶段，人工仓储阶段。机械化仓储阶段、自动化仓储阶段、集成化仓储阶段和智能化仓储阶
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 ＝【200+（班级序号）×5】mm ×【200+（班级序号）×5】mm ×【15+（班级序号）】mm ； 2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝【680+（班级序号）×5】mm ×【680+（班级序号）×5】mm ×【230+（班级序号）×5】mm ； 3）工作台加工范围X=【300+（班级序号）×5】mm ，Y=【300+（班级序号）×5】mm ； 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）夹具与工件质量M=【15+（班级序号）】kg ； 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0.5m/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 总体方案确定 （1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择 ② 丝杠螺母副的选择
③减速装置的选择 ④伺服电动机的选择 （2）控制系统的设计 ①伺服电机启动、停止、调速、正反转的控制 ②PLC控制电机的梯形图编程
XY 数控工作台结构 1.3 设计的基本要求 （1）按照机械系统设计的步骤进行相关计算，完成手写设计说明书。 （2）计算结果作为装配图的尺寸和零部件选型的依据，通过AutoCAD 软件绘制XY 数控工作台的总装配图，并绘制AO 图纸。 （3）按照电气控制系统的步骤进行设计，完成电机启动、停止、正反转、电动等基本工作状态控制的硬件连线图，并通过PLC 协调控制XY 电机运动，绘制相关梯形图。 系统总体方案结构框图
数控铣床编程与加工教师职业能力大赛教 学设计 教师职业能力大赛教学设计参赛项目种别机械类作品编码专业名称数控专业课程名称数控铣床编程与加工参赛作品题目梅花形凸台轮廓加工课 时 2课时教学对象数控高级班 1、选题价值本教材的特点是：以职业活动人为导向，以综合职业能力培养为核心。梅花型凸台轮廓这个课题任务是学生进入数控实训的第3个学习任务，实行起来有1定的难度，学习这个任务是为以后的技能操作打基础。 2、学习目标（1）知识和技能目标： 能掌握操作界面、装刀、对刀等基本技能，能正确识图，能肯定公道的工艺线路及编写加工程序。 （2）职业能力目标： 以职业利用为导向，通过规范文明实训，培养学生良好的职业道德和安全意识终究到达学以致用的目的。 （3）情感态度目标： 通过情境的教学引导学生从现实的生活经历与体验动身，激起学生学习兴趣。培养学生开动脑筋，积极思考，并对工作任务完成进程中的问题进行分析和解决的团队合作精神，提高学生的安全意识，并潜移默化的对学生进行职业意识培养。 3、学习内容主要学习视图、工艺分析、圆弧指令的应用及程序编写等数控加工的基本方法，熟习操作界面、工量具的使用方法，练习对刀、程序的录入等操作技能。 4、学习资源 教材、数控机床、毛坯材料、刀具及工量具等。
5、教学实行进程教 学 程 序时间分配任务描写装备、材料、工量具等准备文明生产指点 加工下图所示零件，零件材料为铝料，切削性能较好。加工部份由梅花型凸台轮廓构成，厚度为20mm，图中主要尺寸已注明。毛坯80×80×20的方料，已完成上下平面及周边的加工。 零件图 3维效果图 1.工作服、工作帽及防护眼镜的穿着。 2.工卡量具要摆放整齐。 3.实习时要做到3认真：认真熟习图纸，公道编制工艺和加工程序，进行精确对刀和刀具补偿。认真测试检查和操作 教学组织工 艺 规 程操作要领 2 分钟 5 分钟 38 分钟 1、教学准备 1.盘点学生人数 2.检查工作服，工量具的准备。 2、温习旧课，引入新课