毕业设计论文
姓名：王冲学号：0802080534
学院：机械工程学院
专业：机械设计制造及其自动化
题目：M250手动平面磨床工作台纵横向进给机构改进设计
指导教师：孙丽英副教授
评阅者：
2012年6月
摘要
手动平面磨床是传统的机床产品，适合于中小型磨具、电子元件及各种小型工件的磨削加工。尤其适合于小工厂、家庭作坊，具有较大的市场容量。
手动平面磨床一般都采用滑动丝杠，为了更好的提高平面磨床的加工精度，在对M250手动平面磨床的进给机构进行改进时采用了滚珠丝杠，并且可以实现手动进给与机动进给两种控制方式。纵向进给实现连续的往复运动。横向进给机构可以实现手动、断续，连续三种工作方式，并且还设置了微量进给装置，通过手柄控制蜗轮蜗杆，手柄每转一转滚珠丝杠移动0.1mm，满足机床适应更大的加工范围。
关键词手动平面磨床横向进给纵向进给微量进给滚珠丝杠
Abstract
Manual surface grinder is a traditional machine tool product. It is suitable grinding for small and medium-sized abrasive, electronic components and various small parts, particularly suitable for small factories, family workshops. The manual surface grinder has a large application field.
The manual surface grinder generally adopts the screw. In order to improve machining accuracy of surface, my task is improving the feed system of M250 manual surface grinder, using the ball screw. And the grinder can finish manual feed and automatic feed.
Horizontal feed system can achieve continuous alternate motion. Vertical feed system can achieve manual, intermittent and consecutive three methods of motion. And a micro feed system also is designed. The micro feed system can work through arc—contact worm by the lever control. The every switch of the lever can control the ball screw to move 0.1 mm. The machine can meet the greater range of processing.
Key words manual surface grinder horizontal feed system vertical feed system micro feed system ball screw
目录
摘要.................................. I Abstract .............. 错误！未定义书签。
第1章绪论......................... - 1 -
1.1磨床概述 ....................................................................... - 1 -
1.1.1磨床定义及其分类 ................................................ - 1 -
1.1.2磨床的主要发展趋势............................................. - 1 -
1.2平面磨床分类及其特点.................................................. - 2 -
1.2.1平面磨床分类及其特点 ......................................... - 2 -
1.2.2手动平面磨床的国内外发展状况[4]........................ - 3 -
1.3 本次设计的主要内容 ..................................................... - 5 -
1.4 本章小结 ....................................................................... - 5 -第2章手动平面磨床的总体设计....... - 2 -
2.1设计方案 ....................................................................... - 2 -
2.1.1设计方案一 ........................................................... - 2 -
2.1.2设计方案二 ........................................................... - 2 -
2.1.3设计方案对比........................................................ - 2 -
2.1.4设计改进............................................................... - 3 -
2.2 进给系统的组成 ............................................................ - 3 -
2.2.1机动进给装置........................................................ - 3 -
2.2.2手动进给装置........................................................ - 3 -
2.3本章小结 ....................................................................... - 4 -第3章进给机构设计计算............. - 5 -
3.1纵向进给机构的设计计算 .............................................. - 5 -
3.1.1切削力的计算........................................................ - 5 -
3.1.2滚珠丝杠的设计与计算 ......................................... - 8 -
3.1.3轴承的选择 ......................................................... - 12 -
3.1.4电动机的选择...................................................... - 13 -
3.1.5减速机构的设计与计算 ....................................... - 14 -
3.1.6手动传动装置的设计与计算................................ - 19 -
3.2横向进给机构的设计计算 ............................................ - 21 -
3.2.1切削力的计算...................................................... - 21 -
3.2.2滚珠丝杠的计算 .................................................. - 22 -
3.2.3轴承的选择 ......................................................... - 24 -
3.2.4电动机的选择...................................................... - 25 -
3.2.5减速机构的设计与计算 ....................................... - 25 -
3.2.6手动进给装置的设计与计算................................ - 29 -
3.3 本章小结 ..................................................................... - 33 -第4章其他零部件的选取............ - 34 -
4.1 导轨的选取.................................................................. - 34 -
4.2 离合器的选取 .............................................................. - 36 -
4.3本章小结 ..................................................................... - 38 -结论.................. 错误！未定义书签。致谢.................. 错误！未定义书签。参考文献.............. 错误！未定义书签。附录1 ................ 错误！未定义书签。附录2 ................ 错误！未定义书签。
第1章绪论
1.1 磨床概述
1.1.1磨床定义及其分类
1.磨床定义[1]
用磨料和磨具（砂轮、砂带、油石等）对工件表面进行切削加工的机床统称为磨床。
磨床加工材料范围广泛，但主要用于磨削淬硬钢和各种难加工材料。磨床可用于磨削内、外圆柱面和圆锥面，平面，螺旋面，花键、齿轮、导轨、刀具及各种成形面等，应用范围非常广泛。磨床一般用于精加工，但也可将毛坯直接磨成成品。
2.磨床的分类[1]
磨床的品种很多，约占全部金属切削机床的1/3。磨床在机床总数中所占比重达%
30。
%
40
~
磨床的主要类型有外圆磨床、内圆磨床、坐标磨床、平面及端面磨床、工具磨床、刀具刃磨机床、导轨磨床、和各种专门化磨床（如曲轴磨床、凸轮轴磨床、轧辊磨床等），还有砂带磨床、珩磨机，抛光机、研磨机、超精加工机、超精研抛机床，各种轴承磨床和专用磨床。
1.1.2磨床的主要发展趋势[1]
数控磨床品种越来越多，在数控磨床的基础上发展各种磨削功能复合化的磨削中心。
适应广泛采用CBN砂轮的要求，磨床向高速高刚度方向发展。
适应高速磨削，超高速磨削、缓进给强力磨削，高速深切磨削
的磨床品种越来越多。
1.2 平面磨床分类及其特点
1.2.1平面磨床分类及其特点
1.平面磨床分类
平面磨床的砂轮主轴有卧轴和立轴之分。卧轴平面磨床多为周边磨削；立轴平面磨床多为端面磨削。周边磨削的效率比较低，但加工的表面粗糙度较低和尺寸精度比较高；端面磨削砂轮直径大，常能磨削工件全宽，因是面接触效率比较高，但冷却困难，切屑不易排出，加工精度较周边磨削差，一般用于粗磨[1]。
安装工件的工作台分为往复运动的矩形工作台和作旋转运动圆形工作台两种。圆形工作台平面磨床是连续进给，不需要换向生产效率高一些，适用于磨小型零件的大直径环形面，不能磨长零件；而矩形工作台平面磨床，需要换向，但可磨削的零件范围宽[2]。
根据工作台的形状和砂轮主轴布置方式不同组合可把普通平面磨床分为：卧轴矩台式、立轴矩台式、立轴圆台式、卧轴圆台式[2]。
平面磨床中，应用较多的是卧轴矩台式平面磨床[2]。
卧轴矩台型平面磨床如以实现横向运动的方式来区分，可分为三大类[3]：
（1）工作台移动型卧轴矩台型平面磨床。
（2）立柱移动型卧轴矩台平面磨床。
（3）磨头移动型卧轴矩台平面磨床。
2.不同类型平面磨床特点[3]
表1—1不同类型机床特性对比
工作台移动型立柱移动型磨头移动型横向精度高低
结构复杂性复杂简单
制造成本高低
1.2.2手动平面磨床的国内外发展状况[4]
手动平面磨床的发展历史悠久，可追溯到一百多年以前。成立于1833年的美国Brown&SharPe制造公司是世界上最老的机床制造厂，该公司于1868年开始制造平面磨床，最初就是手动平面磨床。以后的液动平面磨床、自动平面磨床都是在手动平面磨床的基础上发展起来的。
手动平面磨床之所以历百余年而不衰，甚至在数控平面磨床发展相当快的现在仍具有强大生命力，这是它具有小型简单、实用可靠的特点所决定的。可以肯定，在今后很长一段时间内，手动平面磨床仍具有相当大的市场容量。
1.国内手动平面磨床概况
手动平面磨床在国内的发展时间较晚，到70年代只有少量生产，80年代以后发展较快。目前，手动平面磨床生产量已占全国平面磨床总产量的三分之一。
由于我国的平面磨床是从仿制苏联平面磨床开始的。早在1953年上海机床厂就引进苏联373、3726、3756平面磨床，试制出立轴、卧轴矩台和立轴圆台平面磨床，因此我国平面磨床的发展是走了一条与众不同的道路，先有液动平面磨床，后有手动平面磨床。而不像西方工业国家先有手动平面磨床的广泛应用，然后在手动平面磨床基础上发展液动平面磨床。国内对手动平面磨床的认识很少，而且有认识误区，认为手动平面磨床在国内推广不开。同时，在计划经济条件下，机床生产的分工十分明确，手动平面磨床列人仪表机床范围，这些都制约了手动平面磨床的发展。这样，在很长一段时间内，只有天津仪表厂一家生产手动平面磨床，不仅数量少、质量上也难以与日本和台湾省制造的同类产品相比，在国际市场上竞争力不强。
1980年，杭州机床厂设计制造HZ—150手动平面磨床，在短短几年内就在香港市场站稳脚跟。十几年来，HZ—150手动平面磨床已成为我国能批量出口的为数不多的机床品种之一。累计出口已近2000台，为出口创汇做出了贡献。出口地区有美、日、欧、东南亚、澳大利亚及港、澳地区。
随着国内市场的开拓，手动平面磨床已逐渐成为热销产品。近
年来，乡镇企业、个体、私营工商业主已成为此类机床购买主体，手动平面磨床在电子等行业的应用已相当广泛，如广东深圳有三家企业，每家拥有50台以上手动平面磨床，有的将手动平面磨床联成生产线，用于加工磁头。手动平面磨床已成为这些企业的关键设备。
2.国外手动平磨概况
随着数控技术的普及应用，一些发达国家将主要目标盯在高档机床上，属于低档的手动平面磨床逐步向发展中国家转移。但是，手动平面磨床由于结构简单，价格低廉，发达国家对它们仍有较大需求。因此，美日等国仍有这种平面磨床的生产，主要有以下一些厂家和产品:
美国Brown&Sharpe制造公司:世界著名的平面磨床专业厂，平面磨床品种较多，其中有612、618手动平面磨床。该公司已于90年代初转产三坐标测量仪等测量仪器。
美国K.0.LEE公司:该公司已有百余年历史，50年代生产工具磨床，60年代起生产平面磨床，产品有手动、液动、数控平面磨床，其中手动平面磨床有S918BRE等型号。
英国有考文垂PARKER PM MAJESTIC手动平面磨床，英国EXE 工程公司制造一种小型精密手动平面磨床，加工范围330×100mm，其主轴速度可变，可用于磨削槽子和凹口。
3.手动平面磨床的主要技术差距
手动平面磨床是传统机床产品，总的说来技术上发展变化不大，其主要差距体现在宜人性、可靠性、成套性三个方面: 宜人性对手动平面磨床来讲是至关重要的，如手动平面磨床纵向进给传动有滑动和滚动导轨两种，滚动导轨结构先进，手轮操纵力相差几倍。日本三井High Fech公司的手动平面磨床，其手柄操纵力仅需50g至65g滑动导轨的手柄力则在0.6kg至1.8kg，操作者当然喜欢手柄力轻的手动平面磨床。近年来，国内进口了一些手动平面磨床，多数是滚动导轨，如日本独资无锡某公司拥有17台手动平面磨床，多数采用滚动导轨。一个单位如同时拥有两种导轨型式的平面磨床，无疑是因为操作者都喜欢用滚动导轨手动平面磨床。由于操作者使用习惯不同，有的喜欢使用装在床身上的垂直进给手轮，目前国产手动平面磨床多将此手轮装在立柱上方。机床的色彩，造型与国外样机也有一定差距。
可靠性对手动平面磨床也是十分重要的，大批量生产厂要求机床
能连续运转，能吃苦耐劳，连续使用不出故障。使用几年以后重新更新，不作大修。机床配套件质量尤为重要，现有产品存在钢丝绳易断等问题。
成套性方面，与国外差距较大，国产手动平面磨床附件少，加工范围较小，日本冈本手动平面磨床有四十种特殊附件，日本三井亦有光学修整器等25种特殊附件，使机床能适应多种加工的要求。
4.国内手动平面磨床生产面临的问题
国内手动平面磨床生产发展虽快，但也存在一些问题，主要有以下一些:经济效益不理想，由于行业内竞争激烈，相互压价，而产生成本居高不下；出口存在无序竞争现象，由于出口渠道多，价格差异大，换汇率低；生产量增大过快，终会使短线变成长线。在市场经济条件下，如何做好生产协调，保持合理的增长率，是个新课题；国内市场有待进一步开拓，广东省对手动平面磨床有较大需求，而其它地区市场未启动。品种单调，如采用滚动导轨，数显等的高档手动平面磨床，不能满足行业多层次不同需求。
1.3 本次设计的主要内容
对M250手动平面磨床的进给机构进行改进，以达到提高精度的目的。实现纵向进给机构往复运动，以及横向进给机构的连续、断续、手动的进给方式。多种加工方式相结合，扩大机床的加工范围，提高加工精度，满足行业多层次的不同需求。
1.4 本章小结
通过了解磨床的工作原理、组成以及发展趋势，对设计内容有了充分的理解，也对磨床有了初步的认识，指明设计方向。
第2章手动平面磨床的总体设计
2.1 设计方案
确定设计的M250手动平面磨床的类型为卧轴矩台平面磨床。
2.1.1设计方案一
方案一拖板移动式：磨头主轴做垂直进给运动，工作台做横/纵向进给运动。如图2—1所示：
图2—1卧轴矩台平面磨床—拖板移动式
2.1.2设计方案二
方案二磨头移动式：磨头主轴做垂直进给运动以及横向进给运动，工作台做纵向进给运动。如图2—2所示：
图2—2卧轴矩台平面磨床—磨头移动式
2.1.3设计方案对比
方案1的结构热边形小，精度稳定性好，垂直进给灵敏度高，操作方便；横向进给稳定性好，但结构较复杂，工艺要求高。
方案2的结构磨头做垂直进给和横向进给，其中重心位置变化会引起结构变形；热变形影响大，故横向进给精度低；磨头攻率大，磨削效率高，但因刚度低，垂直进给灵敏度差。
通过两个方案的对比，根据本设计的机床是用于精加工，所以采用方案1。
卧轴矩台平面磨床的横向进给机构由微型直流电机驱动，能实现断续、快速、自动横向进给，砂轮端面磨削工件侧面横向进给运动。此横向进给运动还设计有横向进给手轮和微量进给机构，可以实现手动进给以及微进给，提高加工精度。
对进给机构进行改进的目的是为了提高精度，因此使用滚珠丝杠作为传动元件，滚珠丝杠副作为精密、高效的传动元件在精密机床、数控机床得到广泛应用，可用精密定位自动控制、动力传递和运动转换。
2.1.4设计改进
本设计是在原机床设计的基础上加以改进，针对设计的要求对M250手动平面磨床的横向以及纵向进给机构进行改进。
原设计的M250手动平面磨床采用的是滑动丝杠，并且设计了横向以及纵向手动进给装置，相对精度较低。
改进设计中，用滚珠丝杠代替原有的滑动丝杠，在保留横向以及纵向手动进给装置的基础上为了适应不同型号砂轮，以及不同类型的工件，在加工中都能达到同等精度要求，所以在横向进给机构中设计使用齿轮变速机构以及微量进给装置，提高了加工精度，操作简单、省力。
2.2 进给系统的组成
2.2.1机动进给装置
手动平面磨床的进给系统包括纵向进给和横向进给两部分。对于纵向进给装置机动进给系统主要是完成工作台在纵向快速移动的需要和实现零件加工时工作台的往复运动。机动进给装置采用三相交流异步电动机，调速方式是变频无级调速。工作台由行程开关组成的电气系统控制电动机的正反转，实现工作台的往复运动。
横向进给装置的机动进给系统同样可以完成工作台在横向进给方向上的快速移动，由于横向进给系统对磨削过程起到至关重要的作用，因此横向进给系统在调速时要平稳，因此选用直流电动机。直流电动机的调速范围较交流异步电动机的范围窄，在设计的同时为扩大调速范围满足更大的加工范围，设计了2级变速。
2.2.2手动进给装置
设计中的手动进给装置包括两部分，手动进给和微量进给。主要的作用就是人为的调整进给量，扩大加工范围,提高加工精度。
2.3 本章小结
本章通过两个方案的对比，确定了最终的设计方案。
工作台由电动机或手动装置驱动进行横向以及纵向运动，还在横向进给机构中增设了变速机构以及微量进给装置，提高适用范围。
第3章 进给机构设计计算
3.1 纵向进给机构的设计计算
3.1.1切削力的计算
1.切削用量的选择与计算
磨削用量的选择原则通常是：在保证工件表面质量的前提下尽量提高生产率。换言之，磨削用量是在保证磨削温度较低、磨削表面粗糙度较低的条件下，尽量选取较大的径向进給量r f 、轴向进给量a f 和工件速度w v 。
砂轮速度s v 一般为s
m 35~30，普通磨削时砂轮速度固定不变，不必选择；高速磨削时s
m v s 100~40=或更高些。砂轮速度一般比车削时的速度大15~10倍左右。
工件速度w v 在粗磨时常取为min 85~15m
精磨时为min 50~15m 。外圆磨削时，速比150~60=w s v v ；内圆磨削时80~40=w s v v ，w v 太低时，工件易烧伤；w v 太高时机场可能产生振动。
背吃刀量p a 或径向进给量r f ：粗磨时可取mm 07.0~01.0，精磨时可取mm 02.0~0025.0，镜面磨时可取mm 0015.0~0005.0。
砂轮的轴向进給量a f ：粗磨时可取()s b 85.0~3.0;精磨时可取()s b 3.0~1.0，s b 为砂轮宽度，
a f 是指工件每转或每一个工作行程时砂
轮的轴向位移量。
因此 磨轮宽度B=63mm
砂轮直径s d =500mm
进给吃刀量r
mm b a s f 1211.0== 磨削吃刀量mm a p 01.0=
砂轮线速度
1000s
s s n d v π= （3—1）
根据已知砂轮转速min 2850R
n s = 所以s m n d v s
s s 575.741000
5.4750014.31000
=??==π 工件速度 1000
2t w Ln v = （3—2） L —工作台行程长度 mm L 530=
t n —工作台往复频率 min 10=t n 所以m i n 6.101000
10530210002m Ln v t w =??== 表3—1 切削用量 磨 轮
宽度B 进给吃刀 量f a 砂 轮 线速度s v
砂 轮 直径s d 磨 削 吃刀量p a 工 件 速度w v 63mm 12r m m 74.57s m 500mm 0.01mm 10.6min m
2.切削力的计算
选取工件材料为淬火钢
由《机械工程手册》[1]查得公式
γβαw s p F c v v a G F c -=
（3—3） 49.0=p
c F F （3—4） 其中 p a ——磨削吃刀量，取mm a p 01.0=
s v ——砂轮线速度，由计算得s m v s 575.74=
w v ——工件速度，由计算得min 6.10m v w =
由《机械工程手册》表1.2—9查得
22=P G 84.0=α 49.0=p
c F F
将上述参数带入式（3—3）解得磨削力
N F c 46.001.02284.0=?=
知背向吃刀力： N F p 94.049.046
.0==
3. 磨削功率m P
由《机械工程手册》[1]查得磨削功率公式
s c m v F P 310-=
（3—5） 其中 c F ——磨削力，由计算得N F c 46.0=
s v ——砂轮线速度，由计算得s
m v s 575.74=
由
公式（3—5）计算得
kW v F P s c m 034.0575.7446.0101033
=??==--
3.1.2滚珠丝杠的设计与计算
1.滚珠丝杠副设计和使用注意事项
主要尺寸参数的选择应根据机床使用要求全面综合考虑，因为丝杠副的公称直径、基本导程、预紧力、负载滚珠的有效圈数与丝杠的寿命、位移精度、刚度、驱动力矩等有密切关系。如果某一项特性不能满足时，可以重新选择丝杠直径、导程、有效圈数等，直到完全满足。
为使滚珠丝杠受力均匀，提高耐用度和精度保持性，螺母不应受径向力和倾覆力矩，并应尽量使作用在螺母上的轴向合力通过丝杠轴心。
以螺母外圆柱面和凸缘面为安装基面，螺母安装直径和座孔的配合为6
7g H ，应保持螺母座孔与丝杠支撑轴承孔同心且螺母座孔端面与轴心线垂直。
设计单螺母的滚珠丝杠副时，应使丝杠和螺母同时受拉应力压应力，而不要一个受拉一个受压，以使滚珠受力均匀。
如果丝杠不转，螺母旋转，则应将螺母和齿轮安装在套筒上，套筒由轴承支撑以承受轴向和径向力，这就可以避免螺母承受径向载荷。
如果要使滚珠丝杠和螺母分开，可在丝杠轴径上套一个辅助套筒，套的外径略小于丝杠螺纹滚道的前径，这样在拧出螺母时，滚珠不致失落。
支撑滚珠丝杠轴的两轴承座孔与滚珠螺母座孔应保证同轴。同轴度公差建议取6—7级或高于6级。螺母座轴线与导轨面轴线要保
证平行，平行度公差可取为mm 1000
02.0，当插管式滚珠丝杠副水平安装时，应将螺母上的插管，置于滚珠丝杠副轴线的下方。这样的安装方式可使滚珠易于进入插管，滚珠丝杠副的摩擦力矩较小。
要注意螺母座、轴承座及其紧固螺钉的设计保证有足够的刚度。 有恒温要求的高精度滚珠丝杠可将丝杠轴做成中空，通过恒温油，以降低丝杠轴的温升。
为了减少滚珠之间的相互摩擦可以采用间隔滚珠或在闭合回路
内减少几个滚珠的方法，采用间隔滚珠时，间隔滚珠的直径比负载滚珠小数m μ10，可消除滚珠之间的摩擦，对提高滚珠丝杠副的灵敏度有非常明显的效果。但负载滚珠数只剩了一半，因此刚度和承载能力也都相应降低。
滚珠丝杠副的承载能力用额定负载荷表示，其定义、计算和选用方法与滚动轴承基本相同。一般根据额定动载荷选用滚珠丝杠副，只有当min 10r n <时按额定静载荷选用。对于细长承受压缩的滚珠丝杠副需作压杆稳定性计算，对转速高、支撑跨距大的滚珠丝杠副作临界转速的校核，对精度要求高的传动进行刚度验算，转动惯量校核，对闭环控制系统还要进行谐振频率的验算。
2.丝杠的导程和转速
由额定寿命公式
m
w k a h t m a h n f f f f f F C L 6010)(6
3?= （3—6） 其中 L 、h L ——修正后的额定寿命
a C ——额定轴向动负荷N
m F ——丝杠的轴向当量负荷N
m n ——丝杠的当量转速
t f ——温度系数
h f ——硬度系数，常取1=h f
a f ——精度系数
w f ——负荷性质系数
k f ——可靠性系数
知 k
a h t m h w m a f f f f n L f F C 3
61060= （3—7） 由《实用机床设计手册》[15]查得（取机床精度为5级）1=t f 1=h f 9.0=a f 1=k f 2.1=w f
初选电动机型号为Y90S —4型异步电动机，额定转速m i n 1400r n N =，取使用时最高转速为min
1000r ，电动机与丝杠通过减速器连接。工作台最大进给速度m i n 6.10max m
v =，故丝杠导程应为mm P h 10=。丝杠转速：磨削时取m i n
90r n m = ，快速移动时取min 1000max r n =。
由《实用机床设计手册》[15]查得丝杠所受总的轴向力由公式
)('W F f KF P P c ++= （3—8）
式中 K ——载荷系数，取15.1=K
'f ——摩擦系数，取16.0'=f
W ——工作台重量，设工作台重量为N kgf W 80080==
将参数带入公式（3—8）得
N W F f KF P P c 73.128)80094.0(16.046.015.1)('=+?+?=++=
所以，N C a 6.7419
.01111090
15000602.173.12836=???????= 初选丝杠为内循环浮动反向器双螺母垫片预紧滚珠丝杠mm d 400= mm P h 10= 144.7=w D ， 5列，型号为FFZD4010，额定动
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大学 课程设计（论文） 内容：X-Y数控进给工 作台设计 院(系)部：机械工程学院 学生姓名： 学号: 专业：机械电子工程 班级： 指导教师： 完成时间：2010-10-08
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目录 第一章课程设计的目的、意义及要求 (4) 第一节课程设计的目的、意义 (4) 第二节课程设计的要求 (4) 第二章课程设计的内容 (5) 第一节课程设计的内容 (5) 第二节课程设计的内容 (5) 第四章数控系统总体方案的确定 (6) 第五章机械部分设计 (7) 第一节工作台外形尺寸及重量初步估算 (7) 第二节滚动导轨副的计算、选择 (8) 第三节滚珠丝杠计算、选择 (10) 第四节直流伺服电机的计算选择 (12) 第五节联轴器计算、设计 (14) 第六节限位开关的选择 (15) 第七节光电编码器的选择 (15) 第六章机床数控系统硬件电路设计 (15) 第一节设计内容 (17) 第二节设计步骤························
毕业实习报告 题目专用平面磨床工作台液压系统设计专业数控技术 班级 学号 姓名 指导老师 2012年2月
毕业实习报告 ——专用平面磨床工作台液压系统的设计 一．液压传动的设计 1.液压传动设计的背景。 在力的传动中，液压传动具有很多种技术优势，例如功率密度大，配置灵活方便，调速范围大，工作平稳且快速性好，易于操纵控制并实现过载保护，易于实现自动化和机电液的整合，系统设计制造和使用维护方便等，因而已经成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术的应用遍及国民经济各个领域，例如机械知道，能源与冶金工业等。液压技术已成为包括传动，控制和检测在内的，对现代机械装配技术进步有重要的影响的基础技术和基础学科；随着近二十年来的电子技术，计算机技术和信息技术的迅速发展，液压技术不仅是一种传动方式，更多的是作为一种控制手段，作为连接微电子技术和大概率控制对象之间的桥梁，成为现代控制工程中重要的，不可缺少的环节和手段。对在一些新的领域，如航天航空，水下和海洋工程，微型机械装置及高温明火环境下所急需的一些特殊元件研究甚少，甚至处于空白状态，迅速改变这种落后的状况，是中国液压技术界和工程界所面临的一项很重要的任务，所以液压技术在以后的机械行业会起到很大的作用。 2.液压传动设计的目的和意义。 （一）.液压系统设计的目的和意义主要有以下几个方面。
（1）液压系统的设计可以使各科有机的结合起来，使学到的知识能够融汇相通，综合运用《液压传动》，《工程力学》，《机械设计》，《液压设计手册》等有关工程方面的知识，以毕业设计为主要载体，通过液压功能原理及液压装置的设计实践，使我们所学的知识更加系统化，使所学的知识得到综合运用，巩固与扩展，培养我们学习和分析问题和一些设计计算的能力。 （2）液压传动设计可以使我们增加动手能力，可以自己查阅一下相关的资料（如液压装置图纸，液压系统的设计计算方法，液压系统原理，液压系统设计手册）这样可以提高我们阅读，分析和综合运用资料的能力，为以后自己从事液压方面的工作打下了基础。 （3）在液压系统平面磨床的设计中，可以从设计的实践中学习和掌握方案论证以及拟定应该注意的步骤，可以掌握液压回路的组合方法，以及液压元件的选型原则，也可以掌握液压装置结构形式的选择原则与液压控制阀组的集成，可以深化对液压系统的设计特点的认识和了解，以提高我们解决实际问题的能力，以及怎么叙述问题的能力。 （4）我们也可以通过计算机进行性能及参数的运算，原理图及结构图的绘制，也可以学到如何写设计说明书德国，也可以使自己在液压领域当前及今后一个时期的研究发展方向有一定的基本了解，从而使自己在将来在选用和设计液压传动及进一步创新发展奠定基础。 （5）对我们自己所学知识的全面考察和复习，如我们所掌握知识的广度和深度，运用理论解决问题的能力，书面以及在答辩中口语表达的能力。
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) 参考文献 (30) 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： 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 = 专业课课程设计指导书（2－1） 其中：为步进电机的步距角，为滚珠丝杠导程，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 ＝200mm ，Y ＝150mm 。工作台尺寸一般为工作台加工范围的1.1倍。所以：X ＝200×1.1＝220mm, Y ＝150×1.1＝165mm ，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
平面磨床操作操作规程 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
平面磨床操作规程 一、目的 本规程用于指导操作者正确操作和使用设备。 二、适用范围 本规程适用于指导本公司卧式平面磨床的操作与安全操作。 三、操作规程 1、操作者必须熟悉机床操作顺序和性能，严禁超性能使用设备。 2、操作者必须经过培训、考试或考核合格后，持证上岗。 3、开机前，按设备润滑图表进行注油润滑，检查油标油位。 4、检查各手柄、档位、开关、旋钮等应确保在原位或所需的位置。 5、启动润滑油泵、液压油泵电机，检查调整液压系统压力、润滑系统压力、调整磁 盘磁力。 6、手动磨头升降、横向移动、工作台，拖板移位，调整档位开关。 7、新安装砂轮前，应检查是否有裂纹、缺口，安装时应进行二次平衡。检查金刚笔 与砂轮的相对位置。 8、砂轮在接近工件时，要细心观察工件有无突起和凹陷。磨削过程中要连续开放和 调整冷却液的流量。 9、点动磨头升降机构、横向移位，调整限位档块、开关。 10、若磁盘吸着力减弱，应立即停磨。 11、手转磨头检查是否轻快，关闭冷却喷头，开启冷却泵、横向进给开位、工作台 往复运动，启动磨头电机，空转15~20分钟，检查磨头主轴温升。 12、砂轮快速接近工件时要改用手摇。
13、使用顶尖的工件，在磨削过程中不许松动。 14、接触面积小的工件，磁力不易吸住，必须加挡块。 15、平面磨工作台，使用快速时要注意其终点。 16、机床要整洁，特别要注意手柄和行程限挡块的位置是否正确。 17、把砂轮箱推向法兰盘，动作要轻，同时垫上比轮直径小三分之一的软垫。 18、砂轮不锋利要用金钢石修理，进给量为～，必须充分冷却。 19、平面砂轮的最大伸出量不得超过25mm砂轮块要平行。 20、平磨的砂轮损耗二分之一后重新紧固的压板不许倾斜。 21、平面工件要有基准面。如有飞刺突起要剔、锉削平。 22、要选择与工件材料相适应的切削液和砂轮材料、型号。 23、使用顶尖的工件要检查中心孔的几何形状。 24、磨床专用砂轮，不许代替普通砂轮使用。 25、工作完毕后，应使各部件处于原始状态，将工作台停在中间位置。机床停机， 往复运动停止，关闭冷却液喷头2~3分钟，关闭磨头电机，待磨头停止后，关 闭液压油泵、润滑油泵、冷却泵电机。 26、关闭机床电控总开关，关闭电控柜空气开关。 27、清洁机床后，按设备润滑图表进行注油，磁盘抹油。把手柄开关、节流阀、旋 钮恢复到原位或关闭位置。 四、安全操作规程 1、装新砂轮先用木锤轻轻打，无杂音后方可开动。操作人员侧立机旁，空试车十 分钟无偏摆或摇动后，才能使用。 2、平磨更换砂轮，要注意不可与砂轮护罩相碰。 3、磨削前把砂轮升高，检查磁盘上工件吸牢后，方能磨削，加工件要靠紧垫好。 4、磨削前后将防护挡板挡好，禁止手摸磨加工面。 5、进刀时要缓慢进给，并调好往复的限位档铁。 6、清理磨下铁屑时，要用专门工具。
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
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
摘要 随着科学技术的发展和高新技术产业的需要，精密平面磨床已然在当代制造产业中占据了非常重要的地位。本文在收集了大量资料和吸取了前辈们的经验的情况下，设计了一台以广州机械制造厂的MGB6120为原型、以微进给机构和微位移系统来提升加工精度的精密平面磨床工作。在此基础上，完成了该磨床的总体设计计算，并进行了数据对比优化选择，取得以下研究成果： (1) 设计一台精密数控平面磨床，用砂轮周边磨削平面和台阶平面，用于机械制造业及工具模具制造业，且能加工各种难加工材料。 (2) 确定了该精密平面磨床工作台的各个部件及其功能分配，完成了该平面磨床的传动选择以及总体布局设计。 (3) 利用滚珠丝杆为主要器件，结合梯形螺纹丝杆压杆来检测其稳定性；通过压电、电致伸缩器件在微位移系统中的压电耦合效应和砂轮修整器特性提高了该工作台的加工精度。 (4) 将840D数控技术作用于平面磨床工作台并选择西门子IFK6交流伺服电机作为进给机构和微位移系统的电力源，完成了精密平面磨床微进给及微位移工作台的设计。 关键词：精密；微位移；微进给；砂轮器；数控
Abstract With the development of science and technology and the need of high-technique industry, precision surface grinder has played a very important role in modern manufacturing industry. Under the circumstance of collecting a great number of materials and absorbing predecessors' experience, this article designs a precision surface grindering machine which is the prototype of MGB6120 in Guangzhou machine tool. In addition, it improves precision by a micro feed mechanism and a micro displacement system. In that case, it finish the calculation of the overall design of the grinding machine. What's more, it makes the optimization of comparative data and obtains the following results： (1) It designs a precision NC grinding machine and grinds surface with grinding wheel. It is used in mechanical manufacturing industry and model manufacturing industry. It also processes various materials which are very difficult. (2) It confirms each component and function allocation of precision surface grinder worktable. It also finishes the transmission selection and overall layout. (3) It regards ball screw rod as main device and is combined with the trapezoidal thread screw rod to test its stability. Piezoelectric coupling effect and grinding wheel dressing device features, which improve the machining accuracy of the workbench through the piezoelectric and electrostrictive devices in the micro displacement system. (4) It uses 802D in NC plane grinder worktable and chooses Siemens IFK6 AC servo motor as the power source for the feeding mechanism and micro displacement system. It also completes the design of precision surface grinder micro-feed and micro displacement worktable. Key words: precision, micrometric displacement, micro-feeding, Grinding wheel. CNC (computerized numerical control)
第1章设计背景 今天的办公空间正向着信息化、高效化发展，科技和人文的含量日益增多，表现在办公家具的功能上已不仅仅是物质上的，也包括精神上的。新世纪的上班族，走在时代的前端，他们追求个性和时尚，渴望拥有良好的办公环境和人性化的办公家具。对于很多企业来讲，也希望通过优质的办公家具，营造高效、舒适、便捷的现代办公氛围，激增员工的信赖感和归属感，树立企业形象，体现文化品质。 另外，从办公家具的消费市场看，消费者的选购倾向也发生了许多变化，中高档市场和低端市场的分化越来越明显，中高档市场的规模越来越大，很多国际著名的办公家具公司如美国的STEEL-CASE、日本的内田洋行纷纷以高格调、高品位的精品打入国内市场。这说明，消费者的选择层面不断提高，开始追求高品质的办公家具， 这也对办公家具的设计提出了新的要求。 第2章办公家具设计的四大要素 家具由功能、色彩、材料、结构等方面组成一定的形态，给人一种整体视觉形象。家具形态是信息的载体，设计师通过特有的造型语言进行家具的形态设计，传达思想理念，消费者通过家具的特有形态，寻求一种文化、身份的体现。因此要确定办公家具的形态必须先从四大要素的研究开始。 2.1 功能设计 办公家具设计的任务是为人们的工作创造便利、舒适的物质条件，功能要在家具构成的形态中得以实现，离开功能去谈家具的美感是毫无意义的。既然家具是为人所用的，研究家具产品的功能要素，其出发点必然要满足人的各种心理、生理和行为
要求。 通常单人的办公空间包括以下五大办公家具：办公桌、办公椅、访客椅、储物柜、 接待用的沙发和茶几。 多人办公空间主要包括三大办公家具：工作台、办公椅、储物柜。 2.2 色彩设计 1．功能要求：办公家具的色彩设计应服从功能的要求。如黑、棕色向来给人凝重感，用它们装点会议室，会促使人集中思考，用于老板椅和会客室桌椅，凸显权利、地位、档次和品位。可以用色彩变化技术与造型细节点、功能延伸处结合，来突出家具使用功能的识别。如多功能的组合家具，用色彩的区分加以“标识”，可以使消费者充分利用组合家具的任一种功能，实现物尽其用，也是辩证理解节约的一个方面。2．室内环境：对于具体的办公环境而言，家具应与室内环境的色彩相适应，使整个房间的色调和谐统一。室内空间较小，墙面为冷色调时，选用冷色调的家具，可以使家具隐退到墙壁中，与墙壁浑然一体，形成一个同一的背景，以扩大空间感；室内空间较大，家具也不多的情况下，家具色彩可以与墙面色彩成补色关系，突出家具的前景位置，使墙面起衬托的背景作用，减少空旷感；采光较好的室内采用浅色调或中等深浅色调的家具：采光较差则应采用纯度较高的家具，以便突出家具形体。3．人的心理、生理要求：近年来医学研究表明，家具色彩能“左右”人的心理，从而影响身体健康。如白色对易动怒的人可起调节作用，这样有助于保持血压正常；蓝色具有调节神经、镇静安神的作用；绿色具有镇静神经、降低眼压、解除眼疲劳、改善肌肉运动能力等作用；黑色具有镇静、安定的作用。
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：
摘要...................................................................................................................................... I 一前言. (1) 二设计任务 (1) 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： (2) 3、最终方案： (3) （二）机械传动部件的计算与选型 (3) 1 导轨上移动部件的重量估算。 (3) 2 计算切削力 (3) 3 滚珠丝杠传动设计计算及校验 (5) 4 步进电机的传动计算及电动机的选用 (10) 5 滑动导轨的设计计算 (16) 6 其余部件的选取 (17) 结论 (20) 致谢 (21) 参考文献 (21)
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
平面磨床操作说明 1.检查机台各部位是否在正确的位置上(如左右自动控制杆(15)是否归位、左 右调距滑块(7)是否在行程挡块两边各一个); 2.打开电源“启动”开关按钮(PB2); 3.打开磁盘开关(PB13),把砂轮修整器放在吸盘上; 4.(打开砂轮)打开主轴马达启动开关(PB3) ; 5.用左右手轮(18)和前后手轮(21)将砂轮修整器移到砂轮中心左前方约5mm处, 如图示: 6.修整砂轮(5) ,用上下手轮慢慢下刀,当听到声音后,在显示器上归零,每次下 刀0.03mm,修整器在砂轮下匀速来回,当听到声音清脆完整时,表示砂轮已修平,然后下刀0.01mm,慢慢前后来回修整砂轮两次; 7.关掉主轴马达(PB2),拿掉修整器; 8.用布把磁盘(6)擦干凈,并将工件(22)上的毛刺除掉然后擦干凈,再轻轻放在 吸盘上; 9.打开吸磁开关,打开油压马达启动按钮(PB5); 10.慢慢放开左右自动控制杆(15),使工件(22)在砂轮下左右移动; 11.根据工件的长短,调节左右调距滑块(7),使工件在砂轮下左右移动合适; 12.开启主轴马达(PB3); 13.根据目视,用上下手轮(9)慢慢下降砂轮,至砂轮与工件(22)间的距离大约 0.1mm左右时,再用手轻轻拍上下手轮(9),砂轮以每拍一下0.005mm的速度 下降,当砂轮接触到工件时,在光学电子显示器(1)上将上下坐标归零; 14.打开冲水吸尘马达按钮(PB8),再打开冲水马达(28),用冷却水控制阀(3)控 制水的流量; 15.用左右自动控制杆(6)调好左右移动的速度; 16.把前后自动进给开关(PB11)打到自动进给处,然后用可变电阻(PB12)调好工 作台前后进给量; 17.工作台每前或后一个行程,Z轴进刀0.03 mm; 18.当工件的一面加工好后,拿下工件,把工件和工作平台擦干凈按上面的程序 再加工另一面; 19.加工中应拿到QC处检测,直到工件加工到要求为止; 20.工件加工完后,把机台各部位恢复到原位—X(中间)、Y(归内)、Z(距磁盘 50mm~100mm处),并作好机台本身的清洁保养工作.
广西科技大学 课程设计(说明书) 液压课程设计 学生姓名。。。 学院名称。。。。。 班级。。。。。 指导教师。。。。。 2013年01月18日
摘要 主要阐述了平面磨床工作台液压系统，液压技术是机械设备中发展最快的技术之一。随着科技步伐的加快，液压技术在各个领域中得到广泛应用。液压技术己成为主机设备中最关键的部分之一。 本平面磨床工作台液压系统设计，出了满足在性能方面规定要求外，还必须符合体积小，重量轻，工作可靠，使用和维修方便等一些公认的普通设计原则。液压系统的设计主要是根据已知条件，来确定液压工作方案、液压流量、压力和液压泵以及其他元件的设计。 完成整个设计过程需要进行一系列工作。设计者首先应以树立正确的设计思路，努力掌握先进的科学技术知识和科学辩证的思想方法。同时，还要坚持理论联系实际，并在实践中不断总结和积累设计经验，向有关领域的科技工作者和从事生产实践的工作者学习，不断发展和创新，才能建好地完成机械设计任务。 关键词：磨床液压缸液压泵
目录 摘要................................................................................................................................................... 目录.. (2) 1 课题题目 (3) 1.1 课程设计课题内容 (3) 1.1.1 设计的目的 (3) 1.2设计内容及步骤 (3) 1.2.1 设计的内容及步骤 (4) 2. 正文 (5) 2.1 设计要求及设计参数 (5) 2.1.1设计要求 (5) 2.1.2设计参数 (5) 2.2负载与运动分析 (5) 2.2.1负载分析 (6) 2.2.2运动分析 (6) 2.2.3负载图与运动图的绘制 (6) 2.3确定液压系统主要参数 (9) 2.3.1液压缸的选定 (9) 2.3.2液压缸各阶段的压力，流量和功率 (11) 2.3.3液压缸的工况图 (13) 3 选型及计算书 (14) 3.1 拟定液压系统原理图 (14) 3.2液压元件的选择 (15) 3.2.1确定液压泵的规格和电动机的功率 (15) 3.2.2选择阀类元件及辅助元件 (17) 3.3液压确定系统性能的验算 (17) 总结 (18) 参考文献 (18) 1课题题目
课程设计 课程名称：数控技术课程设计 学院：机械学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号： 年级：任课教师： 2012年 1 月 16 日
课程设计任务书
课程设计（论文）任务书 学生姓名：指导教师： 任务书发出时间2011年12月25日 设计时间2011年12月26日——2012年1月16日 设计（论文）题目数控技术课程设计 设计（论文）内容 ①结合设计任务的要求拟定总体机械和电气控制设计方案。 ②根据拟定的机械设计方案进行二坐标数控工作台的机械结构设计计算和元件的 选用。 ③根据拟定的电气设计方案进行数控系统控制电路的框图设计及驱动控制电路的 计算和元件选用。 ④根据指定要求进行有关软件的流程图设计。 ⑤对指定的软件程序进行编写。 ⑥进行机械结构的工程图和电气原理图的绘制。 ⑦编写设计说明书。 设计（论文）的要求（含说明书页数、图纸份量） ①方案拟定正确。 ②设计计算根据来源可靠，计算数据准确无误。 ③元气件选用正确规范符合国家颁布标准。 ④机械结构图纸绘制视图完整、符合最新国家标准，图面整洁、质量高。 ⑤电气部份图纸要求符合国家标准，图面布局合理、整洁、质量高。 ⑥机械和电气部份图纸总量为 1.5 张“0”号图量，其中含机械装配图1～2张、 电气控制原理框图及计算机I/O接口和驱动控制电路等电气原理图1～2张。 ⑦课程设计说明书应阐述整个设计内容：如课题来源现实意义、总体方案确定、 系统框图分析、电气执行元件的选用说明、机械传动和驱动电路的设计计算以 及机械和电气的其它部分。说明书要突出重点和特色，图文并茂、文字通畅、 计算正确、字迹清晰、内容完整。说明书页数不少于 20 页
目录 摘要............................................................................................................... 错误！未定义书签。目录.. (2) 1 课题题目 (3) 1.1 课程设计课题内容 (3) 1.1.1 设计的目的 (3) 1.2设计内容及步骤 (3) 1.2.1 设计的内容及步骤 (4) 2. 正文 (5) 2.1 设计要求及设计参数 (5) 2.1.1设计要求 (5) 2.1.2设计参数 (5) 2.2负载与运动分析 (5) 2.2.1负载分析 (6) 2.2.2运动分析 (6) 2.2.3负载图与运动图的绘制 (6) 2.3确定液压系统主要参数 (9) 2.3.1液压缸的选定 (9) 2.3.2液压缸各阶段的压力，流量和功率 (11) 2.3.3液压缸的工况图 (13) 3 选型及计算书 (14) 3.1 拟定液压系统原理图 (14) 3.2液压元件的选择 (15) 3.2.1确定液压泵的规格和电动机的功率 (15) 3.2.2选择阀类元件及辅助元件 (17) 3.3液压确定系统性能的验算 (17) 总结 (18) 参考文献 (18) 1课题题目
1.1课程设计课题内容 1.1.1设计的目的 专用平面磨床液压系统的设计是为了使得工作台的往复运动采用液压运动，平面磨床为精加工磨床，磨削力及变化量不大，工作台往复运动速度高，调速范围广，要求换向灵敏迅速，冲击小，所以采用液压传动能够达到这些效果，液压传动主要是为了操纵平面磨床的往复运动，所以是液压系统的主体回路，其中主要有工作台油路的控制，和工作台速度的控制，工作台制动，换向和停留以及工作台手动与自动控制互锁。专用平面磨床工作台液压系统设计能够提高运动的效率和精确度，并且能够对调速，运动平稳性，换向精度，换向频率都有较好的控制，所以对液压系统也有较高的要求。 小型平面磨床工作台的液压传动系统，其采用液压系统和双出杆液压缸组成了液压传动系统，取代原机床手动传动系统。工作台的来回纵向运动由安装在拖板上的液压缸的液压杆来回运动而牵引着工作台来回运动。其运动行程和方向转换则由安装在工作台上的行程挡块和安装在拖板上的磨床专用液压阀所决定。本发明解决了手动平面磨床以纯人工手动操作的这一系列的动作，大大提高生产效率，降低劳动强度，而且重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快 1.1.2设计的要求 1.设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、先进性及操作维修方便。如果可以用简单的回路实现系统的要求，就不必过分强调先进性。并非是越先进越好。同样，在安全性、方便性要求较高的地方，应不惜多用一些元件或采用性能较好的元件，不能单独考虑简单、经济； 2.独立完成设计。设计时可以收集、参考同类机械的资料，但必须深入理解，消化后再借鉴。不能抄袭； 3.在课程设计的过程中，要随时复习液压元件的工作原理、基本回路及典型系统的组成，积极思考。不能直接向老师索取答案。 4.液压传动课程设计的题目均为中等复杂程度液压设备的液压传动装置设计。 1.2设计内容及步骤 1.2.1 设计的内容及步骤 （一）设计内容 1. 液压系统的工况分析，绘制负载和速度循环图；
1 、设计任务 (2) 2、总体方案的确定 (2) 2.1 机械传动部件的选择 (2) 2.2 控制系统的设计 (3) 2.3 绘制系统组成框图 (3) 2.4 绘制机械传动系统简图 (3) 3、机械传动部件的计算与选型 (4) 3.1 脉冲当量的确定 (4) 3.2 导轨上移动部件的重量估算 (4) 3.3 传动部件、导向部件的设计、计算和选用 (4) 3.3.1 铣削力的计算 (4) 3.3.2 直线滚动导轨副的计算与选型 (4) 3.3.3 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (5) 3.4 步进电动机减速箱的选用 (7) 3.5 步进电动机的计算与选型 (7) 3.5.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量J eq (7) 3.5.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩T (8) eq 3.5.3 步进电动机最大静转矩的选定 (10) 3.5.4 步进电动机的性能校核 (10) 4、控制系统硬件设计 (11) 4.1 根据任务书的要求，设计控制系统的时主要考虑以下功能： (11) 4.2 数控系统的组成 (11) 4.3 CPU 的选择 (11) 4.4 驱动系统 (12) 4.4.1 步进电机驱动电路和工作原理 (12) 4.4.2 步进电机驱动电源选用 (13) 4.5 其它辅助电路设计 (14) 5、控制系统的软件设计 (15) 5.1 接口程序初始化 (15) 5.2 步进电机驱动程序 (15) 5.2.1 电机的控制电路原理及控制字 (15) 5.2.2 电机正反转及转速控制程序 (15) 5.3 圆弧插补程序的设计 (17) 5.3.1 逐点比较法 (17) 5.3.2 程序设计 (17) 参考文献 (20)
目录 设计任务 (3) 一.系统总体方案设计 (3) (一)机械系统 (3) (二)接口设计 (3) (三)伺服系统设计 (4) (四)控制系统设计 (4) 二.机械系统的设计计算 (4) (一) 滚珠丝杠的选型与计算 (4) (二) 滚动直线导轨的选型与计算 (7) (三) 电机的选择 (8) (四)光电开关的选择 (10) (五)限位开关的选择 (10) 三控制系统设计 (12) 1.操作面板的布置图 (12) 2.操作面板功能介绍 (12) 3.控制系统原理框图 (15) 5、光电开关和限位开关信号采集原理 (15) 6、键盘、显示器接口电路分析 (15) 四程序 (16) 五参考文献 (19) 设计任务: X方向行程:300mm Y方向行程:200mm 工作台面的参考尺寸:500X300mm
平均切削力:1500N 平均切削进给速度:600mm/min 最高运动速度:6m/min 定位精度:0.02mm 工作寿命:每天8小时,工作8年,250天/年一.系统总体方案设计 由设计任务书知,本次设计可采用如下方案 (一)机械系统 1.传动机构采用滚珠丝杠副 2.导向机构采用滚动直线导轨 3.执行机构采用步进电机 (二)接口设计 1.人机接口 (1)采用键盘作为输入 (2)采用LED作为指示标志 (3)采用数码管作为显示器
2.机电接口 采用光电耦合器作为微型机与步进电动机驱动电路的接口,实现电气隔离. (三)伺服系统设计 采用开环控制 (四)控制系统设计 二.机械系统的设计计算 (一)滚珠丝杠的选型与计算 由技术要求,平均载荷F=1500N,丝杠工作长度L=300mm, 工作寿命8250816000h L h =??=,传动精度要求0.02mm σ=± 设导程P=5 mm ,则 max 600 120/min 5 60001200/min 5 m n r n r ==== (1) 求计算载荷 1.21.01.016001 C F H A M F K K K K N ==???= 由条件,查《机电一体化系统设计》表2-6取F K =1.2, 查表2-6取H K =1.2, 表2-4取 D 精度, 查表2-6取A K =1.0, (2)计算额定动载荷计算值Ca`由式 (2-4) 19209336Ca F N '===
《电气控制与PLC应用》课程设计报告书 班级：XXXXX 学号：XXXXXXXXX 姓名：XXXXXXX 指导老师：XXXXXXXXXX 设计时间：2012.XXXX 机电学院
M7475B型平面磨床PLC课程设计报告 一、课程设计的目地 通过本次课程设计，使学生能够运用电气控制与PLC课程中的基本理论和实践知识，充分了解设计题目的技术要求和系统控制流程，在此基础上，通过查阅资料，拟定设计方案，自行设计硬件接线图和控制程序设计，并且在相关实验设备上进行调试修改，指导控制程序能成功运行。通过课程设计，使学生能够将理论知识与实践相结合，提高分析能力和设计能力。 二、平面磨床主要结构及运动形式 1、主要结构及运动形式 磨床是用砂轮对工件的表面进行磨削加工的一种精密机床。其结构主要由床身、圆工作台、电磁吸盘、砂轮架、滑座和立柱等部分组成。它采用立式磨头，用砂轮的端面进行磨削加工，用电磁吸盘固定工件。其结构简图如下图所示。 图1 M7475B结构简图
它的运动形式有以下几种： （1）主运动：砂轮电动机M1带动砂轮的旋转运动。 （2）进给运动：工作台转动电动机M2拖动圆工作台转动。 （3）辅助运动：工作台移动电动机M3带动工作台的左右移动和磨头升降电动机M4带动砂轮架在立柱导轨的上下移动。 2、平面磨床的拖动系统 一般而言，平面磨床的拖动系统有着以下特点： （1）磨床的砂轮和工作台分别由单独的电动机拖动，5台电动机都选用交流异步电动机，并用继电器、接触器控制，属于纯电气控制。 （2）砂轮电动机M1只要求单方向旋转。由于容量较大，采用Y—△降压启动以限制启动电流。 （3）工作台转动电动机M2选用双速异步电动机来实现工作台的高速与低速成旋转。以简化传动机构。工作台低速转动时，电动机定子绕组接成Y形；工作台高速旋转时，电动机定子绕组接成YY形。其中接触器KM4选用的是有5个主触点的CJ10-10。 （4）电磁吸盘的励磁、退磁采用电子线路控制。其充、退磁由SB9、SB10控制。（励磁、退磁控制电路省去） （5）为保证磨床安全和电源不会被短路，该磨床在工作台转动与磨头升降、工作台快转与慢转、工作台左移与右移、磨头上升与下降的控制线路中都设有电气联锁。 基于平面磨床的工作性质和加工精度的要求，一般都会对电力拖动系统的控制方案有着以下几点要求： （1）平面磨床是一种精密加工型的机床，为保证其加工精度的要求，机床运行时要求其机身平稳。工作台往复运动在换向时要求惯性要小，无冲击力。因此，工作台的往复运动采用液态传动。 （2）为了提高磨削质量，要求砂轮的转速较高，通常采用两级的笼型异步电动机拖动。（3）平面磨削加工中，由于磨削时温度较高，为了减少工件的热变形，必须使工件得到充分的冷却，同时冷却液也要冲走磨屑和沙砾，以保证磨削精度。 三、电气控制线路分析 1、主电路分析