X-Y数控工作台设计说明书(最终版)

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 (6)5。

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。

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a e20mm ；10）最大被吃刀量a p10mm 。

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② PLC 控制电机的梯形图编程XY数控工作台结构Y 方向传动机构微机工作台电型步进电接动机减速器机驱滚珠丝杠口动电人机接口路减步进电速滚器珠动机X 方向传动机构丝杠系统总体方案结构框图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。

毕业设计工作台设计说明书学校名称：山东科技大学设计队员：指导老师：二〇一四年三月一、总体方案设计（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○1导轨方案一:滚珠导轨方案二:滑动导轨○2传动副方案一:滚珠丝杠方案二:同步带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。

1.1 设计任务设计一个SMT贴装机机械手系统运动平台。

该平台可用于实现SMT贴装机的定位.自定设计参数如下：重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。

负载重量G=150N；平台尺寸C×B×H＝mm×mm×mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝mm×mm×mm；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--⨯⨯⨯⨯⨯≈N Y 向拖板（下拖板）尺寸： 14516050⨯⨯ 重量：约90N 。

可编辑修改精选全文完整版机电一体化课程设计说明书题目：X-Y数控工作台机电系统设计班级：11级机械2班姓名：xxq学号指导老师：日期：2014年6月30日X-Y 数控工作台机电系统设计任务书题目：X-Y 数控工作台机电系统设计设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X-Y 数控工作台 设计要求：1、每6人一组数据，要求独立完成。

2、图纸要求：机械系统设计图纸2张（A 2），控制原理图一张（A 1）3、设计计算说明书1份（手写或电子版） 第八组主要参数：1. 立铣刀最大直径的d=12mm ；2. 立铣刀齿数Z=2;3. 最大铣削宽度e a =10mm;4. 最大背吃刀量p a =8mm;5. 加工材料为碳钢。

6. X 、Y 方向的脉冲当量x σ=0.01 mm/脉冲，y σ=0.005mm/脉冲;7. X 、Z 方向的定位精度均为01.0±mm;8. 工作台导轨长度为900mm ;9.工作台空载进给最快移动速度：v x =3000 mm/min ，v y =6000mm/min ; 10.工作台进给最快移动速度: min /800min,/400max max mm v mm v fy fx ==; 11.移动部件总重量为960N ； 12.丝杠有效行程为950mm ；目录1.引言： (5)2.设计任务 (5)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3.1.4伺服电动机的选用3.1.5检测装置的选用3.2 控制系统的设计 (4)3.3 绘制总体方案图 (7)4.机械传动部件的计算与选型 (7)4.1 导轨上移动部件的重量估算 (7)4.2 铣削力的计算 (7)4.3 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） (8)F的计算及导轨型号的选取4.3.1 块承受工作载荷m ax4.3.2 距离额定寿命L的计算4.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (7)4.4.1 最大工作载荷Fm的计算4.4.2 最大动工作载荷FQ的计算4.4.3 初选型号4.4.4 传动效率η的计算4.4.5 刚度的验算4.4.6 压杆稳定性校核4.5 步进电动机减速箱的选用 (10)4.6 步进电动机的计算与选型 (8)4.6.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq4.6.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq4.6.3 步进电动机最大静转矩的选定4.6.4 步进电动机的性能校核5.增量式旋转编码器的选用 (12)6. 绘制进给传动系统示意图 (12)7．工作台控制系统的设计 (12)8．步进电动机的驱动电源选用 (14)9.致谢 (15)参考文献 (15)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。

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：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。

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 (17)参考文献 (18)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。

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)J (7)3.5.1计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量eqT (8)3.5.2计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩eq3.5.3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)1 、设计任务设计一个数控X-Y 工作台及其控制系统，该工作台可安装在铣床上，用于铣削加工。

设计参数如下： 设计分组最大铣刀直径Φmm 最大铣削宽度a e 最大铣削深度a p 加工材料 工作台加工范围（mm ） 最大移动速度 2 20 mm 8 mm 5 mm 碳钢 X=250，Y=1803m/min 其它参数：根据设计要求，初令立铣刀齿数Z=3；X ，Y 方向的脉冲当量0.01/x y mm δδ==脉冲；X ，Y 方向的定位精度均为mm ±0.02。

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 ② PLC 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。

数控台铣X-Y工作台进给伺服系统设计指导老师:班别:姓名:学号:目录第一章系统的总体方案设计 (2)第二章机械系统设计 (3)2.1 脉冲当量和传动比的确定 (3)2.2 传动系统等效转矩惯量计算 (3)2.3 工作载荷分析及计算 (4)2.4 滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (5)2.5 导轨的选型和计算 (8)2.6 驱动电机的选择 (9)第三章控制系统设计 (12)3.1 控制系统硬件的基本组成 (12)3.2 接口程序初始化及步进电机控制程序 (15)3.3 直线圆弧插补程序设计 (16)参考文献 (23)原始数据设计一个数控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。

设计参数如下： 最大铣刀直径mm 最大铣削宽度 最大铣削深度 加工材料 工作台加工范围（mm ） 最大移动速度 32 mm16mm6mm碳钢X=500，Y=4503 m/min第一章 系统的总体方案设计图1-1 系统总体方案由设计任务书可知，本次设计可以采取一下方案：1.1 机械系统1.1.1 传动系统采用滚珠丝杠和联轴器传动 1.1.2 导向系统采用滚珠直线导轨 1.1.3 执行电机采用步进电动机1.2 传感系统本次设计的系统精度不高，载荷不大，因此采用开环控制。

1.3 控制系统采用步进电机来实现驱动，一般情况下多采用开环控制。

因为步进电机的输出转角与控制器提供的脉冲数有着正比关系，电机转速与控制器提供的脉冲频率成正比。

因此通常在精确度要求不是很高时，采用步进电机是合理的。

当然，由于步进电机具有高频易失步，负载能力不强的缺点。

ea pa图1-2开环控制流程图第二章 机械系统设计2.1 脉冲当量和传动比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 。

根据脉冲当量和系统总体方案，还有混合式步进电动机的优点，在网上（/docc/product.htm ）暂选57BYG4504型的步进电动机。

1、总体方案设计1.1 设计任务课程设计任务：设计两轴联动的数控X-Y运动平台，完成机械系统设计、控制系统设计与相应软件编程，根据实验条件进行调试，完成整个开发系统。

1.2 总体方案确定1.2.1 方案确定思想方案一：机械部分传动：滚珠丝杠螺母副支撑：双推-双推式滑动导轨控制部分控制器件：单片机控制方式：开环控制伺服电机：步进电动机优点：采用滚珠丝杠螺母副，可实现旋转运动与直线运动相互转换，在具有螺旋槽的丝杠螺母中装有滚珠作为中间传动元件，以减少摩擦。

优点是摩擦系数小，传动效率高，灵敏度高，传动平稳，不易产生滑行，传动精度和定位精度高；磨损小，使用寿命长，精度保持性好。

双推式支撑实现高精度传动，采用单片机控制步进电动机，响应快速而准确。

缺点：滚珠丝杠螺母副的不足在于制造工艺复杂，成本高，不能自锁，故需附加制动装置。

开环控制精度比较低。

方案二：机械部分传动：同步带传动支撑：滑动导轨控制部分控制器件：单片机控制方式：开环控制伺服电机：直流无刷电机优点：同步带传动无相对滑动，传动比准确，传动精度高，齿形带的强度高，厚度小、重量轻，故可用于高速传动；传动比恒定，同步带无需特别涨紧，因而作用于轴和轴承等上的载荷小，传动效率高。

单片机控制直流无刷电机，空载电流小，效率高。

缺点：同步带工作时候有温度要求，安装精度要求较高，中心间距要求较高，有时候需要张紧，安装麻烦。

无刷直流电机启动时有震动，控制器要求高，价格高。

采用开环精度较低。

方案三：机械部分传动：齿轮齿条支撑：直线导轨控制部分控制器件：单片机控制方式：闭环控制伺服电机：直流无刷电机优点：齿轮齿条传动功率大，精度高，稳定性好，响应速度快。

单片机控制直流无刷电机，无刷直流电机启动时有震动，控制器要求高，价格高。

采用开环精度较低。

采用闭环控制，精度高。

双线导轨稳定。

缺点：齿轮齿条无自锁，需要外加自锁机构。

噪音大，磨损较快。

1.2.2 方案对比分析与确定综合课程设计要求，精度为0.04mm，最大载荷是500N，相比同步带和齿轮齿条传动，滚珠丝杠传动更符合精度要求，因为丝杠传的动的精度可以达到±0.01mm，而同步带传动时会产生弹性变形，具有一定的蠕变性。

目录一、设计任务P1二、脉冲当量和传动比的确定P1三、工作载荷分析及计算P2四、滚珠丝杠螺母副的选型和校核 P3五、导轨的选型和计算 P5六、电动机的选型和校核 P7七、步进电机控制电路设计P15八、参考文献P19附加一张数控系统框图和一张软件框图专业课程设计说明书一、设计任务设计一个数控X-Y 工作台及其控制系统。

该工作台可安装在铣床上，用于铣削加工。

1）设计要求1. 了解机电一体化化概念及机电一体化技术、机电一体化产品的含义。

2. 领会机电综合设计训练的意义。

3. 了解机电综合设计的几大步骤。

2）设计参数的确定设计参数：系统分辨率为0.01mm ，最大铣刀直径Φ=16mm ，最大铣削宽度ae=5mm,最大铣削深度ap=2mm,加工材料为碳钢，工作台加工范围X=200mm,Y=150mm ，最大移动速度Vmax=3m/min.3）方案的分析、比较、论证本设计是一种经济型数控工作台，采用开环控制，主控装置为单片机，软件环形脉冲输出，驱动电路为高低压驱动电路，驱动电机为步进电动机，传动变换机构采用滚珠丝杠副。

二、脉冲当量和传动比的确定1）脉冲当量的确定：本设计采用步进电动机，等每脉冲代表电机一定的转角，这个转角经滚珠丝杠使工作台移动一定的距离。

每个脉冲所对应的工作台的移距，称为脉冲当量或分辨率，记为δp ，单位为mm/脉冲。

根据工作台进给系统所要求的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 。

2）传动比的计算：传动比的计算公式 pbLo i δθ360= 其中，θb 为步进电动机的步距角，Lo 为滚珠丝杠导程，δp 为系统脉冲当量，由公式可知，系统的传动比与θb,δp,Lo 有关。

因此，要计算系统传动比，必须先确定θb,δp 和Lo ，步进电动机步距角的选用原则为：定位精度要求不高的控制系统选用步距角大、运行频率低的步进电动机；定位精度要求较高、运行速度范围较广的控制系统，则应选用步距角较小，运行频率较高的步进电动机。

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2 •技术要求 ......2.1设计题目・・・・・・・， 2.2技术数据・・・・・・・, 2.3设计要求・・・・・・・， 3•总体构造设计・・・・・・・・,3.1滚珠丝杠选取....................................... 错误!未指定书签。

3.2滚珠丝杠副 ......................... 错误!未指定书签。

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3. 3稳定性运算，空载运行时工作台的速度.••错误!未指定书签。

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3.4滚动导轨 ........................... 错误!未指定书签。

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5 ...................................... 错误!未指定书签。

3.5选取电机 ........................... 错误!未指定书签。

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4 •结语................................... 错误!未指定书签。

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。

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 (6)5。

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.3。

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。

专业课课程设计设计说明书设计题目:数控X-Y工作台设计学生：洪炎丰学号： 200611411208班级：机制1062指导教师：张健、李伟洪广东海洋大学工程学院机械系2010年 2 月 28 日目录序言 (3)摘要 (4)设计目的 (4)设计要求 (4)总体方案设计 (5)机械系统设计计算 (6)1、确定脉冲当量 (6)2、确定传动比 (6)3、滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (7)4、步进电动机的选型和计算 (11)5、导轨的选型和计算 (13)6、启动矩频特性校核 (14)控制系统设计 (18)第一节控制系统硬件的基本组成 (18)第二节步进电机控制电路 (18)步进电机控制程序设计 (20)其它电路辅助设计 (24)设计总结 (24)参考文献 (25)序言据资料介绍,我国拥有400多万台机床,绝大部分都是多年累积生产的普通机床。

这些机床自动化程度不高,加工精度低，要想在短时期内用自动化程度高的设备大量更新,替代现有的机床，无论从资金还是从我国机床制造厂的生产能力都是不可行的。

但尽快将我国现有的部分普通机床实现自动化和精密化改造又势在必行.为此，如何改造就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决的重要课题。

在过去的几十年里，金属切削机床的基本动作原理变化不大，但社会生产力特别是微电子技术、计算机技术的应用发展很快。

反映到机床控制系统上,它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工的精度，现已有一些企业在这方面做了有益的尝试.实践证明，改造后的机床既满足了技术进步和较高生产率的要求,又由于产品精度提高,型面加工范围增多也使改造后的设备适应能力加大了许多。

这更加突出了在旧机床上进行数控技术改造的必要性和迫切性.由于新型机床价格昂贵,一次性投资巨大，如果把旧机床设备全部以新型机床替换，国家要花费大量的资金,而替换下的机床又会闲置起来造成浪费，若采用改造技术加以现代化,则可以节省50%以上的资金。

从我国的具体情况来讲，一套经济型数控装置的价格仅为全功能数控装置的1/3到1/5,一般用户都承担得起。

XY⼯作台设计说明书⽬录⼀、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：Pb 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101.036049.03600=??==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 。